水上钻孔平台计算书.docx
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水上钻孔平台计算书
XX市轨道交通1号线一期高架土建工程GTJ1110标段
GS23号墩钻孔平台计算书
编制:
受控状态:
复核:
审核:
批准:
有效状态:
中铁XX集团第二工程有限公司XX轨道GTJ1110项目经理部
二0一二年三月
GS23号墩钻孔平台计算书
1编制依据
(1)中铁大桥勘测设计研究院《高桥西至石路头停车场区间桥梁下部结构<变更设计A版>》图纸
(2)浙江省工程勘察院二0一0年十月《高桥西站至石路头停车场区间岩土工程勘察报告<详堪>》图纸
(3)《客货共线铁路桥涵工程施工技术指南》(TZ203-2008)
(4)《铁路桥涵工程施工质量验收标准》(J286-2004)
(5)《钢结构设计规范》(GB50017-2003)
(6)《铁路桥涵钢筋砼和预应力砼结构设计规范》(J462-2005)
(7)《路桥施工计算手册》
(8)《简明施工计算手册》(第三版)
(9)MIDAS2006计算软件
2工程概况
轨道交通1号线一期工程西起XX市西部的高桥镇,沿甬梁公路、望春路和中山西路到天一广场,我标段范围为石路头停车场出入段至梁祝站的四段区间(高桥西站至石路头停车场出入段、高桥西站至高桥站、高桥站至梁祝站、梁祝站至芦港站)和三座车站(高桥西站、高桥站、梁祝站)的所有上、下部结构及附属工程。
GS23号墩位于GS区间跨大西坝河连续梁中墩,桥墩位于离岸4m的河道中,墩位东侧路面高程2.60m,常水位高程1.45m,河床高程0.47m。
GS23号墩承台平面尺寸为*9.2m(纵*横),承台厚度2.5m,承台底高程:
-4.994m,墩位处平面图如图1-1~3所示。
根据浙江省工程勘察院二0一0年十月《高桥西站至石路头停车场区间岩土工程勘察报告<详堪>》图纸,选择临近墩位,地勘点资料见下表。
墩号
地勘点编号
地勘点里程
墩中心里程
GS23
SG-XZ07
CK0+
CK0+
地质柱状图如下:
选择SG-XZ07地勘点作为计算依据。
3钻孔桩平台方案综述
承台位于河道中,为满足钻孔桩施工要求,须在承台范围搭设钻孔平台,钻孔平台由Φ600*10mm钢管桩基础和“3工45a”工字钢横梁、“工16”工字钢纵梁和“δ10mm”花纹钢板面板组成。
荷载考虑50t履带吊机上平台打拔桩、25t汽车吊上平台吊装10t以内物品、8立方砼搅拌车上平台灌注和钻机正常钻进灌注施工。
吊车、砼搅拌车不得在平台上掉头,只能沿指定方向做前后运动。
4材料及机械设备
机械设备性能指标
(1)、永安DZJ-90型振动锤
(2)、PD-100履带起重器(50t履带吊)
主要技术性能表
项目
单位
数据
规
格
最大额定总起重量
t
主钩
50(3~3.7m时)
副钩
5
最大工作幅度
m
主钩
34
副钩
34
最大幅度时起重量
t
主钩
副钩
最大起重高度
m
主钩
48
副钩
53
主
要
尺
寸
臂杆长度
m
13~52(3m一档)
付臂长度
m
~(3.05m一档)
臂杆变幅角度
°
30~80(50m时为50°~80°)
履带长×宽
m
×
两履带中心距离
缩回时
张开时
总重量
t
KH-180-2
PD-100
地面压力
kPa
KH-180-2
PD-100
输送时尺寸
m
长×宽×高11××
主臂(t)
a
b
(4.5m)
(5.5m)
(12.3m)
(14.9m)
(17.5m)
(22.7m)
