对HZS100型砼搅拌站基础设计及计算的探讨

摘要：本文主要对HZS100型砼搅拌站基础设计及计算的研究，根据计算结果，搅拌站基础结构需做适当调整，以供同行作业者参考。

关键词：砼搅拌站；基础设计；计算

根据工程要求，采用HZS100型砼搅拌站，根据场地地质等实际情况，搅拌站基础结构需做适当调整。

HZS100型砼搅拌站基础分五种，包括：筒仓基础、主机架基础、控制室基础、皮带机基础和配料站基础。

筒仓基础采用钢管桩，每个筒仓下放设置一根Φ1.2m×δ10mm钢管桩，四根钢管桩顶设置整体承台，承台宽2.9m，高1.0m，呈弧形，中轴线长14.18m。主机架基础、控制室基础、皮带机基础和配料站基础采用扩大基础。

1.计算荷载

计算荷载主要有筒仓满料时总重100t，考虑1.4倍安全系数，T=1.4×1000=1400kN。

筒仓考虑0.1m的结构安装偏心，在四个支腿处产生弯矩Me=1400×0.1=140kNm。

考虑风荷载作用，风荷载作用位置H=15m，风级按12级风，风压p取1.3kPa。

；

风荷载产生弯矩：。

2.搅拌站筒仓基础设计及计算

2.1承台计算

承台为钢筋混凝土结构，为简化计算考虑，将承台计算划分为桩顶小承台（单个小承台尺寸为2.9m×2.9m×1.0m（长×宽×高）和相邻小承台间联系部分分别进行配筋计算。小承台传递筒仓的竖向作用力给钢管桩和地基，同时结构本身需抵抗筒仓因偏心和风荷载作用而产生的弯矩。根据受力情况对单个小承台进行配筋计算。

筒仓脚间距有2.05m×2.05m和1.95m×1.95m两种，以下按前者进行验算。

当风荷载沿小承台对角线作用时，验算承台最不利截面1-1，当风荷载沿承台边作用时，验算承台最不利截面2-2。

⑴1-1截面验算

弯矩计算

风荷载和偏心在承台顶面筒仓脚处产生的弯矩，弯矩通过承台提供给筒仓脚反力来抵抗，即：

；

故；

所以，筒仓脚传递给承台顶面荷载为：

，。

A点固结能力计算：

钢与混凝土面间粘结强度取1.5MPa（参考《结构设计原理》人民交通出版社P20），则钢管桩与承台接触面可承受荷载为：

故A点可考虑为固结点。

由1-1截面图可知，将计算简化为以钢管桩壁为固结点的两端悬臂梁，力臂d=1.45m，作用力为筒仓脚压力。最大弯矩在钢管桩壁截面处，弯矩：

。

配筋考虑沿承台边方向布置，故将最大弯矩等效作用在承台长宽方向，其等效值为：

⑵2-2截面验算

同样计算2-2截面，计算可知2-2截面荷载小于1-1截面。

⑶钢管桩与承台连接计算

钢管桩顶部设置50cm高填芯钢筋混凝土结构，为确保荷载有效传递，对该截面进行配筋计算。此处承受的荷载有竖向力T和弯矩∑M。

不考虑钢管桩的作用，按照圆心截面偏心受压构件进行截面设计。采用试算法求得配筋率0.004，小于最小配筋率0.005，采用最小配筋率0.005配筋。

采用24φ18，截面积6108mm2，沿圆周均匀布置，间距150mm。

⑷承台整体配筋

按计算结果对整个承台截面进行配筋，长度和宽度方向内均布置φ25钢筋，保护层50mm，间距200mm。配置承台底部为受压区，配置一排φ18筋，间距200mm。钢管桩内均匀布置24φ18，间距150mm，伸入承台和钢管桩各500mm。配筋情况见附图。

