钻孔平台设计计算书

XX跨江大桥1标15#墩钻孔平台设计计算书路桥集团国际建设股份有限公司二XXX年十二月目录第一章：工程简介 2HYPERLINK\l"_Toc218305862"一．工程概况 2HYPERLINK\l"_Toc218305863"二．结构设计 2第二章：结构设计计算各相关参数的确定 3HYPERLINK\l"_Toc218305865"一．计算目的 3HYPERLINK\l"_Toc218305866"二．参考资料 3HYPERLINK\l"_Toc218305867"三．计算过程中采用的材料及部分参数 4HYPERLINK\l"_Toc218305868"四．设计技术参数及荷载的确定 4HYPERLINK\l"_Toc218305869"五．结构计算工况的确定 5第三章：结构的设计计算及结果 6HYPERLINK\l"_Toc218305871"工况一、“贝雷最大正弯矩” 7HYPERLINK\l"_Toc218305872"工况二、“贝雷最大负弯矩” 10HYPERLINK\l"_Toc218305873"工况三、“桩顶分配型钢（I45）最大正、负弯矩” 13第四章：钢管桩的入土深度计算 16第五章：计算结论17XX跨江大桥1标15#墩钻孔平台设计计算书第一章：工程简介一．工程概况XX至XX跨江公路通道起自XX（XX），接常熟经XX至XX高速公路，于XX跨XX江，止于XX，接XX和上XX速公路，全长69.462公里。其中XX大桥北起XXXX区，跨XX江水域，至XXXX区，全长10.207公里。本合同段包括南岸陆地区引桥和跨堤引桥。其中跨堤引桥N15#墩，位于钱塘江大堤内水域中，下部承台采用直径12米的圆形承台，承台下设D1.8m的钻孔灌注桩，桩基长度100m，左右幅各5根，共10根。根据施工计划及业主要求，N15#墩必须于2009年1月25日前完成施工平台搭设工作，年后正式开钻。二．结构设计钻孔平台采用贝雷桁架作为主承重结构，10mm钢板作为面板，I28按照0.5m间距分布作为二次分配结构，I45型钢作为四周圈梁将荷载传递给钢管桩基础。钢管桩采用直径800mm、壁厚10mm螺旋钢管，钢管桩中心距有4.6m、6.4m、6.83m及7.8m四种规格。二次分配梁I28a与贝雷之间采用直径为Φ16mm的骑马螺栓进行连接固定。钢栈桥的两端设置Φ48钢管作为防护栏。钢栈桥的布置图如下：第二章：结构设计计算各相关参数的确定一．计算目的为了使钻孔施工平台在钻孔灌注桩施工的整个过程中能够安全可靠地投入运用，需对钻孔施工平台的各结构进行强度、刚度及稳定性等方面的计算与验算。二．参考资料1、设计院及相关部门提供的该项目相关技术资料2、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）——人民交通出版社3、《钢结构设计手册》（第二版）——中国建筑工业出版社4、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025－86）5、《结构力学》——人民交通出版社6、《路桥施工计算手册》——人民交通出版社7、《实用土木工程手册》——人民交通出版社8、《公路桥涵设计通用规范》——（JTGD60－2004）9、《钢结构设计规范》——（GB50017-2003）三．计算过程中采用的材料及部分参数1、10mm钢板：荷载分散、传递结构；2、I28：顶层分配、传递结构；3、贝雷桁架：主承重结构；4、I45a：贝雷桁架下部分配结构；5、φ800钢管桩：平台周边基础结构；6、φ2100钢护筒：平台主体承重基础Q235钢材的允许应力：【σ】＝170MPaQ235钢材的允许剪应力：【τ】＝120MPaQ235钢材的弹性模量：E＝2.1×105Mpa16Mn钢材的允许应力：【σ】＝273MPa16Mn钢材的允许剪应力：【τ】＝120MPa16Mn钢材的弹性模量：E＝2.1×105Mpa四．