钻孔平台计算终Word文档格式.docx

1、（5）桩间连接系20a.（9）（6）钢管桩检算.（10）3.钢管桩承载力计算.（12）五、计算结论.（12）毛集特大桥水中墩钻孔平台计算书1工程概况毛集特大桥水中墩分两个河段，两个河段钻孔平台设计均为贝雷梁型钻孔平台，根据钻孔灌注桩和承台尺寸，钻孔平台分为四种形式。其中149#-160#墩主墩中心距钢栈桥边线距离拟定为13.1米，195#-201#墩主墩中心线离栈桥边线距离为14.5米。一号钻孔平台：平台尺寸为21m21m，适用于149#153#墩施工（承台外形尺寸10.2m4.8m）；二号钻孔平台：21m，适用于154#160#墩施工（承台外形尺寸10.2m5.6m）；三号钻孔平台：平台尺寸

2、为24.4m21m，适用于195#200#墩施工（承台外形尺寸10.8m8.4m）；四号钻孔平台：平台尺寸为24m24m，适用于201#墩施工（承台外形尺寸12.3m9m）。平台分为设作业支道区和平台作业区两部分，钻孔平台中间平台作业区部分待钻孔桩施工完毕后拆除，两侧作业支道作为承台、墩身施工起重设备及车辆作业支道，待该桥墩全部施工完毕后方可拆除。因四种形式平台结构形式基本一致，下面以一号钻孔平台为例检算平台结构受力。一号钻孔平台尺寸为21m21m，钢管桩基础为5298mm钢管，共计18根，桩长18m。钢管桩横梁为2I56c工字钢，工字钢上安放18片（6组）贝雷梁，两组贝雷梁中心距为2.25m

3、和2.90m两种，贝雷梁上按0.375m间距横向布置I25a工字钢作为分配梁，分配梁上纵向满铺8mm钢板，48mm钢管作为桥面栏杆。钻孔平台结构见图1所示：图1 149-153#墩钻孔平台结构图2计算依据（1）毛集特大桥149153号墩钻孔平台结构图（2）公路桥涵设计通用规范（3）钢结构设计规范（GB50017-2003）（4）桥涵（下册）（5）装配式公路钢桥多用途使用手册（黄绍金等编著） 人民交通出版社。对Q235钢取=215MPa， =125MPa。对贝雷梁结构的容许轴力取弦杆560kN，竖杆210kN，斜杆171.5kN。3计算荷载（1）结构自重由软件自动计算。（2）恒载考虑1.2的分配

4、系数，活载考虑1.4的分配系数。（3）恒载：结构自重。（4）活载：10m3混凝土罐车，80t旋挖钻机荷载（自重+施工荷载）及50t履带吊（自重+施工荷载30t），详见图2所示。a.旋挖转机结构尺寸图b.50t履带吊结构尺寸图c.10m3混凝土罐车结构尺寸图图2 设计荷载尺寸图（5）流水压力根据公路桥涵设计通用规范，作用在桥墩上的流水压力：作用在桥墩上的流水压力： （kN）形状系数，圆形取0.8；水的容重10kN/m3；重力加速度9.81m/s2；平均水流速度2m/s；阻水面积，取6.0m长度计算，则面积为3.18m2；施工区域流水流速2m/s，代入公式则流水压力为：，求得P=4.68kN。水流

5、力作用在设计水位以下1/3水深处，即为水深2m处。（6）风荷载按公路桥涵设计通用规范第4.3.7条规定Fwh横桥向风荷载标准值（kN）；K0设计风速重现期换算系数，取0.75；Wd基准风压，查附录A，取寿县地区50年一遇，基本风压值0.35kpa计算；K3地形、地理条件系数，根据规范表4.3.7-1，一般地区取1.0；K1风载阻力系数，单片贝雷桁架净面积：An=1.25m2，单跨栈桥上部结构贝雷桁架净面积：=1.257=8.75m2，单跨栈桥上部结构横向分配梁I25迎风向净面积：=21/0.3750.00535=0.30m2，8mm钢板迎风面积0.00821=0.17m2，单跨栈桥上部结构迎风

6、向轮廓面积：A=211.75=36.75m2，面积比：（8.75+0.30+0.17）/21=0.44，根据规范表4.3.7-4，取1.65。Awh单跨栈桥上部结构横桥向迎风面积，211.75=36.75m2。单跨栈桥上部结构：作用于栈桥梁部中心位置，简化为直接作用在钢管桩顶部，则每根钢管桩受到的风压力荷载为5.30kN。4结构检算检算工况：现按结构最不利工况对149153号墩钻孔平台进行结构受力检算。此工况下，1台履带吊在作业支道上吊装作业，1台旋挖钻在平台上进行钻孔施工，1台10m3混凝土罐车在作业支道上进行混凝土浇筑施工。4.1整体模型（以两跨连续梁进行检算模型）见图3所示。图3 计算模

