水泥罐基础拟计算

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1、水泥罐基础拟采用独立基础或者桩基础。(1)桩基础拟采用直径为 0.8m 的 4 根 C25 混凝土摩檫桩。桩径根据罐脚下预埋的600X600mm的钢板取值，直径为0.8米；摩檫桩 的桩长未定。(2)独立基础拟采用4mX4mX0.8m的C30钢筋混凝土基础。基础的长和宽根据水泥罐的直径为 2.8 米，同时需在罐脚下预埋的 600X 600mm 的钢板，故拟定为 4mX 4m；深度根据建筑地基基础设计规范DBJ 15-31-2003第9.1.2条H0(b-b0) /2tg aH0(4-2.85) /2=0.575所以深度拟取值为0.8米。四、独立基础验算1、荷载计算C30 混凝土轴心抗压强度设计值

2、 fc= 14.3Mpa ， 轴心抗拉强度设计值 ft=1.43Mpa。( 1 )恒荷载基础自重：F=4.0x4.0x0.8x25 = 320kN，水泥罐空载时自重F2=86KN，水 泥罐满载时自重F3 = 1000KN。( 2)风荷载风荷载标准值按照以下公式计算Wk=卩卩卩叫k z z s 0其中卩z-风振系数，按照建筑结构荷载规范(GB50009-2012)的规定采用： 卩=1.60；1 Z叫基本风压(kN/m2)，按照建筑结构荷载规范(GB50009-2012)的规定 采用：叫=0.5 kN/m2；駡-风荷载高度变化系数，按照建筑结构荷载规范(GB50009-2012)的 规定米用：卩=

3、1.28；z人-风荷载体型系数：按照建筑结构荷载规范(GB50009-2012)的规定取 值为 0.5； 经计算得到，风荷载标准值为:W = 1.60 x0.5x1.28x0.5 = 0.512 kN/m2；k受风面积 S = 0.5x n xdxH=0.5x3.14x2.8xl5 = 65.94m2 (d 为罐身直径，H 为罐身高度)，则风荷载F =Sx Wk=1.4x65.94x0.512=47.3KN，风荷载产生弯距风kM=F xh=47.3x (15/2+3)=496.65KN.m (h为风荷载作用点离基础底面的距风离)。2、地基承载力验算基础位置地基土为夯实的杂填土，地基承载力必须满

4、足下面的验算要求。受偏心荷载作用时，基础底面的压力应满足(依据建筑地基基础设计规范DBJ 15-31-2003第6.2.1 和6.2.2条)：PaPkmax-1,2fa式中：Pk-相应于荷载效应标准组合时基础底面处的平均压力值；fa-修正后的地基承载力特征值；aPkmax-相应于荷载效应标准组合时基础底面边缘的最大压力值； kmax-Pk=(F+G) /A=(320+86+1000) / (4.0x4.0)=87.9KN/m2。kP =(F+G) /A+M/W = 87.9+496.65/ (4.0x4.0x4.0/6)=134.5KN/m2kmaxf =P /1.2=112.1KN/m2；a

5、 kmax所以要求夯实后的杂填土地基的地基承载力不小于112.1KN/m2。3、抗冲切验算依据建筑地基基础设计规范DBJ 15-31-2003第9.2.7条。验算公式如下：F W0.7B f a hlhp t m 0式中B 受冲切承载力截面高度影响系数，当h不大于800mm时，Bhphp取1.0，当h大于等于2000mm时，B 取0.9，其间按线性内插法取用。故B = hphp1.0。f混凝土轴心抗拉强度设计值，取f =1.43N/mm2；tth基础冲切破坏锥体的有效高度，为h =(800-25) =775mm；0 0a基础冲切破坏锥体最不利一侧计算长度：ma = (a +a ) /2 mt

6、ba冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的上边长，当计算柱与基础交接处的 t受冲切承载力时取柱宽；故a =800mm。ta冲切破坏锥体最不利一侧斜截面在基础底面积范围内的下边长，计算 b柱与基础交接处的受冲切承载力时取柱宽加两倍基础有效高度。a =0.8+2 X0. 775 = 2.35。b故 a= (0.8+2.35)/2=1.575m。mP扣除基础自重及其上土重后相应于荷载效应基本组合时的地基土单j位面积净反力：基础受偏心作用，P= P =134.5KN/m2jkmaxA冲切验算时取用的部分基底面积；lA= (0.5+0.8+0.5)X(0.5+0.8+0.5) =3.24；l则实际冲切力为 F

