福建某客運(yùn)碼頭沖孔灌注樁施工平臺(tái)計(jì)算書

1、廈金客運(yùn)碼頭客滾改造工程目 錄第一章施工平臺(tái)計(jì)算說明一、設(shè)計(jì)依據(jù)二、主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)三、技術(shù)規(guī)范四、主要材料五、設(shè)計(jì)要點(diǎn)六、結(jié)構(gòu)計(jì)算內(nèi)容七、使用注意事項(xiàng)第二章施工平臺(tái)結(jié)構(gòu)計(jì)算書一 工程概況二 設(shè)計(jì)參數(shù)三 貝雷縱梁計(jì)算四 縱梁工字鋼i36計(jì)算五 樁頂橫墊梁（工字鋼i40）強(qiáng)度驗(yàn)算六 鋼管樁豎向承載力計(jì)算七、平臺(tái)的穩(wěn)定性驗(yàn)算。八、平臺(tái)抗9級(jí)風(fēng)穩(wěn)定性驗(yàn)算。第一章主橋施工平臺(tái)計(jì)算說明一、設(shè)計(jì)依據(jù)本施工平臺(tái)上部縱、橫梁采用2i36c和2i40b的工字鋼，下部樁基采用6308mm鋼管作為樁基礎(chǔ)，滿足平臺(tái)的使用功能要求。二、主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1、橋梁用途：滿足本工程項(xiàng)目沖孔灌注樁施工使用的鋼平臺(tái)，使用壽命為3個(gè)月。2

2、、設(shè)計(jì)單跨標(biāo)準(zhǔn)跨徑5.5m6m，平臺(tái)長度84.5m，度寬24.5m。3、設(shè)計(jì)荷載： 成孔樁機(jī)（100 kn/臺(tái)，15臺(tái)樁機(jī)總重1500kn）， 500kn履帶吊車， 才來材料堆放及電纜等荷載：2kn/m。本設(shè)計(jì)未設(shè)人行道荷載，暫不考慮人群荷載。4、平臺(tái)面標(biāo)高：+8.41m5、設(shè)計(jì)風(fēng)速:24.4m/s(9級(jí)風(fēng)20.824.4m/s)三、技術(shù)規(guī)范1、中華人民共和國交通部部標(biāo)準(zhǔn)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范jtj021-89。2、中華人民共和國交通部部標(biāo)準(zhǔn)公路橋涵結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范jtj025-86。3、中華人民共和國交通部部標(biāo)準(zhǔn)公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（jtg d63-2007）。4、中華人民共和國交通

3、部戰(zhàn)備辦裝備式公路鋼橋使用手冊(cè)（交通部戰(zhàn)備辦發(fā)布，1998年6月）。5、中華人民共和國交通部部標(biāo)準(zhǔn)公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范jtj041-2000。四、主要材料1、鋼材鋼管樁采用q235a鋼板卷制，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)（gb699-65）的有關(guān)規(guī)定。型鋼應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)（gb2101-80）的有關(guān)規(guī)定。鋼材容許應(yīng)力及彈性模量按jtj025-86標(biāo)準(zhǔn)（page4頁 表1.2.5）a3鋼(q235)：彎曲應(yīng)力w= 145mpa剪應(yīng)力= 85mpa軸向應(yīng)力= 140mpa彈性模量e= 2.1*105mpa 16mn鋼：彎曲應(yīng)力w= 210mpa剪應(yīng)力= 160mpa軸向應(yīng)力= 200mpa彈性模量e=

4、2.1*105mpa五、設(shè)計(jì)要點(diǎn)本施工平臺(tái)計(jì)算簡(jiǎn)支梁計(jì)算。設(shè)計(jì)單跨標(biāo)準(zhǔn)跨徑5.56m。本平臺(tái)基礎(chǔ)為打入式鋼管樁，每個(gè)排架設(shè)4根6308mm鋼管樁，單樁允許承載力p（計(jì)算時(shí)按壁厚7mm計(jì)算，以確保安全）計(jì)算：取6308mm螺旋焊鋼管材料進(jìn)行驗(yàn)算，壁厚按=7mm進(jìn)行計(jì)算，其鋼管截面特性如下：a=136.935cm2i=13288.3cm4i31.15cmw=4218.7cm3m107.5kg/m 單根630mm，=7mm鋼管截面承受的允許壓力n n（a ） 136.93510-41401031917kn 由于鋼管樁為壓桿，要考慮壓彎失穩(wěn)，故進(jìn)行穩(wěn)定性校核按兩端鉸支計(jì)算鋼管穩(wěn)定容許應(yīng)力，該處鋼管最大

