铁路制梁场计算书

2HZS120搅拌站下支架基础设计计算书

一、计算基础数据：

1、地质资料：第一层：素填土 厚度 0.5m 地基承载力fka1=80kPa 第二层：强风化泥岩 厚度 3.4m 地基承载力fka1=300kPa 2、构建基础主要尺寸：

整板基础面积：S?6m2(以搅拌站基础边缘放大0.35m作为整板基础，宽度方向两个支腿制作为一个整体)

基础厚度：t?0.35m (有0.05m厚的混凝土垫层) 独立柱基础：

a?0.8m b?0.8m h?0.85m h1?h?t?0.85?0.35?0.5(m)

独立柱基础数量：n?4 (四个基础共同承受整个搅拌站的载荷) 混凝土容重：r?24kN/m3 3.结构物载荷：

搅拌站载重p：p?95.74kN

搅拌站自重z：z?307.41kN (参见HZS120搅拌站主机架计算书) 搅拌站基础自重g：g?(2s?t?a?b?h1?n)?r?131.52(kN) 4.结构设计安全系数：??1.5 二、基础荷载计算：

地基承受荷载m：m?(p?z?g)?1.5?534.67(kN) 地基承载力Pa：Pa?m534.67??44.56(kN/m2)?44.56kPa S12搅拌站基础埋深0.35m地基承载力取值为80kPa大于44.56kPa能满足要求。 三、底模基础及柱基础均按构造配筋。

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HZS120站主机架强度校核

HZS120站主楼主要由下机架、主机底盘、搅拌主机、中支架、上底盘、过渡储料斗、水秤、外加剂秤、水泥秤、收尘装置等组成，其结构参见附图一。装修后的外观尺寸：6515×5115×12500。

根据该产品设计图样及使用工况，HZS120站主机架主要承受各构件的自重，物料重量等永久载荷、承受风载荷、集灰载荷、雪载荷等可变载荷。 一、载荷

1. 永久载荷 1.1构件自重

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 代 号 2HZS120GT.6 2HZS120GT.7 2HZS120GT.5 MAO3000/2000 2HZS120GT.3 2HZS120GT.4 2HZS120GT.9 HZS120.16CA SC700B HZS120B.4 HPC-1500SA HZS90KZ.4 名 称 下机架 中支架 主机底盘 搅拌主机 上扶梯 上底盘 拢料斗 过渡储料斗 水 秤 外加剂秤 粉料秤 收尘装置 合 计 主 材 φ325×10 ［250 ［300 7530 δ8、δ3 ［300 δ5 δ5 重 量 3504 1160 3600 15060 201 3024 514 1696 666 137 935 244 30741 备 注 动载荷系数2 1.2物料重量：考虑搅拌站最大物料荷载的状况，即为两倍搅拌机物料的荷载：正在搅拌一罐料，已配好待搅拌的一罐料。下面按C50混凝土配方确定载荷重量：

序号 名 称 容 积 比 重 单 重 合 重 备 注 2

1 2 3 4 5 4 砂 石 水 泥 煤 灰 矿 粉 水 外加剂 3550 744 140 107 236 10 4787 7100 1488 280 214 472 20 9574 PD425 合 计 不可变载荷累计重量：G=30741+9574=40615(kg) 2. 可变载荷

2.1风载荷：风载荷的大小主要与构件的体型和高度以及所在地区有关，其值可按下式计算：

Wk??z?s?zwo

uz------风压沿高度变化系数，《最新钢结构实用设计手册》查表4-21 uz=1.06 us------ 风荷载体型系数，《最新钢结构实用设计手册》查表4-23得：

HB12.5?0.48?0.03?

