鉆孔平臺(tái)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)

XX跨江大橋1標(biāo)15#墩鉆孔平臺(tái)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)路橋集團(tuán)國(guó)際建設(shè)股份有限公司二XXX年十二月目錄第一章：工程簡(jiǎn)介 2HYPERLINK\l"_Toc218305862"一．工程概況 2HYPERLINK\l"_Toc218305863"二．結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2第二章：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算各相關(guān)參數(shù)的確定 3HYPERLINK\l"_Toc218305865"一．計(jì)算目的 3HYPERLINK\l"_Toc218305866"二．參考資料 3HYPERLINK\l"_Toc218305867"三．計(jì)算過(guò)程中采用的材料及部分參數(shù) 4HYPERLINK\l"_Toc218305868"四．設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)及荷載的確定 4HYPERLINK\l"_Toc218305869"五．結(jié)構(gòu)計(jì)算工況的確定 5第三章：結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算及結(jié)果 6HYPERLINK\l"_Toc218305871"工況一、“貝雷最大正彎矩” 7HYPERLINK\l"_Toc218305872"工況二、“貝雷最大負(fù)彎矩” 10HYPERLINK\l"_Toc218305873"工況三、“樁頂分配型鋼（I45）最大正、負(fù)彎矩” 13第四章：鋼管樁的入土深度計(jì)算 16第五章：計(jì)算結(jié)論17XX跨江大橋1標(biāo)15#墩鉆孔平臺(tái)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)第一章：工程簡(jiǎn)介一．工程概況XX至XX跨江公路通道起自XX（XX），接常熟經(jīng)XX至XX高速公路，于XX跨XX江，止于XX，接X(jué)X和上XX速公路，全長(zhǎng)69.462公里。其中XX大橋北起XXXX區(qū)，跨XX江水域，至XXXX區(qū)，全長(zhǎng)10.207公里。本合同段包括南岸陸地區(qū)引橋和跨堤引橋。其中跨堤引橋N15#墩，位于錢塘江大堤內(nèi)水域中，下部承臺(tái)采用直徑12米的圓形承臺(tái)，承臺(tái)下設(shè)D1.8m的鉆孔灌注樁，樁基長(zhǎng)度100m，左右幅各5根，共10根。根據(jù)施工計(jì)劃及業(yè)主要求，N15#墩必須于2009年1月25日前完成施工平臺(tái)搭設(shè)工作，年后正式開(kāi)鉆。二．結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鉆孔平臺(tái)采用貝雷桁架作為主承重結(jié)構(gòu)，10mm鋼板作為面板，I28按照0.5m間距分布作為二次分配結(jié)構(gòu)，I45型鋼作為四周圈梁將荷載傳遞給鋼管樁基礎(chǔ)。鋼管樁采用直徑800mm、壁厚10mm螺旋鋼管，鋼管樁中心距有4.6m、6.4m、6.83m及7.8m四種規(guī)格。二次分配梁I28a與貝雷之間采用直徑為Φ16mm的騎馬螺栓進(jìn)行連接固定。鋼棧橋的兩端設(shè)置Φ48鋼管作為防護(hù)欄。鋼棧橋的布置圖如下：第二章：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算各相關(guān)參數(shù)的確定一．