5、自由長度為l22.5m（根據(jù)勘測(cè)資料從強(qiáng)風(fēng)化巖面標(biāo)高在-14-15.0之間，取強(qiáng)風(fēng)化巖面起至鋼管墩頂止-14.5+7.5）。按照路橋施工計(jì)算手冊(cè)表12-2公式，則鋼管穩(wěn)定容許應(yīng)力： 0.810*140113.4mpa 式中：壓桿穩(wěn)定系數(shù)； l/i122/0.3115=70.62680； 壓桿的長度系數(shù)，該處取1； l壓桿的自由長度，該處l=22m； i壓桿對(duì)軸的慣性半徑，該處i0.3115； 壓桿材料的容許應(yīng)力，鋼管140mpa。查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范得，0.810。單根鋼管的穩(wěn)定容許壓力：pa113.4106136.93510-41552.8 kn 式中：鋼管的穩(wěn)定容許應(yīng)力（由上式求得）； a鋼管

6、壁的橫截面面積（直徑0.8m，壁厚0.007m）故單根鋼管穩(wěn)定允許承載力p= 1552.8 kn，所以后續(xù)檢算鋼管的豎向荷載必須小于p1552.8 kn。六、結(jié)構(gòu)計(jì)算內(nèi)容結(jié)構(gòu)計(jì)算書中，荷載按成孔樁機(jī)（100kn/臺(tái)，總重1500kn），500kn履帶吊車，水管及電纜等其他荷載：2kn/m。本設(shè)計(jì)未設(shè)人行道，荷載暫不考慮人群荷載。按最不利情況進(jìn)行布載和荷載組合，單跨標(biāo)準(zhǔn)跨徑6m計(jì)算如下內(nèi)容：1、貝雷縱梁計(jì)算2、縱梁工字鋼i36計(jì)算3、樁頂橫墊梁（工字鋼i40）強(qiáng)度驗(yàn)算。4、鋼管樁豎向承載力計(jì)算。5、平臺(tái)的穩(wěn)定性驗(yàn)算。6、平臺(tái)抗9級(jí)風(fēng)穩(wěn)定性驗(yàn)算。七、使用注意事項(xiàng)在平臺(tái)施工過程中， 大于9級(jí)風(fēng)時(shí)平臺(tái)

7、停止使用，過后必須對(duì)平臺(tái)作全面檢查后方可恢復(fù)工作。平臺(tái)使用期必須經(jīng)常檢查平臺(tái)狀況，如有異常情況，必須查明原因，經(jīng)處理后方可繼續(xù)使用。嚴(yán)禁外來荷載碰撞平臺(tái)，嚴(yán)禁在平臺(tái)上進(jìn)行船舶系纜。第二章平臺(tái)結(jié)構(gòu)計(jì)算書一 工程概況廈金客運(yùn)碼頭客滾改造水工、土建工程水工工程碼頭為高樁墩式結(jié)構(gòu)，外接鋼躉船，外側(cè)可?？?0m船舶；另有鋼引橋一座，接客貨滾裝船。樁基為1200mm、1500mm灌注樁，碼頭全長為83m，共有19根水上沖孔灌注樁，4根鋼躉船定位樁為嵌巖鋼管樁，其上墩臺(tái)為轉(zhuǎn)接平臺(tái)一個(gè)和吊橋架支墩2個(gè)。 該工程主要位于廈門國旅碼頭泊位港池區(qū)域，該部分港池原來為炸礁區(qū)，體現(xiàn)地質(zhì)特征為全分化和強(qiáng)分化巖。樁基護(hù)筒直

8、接打入巖層有一定的難度，且客滾泊位的工期緊，因此平臺(tái)搭設(shè)成功與否成為整個(gè)工程最為關(guān)鍵的一步。為確保工程施工進(jìn)度滿足要求，需加大樁機(jī)數(shù)量，基本上安排每?jī)筛鶚兑慌_(tái)機(jī)。同時(shí)為了搭設(shè)灌注樁護(hù)筒，需在平臺(tái)上行走50t履帶吊。平臺(tái)上的荷載主要考慮施工荷載包括機(jī)械設(shè)備、打樁應(yīng)力、材料堆放等。平臺(tái)采用全平面設(shè)計(jì)，整個(gè)碼頭范圍均搭設(shè)施工平臺(tái)結(jié)合考慮以上因素，需要全面搭設(shè)平臺(tái)才能完成施工任務(wù)，平臺(tái)搭設(shè)面積為1510m2，見沖孔樁平臺(tái)平面布置圖。平臺(tái)結(jié)構(gòu)從上至下依次為5cm厚的松木板，10cm厚貝雷縱梁，2i36c工字鋼縱梁，2i40b工字鋼橫梁，樁基為6308mm鋼管樁。每個(gè)排架使用4根鋼管樁，平臺(tái)頂面標(biāo)高為+8