设计技术参数及荷载的确定1．上述结构设计计算荷载为50T履带吊及砼罐车，50T履带吊自重约为50T.根据以往钻孔施工平台的计算经验以及初步估算，表明：我部15#墩钻孔平台最不利工况由履带吊机控制。其计算工况为履带吊停留在钻孔施工平台上（任意位置），进行桩基钢筋笼下放最后阶段（整体吊装、定位），钢筋笼起吊重量按20T考虑，则考虑1.1的冲击系数最后取77T进行控制性计算。2．结构自重按实际重量的1.2倍计入或由计算软件自动计入；3．流水压力根据桥位处钱塘江相关数据，出于安全考虑，施工区域流水设计流速500cm/s。根据《公路桥涵设计通用规范》，则流水压力为：Fw=kAγV2/2g其中：K—为形状系数，圆形取0.8；A—为阻水面积，取1m长度计算，则面积为0.82m2；γ—为水的重力密度，取10KN/m3；V—为设计水流速，1.4m/s；g—为重力加速度，取9.81m/s2；则：水流压力Fw=0.8×0.80×10×52/2×9.81=8.155KN/m即钢管桩在水中的自由段承受8.155KN/m的水流压力。同样，对于钢护筒水流压力Fw=21.407KN/m。综合考虑15#墩实际施工时间及水文情况，暂不计入流水压力。4、边界条件为简化边界条件的计算，忽略钢护筒以及钢管桩入土部分与土体之间有利的相互作用，将其视为底部多点铰接的约束。五．结构计算工况的确定钻孔施工平台结构搭设过程受力状态与使用过程受力状态基本一致，所以仅按照使用过程进行分析。最大荷载有砼运输车满载时为30T左右，考虑冲击系数取33T；履带吊自重50T，吊重20T，考虑冲击系数取77T。经过初步分析：钻孔施工平台按照履带吊起吊、下放桩基钢筋笼控制设计。履带吊机按照长度5m，单条履带着地宽度0.7m，两侧履带间距4.3m考虑其对钻孔平台产生的荷载效应。则单条履带的面压力荷载为：P=770KN/（2×5m×0.7m）=110KN/m2。为充分考虑钻孔平台各构件的实际受力情况，在此采用MIDAS/CIVIL对该钻孔平台建立整体模型进行空间分析计算。主要工况考虑以下三种：工况一、“贝雷最大正弯矩”履带吊机平行作用在最外侧贝雷、最大跨（7.8m跨）跨中部位。该工况主要为检验贝雷桁架最大正弯矩效应。工况二、“贝雷最大负弯矩”履带吊机平行作用在最外侧贝雷、相邻最大跨（双7.8m跨）墩顶部位。该工况主要为检验贝雷桁架最大负弯矩效应，同时可以得出钢管桩的设计承载力大小。工况三、“桩顶分配型钢（I45）最大正、负弯矩”履带吊机平行贝雷桁架、作用在平台内部钢管桩顶、相邻最大跨（6.4m与4.6m跨）墩顶部位。经详细布载表明：桩顶分配型钢（I45）以负弯矩控制设计。该工况主要为检验桩顶分配型钢（I45）的最大负弯矩效应。第三章：结构的设计计算及结果钻孔平台整体模型工况一、“贝雷最大正弯矩”加载图示（P=110KN/m2）贝雷桁架应力云图（单位：Kpa）贝雷桁架最大组合应力为σ=219.12Mpa＜【σ】＝273Mpa。型钢构件应力云图（单位：Kpa）型钢构件最大组合应力值为135.138Mpa＜【σ】＝170Mpa。钢护筒应力云图图（单位：Kpa）钢护筒最大组合合应力值为为148.877Mpa＜【σ】＝1700Mpa。钻孔平台位移云云图（单位：m）平台最大变形发发生在横桥桥向7.88m跨内，挠挠度f=6.78mm＜78000÷4000=19..5mm。