計(jì)算目的為了使鉆孔施工平臺(tái)在鉆孔灌注樁施工的整個(gè)過(guò)程中能夠安全可靠地投入運(yùn)用，需對(duì)鉆孔施工平臺(tái)的各結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性等方面的計(jì)算與驗(yàn)算。二．參考資料1、設(shè)計(jì)院及相關(guān)部門提供的該項(xiàng)目相關(guān)技術(shù)資料2、《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041-2000）——人民交通出版社3、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第二版）——中國(guó)建筑工業(yè)出版社4、《公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ025－86）5、《結(jié)構(gòu)力學(xué)》——人民交通出版社6、《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》——人民交通出版社7、《實(shí)用土木工程手冊(cè)》——人民交通出版社8、《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》——（JTGD60－2004）9、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》——（GB50017-2003）三．計(jì)算過(guò)程中采用的材料及部分參數(shù)1、10mm鋼板：荷載分散、傳遞結(jié)構(gòu)；2、I28：頂層分配、傳遞結(jié)構(gòu)；3、貝雷桁架：主承重結(jié)構(gòu)；4、I45a：貝雷桁架下部分配結(jié)構(gòu)；5、φ800鋼管樁：平臺(tái)周邊基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)；6、φ2100鋼護(hù)筒：平臺(tái)主體承重基礎(chǔ)Q235鋼材的允許應(yīng)力：【σ】＝170MPaQ235鋼材的允許剪應(yīng)力：【τ】＝120MPaQ235鋼材的彈性模量：E＝2.1×105Mpa16Mn鋼材的允許應(yīng)力：【σ】＝273MPa16Mn鋼材的允許剪應(yīng)力：【τ】＝120MPa16Mn鋼材的彈性模量：E＝2.1×105Mpa四．設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)及荷載的確定1．上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算荷載為50T履帶吊及砼罐車，50T履帶吊自重約為50T.根據(jù)以往鉆孔施工平臺(tái)的計(jì)算經(jīng)驗(yàn)以及初步估算，表明：我部15#墩鉆孔平臺(tái)最不利工況由履帶吊機(jī)控制。其計(jì)算工況為履帶吊停留在鉆孔施工平臺(tái)上（任意位置），進(jìn)行樁基鋼筋籠下放最后階段（整體吊裝、定位），鋼筋籠起吊重量按20T考慮，則考慮1.1的沖擊系數(shù)最后取77T進(jìn)行控制性計(jì)算。2．結(jié)構(gòu)自重按實(shí)際重量的1.2倍計(jì)入或由計(jì)算軟件自動(dòng)計(jì)入；3．流水壓力根據(jù)橋位處錢塘江相關(guān)數(shù)據(jù)，出于安全考慮，施工區(qū)域流水設(shè)計(jì)流速500cm/s。根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》，則流水壓力為：Fw=kAγV2/2g其中：K—為形狀系數(shù)，圓形取0.8；A—為阻水面積，取1m長(zhǎng)度計(jì)算，則面積為0.82m2；γ—為水的重力密度，取10KN/m3；V—為設(shè)計(jì)水流速，1.4m/s；g—為重力加速度，取9.81m/s2；則：水流壓力Fw=0.8×0.80×10×52/2×9.81=8.155KN/m即鋼管樁在水中的自由段承受8.155KN/m的水流壓力。