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【摘 要】 随着我国交通基础设施建设的迅速发展，混凝土预制梁在标准跨径的桥梁结构中得以广泛推广和应用。预制梁多为预应力钢筋混凝土箱形和T形梁结构，预制梁施工多为工厂化生产作业，具有工艺成熟、施工迅速、质量可控、铺架方便等特点。预制梁生产制作需要大型龙门吊等起重设备。实际施工过程中常遇到龙门吊轨道的软土地基处理问题。本文以南昌市港口大道为工程依托，简要叙述南昌市港口大道制梁场75t龙门吊轨道预应力管桩基础的应用与受力分析。
【关键词】 管桩复合地基;预制梁;受力分析
1 工程概况
拟建的南昌市港口大道制梁场位于南昌市英雄大桥西侧引桥处，梁场长约340m，宽约170m。场内设30m制梁台座21个，35m制梁台座3个，40m制梁台座3个，6台75t龙门吊，1台100t龙门吊。场地原为滩涂、砂场，后经人工抽砂回填而成，场地现状标高21.50～22.97m，场地东侧与赣江毗邻，地基承载力较低属软土地基。
2 龙门吊轨道基础选择
大吨位、大跨径龙门吊对走行轨道基础的变形和走行轨的平整度要求较高，基础的沉降变形往往是控制基础形式选择和设计的最重要因素，分别简述和分析三种拟采用基础形式的优缺点：
（1）条形基础
龙门吊走行轨道基础常采用钢筋混凝土条形基础，采用条形基础施工工艺成熟;施工方便且施工迅速;工程费用较低;无需专门大型施工机械设备。采用条形基础对承载力要求较高，现场实际地质情况较差，无法满足承载力要求，如采用条形基础，则需进行大面积换填，且换填深度和宽度均较大，换填基坑开挖影响制梁台座施工，且地基处理费用较高。
（2）筏形基础
筏形基础对地基承载力要求较低;且基础整体稳定性和沉降变形较小。但筏形基础施工构造复杂;且钢筋混凝土用量较大;需专门的定型施工模板;施工速度较慢;工程费用相对不经济。
（3）管桩地基处理+钢筋混凝土条形基础
预应力管桩复合地基+钢筋混凝土条形基础对软弱粘土、砂土层地基具有很强的适用性。利用管桩进行软土加固，形成复合地基，提高基础范围内的整体地基承载力，满足施工沉降的要求。预应力管桩可购买成品运至施工现场插打，施工速度较快，且施工质量容易保证。
3 荷载效应计算内容
通过计算走行轨道基础在龙门吊吊梁运行的最不利工况作用下，走行轨道各控制截面的挠度与应力情况，以及管桩的轴力大小等，判断结构在该荷载作用下的安全性。
4 荷载效应计算及分析
4.1计算模型简化
龙门吊轨道梁支承在中心间距为7m的φ300mm预应力管桩上，桩间为回填的碎石褥垫层，可偏于保守的不考虑其对基础的支承作用，将轨道梁按支承与管桩上的多跨弹性地基梁结构，管桩简化为弹性支座模型其边界条件，将龙门吊轮压等效成移动荷载，按最不利荷载效应进行加载，计算模型简图如图1所示。
图1 龙门吊轨道基础计算模型简图（单位：cm）
4.2龙门吊轮压计算
龙门吊厂家提供资料显示，75t龙门吊空载时行走台车最大轮压：
根据梁场布置图，梁板存放距离龙门吊走形轨的中距距离最小3米，当起吊靠近龙门吊走行轨则的梁板时，该工况下龙门吊单侧轮压最大，计算简图如图2：
图2 龙门吊轮压计算简图（单位：cm）
龙门吊轮对在吊装荷载的反力计算
则吊重下荷载产生的轮压
则有龙门吊吊重工况下的的轮压大小为：
龙门吊在起吊或者制动过程中會产生动载，按《起重机设计规范》GB/T3811-2008
