上海中外运海港国际物流有限公司现代华盖 第 1 页 共 11 页上海中外运海港国际物流有限公司集装箱箱堆场地面混凝土面层结构的设计与分析提 要 集装箱堆场场地的工作状况堆场场地地面上有吊运机和具有一定交通量的运输卡车吊运机（DRF450-6055K）的自重 68.4 吨，在额定负载时的前轮轮压 P=49.8 吨，轮迹当量园半径 r=253mm计算中，取运输卡车的日交通量 Ns=200次/天，且交通量年平均增长率为 1% 场地混凝土面层的计算原则与依据吊运机的速度和交通量甚小，故按静力计算考虑，参照《建筑地面设计规范》进行计算分析对集装箱运输卡车，因进出堆场频繁，按现行的《公路水泥混凝土路面设计规范》以疲劳断裂作为板的设计标准场地混凝土面层结构要同时满足上述二个设计计算准则 混凝土面层静力计算结果的分析1、静力计算的内容有：按板承载能力极限状态进行板厚计算；按满足板抗裂度要求进行板厚计算；2、不同地基变形模量 Eo 值情况下，混凝土板的变化特征：在单个轮压 49.8 吨、荷载面积当量半径 253mm 作用下，板的变化特征是：板厚度 h 值随 Eo 值的增大而减小；当 Eo>20MPa 时，板厚 h 值受控于满足板搞裂度要求；板的相对刚度半径 L 值和板内弯矩影响最大半径 Romax 值也随 Eo 值增大而减小，但当Eo>80MPa 时，这种衰减就不太明显。
3、混凝土板直接放置在天然地基土（②3 土层）上，板厚 h 值的计算结果计算参数：Eo=24MPa、混凝土 C30 级，其 Ec=3.0×104MPa、轮压 49.8 吨计算结果：⑴不考虑两前轮的相互影响时 h=322mm(强度要求)、h=316mm（抗裂要求）⑵考虑两前轮的相互影响时 h=399mm(强度要求)、h=323mm（抗裂要求）（注：Romax 值为 5390.50mm>前轮轮距 4000mm，故要考虑相互影响） 无明浜和暗浜处的堆场的做法是：自上至下的分布为：厚 350mm 混凝土 C30 面层，弹模 Ec=3×104MPa厚 200mm C15 混凝土基层，弹模 Eo=500MPa厚 200mm 级配碎石垫层，弹模 Eo=150MPa天然地基土，压缩模量 Eo=24MPa (土层②3) ，如果保留②1 层土，须做碾压处理上海中外运海港国际物流有限公司现代华盖 第 2 页 共 11 页 有明浜和暗浜处的堆场的做法： 先挖除浜中的淤泥，水抽干 用素填土回填，分层夯实 打入 200×200 的钢筋混凝土预制方桩，桩长为 10 米。
厚 350mm 混凝土 C30 面层，弹模 Ec=3×104MPa 厚 200mm C15 混凝土基层，弹模 Eo=500MPa 厚 150mm 级配碎石垫层，弹模 Eo=150MPa 对初选的混凝土面层结构的验算1、按《建筑地面设计规范》验算的结果 计算要求板厚 h=292mm80Mpa 后，这种衰减不太显著）四、初步拟定堆场地面混凝土面层结构1、堆场地面要考虑一定交通量的运输载重车辆2、水泥混凝土面层下设置基层、垫层的必要性3、本工程堆场混凝土面层结构的初选方案4、基层顶面当量回弹模量 Et 值的计算五、对拟定的混凝土面层（厚 350mm）进行校核验算之一（按《建筑地面设计规范》计算）1、 按承载力极限状态计算混凝土板厚2、 Romax 值的计算3、 按板抗裂度要求，计算混凝土面层的厚度4、 混凝土面板抗冲切验算六、对拟定的混凝土面层（厚 350mm）进行校核验算之二（按《公路水泥混凝土路面设计规范》计算）A、堆场地面混凝土面层计算时所用到的技术参数B、荷载疲劳应力 бp的计算C、温度疲劳应力 