(25.3m)
(27.9m)
(30.5m)
(33.0m)
注:
a.表示主臂长(m);b.表示工作幅度(m)。
(3)、GPS-20钻盘式回旋钻机
(4)、PY25型汽车起重机
(4)、斯太尔8-10方砼搅拌车
材料物理及力学性能
(1)、“δ10mm”花纹钢板
a、钢板厚度:
10mm
b、容重:
m3
c、力学性能指标
,,
(2)、“工16”普通工字钢
a、截面尺寸:
88*160mm
b、容重:
m
c、力学性能指标
,,
(3)、“工45”普通工字钢
a、截面尺寸:
150*450mm
b、容重:
m
c、力学性能指标
,,
(4)、“Φ600*10”螺旋钢管
a、截面尺寸:
Φ600*10mm
b、容重:
m
c、力学性能指标
,,
5、结构检算
面板计算
面板采用厚度10mm的花纹钢板,钢板下设置间距350mm的(净间距)“工16”工字钢纵梁(顺桥向放置)。
5.1.1、荷载组合
(1)、履带吊荷载
履带吊自重50t,90型振动锤自重、最大拔桩力,9m长Φ600*10mm钢管自重,因此拔桩时履带接地压力最大,
即:
(2)、汽车吊机及砼搅拌车荷载
PY25汽车吊机自重,最大起重量为25t(但起重时支腿下垫有垫木,将荷载直接传递到横梁上,因此计算面板是仅考虑其自重即可);斯太尔8-10方砼搅拌车自重13t、8立方砼自重,总重为。
搅拌车和吊车后轴均为双轴双轮,因此按前轴计算,按前轴轴重7吨、后轴28吨计,
即:
(单胎宽度按200mm计)
因此荷载选用
,取1m宽板按简支梁计算。
5.1.2、计算模型
5.1.3、承载力检算
(a)、强度
,合格;
(b)、刚度
,合格。
、纵梁检算
面板下设置净间距350mm的“工16”工字钢纵梁,工字钢纵梁安装在桩顶横梁上,桩顶横梁中心间距++2.8m,按连续梁检算。
5.2.1、荷载组合
(1)、履带吊荷载
履带吊自重50t,90型振动锤自重、最大拔桩力,9m长Φ600*10mm钢管自重,因此拔桩时履带接地压力最大,履带长度4.66m,因此每根履带荷载由13根纵梁承受,每根纵梁受力按集中力计:
即:
(2)、汽车吊机及砼搅拌车自重荷载
PY25汽车吊机自重,最大起重量为25t(但起重时支腿下垫有垫木,将荷载直接传递到横梁上,因此计算面板是仅考虑其自重即可);斯太尔8-10方砼搅拌车自重13t、8立方砼自重,总重为。
搅拌车和吊车后轴均为双轴双轮,因此按前轴计算,按前轴轴重7吨、后双轴28吨计,
即:
(3)、汽车吊机吊重状态支腿荷载
PY25汽车吊机自重,最大起重量为25t,按最大起吊重量下单侧两个支腿承受全车(物)重量,每个支腿由两根型钢纵梁承重(支腿下垫木长度1m),
即:
因此荷载选用
,作为集中力作用在单根“工16”工字钢纵梁上,纵梁跨度为++2.8m。
5.2.2、计算模型
5.2.3、承载力检算
(a)、强度
,合格;
(b)、刚度
,合格。
(c)、支反力
。
、横梁检算
“工16”工字钢纵梁下(桩顶上)设置横桥向“3工45a”工字钢横梁,工字钢横梁安装在桩顶上,钢管2*+7m,按连续梁检算。
5.3.1、荷载组合
(1)、履带吊机荷载
履带吊自重50t,90型振动锤自重、最大拔桩力,9m长Φ600*10mm钢管自重,因此拔桩时履带接地压力最大,履带长度4.66m,按最不利横梁(中间两道横梁),履带吊机荷载全部作用在横梁上:
即:
(2)、汽车吊机吊重状态支腿荷载
PY25汽车吊机自重,最大起重量为25t,按最大起吊重量下单侧两个支腿承受全车(物)重量,每个支腿由1根型钢横梁承重(支腿下垫木长度1m),