5.115?0.55?s?0.48?0.03?式中：H为构件总高度。 B为构件迎风面宽度。

w0------基本风压值，考虑该产品用于广西，为了安全起见采用广西最大风载荷系数：

w0=0.3kN/m2------《最新钢结构实用设计手册》表4-20查得。

?z------ 顺风向高度Z处的风振系数，《最新钢结构实用设计手册》查表4-22得：

根据：

w0T2?w0?(0.1?n)2?0.3??0.1?3??0.0272

3

Z8.8??0.7 H12.5查表4-22得：?z?1.61

Wk??z?s?zwo=1.61×0.55×1.06×0.3=0.28 (kN/m2)

作用在构件上的风载荷为：

Wf?Wk?S=0.28×6.515×7.2 =13.2 (kN) =1320kg

因搅拌站使用地位于宜宾市，所以不考虑雪载荷和集灰载荷的影响。 二、强度校核

1. HZS120站主机架受力分析：HZS120站主机架主要承受风载荷和不可变自重载荷，载荷均由四个牛腿型下机架承受。将不可变载荷转化为作用在主机底盘上的均布载荷进行计算，其均布载荷值为：q?G406150??17461(Nm)

2(6.515?5.115)23.262.根据附图二受力简图分析，该结构属于三跨梁，简化受力图分别为A图、B图。作用在下机架上的集中载荷，先计算A图的受力，其值为：

21qL1R?(?MB)

L12’ARB?(qL?2R’A)?2

MB?3332qL13(L1?L2)?qL2?L2?2L1??qL1L211?3???16?L1?L2?L1??L2?L1?L2??4????

2?17461?2.2823(2.282?1.95)?17461?1.953?1.95?2?2.282??17461?2.2823?1.95??3???16?2.282?1.95?2.282??1.95?2.282??1.95??4????=-8089Nm

2117461?2.28221qL1(?8089)?16378(N) R?(?MB)?2.2822L12’ARB?(qL?2R’)?2?40501(N) A)?2?(17461?6.515?2?136378按B图计算支腿的受力方法与以上方法相同：

MC??5779Nm

4

21qL1R?(?MC)?9614N

L12”ARC?(qL?2R”A)?2?(17461?5.115?2?9614)?2?35043(N)

3. B、C点的轴向力 B处斜撑的轴向力：

R’B?RB?com23.61??40501?0.9163?37111(N)C处斜撑的轴向力：

’RC?RC?com15.05?

?35043?0.966?33852(N)

4. B、C斜撑轴向力对主支撑的轴向压力： B处斜撑的轴向力对主支撑的轴向压力：

R”B?RB?com23.61??37111?0.9163?34005(N)C处斜撑的轴向力对主支撑的轴向压力：

”’RC?RC?com15.05?

?33852?0.966?32701(N)

5.作用在主支撑上的轴向压力：

”””RA?R’A?RA?RB?RC?16378?9614?34005?32701 ?92698（N）6. 作用在支腿上的总弯矩： 均布载荷对支腿所产生的弯矩：

Mj??MB?MC??8089?5779 ??13868（N.m）风载产生的弯矩不是单独作用在一个支腿上，而是作用在整个支架上，风载荷所产生的弯矩为：

5

213200???0.88

2??5808（N.m）Mf??Wf?0.88作用在支腿上的总弯矩：

M?Mj?Mf??13868?5808 ??19676（N.m）支腿为偏心受压柱，支腿根部受力最大，该支腿应按偏心受压构件进行校核。 2.强度计算

在弯矩作用平面内，下端为固定支柱，上端为铰支柱，且中上端有侧支承，截面的有关数据如下：

主支截面为φ325×10，截面积A=99cm2，惯性矩Ix=12287cm4，，截面系数Wnx=756 cm3，回转半径ix=11.14cm。

钢材为Q235-A。按第3组钢材的设计强度f=1900kg/cm2。 2.1截面几何性质计算： 支腿的计算长度： 支腿实际长度：l?5253

计算长度系数：根据支腿结构下端固定，上端铰接，查表得??0.7， 支腿的计算长度：l0x??l?0.7?525.3?367.7

i367.7长细比?

11.14?33???l由表4-2得：??0.957 3.强度计算 3.1主支强度计算：

单独将立柱作为独立体考虑，因弯矩没有直接作用在平面内，立柱的强度计算可以简化为轴心受压计算：

6

??N?fA92698?99?936(N/cm2)?93.6(kg/cm2)?f?1900(kg/cm2)

整体稳定性校核：

NEy?π2EI??l?23.142?20600?12287? 2367.7?18458(kN)?18458000(N)?my?1 N??A??myMW(1??N)NEy1967600