2.2筒仓脚预埋件计算

钢管桩顶部设置整体式承台，筒仓脚与承台间需采用预埋件形式连接。当筒仓为空罐同时风荷载为沿垂直承台边方向时，此处预埋件受的抗拔力为最不利情况，需进行验算。

12级风荷载产生弯矩：

此时，最不利支腿承受抗拔力为：

锚板采用Q235材质，平面尺寸为600×600×12mm，厚12mm，锚筋采用8根HRB335

热轧φ16钢筋（单根截面积201.1mm2，抗拉强度为300Mpa）。

锚筋承载力计算：

式中：――锚筋总截面积；

――承受周期反复或多次重复荷载时的承载力折减系数；

――钢筋抗拉强度设计值，为300Mpa；

t――锚板厚度；d――锚筋直径；

――锚板弯曲变形折减系数。此处b/t=115/12=9.58>8，t/d=12/16=0.75，查表，有取值为0.66（参见《预埋件设计手册》P11）

计算有：

构件混凝土强度等级采用C30，钢筋的锚固长度计算如下：

（参见《混凝土结构设计规范》9.3.1-1式）

锚筋与锚板采用穿孔塞焊方式连接。

拼装时支腿与预埋钢板的焊接应布置三角加劲板作补强。

2.3钢管桩计算

筒仓和承台在偏心和自重荷载作用下，验算钢管桩强度和稳定性。

取最不利截面，即钢管桩顶面，此处承受的荷载有竖向力T和弯矩∑M。

钢管桩自由长度取10m，按一端固定一端自由考虑，长度系数，钢管桩截面惯性半径：，长细比：

B类截面，查表得折减系数：，截面抗弯系数：

强度验算

稳定性验算

（参见《钢结构设计规范》5.2.1式P53）

主机架基础设计及计算

主机架基础包含两种，分别为边支腿及中支腿（含2个），单支腿受力为180kN。

场地进行换填压实处理，表层土2m厚度范围内承载力良好，q取200kPa。

主机架基础采用松木桩+扩大基础形式，松木桩直径φ=160mm，截面积为20096mm2。单桩长4m，按500×500mm间距呈梅花型布置。为防止不均匀沉降，将相邻两个基架做成整体，即在桩顶设置3m×2.4m×0.8m（长×宽×高）C30钢筋混凝土（构造配筋）长条形扩大基础，顶面统一安装500×500×16预埋件。

木桩承载力验算

参考钢管桩入土深度计算过程，不考虑松木端部承载力，松木桩单桩承载力计算如表3.1所示。

（，参见《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》P49）

整个松木桩承载力：

，松木桩满足受力要求。

另外，在边支腿预埋件下方设置3m×1.2m×0.6m（长×宽×高）C30钢筋混凝土基础（构造配筋），承载力： >180kN，满足要求。

扩大基础承载能力验算

按单筋截面进行验算，截面尺寸1200×800mm。主筋采用7根HRB335φ16钢筋，截面积为As=1407mm2，保护层50mm，有效高度h0=750mm。

C30混凝土，，HRB335钢筋，，

受压区高度：

可承受弯矩：

边支腿处扩大基础实际承受弯矩：

由上图可知，，满足要求。

送料系统基础设计及验算

根据厂家图纸，送料系统每支腿荷载50kN，不考虑风荷载和偏心的影响。送料系统基础包含两种，分别位于根植土层和淤泥层。

根植土层支腿基础

采用扩大基础，尺寸为1.9mx0.8x0.6m其中入土深度0.6m。

承载力：

故满足要求！

整个松木桩承载力：

扩大基础，尺寸为1.9m*0.8m*0.6m，其中入土深度0.6m。

操作室基础设计及验算

根据厂家图纸，操作室每支腿荷载10kN，故不考虑风荷载和偏心的影响。

两种搅拌站扩大基础尺寸均设计为0.5m*0.5m*0.5，其中入土深度0.4m。

承载力，故满足要求！

结语

总之，为了提高道路桥梁的成功率，我们通过分析工程项目中HZS100型砼搅拌站基础设计及计算，计算出施工时的数据，尽量减少资源的浪费，只有控制好各个设计阶段、实施环节，严格管理、科学管理，工程项目建设才能总体受控，更好的完成。