特大橋過渡墩鉆孔平臺(tái)設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、中國(guó)建筑股份有限公司莆田聯(lián)十一線A5標(biāo) PAGE 莆田聯(lián)十一線A5標(biāo)三江口特大橋特大橋過渡墩鉆孔平臺(tái)設(shè)計(jì)計(jì)算書計(jì)算 :復(fù)核 :審核 :審定中國(guó)建筑股股份有限限公司莆莆田聯(lián)十十一線AA5標(biāo)項(xiàng)項(xiàng)目部2016年年4月1. 設(shè)計(jì)計(jì)依據(jù)公路橋橋涵設(shè)計(jì)計(jì)通用規(guī)規(guī)范（JTG D60-2015）公路橋橋涵地基基與基礎(chǔ)礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范（JTG D63-2007）公路橋橋涵鋼結(jié)結(jié)構(gòu)及木木結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范范（JJTJ0025-86）公路橋橋涵施工工技術(shù)規(guī)規(guī)范(JTJJ0411-20000)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范（GB50017-2003）港口工工程設(shè)計(jì)計(jì)荷載規(guī)規(guī)范（JTJ215-98）黃紹金劉劉陌生裝裝配式公公路鋼橋橋多用途

2、途手冊(cè)路橋施工工計(jì)算手手冊(cè)（人人民交通通出版社社）ISSBN 7-1114-038855-0水文、地地質(zhì)、潮潮汐、氣氣象資料料：木蘭蘭溪水文文資料：Q=335200m3/s，H1%=3.70mm，V1%=1.05mm/s。簡(jiǎn)簡(jiǎn)要地質(zhì)質(zhì)資料：1-11素填土土（Q4mll）；1-3耕值值土（Q4mll）；3-1-11淤泥（Q4mll-m），=555kpaa；3-22淤泥質(zhì)質(zhì)黏土（Q4mll-m），=700kpaa；3-3粉質(zhì)黏黏土（Q4mll-m）,=2000kppa；3-44粉砂（Q4mll-m）,=1110kppa；3-55中砂（Q4mll-m），=3000kppa； 3-8卵石石（Q4mll

3、-m），=5550kppa； 6-1全風(fēng)風(fēng)化花崗崗巖 (52),，=3550kppa； 6-2-11 砂土土狀強(qiáng)風(fēng)風(fēng)化花崗崗巖（52），=4550kppa；6-22-2 碎塊狀狀強(qiáng)風(fēng)化化花崗巖巖（552）,=7550kppa；6-33 中風(fēng)風(fēng)化花崗崗巖（53），=18800kkpa；6-44 微風(fēng)風(fēng)化花崗崗巖（53），=38800kkpa。根根據(jù)勘察察地質(zhì)資資料，橋橋址地面面下200m范圍圍內(nèi)主要要為沖海海積層，下下伏基巖巖為燕山山晚期花花崗巖及及其風(fēng)化化層。2. 設(shè)計(jì)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)控制制荷載：A、50tt履帶吊吊機(jī)，自自重500t，吊吊重200t。B、鉆孔樁樁機(jī)，重重量約112t。設(shè)計(jì)使用用壽命

4、：3年橋面寬度度：122m橋面標(biāo)高高：+77m；3. 設(shè)計(jì)計(jì)說明鉆孔平臺(tái)作作為水中中基樁施施工的臨臨時(shí)結(jié)構(gòu)構(gòu)，主要要承受的的作用有有鉆機(jī)荷荷載、其其他施工工機(jī)具及及堆載、平平臺(tái)自重重等。3.1 平平臺(tái)橋型型布置平臺(tái)總長(zhǎng)為為42mm，橋跨跨布置55排鋼管管柱，每每排4根，平臺(tái)臺(tái)縱橋向向跨度為為9m+12mm+9mm+122m，平平臺(tái)頂面面寬122m。3.2 結(jié)結(jié)構(gòu)說明明（1）下部部結(jié)構(gòu)平臺(tái)基礎(chǔ)采采用鋼管管樁，鋼鋼管樁規(guī)規(guī)格為529910mmm，橫橫橋向布布置4根，間間距3.5m。鋼鋼管樁間間用槽鋼鋼橫向連連接，以以提高穩(wěn)穩(wěn)定性。鋼鋼管樁頂頂采用雙雙拼400a工字字鋼作為為橫梁，橫橫梁長(zhǎng)度度為12

