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      水穩(wěn)拌合站基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與驗(yàn)算

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      水穩(wěn)拌合站基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與驗(yàn)算

      摘要:受全球厄爾尼諾現(xiàn)象影響,極端天氣頻發(fā),廣州南沙地區(qū)強(qiáng)、超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)頻繁,為確保水泥罐等高聳臨時(shí)建筑物安全,同時(shí)降低成本,縮短建設(shè)工期,需對臨時(shí)建筑物進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),確保結(jié)構(gòu)物經(jīng)濟(jì)、安全。

      關(guān)鍵詞:水穩(wěn);拌合站;水泥罐;基礎(chǔ)設(shè)計(jì)驗(yàn)算

      1前言

      南沙地區(qū)地基軟軟弱,沿海臺(tái)風(fēng)等極端天氣頻發(fā),復(fù)雜工況條件下進(jìn)行水泥罐等高聳臨時(shí)建筑設(shè)計(jì)與驗(yàn)算,需在地基承載力與結(jié)構(gòu)抗傾覆力之間尋找最優(yōu)平衡點(diǎn),本文通過優(yōu)化設(shè)計(jì),在不大面積進(jìn)行軟基處理的情況下,利用基礎(chǔ)及結(jié)構(gòu)自重確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,可有效的節(jié)約的建設(shè)成本、縮短了建設(shè)工期。

      2工程概況

      2.1工程簡介為配合南沙新區(qū)靈山島尖配套道路工程建設(shè),需在靈山島尖建筑600型水泥穩(wěn)定攪拌機(jī)1座,根據(jù)工效分析,需至少配備4個(gè)100t水泥罐或3個(gè)150t水泥罐。2.2地質(zhì)情況參考臨近規(guī)劃縱四路地質(zhì)詳勘資料LKX-12孔地質(zhì)情況,水穩(wěn)站區(qū)域地質(zhì)情況見表1。由于水穩(wěn)站位于公共綠地范圍,其地基軟基處理設(shè)計(jì)為堆載預(yù)壓排水固結(jié)法,施工工期按8個(gè)月。業(yè)主考慮到水穩(wěn)站的使用期限為2016年10月底,屆時(shí)再進(jìn)行軟基處理,會(huì)影響整個(gè)靈山島尖的總體工期,因此綠地軟基處理施工會(huì)提前進(jìn)行。整個(gè)場地先用石粉回填整平至+7.5m標(biāo)高。

      3水泥罐基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及驗(yàn)算

      3.1水泥罐選型該站由2臺(tái)600型攪拌機(jī)組成,單臺(tái)主機(jī)設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為600t/h/,實(shí)際生產(chǎn)能力按60%計(jì)算,總生產(chǎn)能力為:Wh=600*60%*2=720t/h。攪拌站日工作小時(shí)按10小時(shí)計(jì)算,一天滿負(fù)荷生產(chǎn)量為:W=Wh*10=7200t/d。三天滿負(fù)荷生產(chǎn)所需水泥量為(以水泥:集料=5:100):Ws=W*(5/(5+100))=7200*5/105*3=1028.6t。結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)計(jì)劃及理論計(jì)算,設(shè)置10~11個(gè)100t水泥罐或7個(gè)150t水泥罐方能能滿足生產(chǎn)需要,先期建設(shè)1座600型攪拌機(jī)組,配置4個(gè)100t水泥罐或3個(gè)150t水泥罐。

      3.2荷載組合

      3.2.1永久荷載1、罐體自重及載重100t水泥罐每個(gè)水泥罐空殼及支起架重為20t,設(shè)計(jì)水泥罐容裝水泥重100t。即:F罐=(M罐+M載)*g=(20000+100000)*9.8=1176000N=1176KN。150t水泥罐。每個(gè)水泥罐空殼及支起架重為25t,設(shè)計(jì)水泥罐容裝水泥重150t。即:F罐=(M罐+M載)*g=(25000+150000)*9.8=1715000N=1715KN。2、基礎(chǔ)自重100t水泥罐。基本初步擬設(shè)為矩形基礎(chǔ),基礎(chǔ)處于砂土地基,地下埋深按0.5m,尺寸為4.5m*4.5m,外露部分基礎(chǔ)為3.7m*3.7m,外露高度為0.3m,每個(gè)水泥罐均獨(dú)立設(shè)置基礎(chǔ),底部再用20cm厚鋼筋混凝土連接成整體,基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度不低于25Mpa,密度不低于2480kg/m3,具體尺寸根據(jù)設(shè)備廠家要求再做修改。F基礎(chǔ)=M基礎(chǔ)*g=(3.7*3.7*0.3+4.5*4.5*0.5)*2480*9.8=345895N=345.895KN。150t水泥罐。基本初步擬設(shè)為矩形基礎(chǔ),基礎(chǔ)處于砂土地基,地下埋深按0.5m,尺寸為4.6m*4.6m,外露部分基礎(chǔ)為3.7m*3.7m,外露高度為0.3m,每個(gè)水泥罐均獨(dú)立設(shè)置基礎(chǔ),底部再用20cm厚鋼筋混凝土連接成整體,基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度不低于25Mpa,密度不低于2480kg/m3,具體尺寸根據(jù)設(shè)備廠家要求再做修改。F基礎(chǔ)=M基礎(chǔ)*g=(3.7*3.7*0.3+4.6*4.6*0.5)*2480*9.8=356953N=356.953KN。

