海上鉆孔平臺計(jì)算書

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1、 拉各斯輕軌四期跨海橋 鉆孔平臺結(jié)構(gòu)計(jì)算 中國鐵建大橋工程局集團(tuán)有限公司 二O一四年八月 9 目 錄 1概述 0 2、計(jì)算依據(jù) 1 3、基本資料 1 4鉆孔平臺計(jì)算 2 4.1貝雷梁計(jì)算結(jié)果 3 4.2分配梁計(jì)算結(jié)果 5 4.2鋼管樁計(jì)算結(jié)果 5 5.結(jié)論 9 1概述 平臺采用可拆裝式貝雷梁拼裝而成，鉆孔平臺平面布置圖如下。 平臺布置圖 2、計(jì)算依據(jù) 1、《拉各斯輕軌四期跨海橋施工設(shè)計(jì)圖》 2、

2、《工程地質(zhì)勘測報(bào)告》 3、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》 4、《鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范》 5、《港口工程技術(shù)規(guī)范》 6、簡明施工計(jì)算手則 7、《鐵路橋涵施工規(guī)范》 8、《裝配式公路鋼橋多用途使用手冊》 3、基本資料 1、設(shè)計(jì)水位：根據(jù)委托方提供的水文資料確定鉆孔施工期間水位標(biāo)高取+0.94米。 2、材料：除貝雷梁外，其他材料均采用Q235b；由于平臺為臨時(shí)結(jié)構(gòu)，Q235b鋼材彎曲容許應(yīng)力取170MPa，剪切容許應(yīng)力取100MPa，局部承壓應(yīng)力為210MPa。 3、荷載： （1）水流荷載 設(shè)計(jì)水流速度為1.0m/s ，考慮最大水深為17m，計(jì)算水流力如下： 作用于結(jié)構(gòu)上的水流力按下式

3、計(jì)算： 式中：——水流力標(biāo)準(zhǔn)值(KN)； ——水流設(shè)計(jì)速度(m/s)； ——水流阻力系數(shù)，平臺樁斷面為圓形斷面，其； ——水的密度，淡水取1t/m3； ——計(jì)算構(gòu)件與水流方向垂直平面上的投影面積(m2)。 其作用點(diǎn)位于水面以下1/3處。 （2）鉆機(jī)荷載 考慮三臺GPS15B鉆機(jī)交錯(cuò)進(jìn)行鉆孔作業(yè)，單臺鉆機(jī)按自重200kN計(jì)，考慮1.2沖擊系數(shù)，鉆機(jī)荷載由四點(diǎn)支承，各支點(diǎn)受力均為：200×1.2÷4=60kN； （3）平臺堆載：2kN/m2 （4）風(fēng)荷載：取10年一遇基本風(fēng)壓 4.計(jì)算內(nèi)容 （1）驗(yàn)算平臺梁的強(qiáng)度、剛度；

4、（2）驗(yàn)算樁的承載能力； 4鉆孔平臺計(jì)算 為簡化計(jì)算，鉆機(jī)施工時(shí)荷載以集中荷載形式作用于貝雷梁上，以一片貝雷梁計(jì)算，一片3m貝雷梁自重為2.7kN，考慮附屬結(jié)構(gòu)及連接系對貝雷梁取1.3自重系數(shù)，則一片貝雷梁的自重荷載為2.7×1.3＝3.5kN，換算成線性均布荷載為3.5/3=1.2kN/m。根據(jù)《裝配式公路鋼橋多用途使用手冊》知道貝雷梁弦桿能承受的最大軸力為560kN,豎桿能承受的最大軸力為210kN，斜桿能承受的最大軸力為171.5kN。 鉆機(jī)下貝雷梁荷載： 鉆機(jī)荷載＋貝雷梁自重 鉆機(jī)集中荷載：一個(gè)支點(diǎn)下由2片貝雷梁承受，考慮1.2的偏載系數(shù)得到每片貝雷梁上的荷載為：60×1.2

5、÷5=36kN； 貝雷梁計(jì)算結(jié)果 建立鉆孔平臺模型如下： 4.1貝雷梁計(jì)算結(jié)果 貝雷梁計(jì)算結(jié)果如下： 上弦桿最大軸力180kN 下弦桿最大軸力196kN 斜桿最大軸力121 kN 豎桿最大軸力120 kN 通過計(jì)算貝雷梁弦桿的最大軸力為196kN，斜桿最大軸力為121kN，豎桿最大軸力為120kN，均小于結(jié)構(gòu)容許值。 貝雷梁變形如下： 最大變形為11mm 4.2分配梁計(jì)算結(jié)果 最大應(yīng)力為59MPa 4.2鋼管樁計(jì)算結(jié)果 鋼管樁變形如下： 樁頂最大變形4mm 鋼管樁最大軸力如下： 樁頂最大軸力537kN 鋼管樁最大彎矩如下

