16000kN静载钢平台承载力验算书及设计书

惠州市林浩钢结构建设有限公司惠州市林浩钢结构建设有限公司 钢平台结构计算书钢平台结构计算书 钢平台结构计算书钢平台结构计算书 编制： 审核： 批准： 惠州市林浩钢结构建设有限公司惠州市林浩钢结构建设有限公司 二〇二〇年一月二〇二〇年一月 钢平台结构计算书钢平台结构计算书 一、概述一、概述 1.11.1 单桩竖向抗压静载试验概述单桩竖向抗压静载试验概述 单桩竖向抗压静载试验（以下简称单桩静载），适用于检测单桩的 竖向抗压承载力。既可用于设计阶段的试验桩检验，也可用于施工阶段 工程桩抽样检测。 图 1静载试验现场 1.21.2 加载反力装置概述加载反力装置概述 单桩静载试验设备由包括加载系统、 反力系统和量测系统三大部分 组成，见图 2。 常用压重平台作为反力装置，即所谓堆载法、堆重法。堆载法反力 装置由支墩、主梁、次梁、混凝土试块组成。加载装置由千斤顶构成， 通过控制仪器自动加载。 1 图 2 压重平台反力装置示意图 1.31.3 试验加载要求试验加载要求 按单桩承载力特征值为8000kN，垂直静载试验加荷最大值为 16000kN 计。主要受力参数如下表所示： 表 1受力指标 序号 (1) (2) (3) 受力条目 单桩承载力特征值 最大加载量 反力（砼块重量） 力值（kN） 8000 16000 19200 计算 (2)＝(1)×2 (3)＝(2)×1.2 备注 JGJ106-2014 第 4.1.3 条 JGJ106-2014 第 4.2.2 条第 1 款 1.41.4 平台细部构造平台细部构造 1.4.11.4.1 拟选用主、次梁及其尺寸拟选用主、次梁及其尺寸 主梁、次梁采用箱形钢梁，主梁长度为10m，配置2 根；次梁长度 为 12m，配置 10 根。细部尺寸见图 3、图 4。 2 图 3：主梁细部尺寸图图 4：次梁细部尺寸图 主梁截面高度 H=1000mm，宽度 B=500mm，腹板厚度 tw=32mm， 上下翼缘厚度 tf=50mm，翼缘自由外伸宽度 c=18mm，不设加劲肋。 次梁截面高度 H=600mm，宽度 B=600mm，腹板厚度 tw=20mm，上 下翼缘厚度 tf=20mm。翼缘自由外伸宽度c=100mm，加劲肋间距为 1000mm。 钢垫块尺寸 1000mm×2000mm、厚度 25mm，配置 3~4 块。 1.4.21.4.2 平台尺寸平台尺寸 两支墩轴线间距 8.0m，净距 7.0m，并保证支墩边与桩中心距离不 少于 4D 且不少于 2.0m。钢平台尺寸为 12m×10m，次梁两端搁置于支 墩上，主梁置于次梁之下，未加载时主次梁间为脱离状态；次梁两端伸 出支墩轴线外长度 2.0m，跨度 8.0m，次梁间横向轴线间距 1.0m。 水泥试块尺寸为 1m×1m×2m，单块重量为 50kN。 第一层混凝土试块沿主梁方向码放 5 个，次梁方向 12 个混凝土试 块；第二层错向码放，以此类推，加载至设计荷重。 3 二、计算依据二、计算依据 1、《钢结构设计标准》（GB50017-2017）； 2、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）； 3、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）； 4、《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）。 三、设计参数三、设计参数 主梁、次梁均为钢梁，采用 Q345B 钢材。