同樣，對(duì)于鋼護(hù)筒水流壓力Fw=21.407KN/m。綜合考慮15#墩實(shí)際施工時(shí)間及水文情況，暫不計(jì)入流水壓力。4、邊界條件為簡(jiǎn)化邊界條件的計(jì)算，忽略鋼護(hù)筒以及鋼管樁入土部分與土體之間有利的相互作用，將其視為底部多點(diǎn)鉸接的約束。五．結(jié)構(gòu)計(jì)算工況的確定鉆孔施工平臺(tái)結(jié)構(gòu)搭設(shè)過(guò)程受力狀態(tài)與使用過(guò)程受力狀態(tài)基本一致，所以僅按照使用過(guò)程進(jìn)行分析。最大荷載有砼運(yùn)輸車滿載時(shí)為30T左右，考慮沖擊系數(shù)取33T；履帶吊自重50T，吊重20T，考慮沖擊系數(shù)取77T。經(jīng)過(guò)初步分析：鉆孔施工平臺(tái)按照履帶吊起吊、下放樁基鋼筋籠控制設(shè)計(jì)。履帶吊機(jī)按照長(zhǎng)度5m，單條履帶著地寬度0.7m，兩側(cè)履帶間距4.3m考慮其對(duì)鉆孔平臺(tái)產(chǎn)生的荷載效應(yīng)。則單條履帶的面壓力荷載為：P=770KN/（2×5m×0.7m）=110KN/m2。為充分考慮鉆孔平臺(tái)各構(gòu)件的實(shí)際受力情況，在此采用MIDAS/CIVIL對(duì)該鉆孔平臺(tái)建立整體模型進(jìn)行空間分析計(jì)算。主要工況考慮以下三種：工況一、“貝雷最大正彎矩”履帶吊機(jī)平行作用在最外側(cè)貝雷、最大跨（7.8m跨）跨中部位。該工況主要為檢驗(yàn)貝雷桁架最大正彎矩效應(yīng)。工況二、“貝雷最大負(fù)彎矩”履帶吊機(jī)平行作用在最外側(cè)貝雷、相鄰最大跨（雙7.8m跨）墩頂部位。該工況主要為檢驗(yàn)貝雷桁架最大負(fù)彎矩效應(yīng)，同時(shí)可以得出鋼管樁的設(shè)計(jì)承載力大小。工況三、“樁頂分配型鋼（I45）最大正、負(fù)彎矩”履帶吊機(jī)平行貝雷桁架、作用在平臺(tái)內(nèi)部鋼管樁頂、相鄰最大跨（6.4m與4.6m跨）墩頂部位。經(jīng)詳細(xì)布載表明：樁頂分配型鋼（I45）以負(fù)彎矩控制設(shè)計(jì)。該工況主要為檢驗(yàn)樁頂分配型鋼（I45）的最大負(fù)彎矩效應(yīng)。第三章：結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算及結(jié)果鉆孔平臺(tái)整體模型工況一、“貝雷最大正彎矩”加載圖示（P=110KN/m2）貝雷桁架應(yīng)力云圖（單位：Kpa）貝雷桁架最大組合應(yīng)力為σ=219.12Mpa＜【σ】＝273Mpa。型鋼構(gòu)件應(yīng)力云圖（單位：Kpa）型鋼構(gòu)件最大組合應(yīng)力值為135.138Mpa＜【σ】＝170Mpa。鋼護(hù)筒應(yīng)力云圖圖（單位：Kpa）鋼護(hù)筒最大組合合應(yīng)力值為為148.877Mpa＜【σ】＝1700Mpa。鉆孔平臺(tái)位移云云圖（單位：m）平臺(tái)最大變形發(fā)發(fā)生在橫橋橋向7.88m跨內(nèi)，撓撓度f(wàn)=6.78mm＜78000÷4000=19..5mm。鉆孔平臺(tái)支撐反反力圖（單位：：KN）由上圖計(jì)算結(jié)果果可知，鋼鋼管樁最大大反力為F=2699.64KN。工況二、“貝雷雷最大負(fù)彎彎矩”加載圖示（P=1110KN//m2）貝雷桁架應(yīng)力云云圖（單位：Kpa）貝雷桁架最大組組合應(yīng)力為為σ=244.04Mpa＜【σ】＝2733Mpa。型鋼構(gòu)件應(yīng)力云云圖（單位：Kpa）型鋼構(gòu)件最大組組合應(yīng)力值值為63.641Mpa＜【σ】＝1700Mpa。