92698756(1?0.957)18458000?3594(N.cm2)?359.4(kg.cm2)＜1900kg.com2刚度校核：

92698?0.957?99?max??z?33＜????150

结论：支腿主支能满足强度要求也能满足稳定性要求，结构可用。 3.2分支强度校核

根据上节受力分析，B、C斜撑的轴向力B支受力大于C支，且材料相同，所以只需校核B支的强度。

在弯矩作用平面内，下端为固定支柱，上端为铰支柱，且中上端有侧支承，截面的有关数据如下：

主支截面为φ219×6，截面积A=40.15cm2，惯性矩Ix=2279cm4，，截面系数Wnx=208.1 cm3，回转半径ix=7.5cm。

钢材为Q235-A。按第3组钢材的设计强度f=1900kg/cm2。 3.2.1截面几何性质计算： 斜撑的计算长度：

7

支腿实际长度：l?5698

计算长度系数：根据支腿结构下端固定，上端铰接，查表得??0.7， 支腿的计算长度：l0x??l?0.7?569.8?399

i399长细比?

7.5?53???l由表4-2得：??0.907 3.2.2主支强度计算：

单独将斜撑作为独立体考虑，因弯矩没有直接作用在平面内，立柱的强度计算可以简化为轴心受压计算：

??N?fA37111?40.15?924(N/cm2)?92.4(kg/cm2)?f?1900(kg/cm2)

整体稳定性校核：

NEy?π2EI??l?23.142?20600?2279?

3992?2908(kN)?2908000(N)?my?1 N??A??myMW(1??N)NEy80890037111208.1(1?0.907)2908000

37111?0.907?40.15?4952(N.cm2)?495.2(kg.cm2)＜1900kg.com2刚度校核：

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?max??z?53＜????150

结论：支腿斜撑能满足强度要求也能满足稳定性要求，结构可用。

制梁台座计算书

一、工程概况

成贵铁路客运专线翠屏制梁场主要承担366孔32米、70孔24米，共436孔后张法预应力混凝土简支箱梁的预制任务。根据箱梁预制、架设工期要求，制梁按月产33孔的生产能力，制梁按5天一个循环进行配置，梁场设置5个32m制梁台座，1个24m共用台座，共设置6个制梁台座以满足施工生产要求。 二、方案简介

24米制梁台座设置按简支结构进行设置，设置两个承台，承台尺寸：5.8m×2.4m×1.2m，每个承台下设6跟管桩，桩径0.4m，施工打入桩长应不小于设计桩长。设置条形垫梁基础。中部条形基础下铺设30cm细石渣碾压密实后再浇筑条基，条形基础按25m设置(模型总长25m)，为避免承台两端与中间换填基础发生不均匀沉降，条形基础底板设置整板基础，长21.06m，宽5.8m，厚度为0.4m；条形基础共设三条，高0.8m，长25m，宽两边为0.6m，中间宽为0.5m。制梁台座均采用C30砼，制梁台座配筋按构造配筋满足要求。

两端承台断面结构尺寸（具体见制梁台座总布置图）

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32米制梁台座设置按简支结构进行设置，设置两个承台，承台尺寸：6.2m×2.5m×1m,设置条形垫梁基础。中部条形基础下铺设30cm细石渣碾压密实后再浇筑条基，条形基础按33m设置(模型总长33m)，为避免承台两端与中间换填基础发生不均匀沉降，条形基础底板设置整板基础，长29.06m，宽5.8m，厚度为0.4m；条形基础共设三条，高0.8m，长25m，宽两边为0.6m，中间宽为0.5m。制梁台座均采用C30砼，制梁台座配筋按构造配筋满足要求。

两端承台断面结构尺寸（具体见制梁台座总布置图）

三、计算采用原材料及有关数据

41、两端承台、条形基础垫梁、等级采用C30标号，砼弹性模量：E=3.00?10MPa。

2、中间条形基础根据地质情况进行换填夯实，地基承载力达到300KPa。 3、管桩采用PHC-AB400(95)。

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四、设计荷载

24米梁制梁台座 1、预制箱梁重5699KN

2、模板及支撑系统重750KN（内模按500KN计算,外模按250KN计算）； 3、一个承台自重417.6KN； 4、垫梁重：2071.5KN； 5、施工荷载：300KN 6、桩承受外荷载：