5、2m。（2）上部部結(jié)構(gòu)平臺(tái)主梁采采用3221貝雷雷梁，規(guī)規(guī)格為33m*11.5mm，縱橋向向布置144片，貝雷雷梁橫橋橋向布置置3組，每每組3排，用用45ccm和90ccm支撐撐架連接接成組，每每組間距距為3.3m。貝雷梁上鋪鋪I288工字鋼鋼作為分分配梁，將將20a槽鋼反扣扣于工鋼鋼上作為為平臺(tái)面面板。3.3.荷荷載參數(shù)數(shù)（1）基本本可變荷荷載鉆孔樁機(jī)荷荷載：自自重7t，沖錘錘5t，與平平臺(tái)有44個(gè)接觸觸點(diǎn)。50t履帶帶吊機(jī):自重500t，吊重200t，接觸面面積為22466607600mm2。（2）其他他可變作作用行人荷載載：2.5kNN/m；管道荷載載：2.0kNN/m；風(fēng)載：最最大風(fēng)力

6、力按122級(jí)考慮，風(fēng)風(fēng)速為332.66m/ss。風(fēng)載按公公路橋涵涵設(shè)計(jì)通通用規(guī)范范進(jìn)行行計(jì)算，其中：（按按施工架架設(shè)期間間取值）；（桁架風(fēng)載載系數(shù)）；（按最不利利地形地地理?xiàng)l件件選取）；（按A類地地表，離離地面或或水面33高度計(jì)計(jì)）；（按A類取取陣風(fēng)風(fēng)風(fēng)速系數(shù)數(shù)）；，12級(jí)風(fēng)載載時(shí)：求得:單片貝雷片片及橋面面板迎風(fēng)風(fēng)面積：；風(fēng)載為：平臺(tái)風(fēng)載水水平力為為：假定作用點(diǎn)點(diǎn)在沖刷刷線上，鋼管樁樁在沖刷刷線上的的長(zhǎng)度為為10m。水流力：水流流速11.055m/ss，水流流力為, K水流阻阻力系數(shù)數(shù)，樁為為圓形，取取0.663；水容重，取取10kkN/mm；V水流流速度；重力力加速度度，取99.8mm/s

7、；A單樁入入水部分分在垂直直于水流流方向的的投影面面積；棧橋鋼管樁樁水中長(zhǎng)長(zhǎng)度h=10m，水面面流速為為1.005m/s,河河床處流流速為00m/ss。水流力沖刷線以上上樁長(zhǎng) H =10mm，作用用點(diǎn)位于于樁頂11/3HH4、主要材材料設(shè)計(jì)計(jì)指標(biāo)根據(jù)鋼結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)范（GB50017-2003) 以及裝配式公路鋼橋多用途使作手冊(cè)主要材料的設(shè)計(jì)指標(biāo)如下材料名稱材質(zhì)抗彎拉極限限應(yīng)力w（MPaa）抗剪極限應(yīng)應(yīng)力（MPPa）一般型鋼構(gòu)構(gòu)件Q235215125貝雷梁16Mn273208平臺(tái)結(jié)構(gòu)驗(yàn)驗(yàn)算本次驗(yàn)算通通過MIIDASS/Ciivill結(jié)構(gòu)分分析軟件件計(jì)算完完成，平平臺(tái)支架架Middas分分析模型

8、型圖如下下：圖5.5 平臺(tái)Miidass分析模模型圖平臺(tái)施工過過程中與與使用過過程中受受力狀態(tài)態(tài)大體相相當(dāng)，所所以僅以以平臺(tái)使使用過程程作分析析，平臺(tái)臺(tái)所受荷荷載有如如下：恒載: 恒恒載為平平臺(tái)自重重，計(jì)算算時(shí)恒載載系數(shù)為為1.22。活載：鉆孔孔樁機(jī)1120KNN，按1.44倍活載載系數(shù)，q=1.4x（70+50）/4=42kN履帶吊自重重5000KN，吊重2000KNN，總重重7000KN，按按1.44倍活載載系數(shù)，履帶吊機(jī)著地壓力 q=1.4x700/2/4.65/0.76=139 kN/m2設(shè)計(jì)荷載=恒載+活載5.1 、平臺(tái)面面板驗(yàn)算算面板采用20a反扣在工28的分配配梁上，分分配梁間間