即:
(3)、钻机荷载
GPS-20钻机自重10t,工作时最大拉拔力按10t计,按全部荷载由前支点承受,则支点集中荷载为:
。
因此按较大荷载
(作用长度4.66m)加上部自重进行检算。
“3工45a”横梁自重
“工16a”自重:
面板钢板:
材料自重荷载组合为:
5.3.2、计算模型
5.3.3、承载力检算
(a)、强度
弯矩图:
剪力图:
,合格;
(b)、刚度
,合格。
(c)、支反力
。
、钢管桩承载力检算(长度确定)
采用Φ600*10mm钢管桩作为基础,计算地质资料见第2条。
5.4.1、荷载计算
钢管桩承受轴力采用条最大支反力
,钢管桩采用封口桩,因此不计桩身自重(钢管桩浮力大于自重)即:
5.4.2、桩长计算
按《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJD63-2007)第5.3.3节第2条沉桩的容许承载力:
因考虑河道淤泥厚度,承载力起算高程-1.93m(即从②1层开始计算承载力),不考虑冲刷影响。
有效土层参数表
层号
土层描述
高程(m)
层厚
极限摩阻力(kPa)
层顶
层底
②1
粘土
22
0
②2-2
淤泥质粉质粘土
16
0
②3
淤泥质粘土
18
0
③2
粉质粘土
30
0
④1-1
淤泥质粉质粘土
20
0
④2
粘土
28
0
⑤2
粉质粘土
55
1600
注:
表中取值来自2010年10月版详堪图表及综合地质柱状图。
计算过程:
层号
层顶高程(m)
层厚
(m)
极限承载力
aτ、
ai
本层承载力Fi(kN)
桩周
桩周累计
桩尖
②1
22
0
②2-2
16
0
②3
18
0
③2
30
0
④1-1
20
0
④2
28
0
⑤2
55
1600
根据计算,钢管桩底应深入⑤2层,深入长度l5为:
因此钢管桩桩底高程:
34.28m。
、钢管桩稳定性检算
选用Φ600*10mm螺旋钢管,钢管间用“【16a”槽钢做横向连接。
5.5.1、钢管桩自由长度计算
钢管桩顶最大高程为:
3.45m,河床高程-1.93m,钢管桩自由长度按=5.38m计。
5.5.2、荷载计算
钢管桩承受轴力采用5..3条最大支反力
作为轴力检算。
5.5.3、稳定性检算(承载力检算)
自由长度l0=5380mm,钢管回转半径i=209mm,则长细比:
查稳定性系数得
稳定性检算:
,合格。
、钢护筒及钻孔桩施工
钢护筒采用厚度10mm钢板卷制,护筒直径1800mm(需振动下层,考虑到定位及下沉误差,每边比桩基半径大300mm),为防止钻进和灌注过程中“穿孔”,护筒打入②2-2层以下1.0m,即护筒底高程为-4.03m,护筒顶与平台顶相平,即顶高程为4.07m,因此护筒长度为()=8.1m,取8m整。
护筒顶面以下500mm处用Φ325*7.5mm钢管两两联通,便于将相邻护筒作为泥浆沉淀池和循环池。
6、计算结果汇总表
构件计算结果汇总表
构件名称/规格
计算结果
应力(Mpa)
挠度(mm)
反力(kN)
大小
容许值
大小
容许值
大小
容许值
δ10mm钢面板
129
188
L/400
/
/
“工16”横梁
110
188
L/400
/
“3工45a”纵梁
171
188
15
L/400
618
/
附注:
1、钢管桩稳定性σ=34Mpa;
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- 水上 钻孔 平台 计算