动载系数
式中V为最大起重速度取0.01m/s
4.3最不利工况荷载效应计算
管桩简化为弹性支座，其弹性系数
式中：——混凝土的弹性模量，取系梁的C25砼的弹性模量，取28000Mpa;
A——管桩截面积（取），
——管桩桩长，按16米取值
根据4.1中的结构简化，采用MIDAS/CIVAL有限元软件建立有限元模型，计算出轨道基础结构的应力、变形云图，分别如图3—图5。
图3 龙门吊走行轨道基础正应力云图
图4 龙门吊走行轨道基础剪应力云图
图5 龙门吊走行轨道基础变形云图
计算分析出管桩的最大轴力为530kN，管桩轴力根据现场地质条件，采用桩长和贯入度双控。
条形基础下方的最大拉应力值受拉去高度H=0.15，则下缘需受力钢筋的面积取12φ16，管桩顶上缘负弯矩区，
受拉区高度H=0.1，需受力钢筋的面积取3φ16，最大剪应力为，采用φ10双肢箍筋即可。
根据基础变形云图可知最大变形为2.0mm，基础刚度满足要求。
5 结束语
本文通过对不同形式轨道基础的经济性和可行性等优缺点的简要分析，综合比选出采用管桩复合地基基础，并通过分析其受力特性，对75t龙门吊基础进行承载力分析。
通过建立有限元模型对南昌市港口大道制梁场龙门吊走行轨道基础承载力分析，轨道基础在龙门吊轮压作用下，龙门吊轨道基础承载力和变形能满足要求，且各控制截面的应力水平、基础结构配筋率较低。在最不利荷载工况下，基础弯曲变形很小，龙门吊能平稳运行。
该龙门吊轨道基础通过半年的运行，其强度和变形均能满足要求，运营状况良好。此计算方法和理论可以运用于其他类似的工程计算当中，为以后的类似工程提供经验依据。
参考文献：
[1]范立础主编.桥梁工程[M].人民交通出版社，2001.
[2]刘鸿文主编.材料力学[M].高等教育出版社，1991.
[3]包世华主编.结构力学[M].武汉工业大学出版社，2000.
[4]范立础主编.预应力混凝土连续梁桥[M].人民交通出版社，1985.
【关键词】 管桩复合地基;预制梁;受力分析
1 工程概况
拟建的南昌市港口大道制梁场位于南昌市英雄大桥西侧引桥处，梁场长约340m，宽约170m。场内设30m制梁台座21个，35m制梁台座3个，40m制梁台座3个，6台75t龙门吊，1台100t龙门吊。场地原为滩涂、砂场，后经人工抽砂回填而成，场地现状标高21.50～22.97m，场地东侧与赣江毗邻，地基承载力较低属软土地基。
2 龙门吊轨道基础选择
大吨位、大跨径龙门吊对走行轨道基础的变形和走行轨的平整度要求较高，基础的沉降变形往往是控制基础形式选择和设计的最重要因素，分别简述和分析三种拟采用基础形式的优缺点：
（1）条形基础
龙门吊走行轨道基础常采用钢筋混凝土条形基础，采用条形基础施工工艺成熟;施工方便且施工迅速;工程费用较低;无需专门大型施工机械设备。采用条形基础对承载力要求较高，现场实际地质情况较差，无法满足承载力要求，如采用条形基础，则需进行大面积换填，且换填深度和宽度均较大，换填基坑开挖影响制梁台座施工，且地基处理费用较高。
（2）筏形基础
筏形基础对地基承载力要求较低;且基础整体稳定性和沉降变形较小。但筏形基础施工构造复杂;且钢筋混凝土用量较大;需专门的定型施工模板;施工速度较慢;工程费用相对不经济。
（3）管桩地基处理+钢筋混凝土条形基础
