某项目重型车辆库房地面设计分析

某项目重型车辆库房地面设计分析

刘洋  仇彤

中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，陕西  西安  710065

摘要：常规地质情况，地面建筑作法根据使用荷载情况直接选用图集，设计人员对于面层混凝土厚度、配筋及垫层厚度不进行结构计算。软弱地基为防止地面开裂，采用砂石桩、旋喷桩等地基处理方式或架空地面。基于经济性考虑，本工程采用砂夹石换填垫层进行地基处理，表层设置钢筋混凝土地面，通过验算垫层、混凝土面层厚度及配筋，以获得结构安全可靠、造价经济合理的建筑面层作法。

关键词：重载地面；基床系数；附加应力；砂夹石垫层

1地基土基床系数k

基床系数是一个非常重要的岩土参数，它主要用于模拟地基土与结构之间的相互作用，计算结构的内力、变形大小。由于不同尺寸载荷试验结果得到的基床系数，分不同土类，按下列公式换算成标准基床系数：

对于砂土：         对于黏土：

式中，b为静载荷试验承压板的直径（或边长）。

1.1地基土基床系数

依据《建筑地基基础设计规范》6.1条基床系数的计算公式，将4-6#及6-2#的基床系数计算结果汇总如下，见表1。

表1 基床系数计算结果汇总表

1.2双层地基土基床系数

依据文献[1],双层地基设和分别表示第一压缩层和第二压缩层的变形模量、泊松比与层厚，则可按下式计算：

换填砂夹石垫层、 、，换填砂夹石垫层。

根据文献[2]表2-5，第②层饱和粉土的泊松比取0.42。根据现场载荷板试验，检测土层的变形模量按下列公式计算：

式中：表示土层变形模量,为土层泊松比，为比例极限应力，为对应的沉降量，b为静载荷试验承压板的直径（或边长）。

将不同深度第②层饱和粉土变形模量、压缩模量计算结果汇总，见上表1。

7.2计算参数

车型：选用重型装载车辆，车长7.6m，宽3.5m，高2.37m，车重51t，6对负重轮，履带宽度520mm。考虑到车辆自重较大,传至底部的荷载按履带着地面积考虑，履带着地面积根据网上资料暂定为520mm×4000mm考虑，轴距按3m考虑，平面布置图详见图1所示。

建筑作法（从上至下）：180mm厚C20厚混凝土（内配8@250单层双向钢筋网）；800mm厚砂夹石垫层，压实系数0.95；原土夯实，建筑作法详见图2所示。

图1 着地履带平面布置图                  图2建筑地面作法图

重载地面按大面积荷载考虑，配筋混凝土地面底等效均布附加应力:,根据《规范》[3]变形计算的规定，计算变形值，见表2所示。

表2 土层变形汇总表

由表2可以看出，第②-2层粉质黏土取1m计算，变形计算值很小，仅为0.67mm，因此将变形计算深度取进行计算，其中第②-1层、第②-2层变形模量根据厚度进行加权平均：。根据双层地基基床系数公式，换填800mm砂夹石垫层的基床系数为：=

3计算模型及计算结果

3.1计算模型

建立板单元h=220mm，网格尺寸按1m×1m划分，施加面弹性支撑，垫层厚度,支撑刚度,，履带下均布荷载P=122.60kPa。

3.2计算结果

弯矩计算结果：X向最大弯矩,Y向最大弯矩和最大竖向位移、最小竖向位移分别为、。

位移平均,与公式沉降计算值相差，误差只要1.02%，说明通过双层地基土基床系数的方法模拟地基土层较为准确。

4配筋计算

（1）220mm厚C20素混凝土板抗弯承载力：

不配置钢筋无法满足混凝土板抗弯承载力要求。

（2）按强度配筋配筋：

板底配置双向∅16@200（）

（3）验算裂缝宽度：配置∅16@170（），能够满足裂缝宽度的规范要求。

5结论

（1）220mm板厚需要配置底部双向钢筋C16@170，满足裂缝宽度的要求，面层建议根据板厚配置C8@200的防裂钢筋网。

（2）本模型中心点最大变形为10.95mm，最小值出现在板边为2.34mm，斜率为0.002，满足实际使用需求。

（3）从计算结果可知，砂夹石垫层厚度对重载地面的影响较小，对减小地面沉降起到一定的作用，面层混凝土厚度和配筋才是重载地面的主要影响因素。

参考文献：

[1]宰金民、宰金璋.高层建筑基础分析与设计 (第一版) [M].北京：中国建筑工业出版社,1993.

[2]GB/T 50123-2019土工试验方法标准[S].北京：中国计划出版社，2019.

[3]GB50007-2011建筑地基基础设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.