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为您解析立式水泥罐基础计算方法

2020-11-12 00:00:00

主要产品有:立式水泥罐(50吨60吨80吨100吨)、煤灰罐、油罐、储存罐、砂浆罐、干混砂浆储料罐、干粉砂浆罐搅拌机、砂浆连续式搅拌器及配套控制系统、砂浆输送泵、砂浆喷涂机、预拌砂浆GPS管理系统!

以下为水泥罐的基础计算

一、荷载情况

上部水泥罐设计容量为100吨,罐体自身重量按20吨计算,水泥罐盛满水泥后自重为G1=1200 KN

承台自重G2=(3.8×3.8×1.5+0.5×0.6×0.6×4)×25=559.5 KN

一根桩自重G3=3.1416×0.82/4×9.9×25=124.41 KN

附加荷载

作用于水泥罐体的水平风力

风荷载标准值W=βZμSμZW0=  1.0×0.8×1.78×0.6=0.8544 KN/㎡

风荷载作用面积为S=10.5×1.5×3.1416=49.46㎡

作用于水泥罐体的水平风力P=W×S=0.8544×49.46=42.26 KN

风荷载对桩顶截面的弯矩M=42.26×(1.5+0.5+1+10.5/2)=348.64 KN·m

二、计算

1、桩的内力及位移计算

确定桩的计算宽度b0

b0=1.5d+0.5=1.5×0.8+0.5=1.7 m

2、计算桩的变形系数α

竖向地基系数C0=m0h,根据地质资料查表得C0=3.1175×105 KN/m4

当h≤ 10m时,C0=10m0故地基土比例系数m0= C0/10=3.1175×104 KN/m4

桩身砼弹性模量EI=0.67EhI=0.67×2.8×107×0.0201=3.77076×105

I=πd4/64=3.1416×0.84/64=0.0201 m4

地基变形系数 α==1.07

桩基础的换算深度h′=αh=1.07×9.9=10.593>3.5

3、计算单桩桩顶截面所受外力

N0=(G1+G2)/4=(1200+559.5)/4=439.88 KN

Q0=P/4=10.56 KN

M0=M/4=348.64/4=87.16 KN·m

4、计算桩顶以下以下深度z处桩身截面的弯矩Mz、剪力Qz及水平抗力σz

计算公式为 

Mz= Q0Am/α+M0

Qz= Q0AQ+αM0BQ

σz= αQ0Z′AX/b0+α2M0 Z′Bx/b0

无量纲系数Am 、Bm、 AQ 、BQ 、AX 、Bx按规范查表即得。

计算结果见计算表(一)、表(二)、表(三)。 

桩身最大弯矩位置ZMmax和最大弯矩Mmax 的确定 

弯矩最大时满足下式

 DQ= Q0/αM0=0.11323  于是可得  Z′=ZMmaxα=0.399   ZMmax=0.3729 m

 Mmax= KmM0=1.02892×87.16=89.6808 KN·m

弯矩分布见桩随深度弯矩分布图

5、桩顶水平位移计算

X0= Q0Ax/α3EI+ M0Bx/α2EI=10.56×2.44066/(1.073×3.77076×105)+87.16×1.62100/(1.072×3.77076×105)

=0.383 mm<6 mm(符合规范要求)

6、桩基承载力计算

(1)、按设计规范经验公确定单桩轴向容许承载力[P]

[P]=(C1A+C2Uh)Ra

C1=0.5  C2=0.04

[P]=(0.5×π×0.82/4+0)×5600=1407.4 KN>N0=439.88 KN(符合要求)

(2)、按桩身材料强度确定单桩承载力

轴向受压时的截面强强度度验算公式为

Nj≤φrb(ARa/rc+Rg′Ag′/rs)

先不考虑钢筋的作用进行验算

桩的纵向弯曲系数φ=0.97  桩的工作条件系数rb=0.95

混凝土抗压设计强度Ra=25000 KPa 混凝土安全系数rc=1.25

桩身截面面积A=0.503㎡

[N]=0.97×0.95×25000/1.25=9270.3 KN> Nj=439.88 KN(符合要求)

7、横向力作用下的稳定验算

为保证桩在横向力作用下的稳定性,要求桩对其侧面土的横向压应力不超过桩两侧被动土压力与主动土压力之差,并具有必要的安全储备。应满足下式:

dσz≤η1η2(b0ep-dea)

考虑上部结构安全度的系数η1=1.0:

考虑总荷载中恒载所占比例系数η2=1-0.8Mn/Mm

其中恒载对桩基承台底面坐标原点的力矩Mn =0

全部外力对桩基承台底面坐标原点的力矩Mm

桩侧的被动土压力强度ep,桩侧的主动土压力强度ea

由水平抗力计算表可知,桩身最大水平抗力在桩顶以下0.561米深度处截面σz=32.4172 Kpa

ep=17.5×0.561×tan2(45°+19°/2)+2×2.0 tan(45°+19°/2)=24.904

ea=17.5×0.561×tan2(45°-19°/2)-2×2.0tan(45°-19°/2)=2.142

dσz =0.8×32.4172=25.9338

η1η2(b0ep-dea)=1.0×1.0×(

立式水泥罐

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