9、.41米。平臺(tái)設(shè)計(jì)荷載：成孔樁機(jī)（100kn/臺(tái)，總重1500kn），500kn履帶吊車，堆貨及電纜等荷載：2kn/m。本設(shè)計(jì)未設(shè)人行道荷載暫不考慮人群荷載。計(jì)算按6米跨徑簡(jiǎn)支梁計(jì)算。二 設(shè)計(jì)參數(shù)1、荷載.恒載（每跨）：松木面板（5cm）：630=180/m=0.18t/m=1.8 kn/m貝雷縱梁：6105/3210/m=0.210t/m=2.1 kn/mi36 縱梁 61/1.559.9239.6kg/m=0.239t/m=2.396 kn/mi40橫墊梁 667.6405.6kg=0.4056t= 4.056kn.活載： 500kn履帶吊機(jī)（quy50a） 總重500kn，并吊重物為12

10、0kn，重物沖擊系數(shù)為1.3，履帶尺寸4.66m0.76m，見尺寸圖。 成孔樁機(jī) 總重1500kn。三 貝雷縱梁檢算平臺(tái)面板由厚5cm松木鋪成，橋面板底由貝雷縱梁鋪設(shè)而成，單根貝雷縱梁結(jié)構(gòu)尺寸為30.772m，底部縱梁跨徑為1.5m，成孔樁機(jī)和履帶吊不可能同時(shí)作用在同一跨上，取500kn履帶吊機(jī)（quy50a）作業(yè)時(shí)驗(yàn)算貝雷縱梁的抗彎和抗剪強(qiáng)度，度單根貝雷縱梁進(jìn)行計(jì)算，松木板自重q=0.772*1.8/6=0.24kn/m,貝雷縱梁自重q=2.1/6=0.35kn/m,按500kn履帶吊機(jī)（quy50a）作業(yè)時(shí)進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算500kn履帶吊機(jī)（quy50a）時(shí)：按一根貝雷縱梁上的荷載為滿布計(jì)算

11、，履帶的著地寬度及長度為0.764.66m，吊機(jī)工作時(shí)吊重1201.3156kn（吊重沖擊系數(shù)取0.3），吊機(jī)自重500kn，作用在一根貝雷縱梁上的線荷載為：恒載q1=0.59kn/m 活載q2=（156+500）0.772/（20.764.66）=71.49kn/m qq1+q2=71.490.5972.08kn/m 按1.5m跨徑簡(jiǎn)支梁計(jì)算(1)彎距：mmax=ql2/8=72.08*1.52/8=20.27kn.m。(2)剪力：qmax=ql/2=72.08*1.5/2=54.06 kn(3)截面應(yīng)力=m/w=20.27*103/(3*39.7*10-6)=170.19pa210mpa=

12、 q/（h腹*d）=54.06*103/(3*8.56*0.45*10-4)=46.78 mpa160mpaf=5ql4/(384ei)=5*72.08*103*1504/(384*2.1*106*198*10-4)=0.15cml/200=0.8cm滿足規(guī)范要求四 縱向i36縱梁檢算 作用在i36分配梁上的靜荷載為松木板、貝雷縱梁和工字鋼i36縱梁自重，動(dòng)荷載100kn成孔樁機(jī)或500kn履帶吊機(jī)（quy50a）。i36分配梁的間距為1.5m松木板自重荷載為q11.5*0.05*0.6*103kg/m =0.45kn/m，貝雷縱梁自重荷載為q2105/2kg /m =0.525kn/m，工字

13、鋼i36自重荷載為q359.9 kg /m =0.599kn/m。作用在i36分配梁上恒載線荷載:q合 q1+q2q3 =1.574kn/m。按500kn履帶吊機(jī)（quy50a）作業(yè)時(shí)進(jìn)行計(jì)算。工況一：當(dāng)履帶吊履帶垂直與縱梁作業(yè)時(shí)，應(yīng)有3縱梁分擔(dān)履帶重力50t履帶吊機(jī)橫向履帶中距為3.54m，工作時(shí)應(yīng)位于橋面中間，其履帶著地長寬為4.660.76m，單根工字鋼i36b承受的荷載為活載：p=（500+1201.3）/3=218.6kn 恒載：q=1.574kn/m 受力簡(jiǎn)圖如圖二、三按圖二計(jì)算： (1)彎距：mmax=ql2/8+pl/4=1.57462/8+109.3*6/4=177.47kn