9、距為550cm，取履帶帶吊荷載載作受力力分析，用用MIDDAS/Civvil建建模得結(jié)果如下圖圖：圖5.1 平臺(tái)面面板應(yīng)力力結(jié)果圖圖圖5.2平平臺(tái)面板板位移結(jié)結(jié)果圖可知，面板板最大應(yīng)應(yīng)力，滿足要要求。面板最大擾擾度，滿滿足要求求。5.2、工工字鋼分分配梁驗(yàn)驗(yàn)算因兩組貝雷雷梁的間間距為33.3mm，故分配配梁的最最大跨度度為3.3m，當(dāng)當(dāng)履帶吊吊處于分分配梁跨跨度中作作業(yè)時(shí)，分分配梁受受力最不不利，此此時(shí)分配配梁所受受荷載：履帶吊機(jī)著著地壓力力 q=1.44x7000/22/4.65/0.776=1139 kNN/m2用MIDAAS/CCiviil建模模得結(jié)果如下圖圖：圖5.3分分配梁應(yīng)應(yīng)力結(jié)果

10、果圖圖5.4分分配梁位位移結(jié)果果圖可知，分配配梁最大大應(yīng)力，滿足要要求。分配梁最大大擾度，滿滿足要求求。5.3、貝貝雷梁驗(yàn)驗(yàn)算貝雷梁所受受荷載組組合如下下：工況1：履履帶吊布布置在平平臺(tái)122m跨中中，且作作用在貝貝雷梁上上，所受受荷載=1.22恒載+11.4活活載工況2：履履帶吊布布置在平平臺(tái)122m跨邊，且且作用在在貝雷梁梁上，所所受荷載載=1.2恒載載+1.4活載載工況3：44臺(tái)鉆孔孔樁機(jī)工工作中，所受荷載=1.2恒載+1.4活載用MIDAAS/CCiviil分別別建模得得：圖5.5 工況1平臺(tái)受受力分析析圖圖5.6 工況2平臺(tái)受受力分析析圖圖5.6 工況3平臺(tái)受受力分析析圖（1）貝雷雷

11、梁強(qiáng)度度驗(yàn)算圖5.7 工況1貝雷梁梁應(yīng)力結(jié)結(jié)果圖圖5.8工工況2貝雷梁梁應(yīng)力結(jié)結(jié)果圖圖5.9工工況3貝雷梁梁應(yīng)力計(jì)計(jì)算結(jié)果果圖 55.100工況1貝雷梁梁位移計(jì)計(jì)算結(jié)果果圖 5.111工況2貝雷梁梁位移計(jì)計(jì)算結(jié)果果圖 5.112工況況3貝雷梁梁位移計(jì)計(jì)算結(jié)果果圖由上可知：工況1貝雷雷梁所受受應(yīng)力最最大，最最大應(yīng)力力，滿足要要求。工況1貝雷雷梁擾度度最大，最大擾擾度，滿滿足要求求。5.4、樁樁頂橫梁梁與鋼管管樁驗(yàn)算算當(dāng)履帶吊處處于鋼管管樁頂部部作業(yè)時(shí)時(shí)，此時(shí)時(shí)橫梁和和鋼管樁樁受力最最不利，取取此最不不利狀態(tài)態(tài)對(duì)橫梁梁和鋼管管樁進(jìn)行行驗(yàn)算。用MIDAAS/CCiviil建模模得 5.113橫梁梁與