钻孔平台支撑反反力图（单位：：KN）由上图计算结果果可知，钢钢管桩最大大反力为F=2699.64KN。工况二、“贝雷雷最大负弯弯矩”加载图示（P=1110KN//m2）贝雷桁架应力云云图（单位：Kpa）贝雷桁架最大组组合应力为为σ=244.04Mpa＜【σ】＝2733Mpa。型钢构件应力云云图（单位：Kpa）型钢构件最大组组合应力值值为63.641Mpa＜【σ】＝1700Mpa。钢护筒应力云图图（单位：Kpa）钢护筒最大组合合应力值为为88.229Mpa＜【σ】＝1700Mpa。钻孔平台位移云云图（单位：m）平台最大变形发发生在顺桥桥向4.66m跨内，挠挠度f=5.1mm＜4600÷4000=11.5mm。钻孔平台支撑反反力图（单位：KN）由上图计算结果果可知，钢钢管桩最大大反力为F=3533.08KN。工况三、“桩顶顶分配型钢钢（I45）最大正正、负弯矩矩”加载图示（P=1110KN//m2）贝雷桁架应力云云图（单位：Kpa）贝雷桁架最大组组合应力为为σ=180.3Mpa＜【σ】＝2733Mpa。型钢构件应力云云图（单位：Kpa）型钢构件最大组组合应力值值为69.448Mpa＜【σ】＝1700Mpa。钢护筒应力云图图（单位：Kpa）钢护筒最大组合合应力值为为94.662Mpa＜【σ】＝1700Mpa。钻孔平台位移云云图（单位：m）平台最大变形发发生在顺桥桥向6.44m跨内，挠度度f=6.25mm＜6400÷4000=16mm。钻孔平台支撑反反力图（单位：KN）由上图计算结果果可知，钢钢管桩最大大反力为F=3555.31KN。第四章：钢管桩桩的入土深深度计算一．荷载标准护筒、钢管桩主主要承受上上部构造传传来的恒载载、活载。根据第三章中各工况的计算结果，钢管桩单桩承受最大荷载为355.31KN，但考虑到钢管桩日后可能利用于0#块现浇支架基础，Φ800×10mm钢管桩按单桩最大承受1000KN进行计算;而综合考虑局部钻机重（27T）、护筒自重、冲击荷载(30T)等因素，按照单面摩擦2000KN进行验算。二．地质情况15号墩位处地质情情况分层厚度（m）层底深度（m）层底高程（m）岩土名称及特征征容许承载力（KKpa）极限摩阻力（KKpa）3.53.5-1亚砂土100/351619．5-17细砂140/4012．532-29.5淤泥质亚粘土80/2526．558．5-56亚粘土层110/35三．钢管桩入土土深度计算算钢管桩单桩进入入细砂层深度为：：L0=(1000××44×0.88×3.5×355)÷(33.14××0.8×40)=9.888m即入土深度为99.88++3.5==13.337m,考虑冲刷刷等因素，取取入土深度度17m。根据设计给出的的勘察资料料，河床标标高为+1.0m，则桩顶标高为：++8.010m；桩底标高为：11-17==-16m；单桩桩长为：LL=8.001+166=24..01m；综合考虑：钢管管桩设计长度取取24.001m，实际过程程中可以适适当调整，但但施工过程必须保证单单桩承载力力不小于1100T。2、钢护筒进入细砂砂层深度为为：L0=(2000××1.3-3.114×2..1×3.5×355)÷(33.14××2.1×440)=66.795m即入土深度为66.7955+3.55=10..29m。根据设计给出的的勘察资料料，河床标标高为+2.5mm，护筒顶标高为：：+9.200m；护筒底标高为：：-7.795m；考虑基桩施工安安全，护筒底口口应进入第三三层（淤泥泥质亚粘土土），即：：钢护筒底底标高取-17.0000m至-29.5000m之间，而本墩钢护护筒，施工工图设计已已按永久