按《钢结构设计标准》 （GB50017-2017），Q345 钢材的强度设计值取值如见表 2： 表 2选用钢材强度参数值一览表 钢材型号 钢材序 号 1 2 构件钢 号 Q345 Q345 厚度 mm 16~40 40~63 屈服强度 fy MPa 335 325 强度容许值 抗拉,抗压,抗弯 f MPa 295 290 抗剪 fv MPa 170 165 弹性模量 E MPa 2.06×105 2.06×105 1、箱形截面塑性发展系数 γ x=1.05； 2、挠度控制［v］：L/250。 四、钢平台体系受力分析四、钢平台体系受力分析 4.14.1 地基承载力复核地基承载力复核 试验前收集地勘资料， 查阅勘察报告提出的地基土的承载力建议值。 根据支墩设置尺寸和平台荷载， 复核支墩施加的压应力是否大于地基土 承载力特征值的 1.5 倍，否则应进行局部地基处理。 4 4.24.2 荷载换算与计算简图荷载换算与计算简图 4.2.14.2.1 荷载换算荷载换算 1、平台均布荷载q 混凝土试块作用于钢平台荷载按均布面荷载考虑，相当 q  2、次梁线荷载q 19200 160KN /m2。 1210 每一根梁按等间距承担试块传递的均布荷载，考虑不利布置，荷载 宽度取 1.0m 计算，则次梁承担的线荷载q 1601160kN /m。 3、千斤顶作用于主梁最大集中荷载F d 当千斤顶按两倍单桩承载力特征值即最大加载量施加反向力时， 千 斤顶通过钢垫块作用于主梁最大集中荷载F d  2R a  28000 16000kN。 安装时，确保千斤顶合力作用线、钢垫块中心和组合主梁的几何中心均 在同一竖向位置。 4、次梁作用于主梁上的集中荷载F i 次梁作用与主梁上的集中力为试桩时千斤顶加载后试桩钢平台次 梁通过与主梁的接触点转移至主梁的堆载自重。 4.2.24.2.2 主、次计算工况分析与计算简图主、次计算工况分析与计算简图 1、主梁工况分析 主梁荷载为中点处施加的试桩荷载， 该荷载计算时相当于主梁的支 点；加载时堆载传递的自重荷载可视为主梁荷载。本加载方案中共使用 两根主梁， 单根主梁重约 80KN0.05×19200/2KN=480KN， 计算时梁体 5 自重可忽略不计；主梁单梁计算简图如图5 所示。 图 5主梁计算简图（单位：m） 2、次梁工况分析 次梁受力可分为两个阶段； 试桩加载前通过次梁两端的支墩承担承 担堆载荷载，该阶段为两端带短悬臂的简支梁模型，次梁上荷载连续均 匀分布，计算简图如图 6；第二阶段为试桩加载时由于主梁向上顶升的 作用下次梁荷载逐渐转移至主、次梁接触点，直至千斤顶达到设计最大 荷载， 最终成为由只受压支座支撑的多点连续梁或两端悬臂梁， 如图 7。 图 6次梁计算简图一（单位：m） 图 7次梁计算简图二（单位：m） 4.2.34.2.3 钢平台受力分析模型钢平台受力分析模型 为考虑钢平台荷载效应的空间分布情况，采用 MIDAS CIVIL2017 6 有限元软件建立钢平台的整体计算模型。次梁承受均布线荷载作用，在 距梁端 2m 处设铰支座，主次梁相交处由 20 个只受压支座连接；计算 模型如图 8。由于计算分析中不计梁体自重，因此可通过不同的工况组 合模拟平台两个不同的受力阶段。 图 8钢平台受力分析模型 4.2.44.2.4 钢平工况组合钢平工况组合 根据钢平台的工作过程， 对钢平台不同荷载进行如下组合， 如表 3； 考虑到钢平台试桩时千斤顶施加荷载及堆载总荷载均能较准确地控制， 同时整体模型分析是能够考虑变形因素导致的荷载分布传递不均匀， 因 此考虑平台堆载的分项系数最大 1.2、试桩千斤顶的最大分项系数 1.1。 表 3钢平台荷载组合一览表 分项系数 组合名称组合类型 平台堆载 组合 1 组合 2 组合 3 组