бt的计算D、校核 rr(бp+бt)值是否小于混凝土设计弯拉强度 fcm(5.0Mpa)七、堆场地面的最终沉降量估算（堆荷平面尺寸 40m×80m、常驻荷载 p=5 吨/m 2，最终沉降量为 11cm）上海中外运海港国际物流有限公司现代华盖 第 4 页 共 11 页一、 参考资料[1] 国家标准《建筑地面设计规范 GB50037-96》 （以下简称《地规 》 ）[2] 国家标准《公路水泥混凝土路面设计规范 JTJ012-94》 （以下简称 《路规》 ）[3] 《上海地基基础设计规范 DGJ08-11-1999》[4] 《上海中外运海港国际物流有限公司建筑工程岩土工程勘察报告-2005-K-39》 ，上海勘测设计研究院，2006 年 1 月[5] 集装箱重箱正面吊运机（型号：DRF450-6055K）产品技术说明书，卡尔玛港。
机械（上海）有限公司提供，上海浦东处高桥保税区华申路 191 号（T：021-58666658）二、 计算原则与依据本集装箱堆场地面上既有起吊，就位集装箱的吊运机（型号：DRF450-6055K） ，又有集装箱的运输卡车对于吊运机而言，它的速度和交通量远不能与公路相比；故可按静载考虑，采用单个或多个轮胎等效荷载、参照《地规》对混凝土面层进行设计计算；对于运输集装箱的卡车，鉴于它进出堆场频繁，有一定交通量；此时，不仅要考虑应力大小，还要计及车辆荷载重负疲劳作用积累到一定程度后，会引起混凝土面层出现纵、横向裂缝以及计及温度翅曲应力所引起的面层开裂的问题现行的《路规》的设计方法就是采用疲劳断裂作为设计标准因此，本堆场地面混凝土面层结构的设计计算要同时满足上述两方面的条件三、 堆场地面混凝土面层按静载设计计算1、 作用在堆场地面上的吊运机荷载(1) 吊运机主要尺寸（长×宽×高） 11200×4150×4500(2) 整车自重 68.4 吨(3) 提升重量 42~45 吨（L4 情况时） ；30 吨（L5 情况时）(4) 轴距和轮距 前、后轴距为 6000，后轮距 4000（暂定）(5) 轮胎 轮胎压力=1.0Mpa;轮胎产品尺寸 18.00×25 PR40E4上海中外运海港国际物流有限公司现代华盖 第 5 页 共 11 页(6) 空载、额定负载和正常行进时的前轴、后轴的负载数值（见下）机械状态 空载时 额定负载时 正常行进位置提吊情况 L4 情况 L5 情况 L4 情况 L5 情况 额定载荷 EN145g前桥负载（吨） 33.6 37.9 99.6 91.2 87.8后桥负载（吨） 34.8 30.5 13.8 7.2 25.6小计（吨） 68.4 68.4 113.4 98.4 113.42、 计算轮迹当量园的半径 r（1） 荷载支承面面积 AA=500×200×2=200000mm2（2） 当量园半径 rr=0.564 =253mm； 3、不同地基土变形模量 Eo 值时，混凝土面层厚度 h 值的计算（见：《地规》p.33 公式）（1）计算条件——按单个（上图中有阴影的前轮）等效荷载进行计算；（2）计算参数——混凝土弹模 Ec=3.0×104Mpa；地基土 Eo=8，24，40Mpa；（3）计算内容——按混凝土承载能力极限状态和和抗裂度的要求的两种情况进行板厚的计算；（4）计算结果：●板的厚度 h 值随地基土 Eo 值增大而减小；● 随 Eo 值增大，板厚受控于满足抗裂度的要求；●板的相对刚度随着地基土 Eo 的增大而减小，即随着 Eo 增大，板变得较柔；●板的相对刚度半径 L 值和荷载下板内弯矩影响的最大半径 Romax 值随 Eo 值增大而减小。
