钢平台平台及通道计算书

1、2#引孔钢平台通道设计计算书目录 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc58159190 1 工程概况 PAGEREF _Toc58159190 h 1 HYPERLINK l _Toc58159191 2 设计规范及依据 PAGEREF _Toc58159191 h 1 HYPERLINK l _Toc58159192 2.1 设计规范及依据 PAGEREF _Toc58159192 h 1 HYPERLINK l _Toc58159193 2.2 地质条件 PAGEREF _Toc58159193 h 1 HYPERLINK l _Toc58159194 2.3

2、流速 PAGEREF _Toc58159194 h 2 HYPERLINK l _Toc58159195 2.4 水位 PAGEREF _Toc58159195 h 2 HYPERLINK l _Toc58159196 3 结构布置及材料特性 PAGEREF _Toc58159196 h 2 HYPERLINK l _Toc58159197 3.1 结构布置 PAGEREF _Toc58159197 h 2 HYPERLINK l _Toc58159198 3.2 材料特性 PAGEREF _Toc58159198 h 3 HYPERLINK l _Toc58159199 3.3 钢材强度设计

3、值 PAGEREF _Toc58159199 h 3 HYPERLINK l _Toc58159200 4 荷载分析及材料特性 PAGEREF _Toc58159200 h 3 HYPERLINK l _Toc58159201 4.1 结构自重 PAGEREF _Toc58159201 h 3 HYPERLINK l _Toc58159202 4.2 施工荷载 PAGEREF _Toc58159202 h 3 HYPERLINK l _Toc58159203 4.3 履带吊荷载 PAGEREF _Toc58159203 h 3 HYPERLINK l _Toc58159204 4.4 旋挖钻荷

4、载 PAGEREF _Toc58159204 h 4 HYPERLINK l _Toc58159205 4.5 振动锤 PAGEREF _Toc58159205 h 5 HYPERLINK l _Toc58159206 4.6 车辆荷载 PAGEREF _Toc58159206 h 6 HYPERLINK l _Toc58159207 4.7 水流力计算 PAGEREF _Toc58159207 h 6 HYPERLINK l _Toc58159208 4.8 风荷载 PAGEREF _Toc58159208 h 6 HYPERLINK l _Toc58159209 4.9 荷载组合 PAGE

5、REF _Toc58159209 h 7 HYPERLINK l _Toc58159210 5 结构受力计算 PAGEREF _Toc58159210 h 8 HYPERLINK l _Toc58159211 5.1 上部结构受力计算 PAGEREF _Toc58159211 h 8 HYPERLINK l _Toc58159212 5.2 钢管桩承载能力计算 PAGEREF _Toc58159212 h 14 HYPERLINK l _Toc58159213 5.3 钢管桩稳定性计算 PAGEREF _Toc58159213 h 15第 PAGE22 页 共 = NUMPAGES 24-42

6、0 页工程概况2#承台四周卵石清理后，原有矮栈桥必须进行拆除，现利用南岸高栈桥支平台钢管桩搭设通道到达2#主墩引孔平台，岛礁平均标高为+206m，通道设计标高为+208m，施工期水位平均标高为+204m。设计规范及依据设计规范及依据1、施工图设计文件2、钢结构设计标准（GB50017-2017）3、建筑结构荷载规范（GB5009-2012）4、港口工程荷载规范（JTS 144-1-2010）5、码头结构设计规范（JTS+167-2018）地质条件岛礁至2#主墩地质情况如 REF _Ref56601373 h 表 2.21、 REF _Ref56601374 h 表 2.22所示。表 STYLE

7、REF 2 s 2.2 SEQ 表 * ARABIC s 2 1 ZK10地质参数表地层代号岩土名称层厚（m）层底标高状态桩极限摩阻力qfi （kPa）极限端承力qR（kPa）Q4al卵石2.5198.95稍密/7000J2S细砂岩3195.95强风化300/J2S细砂岩1.6194.35中风化15004000J2S粉砂质泥岩32.5161.85中风化8001500孔深5.5m以上为强风化岩层，以下为中风化岩层。表 STYLEREF 2 s 2.2 SEQ 表 * ARABIC s 2 2 ZK12地质参数表地层代号岩土名称层厚（m）层底标高状态桩极限摩阻力qfi （kPa）极限端承力qR（k