7、=P X A =134.5 X3.24=435.78KNl j l允许冲切力：0.70 f ah=0.7XlX 1.43X 1575X775=1221.8KN411.48KNhp t m 0实际冲切力小于允许冲切力设计值，所以抗冲切能满足要求。4、基础抗弯验算基础面最大弯距按下式计算： M1=ql2/8-qa2/2 基础底最大弯距按下式计算： M2=qa2/2式中：1水泥罐脚间距；取1=2850 mm; a钢混凝土基础底板边缘至水泥 罐脚边缘长度；取a= (4000-2850) /2=575mm; q相对于荷载效应基本组合时的 基础底面地基单面积净反力，取去q= Pk =134.5KN/m2；

8、kmaxM=134.5 X 2.852/8-0.5 X 134.5 X 0.5752=114.3kN mM2=0.5 X 134.5 X 0.5752=22.2kN m由 M1M2,取 M=M1=114.3kN m；配筋面积计算：a二s a f bh 21 c 0g 二11 - 2a sY 二1-g/2sA - Ms Y h fS0y式中a 系数，当混凝土强度不超过C50时，a取为1.0,当混凝土强度1 1等级为C80时，a取为0.94，期间按线性内插法确定；1f 混凝土抗压强度设计值；ch基础的计算高度。0经过计算得 a =114.3 X 106/(1.00 X 14.3 X 4.0 X 1

9、03 X 7752)=0.0033sg =1(12X0.0033)0.5=0.0033Y =1-0.0033/2=0.9984sA=114.3 X106/(0.9984X775X300.00)=492mm2。s由于最小配筋率p=0.15%,最小配筋面积为minA =0.15% X 800 X 4000 = 4800mm2s故上下对称配筋160 20250, A =5026mm2，满足要求。s5、抗倾覆验算把水泥罐看成一个整体进行抗倾覆稳定性验。为了保持基础的稳定状态，基 础上的稳定力矩与倾覆力矩之比应大于1.5，即：K=M/M1.5k p式中K基础抗倾覆安全系数；M 基础的稳定力矩；kM 作用

10、于基础上的倾覆力矩；p水泥罐空载时为倾覆最不利状况：稳定力矩是罐身自重和基础自重对基础底板边缘的力矩，而倾覆力矩则为风 力对基础底板边缘产生的力矩，即：M =(F+F )XL=(320+86)X2.0 = 812 KN.mk12M =M =496.65KN.mp风M=812KN.m 1.5M =744.975KN.m，满足要求。kp五、桩基础验算桩基所处的地质情况：主要为基坑中5N-2和6两种地层的回填土，为粉 质粘土或泥质粉砂。1、荷载情况( 1 )恒荷载桩基础自重未知(桩长未定)，水泥罐空载时自重F2 = 86KN,水泥罐满载时 自重 F3= 1000KN。(2)风荷载情况见独立基础风荷载

11、计算。2、桩身计算宽度根据建筑地基基础设计规范DBJ 15-31-2003表10219-3可得b0=O.9(1.5d+O.5)=O.9x(1.5xO.8+O.5)=1.53m3、单桩桩顶截面所受外力竖向力：N0=(F2+F3)/n=(86+1000)/4=271.5KN水平力：Q0=F 风/n=47.3/4=11.825KN弯矩： M0=M/n=496.65/4=124.16KN.m4、桩基承载力计算(1)根据建筑地基基础设计规范DBJ 15-31-2003第10.2.3条单桩承载 力特征值可按下式估算：R = u 工 q l + q Aa sia i pa p式中qi 第i 土层桩侧摩阻力特

12、征值,无试验参数时可按规范中表10.2.3-1 sia取值；q 桩端持力层端阻力特征值，无试验参数时可按规范中表10.2.3-3 pa至表10.2.3-6取值；u桩身截面周长；li第i层土层厚度；A桩身截面面积。pR = u工q l + q A = 3.14x8xl + 350x3.14x0.82/4a sia i pa p若桩基承载力满足要求，则N0VR，则0aL(271.5-350x3.14x0.82/4) / (3.14x8) =3.81m所以桩长取为4米。( 2)按桩身材料的强度确定单桩的承载力 轴向受压时的截面强度验算公式：N N0=271.5KN5、桩身变形系数a桩身变形系数a=1

