计算书2钻孔平台计算书Word格式.docx
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4.5.9钢管桩平联组合应力-8-
4.5.10钢管桩组合应力-9-
4.5.11钢管桩支撑反力-9-
4.5.12钢管桩稳定性分析-10-
4.5.13钢管桩入土深度计算-12-
5过渡墩钻孔平台计算-13-
5.1结构形式-13-
5.2荷载工况-13-
5.3荷载组合-13-
5.4建立模型-14-
5.4.1模型单元-14-
5.4.2边界条件-14-
5.4.3过渡墩钻孔平台整体模型-14-
5.5过渡墩钻孔平台计算分析-15-
5.5.1钻孔平台整体变形-15-
5.5.2面板组合应力-15-
5.5.3面板分配梁组合应力-16-
5.5.4贝雷梁支撑花架组合应力-16-
5.5.5贝雷片主桁腹杆组合应力-17-
5.5.6贝雷片主桁上弦杆组合应力-17-
5.5.7贝雷片主桁下弦杆组合应力-18-
5.5.8钢管桩桩顶分配梁组合应力-18-
5.5.9钢管桩平联组合应力-19-
5.5.10钢管桩组合应力-19-
5.5.11钢管桩支撑反力-20-
5.5.12钢管桩稳定性分析-20-
5.5.13钢管桩入土深度计算-22-
钻孔平台设计计算书
1工程概况
五峰山过江通道南北公路接线工程是江苏省“五纵九横五联”高速公路网规划中“纵三”组成部分,北接京沪高速公路(G2),南联沪宁高速公路(G42),是京津地区和长三角地区间南北向最便捷的过江通道。
五峰山过江通道南北公路接线工程2标段起讫桩号K6+846.280~K8+821.680,位于江都区滨江新城和广陵区头桥镇,主要施工内容为特大桥一座,即芒稻河特大桥,全长1975.4米。
芒稻河特大桥32#墩~37#墩为水中墩,为便于施工生产,保证施工进度,在线路左侧搭设贝雷梁栈桥,北栈桥长约138m,南栈桥长约387m,总长525m。
为便于钻孔桩施工,每个水中墩均设置一个钻孔平台,钻孔平台两侧设置支栈桥,本桥钻孔平台按主墩、过渡墩分为两种,平面布置见图1-1所示。
图1-1主栈桥、支栈桥及钻孔平台平面布置示意图
2编制依据
⑴《五峰山过江通道南北公路接线工程施工图》;
⑵《WFS-2标栈桥、平台施工方案》;
⑶《钢结构设计规范》(GB500017-2003);
⑷《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008);
⑸《公路工程技术标准》(JTGB01-2014);
⑹《Midascivil使用手册》。
3钻孔平台施工方案
支栈桥及钻孔平台主要采用“钓鱼法”施工,主栈桥施工完成后,履带吊先停放在主栈桥上,起吊、安装、固定悬臂导向支架,插打支栈桥钢管桩,安装横梁、贝雷片、桥面系,支栈桥施工完成后再将履带吊停放在支栈桥上施工钻孔平台,最后施工桥面附属设施,安装防护栏杆,钻孔平台预留的孔位应采用钢板覆盖或防护栏杆防护。
钢管桩的加工与制造在工厂内进行,用汽车运输到现场,现场接桩。
钢管桩采用装配式悬臂定位导向架定位,履带式起重机配合液压振动桩锤施打,贝雷桁架、桥面板在后场先加工成半成品,水运至前场拼装施工,逐孔向前推进。
栈桥施工流程见图3-1所示。
图3-1栈桥施工流程图
4主墩钻孔平台计算
4.1结构形式
主墩钻孔平台采用贝雷梁+钢管桩结构形式,上部结构从上到下依次是8mm花纹钢板、I12.6纵向分配梁、I25横向分配梁、贝雷主纵梁。
I12.6纵向分配梁间距0.3m,I25横向分配梁间距0.75m,贝雷梁横向共布置20排,最大间距2.8m。
下部结构承重梁采用2I40工字钢,承重梁支撑在φ630×
8mm钢管桩上,桩间距2.75m~3m,钢管桩间采用[20槽钢平联、斜撑连接。
主墩钻孔平台横断面布置形式见图4.1-1所示。
图4.1-1主墩钻孔平台横断面布置示意图
4.2荷载工况
恒载为结构自重,活载由混凝土罐车(50t)、全液压钻机(ZJD2300)及履带吊(含吊重按100t考虑)组成,根据各施工阶段实际情况,可分为以下三种荷载工况。
静力荷载工况:
结构自重(恒载)D;
移动荷载工况1:
履带吊插打钢护筒;
移动荷载工况2:
钻机钻孔的同时灌注混凝土(模型仅2跨,按平台左侧2台钻机钻孔,右侧罐车行车考虑)。
4.3荷载组合
按《公路工程技术标准》(JTGB01-2014)进行荷载组合,荷载组合如下:
组合一:
1.2D+1.4M1
组合二:
1.2D+1.4M2
刚度验算取最不利组合如下:
组合三:
D+M1
组合四:
D+M2
4.4建立模型
4.4.1模型单元
采用Midascivil对结构进行空间仿真分析,计算模型取2个标准跨(2×
10.5m)建模计算。
贝雷片主桁采用梁单元,销接释放绕单元截面y-y轴的旋转自由度;
支撑架及分配梁用梁单元,面板采用板单元。
4.4.2边界条件
⑴钢管桩底部采用一般支撑:
Dx、Dy、Dz;
⑵钢管桩与桩顶分配梁之间采用共节点连接;
⑶桩顶分配梁与贝雷片主桁之间采用弹性一般连接;
⑷贝雷片与面板横向分配梁之间采用弹性一般连接;
⑸面板纵、横向分配梁之间采用弹性刚性连接;
⑹面板横向分配梁与面板采用共节点连接。
4.4.3主墩钻孔平台整体模型
主墩钻孔平台整体模型中梁单元9257个,板单元1848个,整体模型见图4.4.3-1所示。
4.4.3-1主墩钻孔平台计算模型
4.5主墩钻孔平台计算分析
4.5.1钻孔平台整体变形
钻孔平台最大整体变形见图4.5.1-1所示。
图4.5.1-1钻孔平台整体变形图
最大变形值:
f=7.3mm<
[f]=10500/400=26.3mm满足要求!