预应力管桩复合地基+钢筋混凝土条形基础对软弱粘土、砂土层地基具有很强的适用性。利用管桩进行软土加固，形成复合地基，提高基础范围内的整体地基承载力，满足施工沉降的要求。预应力管桩可购买成品运至施工现场插打，施工速度较快，且施工质量容易保证。
3 荷载效应计算内容
通过计算走行轨道基础在龙门吊吊梁运行的最不利工况作用下，走行轨道各控制截面的挠度与应力情况，以及管桩的轴力大小等，判断结构在该荷载作用下的安全性。
4 荷载效应计算及分析
4.1计算模型简化
龙门吊轨道梁支承在中心间距为7m的φ300mm预应力管桩上，桩间为回填的碎石褥垫层，可偏于保守的不考虑其对基础的支承作用，将轨道梁按支承与管桩上的多跨弹性地基梁结构，管桩简化为弹性支座模型其边界条件，将龙门吊轮压等效成移动荷载，按最不利荷载效应进行加载，计算模型简图如图1所示。
图1 龙门吊轨道基础计算模型简图（单位：cm）
4.2龙门吊轮压计算
龙门吊厂家提供资料显示，75t龙门吊空载时行走台车最大轮压：
根据梁场布置图，梁板存放距离龙门吊走形轨的中距距离最小3米，当起吊靠近龙门吊走行轨则的梁板时，该工况下龙门吊单侧轮压最大，计算简图如图2：
图2 龙门吊轮压计算简图（单位：cm）
龙门吊轮对在吊装荷载的反力计算
则吊重下荷载产生的轮压
则有龙门吊吊重工况下的的轮压大小为：
龙门吊在起吊或者制动过程中會产生动载，按《起重机设计规范》GB/T3811-2008
动载系数
式中V为最大起重速度取0.01m/s
4.3最不利工况荷载效应计算
管桩简化为弹性支座，其弹性系数
式中：——混凝土的弹性模量，取系梁的C25砼的弹性模量，取28000Mpa;
A——管桩截面积（取），
——管桩桩长，按16米取值
根据4.1中的结构简化，采用MIDAS/CIVAL有限元软件建立有限元模型，计算出轨道基础结构的应力、变形云图，分别如图3—图5。
图3 龙门吊走行轨道基础正应力云图
图4 龙门吊走行轨道基础剪应力云图
图5 龙门吊走行轨道基础变形云图
计算分析出管桩的最大轴力为530kN，管桩轴力根据现场地质条件，采用桩长和贯入度双控。
条形基础下方的最大拉应力值受拉去高度H=0.15，则下缘需受力钢筋的面积取12φ16，管桩顶上缘负弯矩区，
受拉区高度H=0.1，需受力钢筋的面积取3φ16，最大剪应力为，采用φ10双肢箍筋即可。
根据基础变形云图可知最大变形为2.0mm，基础刚度满足要求。
5 结束语
本文通过对不同形式轨道基础的经济性和可行性等优缺点的简要分析，综合比选出采用管桩复合地基基础，并通过分析其受力特性，对75t龙门吊基础进行承载力分析。
通过建立有限元模型对南昌市港口大道制梁场龙门吊走行轨道基础承载力分析，轨道基础在龙门吊轮压作用下，龙门吊轨道基础承载力和变形能满足要求，且各控制截面的应力水平、基础结构配筋率较低。在最不利荷载工况下，基础弯曲变形很小，龙门吊能平稳运行。
该龙门吊轨道基础通过半年的运行，其强度和变形均能满足要求，运营状况良好。此计算方法和理论可以运用于其他类似的工程计算当中，为以后的类似工程提供经验依据。
参考文献：
[1]范立础主编.桥梁工程[M].人民交通出版社，2001.
[2]刘鸿文主编.材料力学[M].高等教育出版社，1991.
[3]包世华主编.结构力学[M].武汉工业大学出版社，2000.
[4]范立础主编.预应力混凝土连续梁桥[M].人民交通出版社，1985.