G1?5699?2849.5KN2

2.4(750?300)?100.8KN25

预制箱形梁重：

模板及施工荷载：

G2?承台上垫梁重：

G3?2.4?2071.5?198.9KN25

承台重量：G4?417.6KN 土的平均容重19kN/m3 承台顶总荷载：

G?G1?G2?G3?2849.5?100.8?198.9?3149.2KN

每根桩桩顶承受荷载为：32米梁制梁台座 1、预制箱梁重7376KN

N2?G?G43149.2?417.6??594.5KN66

2、模板及支撑系统重975KN（内模按650KN,外模按300KN算）； 3、一个承台自重387.5KN； 4、垫梁重：2807.5KN； 5、施工荷载：300KN 6、地基承受外荷载：

G1?7376?3688KN2

2.4(975?300)?90KN34

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预制箱形梁重：

模板及施工荷载：

G2?承台上垫梁重：

G3?2.5?2807.5?206.5KN34

承台重量：G4?387.5KN 土的平均容重19kN/m3 承台顶总荷载：

Pa?G?G1?G2?G3?3688?90?206.5?3984.5KN

地基承载力Pa：五、垫梁部分

G?G43984.5?387.5??282.1kPaS15.5

1、中间段垫梁分析

该部分垫梁在张拉前工况时工作，与两端垫梁共同承受上部所传递下来的均布荷载。由于该段垫梁直接支承在经过换填并分层夯实后的地基上，并且在施工垫梁前还可进行预压处理，将该部分地基沉降控制在允许范围内，垫梁下基础可视为匀质的。因此本段垫梁作为弹性地基梁考虑时其仅起着传递荷载的作用，按照构造要求进行配筋，砼标号采用C30。

24米梁制梁台座梁底地基承载力验算如下：

(7000?2100?2071.5?300)?21.06/24?25?0.4?29.06?5.85.8?21.06?92.41kPa?[?]?200kPa P?满足要求。

32米梁制梁台座梁底地基承载力验算如下：

(9000?2500?2807.5?300)?29.06/33?25?0.4?29.06?5.85.8?29.06?114.94kPa?[?]?200kPa P?满足要求。 2、承台部分垫梁

该部分垫梁，主要考虑其在张拉后的工况下工作情况，由于在张拉后整个24米（32米）箱梁在距离垫梁端部约2米左右的位置将形成两个集中力（实际上为均布荷载，为简化计算而考虑为集中力，偏于安全），该集中力将通过该处的底模传递到垫梁上，为了使该集中荷载不至于对垫梁形成局部承压，施工时该处底模应将槽钢加密布设，垫梁与槽钢间再铺一层钢板，使荷载扩散后再传递到垫梁上。以32米制

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梁台座计算

⑴梁肋抗压计算

1N???0.2?9000??600KN3假定垫梁中间肋所承受的荷载为：，

2再假定经过扩散后的承压面积为：S?0.2?0.2?0.04m

则

P?N600??15000?103Pa?15.0MPa??Ra??22.5MPaS0.04，满足要求。

⑵桩顶处的局部压应力验算 采用公式Pi??AcRa/?m验算

j??Ad/AcAcAd

Ac?3.14?0.22?0.126m2——局部承压面积，

——局部承压时的计算面积

Ad?3.14?0.62?1.13m2??Ad/Ac?1.13/0.126?3Fld?1.3?s?fcdAln/r0?1.3?1.0?3?11.5?106?0.126/1.1?5?106KN根据前面计算，桩顶最大竖直作用力N=5343KN<5*106KN,局部承压满足要求。 ⑶桩对承台冲剪验算

t0?按公式

Pi?m?jumRj进行验算

um?u1?u22

u1——承台内桩顶周长，采用破桩头联结是按喇叭口周长计，以主筋伸入0.7米高，与竖直方向成18°角计算

u1?3.14?0.487?1.53m

u2——承台顶面受桩冲剪后预计破裂面周长，破裂线按桩身伸入承台5cm以35°向上扩展计算

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u2?3.14?0.47?1.48m

um?u1?u21.53?1.48??1.51m22

Pi?0890.5?1031.1?j???0.32mumRj1.512?106

现桩顶到承台顶实际距离1.2-0.05=1.15m〉0.32m，满足要求。 ⑷承台抗剪强度验算

根据抗剪计算为C30砼时公式：

??s1mipi?A公式中，

Rjj?m

?、?s1、?m均取1.0

Rjj?2.0MPa

当为C30砼时，

??S1mipi?1.0?1.0?2?890.5?6?10686kN?A根据上述计算，承台抗剪强度满足要求。 六、桩基础部分

Rjj?m?5.8?1.2?1.0?2.0?103?13920kN1、根据地勘资料：中风化泥质砂岩岩体较完整，工程性能较好。制梁台座桩基设计为端承桩，嵌入中风化基岩1m。