8、Pa）Q4al卵石3.7197.65稍密/7000J2S粉砂质泥岩4.8192.85强风化250/J2S粉砂质泥岩22.7170.15中风化8001500流速设计水流速度。水位施工水位+204m2#引孔平台通道设计标高为+208m结构布置及材料特性结构布置2#引孔平台通道设计宽度为7m，从上至下依次为：10mm厚花纹钢面板，横向分配梁采用I25a，间距350mm；主纵梁选用单肢HN700，主横梁选用型钢2HN700，依靠高栈桥钢管柱焊接牛腿，具体布置见 REF _Ref58187925 h 图 3.11、 REF _Ref58187927 h 图 3.12。图 STYLEREF 2 s 3.1

9、 SEQ 图 * ARABIC s 2 1 2#引孔平台通道纵断面图（单位：cm）图 STYLEREF 2 s 3.1 SEQ 图 * ARABIC s 2 2 2#引孔平台通道平面图（单位：cm）材料特性主要材料特性见 REF _Ref56602334 h 表 3.21。表 STYLEREF 2 s 3.2 SEQ 表 * ARABIC s 2 1 主要材料特性表序号名 称A(cm2)W(cm3)I(cm4)备注1I56a1352342.866560002HN700300231.54553219362003I25a48.54025020钢材强度设计值临时工程Q235B钢材的强度设计值，Q23

10、5钢材板厚时：弯应力、组合应力 剪应力 Q235钢材板厚时：弯应力、组合应力 剪应力 荷载分析及材料特性结构自重按各构件实际重量计，。施工荷载除其他施工荷载外所有区域：履带吊荷载履带吊采用QUY850A履带吊，整机质量重83t，配重质量31.6t，总重114.6t，履带宽80cm，履带长度635.8cm，履带着地长度526cm，其外形如 REF _Ref57035613 h 图 4.31所示。图 STYLEREF 2 s 4.3 SEQ 图 * ARABIC s 2 1 SCC850A履带吊尺寸参数图（单位：mm）旋挖钻荷载旋挖钻采用SWDM360型，整机自重116t，履带宽90cm，履带长度

11、612cm，着地长度512cm，其外形如 REF _Ref56605814 h 图 4.41所示。图 STYLEREF 2 s 4.4 SEQ 图 * ARABIC s 2 1 SWDM360旋挖钻外形尺寸图表 STYLEREF 2 s 4.4 SEQ 表 * ARABIC s 2 1 SWDM360旋挖钻尺寸参数表车辆荷载栈桥行驶车辆主要为运渣车和罐车，运渣车重量小于罐车重量，按罐车荷载进行计算。罐车满载400kN，空载120kN，罐车前轮着地面积为2030cm，后轮着地面积为2060cm，如 REF _Ref56608658 h 图 4.61所示。图 STYLEREF 2 s 4.6 SE

12、Q 图 * ARABIC s 2 1 罐车平面尺寸示意图（单位：cm）水流力计算根据港口工程荷载规范（JTS-144-1-2010）13.0.1，计算：式中水流力标准值(kN)；水流阻力系数，圆形取；水的密度(t/m3)，此处为淡水，取1.0；计算构件在与流向垂直平面上的投影面积(m2)；风荷载根据建筑结构荷载规范（GB50009-2012）8.1.1，作用于钢管柱上的风荷载按下式计算：式中：风荷载标准值（）；高度z处的风振系数，取1；风荷载体形系数，按前后双管计算，d=820mm，s=4180mm，根据表8.3.1，按内插法有；风压高度变化系数，地面粗糙度为A类，离水面高度最大约14m，风压

13、高度变化系数，取；基本风压（），根据附表E.5，泸州市重现期R=50的基本风压为。综上：荷载组合按极限状态法计算，根据建筑结构荷载规范（GB 50009-2012）中3.2节，基本组合：标准组合：由永久荷载控制的效应组合，同时本工程使用年限5年，永久荷载分项系数由可变荷载控制时，由永久荷载控制时；可变荷载分项系数，荷载组合值系数对于车辆荷载取1，风荷载、水流力分别取0.6、0.7。故本计算中：荷载设计值=1.35静载+1.4动载本计算采用有限元分析软件Midas/civil 2015 8.3.2版。结构受力计算上部结构受力计算上部采用型钢结构，从上至下依次为：10mm厚花纹钢面板，分配梁采用I

