本發(fā)明涉及制梁臺座基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種預(yù)制梁的制梁臺座基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及設(shè)計方法。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有的預(yù)制梁場地基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)通常采用大面積的混凝土基座，以支撐預(yù)制梁和預(yù)制梁模板。這種通過大規(guī)模的混凝土澆筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)可提供足夠的支撐力和穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于各種地質(zhì)條件下的預(yù)制梁場地建設(shè)。

2、然而，這種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)存在顯著的問題，首先，地基的原生土壤換填量大，尤其是在軟弱地基和特殊土地基上，需要進(jìn)行大量的土壤處理，增加了施工難度和成本，其次，混凝土基座的鋪設(shè)面積大，導(dǎo)致材料浪費(fèi)，施工效率低下，并且施工周期長，整體成本高昂。這些問題導(dǎo)致預(yù)制梁場地建設(shè)過程中，工期延長和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)加重，亟需優(yōu)化和改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于通過采用臺座基礎(chǔ)與臺座擴(kuò)大基礎(chǔ)的配合設(shè)計，減少混凝土鋪設(shè)面積和鋪設(shè)量，以解決現(xiàn)有預(yù)制梁場地在修建時，地基的原生土壤換填量大以及地基上大面積鋪設(shè)混凝土基座導(dǎo)致的工期較長和成本較高的問題，從而降低施工成本，縮短工期，并提高施工效率，此外，該設(shè)計還能夠提高基礎(chǔ)的承載力和抗沉降能力，確保在軟弱地基和特殊土地基上建設(shè)時的穩(wěn)定性和可靠性。

2、本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是：一種預(yù)制梁的制梁臺座基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，包括：

3、臺座擴(kuò)大基礎(chǔ)。

4、臺座基礎(chǔ)，臺座基礎(chǔ)設(shè)置在臺座擴(kuò)大基礎(chǔ)的頂部的中心處，預(yù)制梁模板設(shè)置在臺座基礎(chǔ)的頂部，以將預(yù)制梁模板的重量和預(yù)制梁的重量傳遞給臺座基礎(chǔ)。

5、其中，臺座擴(kuò)大基礎(chǔ)底部直接與地基接觸，以將預(yù)制梁的重量、預(yù)制梁模板的重量、臺座基礎(chǔ)的重量和臺座擴(kuò)大基礎(chǔ)的重量傳遞給地基，臺座擴(kuò)大基礎(chǔ)底部與地基接觸的有效面積大小被配置為將臺座擴(kuò)大基礎(chǔ)的應(yīng)力擴(kuò)散角限制在四十五度至六十度之間。

6、優(yōu)選地，臺座擴(kuò)大基礎(chǔ)的形狀和臺座基礎(chǔ)的形狀均被構(gòu)造為長方體，并且，臺座基礎(chǔ)的長邊小于臺座擴(kuò)大基礎(chǔ)的長邊，臺座基礎(chǔ)的短邊小于臺座擴(kuò)大基礎(chǔ)的短邊。

7、特別的，一種預(yù)制梁的制梁臺座基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，包括：

8、根據(jù)預(yù)制梁的設(shè)計尺寸及重量和預(yù)制梁模板的重量得出臺座基礎(chǔ)的有效面積，并且，根據(jù)混凝土抗壓強(qiáng)度、臺座基礎(chǔ)有效面積、預(yù)制梁重量和預(yù)制梁模板重量得出臺座基礎(chǔ)的厚度。

9、根據(jù)臺座擴(kuò)大基礎(chǔ)的應(yīng)力擴(kuò)散角范圍在四十五度至六十度之間得出臺座擴(kuò)大基礎(chǔ)的有效面積的選擇范圍。

10、根據(jù)臺座擴(kuò)大基礎(chǔ)的有效面積的選擇范圍和處理后地基的檢測參數(shù)得出臺座擴(kuò)大基礎(chǔ)的厚度選擇范圍。

11、優(yōu)選地，根據(jù)預(yù)制梁的設(shè)計尺寸及重量和預(yù)制梁模板的重量得出臺座基礎(chǔ)的有效面積，并且，根據(jù)臺座基礎(chǔ)的抗壓強(qiáng)度、臺座基礎(chǔ)有效面積、預(yù)制梁重量和預(yù)制梁模板重量得出臺座基礎(chǔ)的厚度，這一步驟包括：

12、通過預(yù)制梁的設(shè)計尺寸得出預(yù)制梁模板的尺寸，根據(jù)預(yù)制梁模板的尺寸得出預(yù)制梁模板的重量。

13、根據(jù)預(yù)制梁模板的的尺寸和預(yù)制梁模板的重量得出臺座基礎(chǔ)的有效面積。

14、根據(jù)根據(jù)臺座基礎(chǔ)的抗壓強(qiáng)度、臺座基礎(chǔ)有效面積、預(yù)制梁重量和預(yù)制梁模板重量得出臺座基礎(chǔ)的厚度。

15、優(yōu)選地，根據(jù)預(yù)制梁模板的的尺寸和預(yù)制梁模板的重量得出臺座基礎(chǔ)的有效面積，該步驟中臺座基礎(chǔ)的有效面積可通過如下方式獲得：

16、預(yù)制梁模板的長度ltemplate：

17、。

18、預(yù)制梁模板的寬度btemplate：

19、。

20、預(yù)制梁模板的高度htemplate：

21、。

22、其中，為預(yù)制梁模板在長度ltemplate方向上增加的邊界長度，為預(yù)制梁模板在寬度btemplate方向上增加的邊界寬度，為預(yù)制梁模板在高度ltemplate方向上增加的邊界高度。

23、。

24、。

25、其中α是一個經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，通常取0.05至0.10中任一值。