(1)单桩竖向承载力计算：

R??(?cfcAp?fy'Ag)

桩基为轴心受压，及??1.0

??1 灌注桩为PHC-AB400(95)管桩,则：c R?1.0?1?16.7?0.126?6?12.6Mpa?P/A?890.5/0.126?7.06Mpa 单桩竖向承载力满足要求。 (2)单桩竖向极限承载力

Quk?Qsk?QrkQsk

为土的总极限侧阻力，由于桩长不长，暂不考虑侧摩擦力的影响。

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Qrk??frkAp为嵌岩段总极限阻力。

frk为岩石饱和单轴抗压强度标准值，根据地勘资料取4Mpa。

?为嵌岩段侧阻及端阻综合系数。查表取0.95。

Quk?Qsk?Qrk??frkAp?0.95?4?106?0.126?6?2872.8kN?890.5kN根据上述计算，单桩承载力满足使用要求。 七、沉降计算

由于地表土层粘土在场地平整已经全部挖掉，受力处为中风化泥质砂岩，理论上无沉降量。

1.翠屏制梁场--配筋计算

以制梁台座为例，钢束未张拉时，台座受力近似于一弹性地基梁。考虑纵向预应力钢束张拉时由于施加在台座上的纵向力的影响，制梁台座两端受到挤压而形成近似于多跨连续体系的受力结构。下面按连续体系计算制梁台座的配筋。

32m跨的简支梁梁体计算重量约为737.6t，中间段制梁台自重按25kN/m3考虑， 考虑钢束张拉影响、地基梁的多点支撑作用，计算所得的的轴力为29075kN，弯矩为8974kNm。

按顶、底板区域配置?16mm的钢筋计算，根据换算，配筋面积约为上区2800mm2，下区6000mm2。

截面为3腹板条肋截面，近似按工字型截面考虑，上翼缘板宽度与腹板同宽。 据此按钢筋混凝土偏压构件检算，则有： 强度检算 计算资料数据：

截面尺寸b=1.700m、h=2.000m、bi=5.800m、bi'=1.700m、hi=0.500m、hi'=1.200m 构件的计算长度L0=5.0000m

截面内力:N= 13075.0000KN , M=7274.0000KN 安全系数：K= 2.00

钢筋弹性模量与混凝土弹性模量之比：n=10.00

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混凝土的弹性模量：Eh= 32000000.00KPa

截面所配钢筋面积：受拉区Ag=0.006000m^2 受拉区Ag'=0.002800m^2 钢筋重心至截面边缘距离：受拉区a=0.075000m 受拉区a'=0.075000m 换算截面的面积(计入混凝土全截面及钢筋): A0=5.538000m^2

截面边缘至换算截面重心轴的距离(计入混凝土全截面及钢筋): 受压区y2=S/A0=1.282972m 受拉区y1=h-y2=0.717028m

换算截面对其重心轴的惯性矩(计入混凝土全截面及钢筋): I0=1.961016m^4

受压区核心距:K2=I0/(A0*y1)=0.493847m

混凝土全截面（不包括钢筋）惯性矩:Ih=1.8954 (m^4) 偏心距: e0=M/N=7274.0000/13075.0000=0.5563 (m) 刚度修正系数:

α=0.1/(0.2+e0/h)+0.16=0.1/(0.2+0.5563/2.0000)+0.16=0.3691 偏心增大系数:η=1/(1-KN/(α*л^2*Eh*Ih/l0^2)) =1/(1-2.0000*13075.0000/(0.3691* 3.141593^2*32000000.0000*1.8954/5.0000^2))