14、25a，间距350mm，主纵梁选用HN700300型钢，主横梁采用2HN700型钢，在正常使用的各个最不利工况下，上部结构的最大应力见 REF _Ref58158923 h 表 5.11。表 STYLEREF 2 s 5.1 SEQ 表 * ARABIC s 2 1 栈桥上部结构最大应力汇总表构件名称及规格受力最大工况弯曲应力容许值剪应力容许值备注（MPa）（MPa）（MPa）（MPa）10mm钢面板罐车184.3215-满足要求I25a横向分配粱履带吊84.121539.1125满足要求HN700纵梁履带吊169.920552.7120满足要求2 HN700主横梁履带吊180.8205911

15、20满足要求10mm桥面板计算钢板厚度为10mm，I25a横向向分配梁间距为35cm，面板为单向板，取1m板宽计算。1、荷载计算（1）40t罐车：（2）SWDM360型旋挖钻行走，（3）85t履带吊行走，（5）10mm宽钢板自重2、强度计算对比可知面板强度计算由40t罐车控制弯矩：弯应力：，满足要求。I25a横向分配梁HN700300型钢横向间距为200cm，将I25a横向分配梁考虑为简支梁进行计算。1、荷载计算（1）40t罐车：（2）SWDM360型旋挖钻行走，（4）85t履带吊行走，（5）钢板及I25a自重为2、受力图示各个工况下I25a受力情况如 REF _Ref57045383 h 图

16、 5.11所示。图 STYLEREF 2 s 5.1 SEQ 图 * ARABIC s 2 1 I25a受力示意图（单位：cm）3、强度计算经分析，当85t履带吊的履带与I25同向时，对I25a型钢作用效应最大。弯矩：弯应力：，满足要求。剪力：剪切应力：，满足要求。HN700纵向分配梁1、荷载计算（1）40t罐车，简化为集中荷载：（2）SWDM360型旋挖钻行走，（3）85t履带吊行走，（4）钢板、I25a及纵梁自重为2、受力分析A、横向布置，SWDM360型旋挖钻沿横桥向布置施工最为不利，如 REF _Ref57209257 h 图 5.12所示。图 STYLEREF 2 s 5.1 SEQ

17、 图 * ARABIC s 2 2 360旋挖钻横向布置受力示意图（单位：cm）根据有限元分析软件计算，HN700纵梁最大支反力为，如 REF _Ref57209520 h 图 5.13所示。图 STYLEREF 2 s 5.1 SEQ 图 * ARABIC s 2 3 HN700纵梁支反力（单位：kN）将该反力置于HN700纵梁跨中时有最大弯曲应力，位于支点处有最大剪切应力。弯矩：弯应力：，满足要求。剪力：剪切应力：，满足要求。B、横向布置，360旋挖钻位于710cm跨中时HN700受力最不利，受力如 REF _Ref57056951 h 图 5.14所示。图 STYLEREF 2 s 5.

18、1 SEQ 图 * ARABIC s 2 4 360旋挖钻纵向布置受力示意图（单位：cm）弯曲应力：，满足要求剪切应力：，满足要求支反力：图 STYLEREF 2 s 5.1 SEQ 图 * ARABIC s 2 5 HN700纵梁弯曲应力（单位：MPa）图 STYLEREF 2 s 5.1 SEQ 图 * ARABIC s 2 6 HN700纵梁剪切应力（单位：MPa）图 STYLEREF 2 s 5.1 SEQ 图 * ARABIC s 2 7 HN700纵梁支反力（单位：kN）2HN700主横梁钢管桩处主横梁为2HN700，钢护筒处主横梁为单肢HN700。1、荷载计算（1）SWDM360

19、型旋挖钻纵向布置，（2）SWDM360型旋挖钻横向布置，（3）钢板、I25a、纵梁及主横梁自重为工况一：旋挖钻纵向布置时，在360旋挖钻位于主横梁正中心，2I56a受力模型如 REF _Ref74728423 h 图 5.18所示。图 STYLEREF 2 s 5.1 SEQ 图 * ARABIC s 2 8 主横梁受力示意图-1（单位：cm）根据有限元分析软件计算，主横梁最大支反力为，如 REF _Ref74729488 h 图 5.19所示。图 STYLEREF 2 s 5.1 SEQ 图 * ARABIC s 2 9 主横梁支反力-1（单位：kN）工况二：旋挖钻横向布置时，360旋挖钻位