6、： 樁頂最大彎矩158kN.m 4.2.1鋼管樁穩(wěn)定計(jì)算 按壓彎構(gòu)件計(jì)算單根樁的穩(wěn)定性： 鋼管樁采用φ800×10mm鋼管，考慮海水的腐蝕作用，計(jì)算按φ800×8mm鋼管考慮。 軸力N＝537kN，計(jì)算長度取，其中18m為考慮水深，3m為淤泥覆蓋層，0.8m為樁徑，根據(jù)此處地質(zhì)情況鋼管樁作為彈性樁計(jì)算考慮，樁底最小錨固深度為1.45m，最小錨固深度為為4T=5.8m,假象嵌固點(diǎn)為2T=2.9m,故鋼管計(jì)算長度為，其長細(xì)比 對于彎曲結(jié)構(gòu)應(yīng)力計(jì)算 其中 通過計(jì)算知道鋼管樁的最大穩(wěn)定應(yīng)力為85.4MPa小于容許應(yīng)力。 如采用φ600×6mm鋼管，計(jì)算結(jié)果如下：

7、 鋼管樁的最大穩(wěn)定應(yīng)力為233.5MPa大于容許應(yīng)力，不滿足受力要求。 4.2.2鋼管樁承載力計(jì)算 1. 基樁設(shè)計(jì)參數(shù) 成樁工藝: 鋼管樁 承載力設(shè)計(jì)參數(shù)取值: 根據(jù)建筑樁基規(guī)范查表 孔口標(biāo)高0.00 m 樁頂標(biāo)高0.00 m 樁身設(shè)計(jì)直徑: d = 0.80 m 樁身長度: l = 15.00 m 樁尖端部構(gòu)造形式: 敞口 2. 巖土設(shè)計(jì)參數(shù) 層號 土層名稱 層厚(m) 層底埋深(m) 巖土物理力學(xué)指標(biāo) 極限側(cè)阻力qsik(kPa) 極限端阻力qpk(kPa) 1 淤泥 3.50 3.50 e =1.70 12

8、- 2 細(xì)砂 1.10 4.60 N =25.00 45 - 3 淤泥質(zhì)土 8.20 12.80 e =1.20 24 - 4 細(xì)砂 1.20 14.00 N =25.00 58 - 5 粘性土 7.00 21.00 IL =0.50 69 2300 6 中砂 30.00 51.00 N =25.00 67 - 3. 計(jì)算參數(shù)表 土層 計(jì)算厚度li(m) 極限側(cè)阻力qsik(kPa) 極限端阻力qpk(kPa) 1 3.50 12 0 2 1.10 45 0 3 8.20 24 0 4

9、1.20 58 0 5 1.00 69 2300 4. 樁身周長u、樁端面積Ap計(jì)算 u = p × 0.80 = 2.51 m Ap = p × 0.802 / 4 = 0.50 m2 5.單樁豎向抗壓承載力估算 鋼管樁外直徑ds = 0.80 m 根據(jù)建筑樁基規(guī)范表5.2.10 查表，側(cè)阻擠土效應(yīng)系數(shù)ls = 0.87 樁端進(jìn)入持力層深度hb = 1.00 m，hb/ds<5，根據(jù)建筑樁基規(guī)范公式5.2.10-2，計(jì)算樁端閉塞效用系數(shù)lp: lp = 0.17 根據(jù)樁基規(guī)范5.2.10按下式估算單樁承載力 Quk = Qsk + Q

10、pk 土的總極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值為： Qsk = lsm?qsikli = 0.87 × 2.51 × (12 × 3.50 + 45 × 1.10 + 24 × 8.20 + 58 × 1.20 + 69 × 1.00) = 1059 kN 總極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值為： Qpk = lpqpkAp = 0.17 × 2300 × 0.50 = 201 kN 單樁豎向抗壓極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值為： Quk = Qsk + Qpk = 1059 + 201 = 1260 kN 單樁豎向承載力特征值Ra計(jì)算，根據(jù)基礎(chǔ)規(guī)范附錄Q條文Q.0.10第7條規(guī)定 Ra = Quk/2 = 1260 / 2 = 630 kN 鋼管插打深度為15m，滿足承載力537kN的要求。 5.結(jié)論 根據(jù)計(jì)算得荷載所設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度均滿足規(guī)范要求。