不同地基土变形模量 Eo 值条件下，混凝土面板厚度的计算（单个荷载计算）地基土的变形模量 Eo(N/mm2) 8.0 24.0 40.0轮胎上的荷载 P(×104N) 49.8轮迹当量园半径 r(mm) 253混凝土面板的重要性系数 ro 1.10可变荷载的分项系数 rQ 1.40荷载效应系数 CQ 1.00搬运、装卸的动力系数 фc 1.15混凝土强度等级 C30上海中外运海港国际物流有限公司现代华盖 第 6 页 共 11 页混凝土的抗拉强度 ft(N/mm2) 1.5混凝土的弹性模量 Ec(N/mm2) 3.0×104综合刚度系数 β(×10 -3 1/mm) 0.89 1.746 2.49荷位系数 kcKc=2.0(按承载力极限状态时)kc==1.0（抗裂计算）板厚 h1（按承载能力极限状态）(mm)375.88 321.21 289.10比值(Ec/Eo) 1/3 15.536 10.772 9.086混凝土板相对刚度半径 L(mm)* 1927.13 1141.84 866.80荷载作用下弯矩影响最大半径Romax(mm)8924.29 5390.50 4152.81板厚 hmin（抗裂的最小厚度） （mm） 330.64 316.02 305.89* L=0.33×h×(Ec/Eo)1/3； Romax=r+4.5L4、混凝土面板直接放置在天然地基（土层②3）上时，板厚的计算A、按单个等效荷载（r=253，P=49.8×10 4N）计算（1） 荷载设计值 S 的计算（见：《地规》p.31）S=rQi·CQi·Ф ci·Qki=1.4×1.0×1.15×49.8×104=1.61×49.8×104=80.18×104N式中 Q ki—Qki=P；rQi—可变荷载的分项系数，取 rQi=1.4；CQi—荷载效应系数，取 CQi=1.0；Ф ci——搬动、装卸的动力系数，取 Ф ci=1.15。
2） 按承载力极限状态计算混凝土面板的厚度（见：《地规》p.33）H=( )1/2=( )1/2=ro·kc·s14.24×(β ·r+0.36)ft 1.10×2.0×80.18×10414.24（ 1.746×10-3×253+0.36） ×1.5321.21mm=322mm式中 ro—重要性系数，取 ro=1.10；kc—荷位系数，kc=2.0；β—综合刚度系数，按砼等级 C30 和地基土变形模量 Eo=24N/mm2值，取 β=1.746×10 -3 1/mm；ft—混凝土抗拉强度设计值，ft=1.5MPa；上海中外运海港国际物流有限公司现代华盖 第 7 页 共 11 页Eo—地基土变形模量，浅层②3 土层（砂质粉土）的厚度为 12.5m，根据标贯击数（N=10.6 击） ，查《地规》p.28 表 C.1.5 后，得天然土层②3 层 Eo=24N/mm2(3)计算临界荷位区的 Romax 值（指地面荷载下弯矩影响的最大有效距离）Romax=r+4.5L=253+4.5×1141.84=5390.50mm式中 r—荷载当量圆的半径，r=253mm;L—板的相对刚度半径，L=0.33×h×(Ec/Eo) 1/3 =0.33×322×(3.0×104/24)1/3=0.33×322×10.772=1141.84mm说明：吊运机的二个前轮（轮距 4000）在临界荷位区内，需考虑两个前轮的相互影响（计算见下，因前、后轴矩为 6000>Romax,故后轮荷载可不予考虑） 。
4）按满足板的抗裂度要求，计算板的厚度（见：《地规》p.33）hmin=(Error!1/2=( )=316.02mm1.10×1.0×57.27×。