鋼護(hù)筒應(yīng)力云圖圖（單位：Kpa）鋼護(hù)筒最大組合合應(yīng)力值為為88.229Mpa＜【σ】＝1700Mpa。鉆孔平臺(tái)位移云云圖（單位：m）平臺(tái)最大變形發(fā)發(fā)生在順橋橋向4.66m跨內(nèi)，撓撓度f(wàn)=5.1mm＜4600÷4000=11.5mm。鉆孔平臺(tái)支撐反反力圖（單位：KN）由上圖計(jì)算結(jié)果果可知，鋼鋼管樁最大大反力為F=3533.08KN。工況三、“樁頂頂分配型鋼鋼（I45）最大正正、負(fù)彎矩矩”加載圖示（P=1110KN//m2）貝雷桁架應(yīng)力云云圖（單位：Kpa）貝雷桁架最大組組合應(yīng)力為為σ=180.3Mpa＜【σ】＝2733Mpa。型鋼構(gòu)件應(yīng)力云云圖（單位：Kpa）型鋼構(gòu)件最大組組合應(yīng)力值值為69.448Mpa＜【σ】＝1700Mpa。鋼護(hù)筒應(yīng)力云圖圖（單位：Kpa）鋼護(hù)筒最大組合合應(yīng)力值為為94.662Mpa＜【σ】＝1700Mpa。鉆孔平臺(tái)位移云云圖（單位：m）平臺(tái)最大變形發(fā)發(fā)生在順橋橋向6.44m跨內(nèi)，撓度度f(wàn)=6.25mm＜6400÷4000=16mm。鉆孔平臺(tái)支撐反反力圖（單位：KN）由上圖計(jì)算結(jié)果果可知，鋼鋼管樁最大大反力為F=3555.31KN。第四章：鋼管樁樁的入土深深度計(jì)算一．荷載標(biāo)準(zhǔn)護(hù)筒、鋼管樁主主要承受上上部構(gòu)造傳傳來(lái)的恒載載、活載。根據(jù)第三章中各工況的計(jì)算結(jié)果，鋼管樁單樁承受最大荷載為355.31KN，但考慮到鋼管樁日后可能利用于0#塊現(xiàn)澆支架基礎(chǔ)，Φ800×10mm鋼管樁按單樁最大承受1000KN進(jìn)行計(jì)算;而綜合考慮局部鉆機(jī)重（27T）、護(hù)筒自重、沖擊荷載(30T)等因素，按照單面摩擦2000KN進(jìn)行驗(yàn)算。二．地質(zhì)情況15號(hào)墩位處地質(zhì)情情況分層厚度（m）層底深度（m）層底高程（m）巖土名稱及特征征容許承載力（KKpa）極限摩阻力（KKpa）3.53.5-1亞砂土100/351619．5-17細(xì)砂140/4012．532-29.5淤泥質(zhì)亞粘土80/2526．558．5-56亞粘土層110/35三．鋼管樁入土土深度計(jì)算算鋼管樁單樁進(jìn)入入細(xì)砂層深度為：：L0=(1000××44×0.88×3.5×355)÷(33.14××0.8×40)=9.888m即入土深度為99.88++3.5==13.337m,考慮沖刷刷等因素，取取入土深度度17m。根據(jù)設(shè)計(jì)給出的的勘察資料料，河床標(biāo)標(biāo)高為+1.0m，則樁頂標(biāo)高為：++8.010m；樁底標(biāo)高為：11-17==-16m；單樁樁長(zhǎng)為：LL=8.001+166=24..01m；綜合考慮：鋼管管樁設(shè)計(jì)長(zhǎng)度取取24.001m，實(shí)際過(guò)程程中可以適適當(dāng)調(diào)整，但但施工過(guò)程必須保證單單樁承載力力不小于1100T。2、鋼護(hù)筒進(jìn)入細(xì)砂砂層深度為為：L0=(2000××1.3-3.114×2..1×3.5×355)÷(33.14××2.1×440)=66.795m即入土深度為66.7955+3.55=10..29m。根據(jù)設(shè)計(jì)給出的的勘察資料料，河床標(biāo)標(biāo)高為+2.5mm，護(hù)筒頂標(biāo)高為：：+9.200m；護(hù)筒底標(biāo)高為：：-7.795m；考慮基樁施工安安全，護(hù)筒底口口應(yīng)進(jìn)入第三三層（淤泥泥質(zhì)亞粘土土），即：：鋼護(hù)筒底底標(biāo)高取-17.0000m至-29.5000m之間，而本墩鋼護(hù)護(hù)筒，施工工圖設(shè)計(jì)已已按永久