塔吊位置偏心情况下的承台基桩效应计算与设计研究（论文）.pdf

李子旭：塔吊位置偏心情况下的承台基桩效应计算与设计研究 ( ～ Fvk G．． 图2 基础荷载 合的前提下 、各种荷载组合效应下的 “偏心”效果 ，而非 几何形心偏离的偏心作用。 所 以说 ，当塔机机 身与承台形心偏离时 ，因其不满 足 《塔式起重机混凝土基础工程技术规程 》中计算公式的 假定前提条件，故不能用于此特殊工况的塔吊基础计算设 计 。为此 ，我课题组成员又仔细研 阅了目前国 内基桩计算 的原始设计规范 ，发现同为 《塔式起重机混凝土基础工程 技术规 程 》编制基本依据之一的 《建筑地基基础设 计规 范 》 (GB 50007--2011，2012-08-01实施 )，其8．5．4节给 出了轴心竖向力作用下和偏心竖向力作用下的群桩 中单桩 桩顶竖向力计算公式 ，并且明确了M 和 k是指 “相应于 作用的标准组合时 ，作用于承台底面通过桩群形心的x、y 轴的力矩”。 除此之外 ，在规范 《建筑桩基技术规范 》 (JGJ94— 2008，2008—10—01实施 )中关于桩基计算方面也进行如上 的规定和解释 。由此可见，这2本规范所指偏心也是指各种 作用荷载组合效应下的 “偏心”效果。 纵观有关基础设计规范及技术规程 ，基桩桩顶作用效 应计算的前提条件是桩群承载力合力点与竖向永久荷载合 力作用点重合 ，即塔 吊位于承台的形心 ，且基桩相对承台 对称布置。其列出的偏心竖向力作用下的计算方法和公式 均作 了使用范 围的限制 ，是 因为该计算方法是基于2个假 定 ：一是承台为刚性板；二是反力呈线性分布。 因此，现行规范关于桩基计算的规定不适用于塔身与 承台形心偏离时的塔吊基础计算设计 ，需要重新研讨形心 偏离前提下的承 台基础设计偏心计算方法和计算公式。 2 背 景 工 程 塔 吊设 计 概 况 本工程项 目是在塔吊基础已经施工完毕之后，再对建 筑上部结构做出调整 ，从而造成塔吊与建筑结构主梁位置 产生冲突。为了满足塔吊正常使用所需要的空间，同时又 不影响结构主梁的施工 ，我课题组成员提出将塔 吊位置沿 着背离结构方 向，向外移动600 mm，如图3所示p 4’。 塔 吊移位后 ，需要进行4根基桩的承载能力重新复算。 《塔式起重机说明书 》给出的地基基础载荷如图4所示。其 中在扭矩 的作用下4根基桩的桩顶作用效应计算方法 ，这 里不作讨论 ，本文着重介绍在竖向力Fk，弯矩M 以及水平 固 建筑施工·第38卷·第5期 力 作用下的桩顶作用效应计算方法。 (a)移动前原塔吊相对基础位置 (b)移动后塔吊相对基础位置 图3塔吊位置调整前后对比 — ————— M ：2 152 000 000 N’mm Fk=624 500N F k=22 800N 图4塔吊基础载荷示意 3 针对 背 景 工 程 中塔 吊偏 心 问题 提 出的 计 算 方 法 塔身与基础承台几何形心是否重合 ，计算设计中均可 以把塔吊对承台的水平作用力 、竖向作用力Fk和倾覆力 矩 单独考虑分析。最终把各分项荷载作用效果叠加 ，即 为塔吊对承台的综合作用效果。在此指导原则下，分别研 究塔身与基础承台几何形心偏离时 ，各作用力下基桩的桩 顶作用效应。 3．1 偏 心竖 向力单独作用下 根 据材料力学 ，当力F作用在物体A点 ，则在B点作用 一 个力F和弯矩F X L (A点和B点之 间的距离 )，那么二 者对物体的作用效果等同。利用效果等同原理 ，把偏心竖 向力单独作用转化成某种形式的承台几何形心受力作用， 进而采用现行规范的计算方法进行设计。 本案例 中 ，非几何形心作用竖 向力F 对承 台的作用 效果 ，可以等效为在承 台形心作 用下 的竖向力F 和弯矩 Fk X 600作用效果的叠加。那么，经过上述效果的转换 ，在 作用点偏心的竖向力单独作用下