天津东北郊热电厂煤棚桩基础水平位移控制.doc

1 天津东北郊热电厂煤棚桩基础水平位移控制王福江 摘要：天津东北郊热电厂干煤棚建筑面积 22万平方米，顶部用钢结构网架封闭， 网架底端坐落在钢筋混凝土柱或墙顶并可靠连接，基础为桩承台基础，由于上 部网架结构传给桩承台的水平力较大，因此需限值桩顶的水平位移。本文详细 介绍了桩顶水平位移的计算方法，特别强调了考虑承台、基础协同工作和土的 弹性抗力作用的计算。 一、工程概况： 天津东北郊热电厂干煤棚建筑面积 22万平方米，顶部用钢结构网架封闭， 基础为桩承台基础网架底端支座底端标高 2.000m，同时作为网架支座的墙即为 内部结构周边挡煤墙，承台顶标高为-2.000m,桩顶标高为-3.400m, 场区场地类 别为III类，场地土为中软土, 场地基本地震烈度7度，地表加速度峰值 1.746m/sec 2 (0.178g), 基本风压值：0.50kPa,基本雪压值：0.40kPa, 冰冻深 度0.6m, 地下水绝对标高：1.8m左右, 设计±0.00 m相当绝对标高4.20 m（大沽高程。 二、设计原则：遵循现行的国家及电力行业规程、规范，根据网架设计公司提供的资料及 地质报告，采用桩基础，基础底标高-3.50m，采用预应力混凝土管桩，管桩型 号为PHC-A-500-100-22,单桩承载力特征值Ra＝1000kN，单桩水平承载力特征值 Rh＝60kN。由于桩承台为纵向连续上百米，故仅取4延米为1个单位计算上部结 构水平荷载和煤堆作用下的总水平力及桩承载力。 三、桩水平承载力及桩顶位移验算 1.土压力 墙后主动土压力： 主要参数取值： ＝20kN/m ， ＝20 ，h＝3.5m， ＝1.0，q＝30kN/m  3  0 c  2 a c a c a k h q k h E · · · 2 1 2      后 ＝ ) 2 20 45 ( 5 . 3 30 0 . 1 ) 2 20 45 ( 5 . 3 20 2 1 0 . 1 0 0 2 0 0 2 2           tg tg 2＝60.03+51.45＝111.48kN/m。 墙前主动土压力： 主要参数取值： ＝20kN/m ， ＝30 ，h＝3.5m， ＝1.0  3  0 c a c a k h E 2 2 1    前 ＝ ) 2 30 45 ( 5 . 3 18 2 1 0 . 1 0 0 2 2      tg＝40.79kN/m。 合力： ＝111.48－40.79＝70.69kN/m。 合 a E 70.69 4 278.46kN。     ) sin( · 0    合 水平 a a E E      ) 10 0 90 sin( 0 0 0 2.群桩效应水平承载力: 群桩基础（不含水平力垂直于单排桩基纵向轴线和力矩较大的情况）的复合基 桩水平承载力设计值应考虑由承台、桩群、土相互作用产生的群桩效应（《建 筑桩基技术规范》JGJ 94-2008 5.7.3） ，可按下式确定：R ＝ R (5.7.3—1) 1 h h  h ＝ + + (5.7.3—6) h  i  r  l  b  ＝ (5.7.3—3) j  9 . 1 10 . 0 15 . 0 ) ( 2 1 45 . 0 015 . 0 2    n n d S n a＝ (5.7.3—4) l  h c c a R n n h B m 2 1 2 0 2  ＝ (5.7.3—7) b  h c R n n P 2 1  式中 ——群桩效应综合系数； h  ——桩的相互影响效应系数； j  ——桩顶约束效应系数，按表 5.7.3—1取值； r  ——承台侧向土抗力效应系数； l  ——承台底摩阻效应系数； b  3 S /d——沿水平荷载方向的距径比； a n , n ——分别为沿水平荷载方向与垂直与水平荷载方向每排桩中的桩 1 2 数； m——承台侧面土水平抗力系数的比例系数，当无试验资料时可按 表 5.7.5取值； ——桩顶（承台）的水平位移容许值，当以位移控制时，取 a 0  ＝10mm； a 0  B ——承台受侧向土抗一边的计算宽度，B ＝B +1(m)，B 为承台 c c c c 宽度； ——承台高度(m)； c h ——承台底与基土间的摩擦系数，可按表 5.7.3—2取值；  P ——承台底地基土分担的竖向荷载设计值，可按 5.2.5条估算， c P ＝ 。 c c  c ck A q ＝ j  9 . 1 10 . 0 15 . 0 ) ( 2 1 45 . 0 015 . 0 2    n n d S n a＝ 9 . 1 3 10 . 0 3 15 . 0 ) 500 1500 ( 45 . 0 3 015 . 0       ＝0.65 查表 5.7.3—1得 ＝2.05 r  ＝ l  h c c a R n n h B m 2 1 2 0 2  ＝ ) 10 50 35 . 1 ( 3 3 2 5 . 1 ) 1 8 . 4 ( 10 10 ) 10 4 . 0 8 ( 3 2 3 6              ＝0.343 由 S /d＝1500/500＝3 a 4 B /L＝4.8/4.0＝1.2>1.0 c 查表 5.2.3—2得 ＝0.24， ＝0.63 i c  e c  承台内外区净面积 , ： i c A e c A ＝ + ＝12.25+10.79＝23.04m c A i c A e c A 2 ＝ + (5.2.3) c  i c  c i c A A e c  c e c A A ＝0.24 + 04 . 23 25 . 12 63 . 0 04 . 23 79 . 10 ＝0.423 P ＝ c c  c ck A q ＝0.423 (2 180) 23.04    ＝3508.5kN ＝ b  h c R n n P 2 1  ＝ ＝1.733 ) 50 35 . 1 ( 3 3 5 . 3508 3 . 0     ＝ + + h  i  r  l  b ＝0.65 2.05+0.343+1.733  R ＝ R 1 h h  h ＝1.733 (1.35 50)   ＝116.98kN。 故，地基承载力特征值 116.98/1.35＝86.65kN。 上部网架节点最大水平力是在“恒载+Y 向风载”工况下的轴线 54与轴线 5 B 相交处节点，为 Ry＝101kN。故取计算范围内由上部结构产生的水平荷载为 200kN。考虑由承台、桩群、土相互作用产生的群桩效应，那么所需桩数： n ＝5.52(根)  65 . 86 200 46 . 278  取 n 6(根)。  若不考虑群桩效应 n ＝7.97(根)  60 2