20、于主横梁正中心，2I56a横梁受力模型如 REF _Ref74729471 h 图 5.110所示。图 STYLEREF 2 s 5.1 SEQ 图 * ARABIC s 2 10 主横梁受力示意图-2（单位：cm）根据有限元分析软件计算，主横梁最大支反力为，如 REF _Ref74729477 h 图 5.111所示。图 STYLEREF 2 s 5.1 SEQ 图 * ARABIC s 2 11 主横梁支反力-2（单位：kN）根据 REF _Ref57111096 r h 5.1.3节，荷载横向分配关系，HN700纵梁的最大支反力为：工况三：旋挖钻横向布置时，360旋挖钻一侧履带位于主横梁

21、正中心，2I56a横梁受力模型如 REF _Ref74729930 h 图 5.112所示。图 STYLEREF 2 s 5.1 SEQ 图 * ARABIC s 2 12 主横梁受力示意图-3（单位：cm）根据有限元分析软件计算，主横梁最大支反力为，如 REF _Ref74729982 h 图 5.113所示。图 STYLEREF 2 s 5.1 SEQ 图 * ARABIC s 2 13 主横梁支反力-3（单位：kN）工况三主横梁荷载小于工况二，不再计算。根据分析，在360旋挖钻横向布置且位于主横梁正中心时，2I56a横梁受力最不利，如 REF _Ref74744911 h 图 5.114

22、、 REF _Ref74744912 h 图 5.115所示。图 STYLEREF 2 s 5.1 SEQ 图 * ARABIC s 2 14 钢管桩处主横梁受力示意图（单位：cm）图 STYLEREF 2 s 5.1 SEQ 图 * ARABIC s 2 15 钢护筒处主横梁受力示意图（单位：cm）根据有限元计算结果，钢管桩处2HN700主横梁：弯曲应力：，满足要求剪切应力：，满足要求钢管桩处支反力：图 STYLEREF 2 s 5.1 SEQ 图 * ARABIC s 2 16 钢管桩处主横梁弯曲应力（MPa）图 STYLEREF 2 s 5.1 SEQ 图 * ARABIC s 2 17

23、 钢管桩处主横梁剪切应力（MPa）图 STYLEREF 2 s 5.1 SEQ 图 * ARABIC s 2 18 钢管桩处主横梁支反力（kN）根据有限元计算结果，钢护筒处HN700主横梁：弯曲应力：，满足要求剪切应力：，满足要求钢护筒处支反力：图 STYLEREF 2 s 5.1 SEQ 图 * ARABIC s 2 19 钢护筒处主横梁弯曲应力（MPa）图 STYLEREF 2 s 5.1 SEQ 图 * ARABIC s 2 20 钢护筒处主横梁剪切应力（MPa）图 STYLEREF 2 s 5.1 SEQ 图 * ARABIC s 2 21 钢护筒处主横梁支反力（kN）牛腿计算钢管桩牛

24、腿计算牛腿计算牛腿为2I56a，算得最大弯矩为，最大剪力弯曲应力：，满足要求。，满足要求。焊缝计算焊缝厚度为8mm，焊缝截面特性如 REF _Ref74821028 h 图 5.21所示。图 STYLEREF 2 s 5.2 SEQ 图 * ARABIC s 2 1 焊缝截面特性图（单位：mm）弯矩产生的焊缝压应力：剪力产生的焊缝剪切应力：焊缝强度合算为：，满足要求。钢护筒牛腿计算牛腿计算牛腿为2HN700，算得最大弯矩为，最大剪力弯曲应力：，满足要求。，满足要求。焊缝计算焊缝厚度为8mm，焊缝截面特性如 REF _Ref74821874 h 图 5.22所示。图 STYLEREF 2 s 5.2 SEQ 图 * ARABIC s 2 2 焊缝截面特性图（单位：mm）弯矩产生的焊缝压应力：剪力产生的焊缝剪切应力：焊缝强度合算为：，满足要求。钢管桩承载能力计算根据泸州市榕山长江大桥高栈桥设计计算书，在引孔平台通道使用过程中，高栈桥支平台最不利工况为85t履带吊的吊装作业，钢管桩最大轴力为78t。码头结构设计规范（JTS+167），