工况
工况一
工况二
主墩钻孔平台变形(mm)
5.9
7.3
4.5.2面板组合应力
面板最大组合应力见图4.5.2-1所示。
图4.5.2-1面板组合应力图
最大组合应力:
σ=46.0Pa<
[σ]=215MPa满足要求!
最大组合应力(MPa)
22.0
46.0
4.5.3面板分配梁组合应力
面板分配梁最大组合应力见图4.5.3-1所示。
图4.5.3-1面板分配梁组合应力图
最大组合拉应力:
σ=95.0MPa<
f=215MPa满足要求!
最大组合压应力:
σ=87.1MPa<
最大拉应力(MPa)
73.7
95.0
最大压应力(MPa)
76.0
87.1
4.5.4贝雷梁支撑花架组合应力
贝雷梁支撑花架最大组合应力见图4.5.4-1所示。
图4.5.4-1贝雷梁支撑花架组合应力图
σ=146.9MPa<
σ=190.3MPa<
146.9
104.6
156.0
190.3
4.5.5贝雷片主桁腹杆组合应力
贝雷片主桁腹杆最大组合应力见图4.5.5-1所示。
图4.5.5-1贝雷片主桁腹杆组合应力图
σ=111.3MPa<
f=310MPa满足要求!
σ=285.7MPa<
f=310MPa满足要求!
106.9
111.3
165.7
285.7
4.5.6贝雷片主桁上弦杆组合应力
贝雷片主桁上弦杆最大组合应力见图4.5.6-1所示。
图4.5.6-1贝雷片主桁上弦杆组合应力图
σ=60.1MPa<
σ=77.4MPa<
57.9
60.1
68.4
77.4
4.5.7贝雷片主桁下弦杆组合应力
贝雷片主桁下弦杆最大组合应力见图4.5.7-1所示。
图4.5.7-1贝雷片主桁下弦杆组合应力图
σ=96.4MPa<
σ=141.9MPa<
95.1
96.4
71.4
141.9
4.5.8钢管桩桩顶分配梁组合应力
钢管桩桩顶分配梁最大组合应力见图4.5.8-1所示。
图4.5.8-1钢管桩桩顶分配梁组合应力图
σ=59.2MPa<
σ=106.0MPa<
f=215MPa满足要求!
54.7
59.2
72.4
106.0
4.5.9钢管桩平联组合应力
钢管桩平联最大组合应力见图4.5.9-1所示。
图4.5.9-1钢管桩平联组合应力图
σ=46.3MPa<
σ=33.3MPa<
46.3
22.2
33.3
4.5.10钢管桩组合应力
钢管桩最大组合应力见图4.5.10-1所示。
图4.5.10-1钢管桩组合应力图
σ=74.9MPa<
44.2
74.9
4.5.11钢管桩支撑反力
钢管桩最大支撑反力见图4.5.11-1所示。
图4.5.11-1钢管桩支撑反力图
钢管桩最大支撑反力Fz=590.9kN
最大支撑反力(kN)
366.0
590.9
4.5.12钢管桩稳定性分析
钢管稳定性分析考虑车辆正常行驶荷载、车辆制动荷载、安装误差及动水压力荷载。
⑴钢管桩稳定系数计算
钢管桩采用Φ630×
8mm螺旋钢管:
取单根最大轴力590.9kN,最大水深按16m考虑,并考虑2m冲刷及穿透淤泥质粉质粘土,长度计算系数取μ=1.0,则计算长度L=18
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