14、.m。(2)剪力：qmax= q2l/2+ p/2=1.6356/2+218.6/4=59.55 kn(3)截面應(yīng)力=m/w=177.47103/(877.610-6)=202.22mpa1.3145mpa=188 mpa（臨時(shí)結(jié)構(gòu)，取1.3的容許應(yīng)力增大系數(shù)）= q/a=59.55103/(76.4410-4)=14.94 mpa85 mpaf=8pl3/(384ei)=8*109.3*103*60003/(384*2.1*106*15976*104)=1.46cml/200=3cm彎曲應(yīng)力不滿足滿足規(guī)范要求按圖三計(jì)算：ra= p/2+(2.46/6)*p/2=109.3+109.3*(2.

15、46/6)=154.11kn(1)彎距：mmax=ql2/8+3.54*p/2-2.46*p/2=1.57462/8+1.08*218.6/2=131.57kn.m。(2)剪力：qmax= 154.11 kn(3)截面應(yīng)力=m/w=131.57103/(877.610-6)=149.9 mpa1.3145mpa（臨時(shí)結(jié)構(gòu)，取1.3的容許應(yīng)力增大系數(shù)）= q/a=154.11103/(76.4410-4)=20.16 mpa85 mpa滿足規(guī)范要求工況二：當(dāng)履帶吊履帶平行于縱梁作業(yè)時(shí)， 50t履帶吊機(jī)橫向履帶中距為3.54m，工作時(shí)應(yīng)位于橋面中間，其履帶著地長寬為4.660.76m，單根工字鋼i

16、36承受的荷載為:活載：q1=（500+1201.3）/2） /4.66=70.39kn/m傳遞到縱梁上為5個(gè)集中力p= 70.9.9*1=70.9kn恒載：q2=1.745kn/m 受力簡(jiǎn)圖如圖四(1) 彎距：m1= q2l2/8=1.57462/8=7.8 kn.m m2= p1 l1=70.91=70.9 kn.m m3= p1l2=70.92=141.8 kn.m m4= p l3/2=70.93/2=106.35 kn.mmmax= m1+m2+m3+m4=326.85kn.m。(2)剪力：qmax= 2.5p=70.9*2.5=177.25 kn(3)截面應(yīng)力=m/w=326.85

17、103/(877.610-6)=351.86 mpa145mpa= q/a=177.25103/(76.4410-4)=23.18mpa85 mpa=6.81pl3/(384ei)=6.81*70.09*64/(384*2.1*106*15976)=0.488cml/200=30cm彎曲應(yīng)力不能滿足規(guī)范要求，w=m/=351.86103/1.3*14510-6=188610-6m3= 1886cm3查表選用雙排i36c工字鋼f=6.81pl3/(384ei)=6.81*70.09*103*60003/(384*2.1*106*15976*104)=0.8cml/200=3cm五 樁頂橫墊梁(工

18、字鋼i40)強(qiáng)度驗(yàn)算樁頂橫梁按雙工字鋼分配梁的荷載有靜荷載（橋面板、貝雷縱梁、工字鋼縱梁i36、和i40橫梁自重，動(dòng)荷載有：100kn成孔樁機(jī)和500kn履帶吊機(jī)（quy50a）。500kn履帶吊機(jī)（quy50a）工作時(shí)有堆放物自重120kn）。當(dāng)50t履帶吊機(jī)荷載在橫平臺(tái)向作用在橋面中間且在縱橋向作用在分配梁頂時(shí)，i40分配梁跨中有最大彎距。作用在i40橫梁上恒載線荷載:q合 q1q2q3q4 =1.8+2.1+2.396+0.676=6.972kn/m。按500kn履帶吊機(jī)（quy50a）作業(yè)時(shí)進(jìn)行計(jì)算。工況一：當(dāng)履帶吊履帶垂直與縱梁作業(yè)時(shí)且履帶邊緣接與橫梁對(duì)齊時(shí)， 履帶吊作用在橫梁上的力

19、最大。橫梁受力通過縱梁傳遞到橫梁，由圖三計(jì)算單根工字鋼i40承受的荷載為活載：p1=p2= p3=ra=154.11kn 恒載：q=6.972kn/m 履帶吊平面布置如圖：受力簡(jiǎn)圖如圖五按6m簡(jiǎn)支梁計(jì)算： (1)彎距：mmax=ql2/8+1.5*p1+3*p2/2=6.972*62/8+1.5*92.67+3*154.11/2=401.54kn.m。(2)剪力：qmax= q2l/2+ p1+p2/2=6.7926/2+154.11+154.11/2=251.54 kn(3)截面應(yīng)力=m/w=401.54103/(877.610-6)=457.54 mpa1.3145mpa（臨時(shí)結(jié)構(gòu)，取1.

