一種預制梁的制梁臺座基礎結構及設計方法與流程

本發明涉及制梁臺座基礎結構，尤其涉及一種預制梁的制梁臺座基礎結構及設計方法。

背景技術：

1、現有的預制梁場地基礎結構通常采用大面積的混凝土基座，以支撐預制梁和預制梁模板。這種通過大規模的混凝土澆筑的基礎結構可提供足夠的支撐力和穩定性，廣泛應用于各種地質條件下的預制梁場地建設。

2、然而，這種基礎結構存在顯著的問題，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，混凝土基座的鋪設面積大，導致材料浪費，施工效率低下，并且施工周期長，整體成本高昂。這些問題導致預制梁場地建設過程中，工期延長和經濟負擔加重，亟需優化和改進。

技術實現思路

1、本發明的目的在于通過采用臺座基礎與臺座擴大基礎的配合設計，減少混凝土鋪設面積和鋪設量，以解決現有預制梁場地在修建時，地基的原生土壤換填量大以及地基上大面積鋪設混凝土基座導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，該設計還能夠提高基礎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時的穩定性和可靠性。

2、本發明解決上述問題所采用的技術方案是：一種預制梁的制梁臺座基礎結構，包括：

3、臺座擴大基礎。

4、臺座基礎，臺座基礎設置在臺座擴大基礎的頂部的中心處，預制梁模板設置在臺座基礎的頂部，以將預制梁模板的重量和預制梁的重量傳遞給臺座基礎。

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

6、優選地，臺座擴大基礎的形狀和臺座基礎的形狀均被構造為長方體，并且，臺座基礎的長邊小于臺座擴大基礎的長邊，臺座基礎的短邊小于臺座擴大基礎的短邊。

7、特別的，一種預制梁的制梁臺座基礎結構的設計方法，包括：

8、根據預制梁的設計尺寸及重量和預制梁模板的重量得出臺座基礎的有效面積，并且，根據混凝土抗壓強度、臺座基礎有效面積、預制梁重量和預制梁模板重量得出臺座基礎的厚度。

9、根據臺座擴大基礎的應力擴散角范圍在四十五度至六十度之間得出臺座擴大基礎的有效面積的選擇范圍。

10、根據臺座擴大基礎的有效面積的選擇范圍和處理后地基的檢測參數得出臺座擴大基礎的厚度選擇范圍。

11、優選地，根據預制梁的設計尺寸及重量和預制梁模板的重量得出臺座基礎的有效面積，并且，根據臺座基礎的抗壓強度、臺座基礎有效面積、預制梁重量和預制梁模板重量得出臺座基礎的厚度，這一步驟包括：

12、通過預制梁的設計尺寸得出預制梁模板的尺寸，根據預制梁模板的尺寸得出預制梁模板的重量。

13、根據預制梁模板的的尺寸和預制梁模板的重量得出臺座基礎的有效面積。

14、根據根據臺座基礎的抗壓強度、臺座基礎有效面積、預制梁重量和預制梁模板重量得出臺座基礎的厚度。

15、優選地，根據預制梁模板的的尺寸和預制梁模板的重量得出臺座基礎的有效面積，該步驟中臺座基礎的有效面積可通過如下方式獲得：

16、預制梁模板的長度ltemplate：

17、。

18、預制梁模板的寬度btemplate：

19、。

20、預制梁模板的高度htemplate：

21、。

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

23、。

24、。

25、其中α是一個經驗系數，通常取0.05至0.10中任一值。

26、臺座基礎的長度lbase：

27、。

28、臺座基礎的寬度bbase：

29、。

30、臺座基礎的有效面積abase：

31、。

32、優選地，根據臺座基礎的抗壓強度、臺座基礎有效面積、預制梁重量和預制梁模板重量得出臺座基礎的厚度，該步驟中臺座基礎的厚度可通過如下公式獲得：

33、。

34、。

35、。

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

37、優選地，根據臺座擴大基礎的應力擴散角范圍在四十五度至六十度之間得出臺座擴大基礎的有效面積的選擇范圍，該步驟中臺座擴大基礎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：

40、。

41、其中：

42、θ0是參考擴散角，通常取45°。

43、e1是臺座擴大基礎的彈性模量，e2是處理后的地基的彈性模量。

44、ν1是臺座擴大基礎的泊松比，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是正應力。

49、τ0是參考剪切強度。

50、α1、α2、α3、β1、β2、β3和γ是修正函數的經驗系數。

51、優選地，根據臺座擴大基礎的有效面積和處理后地基的檢測參數得出臺座擴大基礎的厚度選擇范圍，該步驟中臺座擴大基礎的厚度選擇范圍可通過如下公式獲得：

52、。

53、其中：

54、texp是臺座擴大基礎的厚度。

55、wtotal’是臺座基礎、預制梁模板和預制梁的總重量。

56、是處理后的地基的凈承載力。

57、是臺座擴大基礎的有效面積。

58、優選地，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’表示臺座擴大基礎底面處的有效應力，γ’表示地基土的單位重，nc、nq和nγ均為承載力系數，取決于土的內摩擦角，fs’為第二安全系數，通常取1.5至2之間任一值。

63、優選地，當臺座擴大基礎的厚度范圍初步選定后，為了保證臺座擴大基礎的承載力能滿足承載臺座基礎、預制梁模板和預制梁的承載要求，需要對臺座擴大基礎的厚度范圍進一步選擇，臺座擴大基礎厚度的進一步選擇范圍可通過如下公式獲得：

64、。

65、其中：

66、wbase是臺座基礎的重量。

67、本發明一實施例的有益效果：

68、該預制梁的制梁臺座基礎結構，通過過采用臺座基礎與臺座擴大基礎的配合設計，克服了現有預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混凝土基座導致的工期長和成本高的問題，通過優化臺座基礎和臺座擴大基礎的尺寸和布局，減少了混凝土的鋪設面積和鋪設量，從而降低了施工成本并縮短了工期，此外，臺座擴大基礎的設計確保了應力擴散角在45度至60度之間，提高了基礎的承載力和抗沉降能力，確保了結構的穩定性和可靠性。

69、該預制梁的制梁臺座基礎結構的設計方法，通過確定預制梁的設計尺寸及重量、預制梁模板的重量，計算出臺座基礎的有效面積和厚度，克服了傳統方法中對地基處理量大、施工復雜的問題，該方法進一步根據應力擴散角的合理范圍計算出臺座擴大基礎的有效面積選擇范圍，并結合處理后地基的檢測參數，確定臺座擴大基礎的厚度選擇范圍，通過這種設計方法，有效減少了混凝土的使用量和鋪設面積，顯著降低了施工成本，縮短了施工工期，并確保了基礎結構的承載力和抗沉降能力，達到優化施工流程和提升工程質量的效果。