7、型图4.2结构受力分析桥面钢板，=8mm。图4 钢板组合应力图（N/mm2）钢板的最大组合应力为24.41Mpa215Mpa，满足强度要求。分配梁I25a图5 分配梁剪切应力图（N/mm2）图6 分配梁组合应力图（N/mm2）图7 分配梁变形位移图（mm）分配梁的最大剪切应力8.27Mpa125Mpa，最大组合应力为34.45Mpa215Mpa，结构满足强度要求。工字钢分配梁I25a最大变形10.42mml/400（=21000/400=52.5mm），刚度符合要求。贝雷梁图8 贝雷梁剪切应力图（N/mm2）图9 贝雷梁组合应力图（N/mm2）图10 贝雷梁变形位移图（mm）贝雷梁的最大剪切应

8、力78.75Mpa208Mpa，最大组合应力为191.15Mpa273Mpa，贝雷梁抗剪及组合应力满足强度要求。贝雷梁最大变形10.42mml/400（=9800/400=24.5mm），刚度符合要求。桩顶垫梁2I56a图11 桩顶垫梁剪切应力图（N/mm2）图12 桩顶垫梁组合应力图（N/mm2）图13 桩顶垫梁变形图（mm）桩顶垫梁的最大剪切应力23.18Mpa125Mpa，最大组合应力41.37Mpa215Mpa，结构受力满足强度要求。桩顶垫梁最大变形3.88mml/400（=5250/400=13.12mm），刚度符合要求。桩间连接系20a图14 桩顶垫梁组合应力图（N/mm2）图15

9、 钢管桩间剪刀撑轴力图（kN）桩间连接系最大组合应力为22.62Mpa剪刀撑焊缝强度：剪刀撑的最大轴力52.01kN，采用6mm焊缝，焊缝强度取值120MPa，计算焊缝长度如下：L=52.011000/（60.7120）=103.20mm，20a槽钢与连接板间的满焊长度为200mm，因此焊缝长度满足要求。钢管桩检算（上部结构恒载、活载及动水压力、风荷载）图16 钢管桩轴向应力图（N/mm2）图17 钢管桩组合应力图（N/mm2）图18 钢管桩位移变形图（mm）图19 钢管桩竖向承载力图（kN）钢管桩强度：在履带吊、旋挖转、混凝土罐车及风压力、动水压力的共同作用下，钢管桩的最大轴向应力39.28

10、Mpa125Mpa，最大组合应力为64.13Mpa单桩需提供的最大竖向承载力为483.99kN。钢管桩最大水平变形为3.18mml/250（=12000/250=48mm），刚度符合要求。稳定性：直径529mm，壁厚8mm螺旋钢管回转半径i=184.2mm，长细比=l0/i=121000/184.2=65.15，查钢结构设计规范附表，得稳定系数=0.78。max=N/（A）=483.991000/（0.7813087）=47.41Mpa182MPa=（1.3140MPa；其中，1.3为临时结构应力提高系数），故稳定性满足要求。5钢管桩承载力计算根据建筑地基基础设计规范（JGJ 94-2008）

11、公式（5.3.7-1），单桩竖向承载力按主桥155号墩位处河床地质为例计算，管桩桩采用529mm，=8mm，长18m,平台顶面标高为+22.25m，桩顶标高为+19.932m，河床标高+13.5m，桩顶至河床面为6.432m，钢管桩入土11.568m，桩底标高+1.932m，则钢管桩承载力标准值Quk：根据勘查资料提供的数据，155墩位处土层参数（从河床依次向下）：粉土，稍密，入土7.4m：极限侧摩阻力（估值），极限端阻力（无参数）忽略。细砂，中密，入土4.168m：钢管桩桩长18m，入河床11.568m时，能提供的竖向力标准值为612.34kN，大于管桩需要的提供的最大竖向承载力483.99kN（单桩最大承载力），所以钢管桩入土深度满足要求。6计算结论通过上面的MIDAS整体建模计算可知， 1台履带吊在作业支道上吊装作业，1台旋挖钻在平台上进行钻孔施工，1台10m3混凝土罐车同时在作业支道上进行混凝土浇筑施工时，钻孔平台结构设计满足受力要求，安全可靠。钢管桩单桩承载力不得小于50t，因河床起伏较大，地质存在差异，建议在施工前，先做钢管桩承载力试验，以取得可靠参数，作为控制钢管桩入土深度参考。