海上钻孔平台计算书.docx
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海上钻孔平台计算书
拉各斯轻轨四期跨海桥
钻孔平台结构计算
中国铁建大桥工程局集团有限公司
二O一四年八月
目录
1概述0
2、计算依据1
3、基本资料1
4钻孔平台计算2
4.1贝雷梁计算结果3
4.2分配梁计算结果5
4.2钢管桩计算结果5
5.结论9
1概述
平台采用可拆装式贝雷梁拼装而成，钻孔平台平面布置图如下。
平台布置图
2、计算依据
1、《拉各斯轻轨四期跨海桥施工设计图》
2、《工程地质勘测报告》
3、《钢结构设计规范》
4、《铁路桥涵设计基本规范》
5、《港口工程技术规范》
6、简明施工计算手则
7、《铁路桥涵施工规范》
8、《装配式公路钢桥多用途使用手册》
3、基本资料
1、设计水位：
根据委托方提供的水文资料确定钻孔施工期间水位标高取+0.94米。
2、材料：
除贝雷梁外，其他材料均采用Q235b；由于平台为临时结构，Q235b钢材弯曲容许应力取170MPa，剪切容许应力取100MPa，局部承压应力为210MPa。
3、荷载：
（1）水流荷载
设计水流速度为1.0m/s，考虑最大水深为17m，计算水流力如下：
作用于结构上的水流力按下式计算：
式中：
——水流力标准值（KN）；
——水流设计速度（m/s）；
——水流阻力系数，平台桩断面为圆形断面，其
；
——水的密度，淡水取1t/m3；
——计算构件与水流方向垂直平面上的投影面积（m2）。
其作用点位于水面以下1/3处。
（2）钻机荷载
考虑三台GPS15B钻机交错进行钻孔作业，单台钻机按自重200kN计，考虑1.2冲击系数，钻机荷载由四点支承，各支点受力均为：
200×1.2÷4=60kN；
（3）平台堆载：
2kN/m2
（4）风荷载：
取10年一遇基本风压
4.计算内容
（1）验算平台梁的强度、刚度；
（2）验算桩的承载能力；
4钻孔平台计算
为简化计算，钻机施工时荷载以集中荷载形式作用于贝雷梁上，以一片贝雷梁计算，一片3m贝雷梁自重为2.7kN，考虑附属结构及连接系对贝雷梁取1.3自重系数，则一片贝雷梁的自重荷载为2.7×1.3＝3.5kN，换算成线性均布荷载为3.5/3=1.2kN/m。
根据《装配式公路钢桥多用途使用手册》知道贝雷梁弦杆能承受的最大轴力为560kN,竖杆能承受的最大轴力为210kN，斜杆能承受的最大轴力为171.5kN。
钻机下贝雷梁荷载：
钻机荷载＋贝雷梁自重
钻机集中荷载：
一个支点下由2片贝雷梁承受，考虑1.2的偏载系数得到每片贝雷梁上的荷载为：
60×1.2÷5=36kN；
贝雷梁计算结果
建立钻孔平台模型如下：
4.1贝雷梁计算结果
贝雷梁计算结果如下：
上弦杆最大轴力180kN
下弦杆最大轴力196kN
斜杆最大轴力121kN
竖杆最大轴力120kN
通过计算贝雷梁弦杆的最大轴力为196kN，斜杆最大轴力为121kN，竖杆最大轴力为120kN，均小于结构容许值。
贝雷梁变形如下：
最大变形为11mm
4.2分配梁计算结果
最大应力为59MPa
4.2钢管桩计算结果
钢管桩变形如下：
桩顶最大变形4mm
钢管桩最大轴力如下：
桩顶最大轴力537kN
钢管桩最大弯矩如下：
桩顶最大弯矩158kN.m
4.2.1钢管桩稳定计算
按压弯构件计算单根桩的稳定性：
钢管桩采用φ800×10mm钢管，考虑海水的腐蚀作用，计算按φ800×8mm钢管考虑。
轴力N＝537kN，计算长度取
，其中18m为考虑水深，3m为淤泥覆盖层，0.8m为桩径，根据此处地质情况钢管桩作为弹性桩计算考虑，桩底最小锚固深度为
1.45m，最小锚固深度为为4T=5.8m,假象嵌固点为2T=2.9m,故钢管计算长度为
，其长细比
对于弯曲结构应力计算
其中
通过计算知道钢管桩的最大稳定应力为85.4MPa小于容许应力
。
如采用φ600×6mm钢管，计算结果如下：
钢管桩的最大稳定应力为233.5MPa大于容许应力
，不满足受力要求。
4.2.2钢管桩承载力计算
1.基桩设计参数
成桩工艺:
钢管桩
承载力设计参数取值:
根据建筑桩基规范查表
孔口标高0.00m
桩顶标高0.00m
桩身设计直径:
d=0.80m
桩身长度:
l=15.00m
桩尖端部构造形式:
敞口
2.岩土设计参数
层号
土层名称
层厚（m）
层底埋深（m）
岩土物理力学指标
极限侧阻力qsik（kPa）
极限端阻力qpk（kPa）
1
淤泥
3.50
3.50
e=1.70
12
-
2
细砂
1.10
4.60
N=25.00
45
-
3
淤泥质土
8.20
12.80
e=1.20
24
-
4
细砂
1.20
14.00
N=25.00
58
-
5
粘性土
7.00
21.00
IL=0.50
69
2300
6
中砂
30.00
51.00
N=25.00
67
-
3.计算参数表
土层
计算厚度li（m）
极限侧阻力qsik（kPa）
极限端阻力qpk（kPa）
1
3.50
12
0
2
1.10
45
0
3
8.20
24
0
4
1.20
58
0
5
1.00
69
2300
4.桩身周长u、桩端面积Ap计算
u=×0.80=2.51m
Ap=×0.802/4=0.50m2
5.单桩竖向抗压承载力估算
钢管桩外直径ds=0.80m
根据建筑桩基规范表5.2.10查表，侧阻挤土效应系数s=0.87
桩端进入持力层深度hb=1.00m，hb/ds<5，根据建筑桩基规范公式5.2.10-2，计算桩端闭塞效用系数p:
p=
0.17
根据桩基规范5.2.10按下式估算单桩承载力
Quk=Qsk+Qpk
土的总极限侧阻力标准值为：
Qsk=sqsikli=0.87×2.51×（12×3.50+45×1.10+24×8.20+58×1.20+69×1.00）=1059kN
总极限端阻力标准值为：
Qpk=pqpkAp=0.17×2300×0.50=201kN
单桩竖向抗压极限承载力标准值为：
Quk=Qsk+Qpk=1059+201=1260kN
单桩竖向承载力特征值Ra计算，根据基础规范附录Q条文Q.0.10第7条规定
Ra=Quk/2=1260/2=630kN
钢管插打深度为15m，满足承载力537kN的要求。
5.结论
根据计算得荷载所设计结构强度均满足规范要求。
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