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入土深度计算错误!
钢管桩稳定性计算错误!
单根钢管桩流水压力计算.错误!
单根钢管桩横桥向风力计算错误!
钢栈桥横桥向风力计算.错误!
单根钢管桩顺桥向风力计算错误!
波浪力.错误!
结论错误!
钻孔平台计算书
一概述
1设计说明
根据省道263线南北长山联岛大桥的具体地质情况、水文情况和气候情况,施工海域受季风、大雾及风浪影响较大,为满足施工总体进度要求以及安全生产和环保方面的需要,下部结构施工我部拟采用钢平台施工方案。
钢平台根据桥梁墩台的形式钻孔平台共分为三种形式。
钢平台的下部为壁厚8mmt勺①720螺旋钢管,钢管桩上部采用2145工字钢作为主纵梁,使用贝雷片作为横梁,使用120工字钢作为分配横梁,上部铺设1cm厚钢板作为平台工作面,使用①48x3.5mm钢管作为护栏使用。
主墩钻孔平台的主要尺寸为21nX15m共5个,主、引桥共用墩钻孔平台主要尺寸为18mx15m共2个,引桥墩钻孔平台为23mx12m共18个。
三种钻孔平台立面图
侧面图
设计依据
2)《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024-85)
3)《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ025-86)
4)《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041—2000)
5)《海港水文规范》(JTJ213-98)
6)省道263线南北长山联岛大桥施工图()
技术标准
1)设计顶标高+5.40m,与设计桥梁重合;
2)设计控制荷载:
9m罐车、50t车(最大吊重按20t考虑)、20t钻机;
3)设计使用寿命:
2年;
4)水位:
取20年一遇最高水位+3.04m;
5)河床高程取-5.20m,最大冲刷深度考虑3m即冲刷后地面线高程为-8.2m;
6)流速:
v=1.53m/s;
7)河床覆盖层:
淤泥,厚度4.5m;
8)基本风速:
27.3m/s;
9)浪高:
3.01m;
10)设计行车速度5km/h。
二荷载布置
上部结构恒重
1)面层:
平台上部铺设icm厚钢板荷载为:
m;
2)面层横向分配梁:
I?
。
,m,间距0.35m;
3)纵向主梁:
321型贝雷梁,KN/m;
4)桩顶分配主梁:
2145a,m
车辆荷载
2.2.19m3罐车荷载
9m罐车荷载模型
主要参数:
整备车重140kN;
载重9m砼重216kN;
轴距为3545mm+1350mm;
前轴重76kN,后轴重140kN,前轮轮胎着地尺寸为300mmX200mm;
后轮轮胎着地面积600mX200mm;
后轮轮距为1.8m。
按照《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)要求,结构重
要系数丫0取为,汽车荷载效应系数丫Q1取为,冲击系数□取为,前轮
2.2.2履带吊50t(计算中考虑最大吊重20t)
2.2.335t吊车荷载
现按照35t汽车吊吊装20t荷载,支腿全部打开的形式来考虑,
荷载模型为:
荷载模型
支腿B处的反力最大为393kN,按照支腿下部支垫imx1m垫板
考虑将支腿荷载均匀分散至钻孔平台上。
因此在计算时考虑三根I20
工字钢受力,每根承受的荷载值为qk吊139普131kN/m,考虑系数
为后荷载取值为q吊i1311.45=189.95kN/m。
其他按照43kN计算
43103
qk吊214.33kN/m,q吊214.331.4520.783kN/m。
31
2.2.4钻机荷载
钻机按照10t考虑,钻机尺寸为10mK3m按照均布荷载计算为:
3
qk10罟3.33kN/m2,计算时按照下部7根120工字钢受力长度为
非工作状态
工作状态
225泥浆池荷载