=1.0030

修正偏心距: e'=η*e0=1.0030*0.5563=0.5580 (m) e'=0.5580 > K2=0.4938 属于大偏心受压 受压边缘距N作用点距离：

g=e'-h/2=0.5580-2.0000/2.0=-0.4420 (m) 受压钢筋距N作用点距离：

eg'=e'-h/2+a'=0.5580-2.0000/2.0+0.0750=-0.3670 (m) 受拉钢筋距N作用点距离：

eg=e'+h/2-a=0.5580+2.0000/2.0-0.0750=1.4830 (m) 计算三次方程参数：

p=6/b*(hi'*(bi'-b)*(g+hi'/2.0)+n*Ag'*eg'+n*Ag*eg)-3g^2=-0.3084 q=-6/b*(hi'*(bi'-b)*(g^2+g*hi'+hi'^2/3)+n*Ag'*eg'^2+n*Ag*eg^2)+2g^3

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=-0.6518

将参数代入方程，得三次方程： y^3+(-0.3084)y+(-0.6518)=0 解方程得:y=0.9849 (m)

由此得:x=y-g=0.9849--0.4420=1.4270 (m) 满足条件hi'≤X≤h-hi 中性轴位于腹板中: 换算截面(不计受拉混凝土)对中性轴的惯性矩: I0'=1.712552 混凝土正应力为：

σh=N*y*x/I0'= 10.7304 (Mpa)<=[σb]=11.2000MPa 【通过】 受压钢筋应力为： σg'=n*σh*(x-a')/x

=101.6643MPa<=[σs]=180.0000MPa 【通过】 受拉钢筋应力为： σg=n*σh*(h-x-a)/x

=37.4519MPa<=[σs]=180.0000MPa 【通过】 裂缝宽度检算

钢筋表面形状影响系数:K1=0.80

荷载特征影响系数:K2=1+α*M1/M+0.5*㎡/M=1.50 与受拉钢筋相互作用的受拉混凝土面积Acl=0.255000000㎡ 单根钢筋的截面积Asl=0.000201062㎡ 考虑成束钢筋的系数β=1.00

受拉钢筋有效配筋率:μz=(β1*n1+β2*n2+β3*n3)*Asl/Acl=0.023529 中性轴至受拉边缘的距离与中性轴至受拉钢筋重心的距离之比r=1.1506 受拉钢筋的直径d=16mm

受拉钢筋重心处的应力σs=37.452MPa 钢筋的弹性模量Es=210000 MPa

裂缝宽度ωf=K1*K2*r*σs*(80+(8+0.4*d)/√μz)/Es=0.15282mm

稳定性计算：

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截面面积=5.450000m^2

构件的长细比L0/r=5.000/0.590=8.478 纵向弯曲系数：ψ=1.00

总钢筋面积:As'=0.006000+0.002800+0.000000+0.000000=0.008800m^2 钢筋计算强度与砼抗压极限强度之比：m=14.90 混凝土压应力为：σc=N/(ψ*(Ac+m*As')) 13075.000/(1.000*(5.450000+14.90*0.008800)) =2.3427 (Mpa)<=[σa]=9.0000MPa 【通过】 计算结果表明设计满足要求。

2.翠屏制梁场--存梁台座扩大基础检算

双层存梁台座，每片梁重900t，台座容重按25kn/m3，根据台座传力需要确定的尺寸详见计算图纸，则每侧台座承受重量为900+158.4=1058.4t，1058.4*10/45.12=234.57kpa，根据地勘报告资料，强风化层的承载力为250kpa，故存梁台座基底承载力按不小于250kpa控制。

3.翠屏制梁场--存梁台座桩基础检算

以存梁台座桩基础为例，根据作用荷载换算的桩基承载力要求为1250KN

计算孔号： 边长(m) d= 土层序号 1 2 3 4 5 6 c19号台座 0.5 周长(m) u= 桩型 1.571 PHC 截面积 (㎡) A＝ li*fsi 0 0 0 0 0 -66 0.196 土层 1 1_2 2_31 2_32 4 t-1 土层厚度li(m) fsi（标准值） fp（标准值） 0 0 0 0 0 2.2 0 0 0 0 0 -30 0 0 0 0 0 0 18

7 8 9 10 SUM Rsk（桩侧）= 标准值Rk＝ 特征值Ra＝ 2.4 5.6 7.8 0 18 2133.14 2722.19 1361.10 40 70 120 0 Rpk（桩端）= (KN) 0 0 3000 0 3000 589.05 96 392 936 0 1358 n-2 q-3 r-4 7_12 (KN) 设计桩长满足要求

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