12、鋼管管樁受力力結(jié)構(gòu)圖圖5.4.11、橫梁驗(yàn)驗(yàn)算 5.14橫橫梁應(yīng)力力計(jì)算結(jié)結(jié)果圖 55.155橫梁位位移計(jì)算算結(jié)果圖圖可知，橫梁梁最大應(yīng)應(yīng)力，滿足要要求。橫梁最大擾擾度，滿滿足要求求。5.4.22、鋼管樁樁驗(yàn)算（1）鋼管管樁強(qiáng)度度分析 5.166工況一鋼管樁樁應(yīng)力計(jì)計(jì)算結(jié)果果圖可知，鋼管管樁最大大應(yīng)力，滿足要要求。鋼管樁穩(wěn)定定性分析析 5.117鋼管管樁反力力計(jì)算結(jié)結(jié)果圖可知鋼管樁樁所受反反力為4437.6KNN. aa、鋼管樁樁長(zhǎng)細(xì)比比鋼管樁規(guī)格格為6630*10mmm，回轉(zhuǎn)半半徑，鋼管樁樁長(zhǎng)度按按30mm計(jì)算，長(zhǎng)長(zhǎng)細(xì)比=1150，鋼鋼管樁長(zhǎng)長(zhǎng)細(xì)比滿滿足要求求。b、鋼管樁樁穩(wěn)定性性驗(yàn)算：查鋼

13、結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)與與計(jì)算P5220頁知：穩(wěn)定定系數(shù)0.3557，A194000mmm2，w=2215MMPa，鋼鋼管樁穩(wěn)穩(wěn)定性滿滿足要求求。鋼管樁承載載能力分分析根據(jù)公路路橋涵地地基與基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)范沉沉樁的單單樁軸向向受壓容容許承載載力：鋼管樁參數(shù)數(shù)：鋼管樁采用用外徑 D = 6330 mmm，壁壁厚d= 100mm鋼管樁樁底底投影面面積 AA = 0.3312mm2鋼管樁周長(zhǎng)長(zhǎng) U = 1.9799m土層摩阻力力統(tǒng)計(jì)見見下表：土層摩阻力力統(tǒng)計(jì)表表編號(hào)土層名稱土層厚度（m）樁側(cè)土摩阻阻力標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值 (kPaa)地基承載力力基本允允許值 (kPaa)3-1-11淤泥1512553-8卵石3.61805

14、506-2-11砂土狀強(qiáng)風(fēng)風(fēng)化花崗崗巖9.91104506-2-22碎塊狀強(qiáng)風(fēng)風(fēng)化花崗崗巖2.1150750不計(jì)地基承承載力，鋼管樁長(zhǎng)度按穿過淤泥層與卵石層，打入強(qiáng)風(fēng)化花崗巖1m，打入深度共19.6m。鋼管樁單樁樁容許承承載力：由上面計(jì)算算可知鋼鋼管樁最最大反力力N=4437.6kNN=9228.1151KKN 承載力滿足足要求。5.5、棧棧橋整體體穩(wěn)定性性驗(yàn)算(1)、荷荷載分析析鋼平臺(tái)最不不利受力力為在最最高潮水水位時(shí)水水流力、風(fēng)風(fēng)荷載產(chǎn)產(chǎn)生的同同向傾覆覆彎矩，取整個(gè)平臺(tái)進(jìn)行整體穩(wěn)定性分析。(2)、傾傾覆力水流傾覆力力矩：風(fēng)力傾覆力力矩：整體傾覆力力矩：(3)、抗抗傾覆力力水流力、風(fēng)風(fēng)荷載產(chǎn)產(chǎn)生的同同向力矩矩作用下下，平臺(tái)臺(tái)有向水水流方向向傾覆的的趨勢(shì)，平臺(tái)通過自身重量和鋼管樁與土層的摩阻力產(chǎn)生的抗傾覆彎矩來保持平臺(tái)穩(wěn)定。平臺(tái)外側(cè)兩根鋼管樁橫橋向間距為10.5m,所以抗傾覆力臂取5.25m。(4)、整整體穩(wěn)定定分析棧橋整體穩(wěn)穩(wěn)定安全全系數(shù)，滿滿足整體體穩(wěn)定性性要求。結(jié)論經(jīng)驗(yàn)算，鋼鋼平臺(tái)的的結(jié)構(gòu)受受力滿足足要求?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施施工中，可可對(duì)鋼平平臺(tái)的某某些主要要部位進(jìn)進(jìn)行加強(qiáng)強(qiáng)，提高高平臺(tái)