泥浆池尺寸为3m^4m^2m,泥浆的密度为1.2g/cm3,按照满布
计算。
泥浆池为钢模板拼装制作,自身重量为42kN,泥浆重量为
2.2.6施工荷载及人群荷载
施工荷载及人群荷载:
4KN/m
根据现场施工实际,履带吊与9m罐车是主要的荷载,对整个平台的强度、刚度、稳定性影响较大,因此,计算时主要考虑两者
履带吊与9m3罐车的主要技术指标
主要指标
单位
履带-50
9mi罐车
车辆重力
kN
500
356
履带数或车轴数
个
2
各条履带压力或每个车轴重力
56kN/m
140
履带着地长度或纵向轴距
m
+
每个车轴的车轮组数目
组
4
履带或车轮横向中距
履带宽度或每对车轮着地宽和长
X
三上部结构内力计算
1cm面板计算
3.1.1汽车荷载
单边车轮作用在跨中时,1cm厚钢板弯矩最大,轮压力为均布荷
载来计算。
荷载分析:
1)自重均布荷载:
2)施工及人群荷载:
不考虑与汽车同时作用;
3)汽车轮压:
最大轴重为140kN,每轴2组车轮,则单组车轮荷载为76kN,车轮着地宽度和长度为O.6mx0.2m,单组车轮作用在1个单位宽度钢板上,汽车的冲击系数取为,则1cm厚钢板受到的荷
载为:
3.1.2支承反力
为每个轮胎位于一根工字钢上此处,若考虑1cm厚钢板的应力分散最钢板的受力更为有利现不在计算钢板的受力,仅计算钢板的支承反力作为计算120分配纵梁使用。
1cm厚钢板的计算模型可以简化为三跨连续梁来计算,车轮位于产生的支反力模型如下:
受力简图一
反力图一
受力简图二
反力图二
最大反力RmaxR0.2347.690.269.538kN
桥面I20工字钢承载力计算
最不利情况为单个后轴车轮位于同一根I12工字钢上部,即qR347.69kN/m,作用长度为0.2m。
同时I20分配横梁的跨度也是最大时最为不利该情况的计算模型为:
最不利弯矩模型图
最不利弯矩图
最不利剪力图
最不利弯矩反力图
最大弯矩:
Mmax32.72kNm
正应力:
最大剪应力:
Qmax74.1kN
32374.1103
2bh20.20.007
贝雷梁计算
通过荷载分析,当履带吊与钢护筒平行时,即只有两组贝雷梁受
力时最为不利,按照该工况计算受力对于结构比较有利,同时在靠近钢护筒的位置处设置抱箍,作为牛腿使用支撑贝雷梁。
q1.45qk
1.45
564.5
20.7
261kN/m
受力简图
弯矩图
剪力图
反力图
Mmax
143.9kN
最大剪力:
Qmax
215.03kN
支反力为:
Rmax215.03kN
788.2kNm,
查贝雷梁参数得,单层单片贝雷梁承受的参数M
最大剪力为Qmax245.2kN,满足要求。
四下部结构内力计算
2I45工字钢计算
2I45工字钢所承受的荷载主要为贝雷梁传递的结构自重和车辆
荷载,施工中考虑9m罐车偏载的现象及车辆位于2125工字钢跨度中心两种不利情况。
结构自重:
主要为桥梁上部结构自重及2I25工字钢自重两种,
其中上部结构的荷载主要重量为:
LI
1111
||
1
X(>
J
讣亠
偏载断面示意图
当履带吊偏载时,即一条履带位于单片贝雷梁顶部时:
按照整个
履带吊的重量全部由一排钢管桩来承重,由于其他相邻两排钢管桩也
为受力,采用该模型较为有利。
4.556
q1.45qk1.45522kN/m
0.7
受力模型
将贝雷梁的支承反力转化为2125的荷载,每个荷载值为:
R13.58+46.57250.152kN,R2-15.33+46.572=31.24永N
R3317.39+46.572363.962kN,R447.94+46.57294.512kN
R5174.45+46.572221.022kN,R6203.28+46.572249.852kN
受力模型图
最大弯矩为:
Mmax112.35kNm
最大剪力为:
Qmax313.86kN
90.149MPa[]125MPa(满足强度要求)
QS313.86103230.7210