      3、永久荷載組合

      100t水泥罐。罐體永久荷載由罐體自重、水泥重以及基礎(chǔ)自重組成,即:F永=F罐+F基礎(chǔ)=1176+345.895=1521.895KN。150t水泥罐。罐體永久荷載由罐體自重、水泥重以及基礎(chǔ)自重組成,即:F永=F罐+F基礎(chǔ)=1715+356.953=2071.953KN。3.2.2可變荷載項(xiàng)目地處東南部沿海地區(qū),常年無雪,臺(tái)風(fēng)較為頻繁,溫差變化不大,因而可變荷載只考慮風(fēng)荷載。

      3.2.3風(fēng)荷載年平均風(fēng)速為2.6m/s,較常年平均值高0.5m/s。全年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)、東南偏南風(fēng)和西北偏北風(fēng),風(fēng)向頻率均為12%,其中偏西北風(fēng)與常年主導(dǎo)風(fēng)向(偏東北風(fēng))有所不同;平均風(fēng)速分別為2.9m/s、2.8m/s、2.9m/s;其次是偏北風(fēng)和東南偏東風(fēng)(圖4),風(fēng)向頻率均為9%,平均風(fēng)速分別為2.7m/s和2.5m/s。全年靜風(fēng)出現(xiàn)頻率為1%,大風(fēng)日數(shù)為6天。臺(tái)風(fēng)影響發(fā)生在5月中旬至9月中旬,7-9月為盛行期,2014年南沙區(qū)經(jīng)歷2個(gè)強(qiáng)、超強(qiáng)臺(tái)風(fēng),分別為“威馬遜”及“海鷗”,最大風(fēng)力分別為9級(jí)(22.5m/s)和10級(jí)(25m/s),該站水泥罐按超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)設(shè)防,計(jì)算風(fēng)速40m/s。(1)基本風(fēng)壓A、水泥罐所承受風(fēng)載平均風(fēng)壓按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012所規(guī)定的方法確定50年重現(xiàn)基本風(fēng)壓為:W0=0.5KN/m2。B、根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式按風(fēng)速計(jì)算的基本風(fēng)壓為:W0=V02/1600=402/1600=1.0KN/m2。綜上,基本風(fēng)W0=1.0KN/m2。(2)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值Wk=βz*μs*μz*W0=1*0.881*1.2*1*0.5=0.529KN/m2。βz=高度z處的風(fēng)振系數(shù),取經(jīng)驗(yàn)值βz=1.0。μs=風(fēng)荷載體型系數(shù),查《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》,μs=0.881,群體系數(shù)1.2。μz=風(fēng)壓高度變化系數(shù),查《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》,μz=1.00。

      3.2.4可變荷載可變荷載q=Wk=0.529KN/m2。3.3設(shè)計(jì)成果(1)100t水泥罐基礎(chǔ)處于砂土地基,地下埋深按0.5m,尺寸為4.5m*4.5m,外露部分基礎(chǔ)為3.7m*3.7m,外露高度為0.3m,每個(gè)水泥罐均獨(dú)立設(shè)置基礎(chǔ),底部再用20cm厚鋼筋混凝土連接成整體,基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度不低于25Mpa,密度不低于2480kg/m3,具體尺寸根據(jù)設(shè)備廠家要求再做修改,該水泥罐基礎(chǔ)承載力、抗傾覆能力均符合規(guī)范要求。(2)150t水泥罐基礎(chǔ)處于砂土地基,地下埋深按0.5m,尺寸為4.6m*4.6m,外露部分基礎(chǔ)為3.7m*3.7m,外露高度為0.3m,每個(gè)水泥罐均獨(dú)立設(shè)置基礎(chǔ),底部再用20cm厚鋼筋混凝土連接成整體,基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度不低于25Mpa,密度不低于2480kg/m3,具體尺寸根據(jù)設(shè)備廠家要求再做修改,該水泥罐基礎(chǔ)承載力、抗傾覆能力均符合規(guī)范要求。

      4結(jié)論

      稍軟弱地基進(jìn)行水泥罐基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與建設(shè),在不大面積進(jìn)行軟基處理的基礎(chǔ)上,盡可能利用結(jié)構(gòu)自重提高抗傾覆能力,后期利用風(fēng)纜予以二次加固,可有效降低建設(shè)成本,縮短建設(shè)工期。南沙項(xiàng)目水泥罐于2015年7月建成后,經(jīng)歷了2015年10月“彩虹”超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)襲擊,水泥罐結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,安全性、使用性等均符合要求,該設(shè)計(jì)適用于沿海地區(qū)水泥罐等高聳臨時(shí)群筑建模、設(shè)計(jì)及驗(yàn)算。

      參考文獻(xiàn):

      [1]GB50007-2011,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2012.

      作者:王遠(yuǎn)哲 廖浪 單位:中交四航局第一工程有限公司

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