26、臺座基礎(chǔ)的長度lbase：

27、。

28、臺座基礎(chǔ)的寬度bbase：

29、。

30、臺座基礎(chǔ)的有效面積abase：

31、。

32、優(yōu)選地，根據(jù)臺座基礎(chǔ)的抗壓強(qiáng)度、臺座基礎(chǔ)有效面積、預(yù)制梁重量和預(yù)制梁模板重量得出臺座基礎(chǔ)的厚度，該步驟中臺座基礎(chǔ)的厚度可通過如下公式獲得：

33、。

34、。

35、。

36、其中，tbase表示臺座基礎(chǔ)的厚度，fc表示混凝土的抗壓強(qiáng)度，wbeam表示預(yù)制梁重量，wtemplate表示預(yù)制梁模板重量，wtotal表示預(yù)制梁與預(yù)制梁模板的總重量，fc,eff表示的是有效抗壓強(qiáng)度，它是考慮了第一安全系數(shù)fs后的混凝土抗壓強(qiáng)度fc，fs通常取1.5到3之間任一值，k表示經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，通常取0.1到0.2之間任一值。

37、優(yōu)選地，根據(jù)臺座擴(kuò)大基礎(chǔ)的應(yīng)力擴(kuò)散角范圍在四十五度至六十度之間得出臺座擴(kuò)大基礎(chǔ)的有效面積的選擇范圍，該步驟中臺座擴(kuò)大基礎(chǔ)的有效面積可通過如下公式獲得：

38、。

39、其中，k’表示計算常數(shù)：

40、。

41、其中：

42、θ0是參考擴(kuò)散角，通常取45°。

43、e1是臺座擴(kuò)大基礎(chǔ)的彈性模量，e2是處理后的地基的彈性模量。

44、ν1是臺座擴(kuò)大基礎(chǔ)的泊松比，ν2是處理后的地基的泊松比。

45、是處理后的地基的內(nèi)摩擦角。

46、e是處理后的地基的孔隙比。

47、ρs是處理后的地基的顆粒密度和ρ0是處理后的地基的參考密度。

48、σ是正應(yīng)力。

49、τ0是參考剪切強(qiáng)度。

50、α1、α2、α3、β1、β2、β3和γ是修正函數(shù)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。

51、優(yōu)選地，根據(jù)臺座擴(kuò)大基礎(chǔ)的有效面積和處理后地基的檢測參數(shù)得出臺座擴(kuò)大基礎(chǔ)的厚度選擇范圍，該步驟中臺座擴(kuò)大基礎(chǔ)的厚度選擇范圍可通過如下公式獲得：

52、。

53、其中：

54、texp是臺座擴(kuò)大基礎(chǔ)的厚度。

55、wtotal’是臺座基礎(chǔ)、預(yù)制梁模板和預(yù)制梁的總重量。

56、是處理后的地基的凈承載力。

57、是臺座擴(kuò)大基礎(chǔ)的有效面積。

58、優(yōu)選地，地基的凈承載力可通過如下公式獲得：

59、。

60、其中，qu表示地基的極限承載力。

61、。

62、其中，c表示土的凝聚力，σ’表示臺座擴(kuò)大基礎(chǔ)底面處的有效應(yīng)力，γ’表示地基土的單位重，nc、nq和nγ均為承載力系數(shù)，取決于土的內(nèi)摩擦角，fs’為第二安全系數(shù)，通常取1.5至2之間任一值。

63、優(yōu)選地，當(dāng)臺座擴(kuò)大基礎(chǔ)的厚度范圍初步選定后，為了保證臺座擴(kuò)大基礎(chǔ)的承載力能滿足承載臺座基礎(chǔ)、預(yù)制梁模板和預(yù)制梁的承載要求，需要對臺座擴(kuò)大基礎(chǔ)的厚度范圍進(jìn)一步選擇，臺座擴(kuò)大基礎(chǔ)厚度的進(jìn)一步選擇范圍可通過如下公式獲得：

64、。

65、其中：

66、wbase是臺座基礎(chǔ)的重量。

67、本發(fā)明一實(shí)施例的有益效果：

68、該預(yù)制梁的制梁臺座基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，通過過采用臺座基礎(chǔ)與臺座擴(kuò)大基礎(chǔ)的配合設(shè)計，克服了現(xiàn)有預(yù)制梁場地在修建時地基原生土壤換填量大以及地基上大面積鋪設(shè)混凝土基座導(dǎo)致的工期長和成本高的問題，通過優(yōu)化臺座基礎(chǔ)和臺座擴(kuò)大基礎(chǔ)的尺寸和布局，減少了混凝土的鋪設(shè)面積和鋪設(shè)量，從而降低了施工成本并縮短了工期，此外，臺座擴(kuò)大基礎(chǔ)的設(shè)計確保了應(yīng)力擴(kuò)散角在45度至60度之間，提高了基礎(chǔ)的承載力和抗沉降能力，確保了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。

69、該預(yù)制梁的制梁臺座基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，通過確定預(yù)制梁的設(shè)計尺寸及重量、預(yù)制梁模板的重量，計算出臺座基礎(chǔ)的有效面積和厚度，克服了傳統(tǒng)方法中對地基處理量大、施工復(fù)雜的問題，該方法進(jìn)一步根據(jù)應(yīng)力擴(kuò)散角的合理范圍計算出臺座擴(kuò)大基礎(chǔ)的有效面積選擇范圍，并結(jié)合處理后地基的檢測參數(shù)，確定臺座擴(kuò)大基礎(chǔ)的厚度選擇范圍，通過這種設(shè)計方法，有效減少了混凝土的使用量和鋪設(shè)面積，顯著降低了施工成本，縮短了施工工期，并確保了基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的承載力和抗沉降能力，達(dá)到優(yōu)化施工流程和提升工程質(zhì)量的效果。