8
lb2502010-20.008
最大反力为:
Rmax465.96kN
通过以上计算2I25工字钢满足荷载要求
①630钢管计算
通过以上计算①630钢管桩基础最大承重荷载为,施工时使用
DZJ-90振动锤打设。
表DZJ-90振动锤性能表
电机功率
偏心力矩
振动频率r/min
激振力
机重
允许拔桩力
(kW)
N•m
kg
90
0〜403
1100
546
7300
254
入土深度计算
根据《港口工程桩基规范》(JTJ254-98)第424条:
Qd(UqfihqRA)
R
式中:
Q—单桩垂直极限承载力设计值(kN);
d—单桩垂直承载力分项系数,取;
U—桩身截面周长(m),本处为1.978m;
qfi—单桩第i层土的极限侧摩阻力标准值(kPa);
li—桩身穿过第i层土的长度(m);
qR—单桩极限桩端阻力标准值(kPa);
A—桩身截面面积,①630X12mm钢管桩A=232.981cm;
查看地质资料可得下表
序号
土层名称
极限摩阻力标准值
顶层标高
底层标高
层厚
承载力
卵石
粉质粘土
35
7
粘土
40
中风化石英岩
由计算得知:
2.64米厚的卵石层作为从刷层,钢管桩入土深度
10米,即穿过粉质粘土7米、进入粘土层3米即可满足承载力要求
钢管桩稳定性计算
河床面高程为-7.36m,按3m冲刷深度考虑,则可假定钢管桩悬臂固结点在-10m处,桩顶标高取+4.0m,钢管悬臂长度为15m
4.2.1单根钢管桩流水压力计算
单根桩流水压力计算:
FwCw-V2A
Fw――流水压力标准值(kN);
Cw――形状系数(钢管桩取);
a――阻水面积(m)计算至一般冲刷线处;
海水的重力密度(kN/m);
V――设计流速(1.53m/s))
FwCw—V2A=0.810251.5320.6313=7.861kN
22
4.2.2单根钢管桩横桥向风力计算
根据《公路桥涵设计通用规范》(JTJ-02189)第2.3.8条计算横桥向风压:
Fwhk0k1k3WdAwh
k。
一设计风速重现期系数取;
k1—风载阻力系数,取;
k3—地形地理条件系数,;
Wd—设计基准风压取为;
Awh—迎风面积11.39m;
横桥向风载:
Fwhkok1k3WdAwh=1.O1.01.00.811.39=9.112kN
4.2.3钢栈桥横桥向风力计算
Fwhk0k1k3WdAwh=1.01.01.00.812.626=10.1kN
4.2.4单根钢管桩顺桥向风力计算
纵桥向风压按横桥向风压的70%+算。
Fwhk°
k1k3WdAwh=1.01.01.00.80.714.95=8.372kN
4.2.5波浪力
浪高按3.01m计算,根据盖拉德经验公式计算浪长:
L9~15H
(H为浪高),取L12H=12.30仁36.12m。
对于圆形柱桩当D/LW时
为小尺寸桩柱(D为桩径)用下式计算波浪力:
pDMax0.167kv
DH214d
Lsinh(平)
PLMax°
.785kv
D2Htanh2^
L
式中:
PDMax――水平波压速度分力的最大值,出现在波峰位置处t0;
PIMax——水平波压惯性分力(由加速度引起)的最大值,出现在
波峰和1/4波长之间t270;
kv——建筑物附近速度修正值,D0.0370.12,所以kv恥
D——桩径,取为0.63m;
d――静水水深,取7.36m;
H――浪高3.01m;
——水的容重10kN/m"
;
pLMax0.7851.0100.63023.01tanh23.147.36=6.71kN
36.12
当PDMax》PLMax时,取大波压FMax可用下式计算:
0.671、
PMax=PDMax(1
0.25)=15.38kN
13.7
应力图
结论
经过以上计算,该结构简单,受力合理,满足使用要求。
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- 水上 作业 平台 计算