20、3的容許應(yīng)力增大系數(shù)）= q/a=251.54103/(76.4410-4)=32.91mpa85 mpaf=6.81pl3/(384ei)=6.81*154.11*103*60003/(384*2.1*106*18644*104)=1.5cml/200=3cm彎曲應(yīng)力不滿足滿足規(guī)范要求工況二：當(dāng)履帶吊履帶平行于橫梁作業(yè)時(shí)，履帶吊平面布置如圖：50t履帶吊機(jī)橫向履帶中距為3.54m，工作時(shí)應(yīng)位于橫梁中間，其履帶著地長寬為4.660.76m，單根工字鋼i40a承受的荷載為活載：p/2=（500+1201.3）/4*2*(6-4.66/4)=264.313kn 恒載：q2=6.972kn/m 按6

21、m簡(jiǎn)支梁計(jì)算： (1)彎距：mmax=q2l2/8+(p/2)l/4=6.97262/8+264.3136/4=427.84kn.m。(2)剪力：qmax= q2l/2+ p/4=10.3466/2+264.313/2=133.19 kn(3)截面應(yīng)力=m/w=434.814103/(1085.710-6)=546 mpa1.3145mpa（臨時(shí)結(jié)構(gòu)，取1.3的容許應(yīng)力增大系數(shù)）= q/a=133.19103/(76.4410-4)=17.24mpa85 mpa不能滿足規(guī)范要求， w=m/=427103/1.3*14510-6=2306.710-6m3= 2265cm3查表選用雙排i40b工字

22、鋼f=8pl3/(384ei)=8*264.13*103*60003/(384*2.1*106*18644*104)=3.03cml/200=3cm剛度稍不足。六 鋼管樁設(shè)計(jì)：（1）鋼管樁的豎向荷載計(jì)算：有以上計(jì)算可知，履帶吊履帶中心居中行走時(shí)中部在單根鋼管樁上，單根鋼管樁中間的鋼管樁受力最大。受力p ：p=（500+1201.3）/2+(（500+1201.3）/2)*3.54/6=521.52kn鋼管樁等自重計(jì)算：鋼管樁頂面標(biāo)高為+7.5m，暫按入土1.5m計(jì)算，由設(shè)計(jì)圖紙中所附地質(zhì)勘察資料可知，原泥面為-11.0m，鋼管樁為直徑800mm的標(biāo)準(zhǔn)螺旋焊接管，則鋼管樁自重為w=27.5391

23、.23=33.87kn鋼管樁受力p=521.52+33.87=555.39kn（2）鋼管樁的豎向承載力計(jì)算根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)摩擦樁單樁走向受壓容許承載力計(jì)算公式：p=（ulp+ar）/2本工程樁基直接作用在強(qiáng)風(fēng)化巖上，上部覆蓋少量淤泥，所以p= ar/2=174.301*10-4*7000*103=1220kn（強(qiáng)風(fēng)化巖極限承載力按7000kpa取值）所以p=555.39knp 滿足要求八 平臺(tái)縱向穩(wěn)定性驗(yàn)算（按簡(jiǎn)支梁計(jì)算）平臺(tái)的縱向水平推力來自履帶吊荷載的制動(dòng)力，按規(guī)范規(guī)定，制動(dòng)力為荷載長度內(nèi)履帶吊總重量的10%，但不小于一輛重車荷載的30%。制動(dòng)力為：p=50010%=50kn根據(jù)jtj021-89第2、3、9條，對(duì)排架式墩臺(tái)所受的制動(dòng)力應(yīng)按墩臺(tái)的剛度分配。（鋼管樁8008mm，實(shí)際按壁厚7mm計(jì)算，按最不利位置即第一種典型地質(zhì)且單排樁進(jìn)行計(jì)算）樁頂制動(dòng)力計(jì)算墩每根樁的剛度為：ei=e3.14(0.6340.084) /64=3.37810-4e m4墩每根樁的分配的制動(dòng)力為：p1=50/2=25 kn用m法計(jì)算墩樁身最大彎矩樁基礎(chǔ)變形系數(shù):=5mb1/ei 查jtg d063-2007表p.0.2-1，當(dāng)?shù)刭|(zhì)為強(qiáng)風(fēng)