13、.、：mbEIc式中a 桩的水平变形系数;m土的水平抗力系数的比例系数；取14MN/m4 b0桩身计算宽度；I桩截面惯性矩；I=n d4/64=3.14x0.84/64=0.0201m4E桩身材料的弹性模量，非预应力混凝土桩可采用混凝弹性模量的C0.85 倍，E =0.85x2.8xl04=2.38xl04N/mm2c05370 =0.5375 EIc6、桩的内力与位移根据建筑地基基础设计规范DBJ 15-31-2003第10224条,a =0.537V4/l=l，可按下式计算桩的转动点位置z0及转角8 :12 x (3 x 124.16 + 2 x 4 x 11.825) 12(3M + 2

14、lH )一十亠0001。二0k1k = 0.001b ml4 + 18C dW1.53x 14x 103 x 44 +18x14x 104 x 0.8x 3.14x 0.83/3200bml 3(4M + 3H l) + 6H C dWZ = 00k1k1k002b ml 2(3M + 2lH )00k1k1.53x14x 103 x 43 x(4x124.16 + 3x 11.825 x 4) + 6x11.825x 14x104 x 0.8 x 3.14 x 0.83 / 32 宀“ z = 2.7402 x 1.53 x14 x 103 x 42 x (3 x 124.16 + 2 x

15、4 x 11.825)桩身任一截面的弯矩由下式求得：M (z) = M + H z - b m令 z3(2z - z)k0 k1k 12 00桩身任一截面的剪力由下式求得：Q (z) = H -b mz2(2z -z)k1 k 6 00式中l桩长(m)；b0桩身计算宽度；m地基土水平抗力系数的比例系数；C0桩底持力层的竖向抗力系数，C0=m0l, m0为桩底持力层土的竖向抗力系数的比例系数，取m=m0，在计算C0时，如桩长小于10 米,取l=10m。d沿水平力作用方向的桩边长或桩径，当桩端有扩大头时应取扩大 头直径；W桩底面抵抗矩。由式M （z） = M + H z-丄b m0z3（2z 一z

16、）可知，当z=0.697m时，弯矩最大， k 0 k1k12 0 0M =124.16+11.825X0.696-1.53X 14000X0.001 X0.6963X （2X2.74-0.696） /12 =129.51KN.m7、桩顶水平位移根据建筑地基基础设计规范DBJ 15-31-2003第10224条，桩顶水平位移为x = z=2.74 x 0.001 = 2.74mm 3mm （符合规范要求）8、横向力作用下的稳定性计算 为保证桩在横向作用力下的稳定性，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：do nn （be -de ）

17、z 1 2 0 p a考虑上部结构安全度的系数n 1=1.0；考虑总荷载中恒载所占比例系数n =1.0-0.8Mn/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地底面坐标原点的力矩Mm 桩侧的被动土压力强度e，桩侧的主动土压力强度e。pa 桩身最大水平抗力在桩顶以下0.696米深处的截面，则o =aQZA /b +a2M Z B /bzx 0 x 00 x 0其中无量纲系数A、B可按规范查表得，A =1，B =0.374；XXXXa zx=0.537 X 11.825 X 0.696 X 1/1.53+0.5372 x 124.06 X 0.696 X 0.374

18、/1.53 =8.98kpa桩侧土压力可按下式求得：e =Yztg 2 （45。+申 /2） + 2ctg （45。+申 /2）pe =Yztg2（45。-申/2） -2ctg（45。-申/2）a/ e = 19.8x0.696xtg2（45。+ 22.9。/2） + 2x32.7xtg（45。+ 22.9。/2） = 130.0kpa 得pe = 19.8 x 0.696 x tg2（45。- 22.9。/2） - 2 x 32.7 x tg（45。- 22.9。/ 2） = -39.7kpaade = 0.8 x 8.98 = 7.184(be -de ) = 1x 1x1.53x 130-0.8x(-39.7)= 230.6612 0 p ade = 7.184nn (be -de ) = 230.66(满足要求)z 12 0 p a9、配筋计算由于桩基所受外力较小，桩身混凝土本身足以承受外部荷载作用，可不配筋 考虑到构造要求，可适当按构造要求配筋。