北岸钢护筒平台计算书

路桥集团第二公路工程局RBG.SECONDHIGHWAYENGINEERINGBUREAU路桥集团第二公路工程局RBG.SECONDHIGHWAYENGINEERINGBUREAU陕西省西安市丈八东路262号电话真10页本册图纸目录编号图名图号1主塔钢护筒钻孔孔平台设计计说明2～3页2主塔钢护筒钻孔孔平台设计计计算书4～8页3主塔钢护筒钻孔孔平台平面面布置图ZKPT-01144#墩钻孔平台总体体平面布置置图ZKPT-02254#墩钢板桩围堰施施工布置图图ZKPT-0336导向架构造图ZKPT-044主塔钻孔平台设计主塔钻孔平台设计一、设计范围湖北鄂东长江公路大桥施工招标图纸文件。二、设计依据1、《湖北鄂东长江公路大桥施工招标图纸文件》三、设计主要参考规范1、《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021-89）2、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）3、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）4、《公路工程质量检验评定标准》（JTJ071-98）5、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）6、《公路桥涵抗风设计规范》（JTJ071-98）四、主要技术标准和设计基础资料1、抗风设计标准设计重现期30年按30年一遇基本风速设计，桥位10m处30年一遇基本风速为23.9m/s。2、水流设计标准（1）设计水位：取20年一遇最高水位+24.05m；（2）设计流速：平均流速v=2m/s；（3）流向：水流方向与平台顺桥向垂直；3、设计水文地质条件（1）河床标高：+5m；（2）河床地质（见表1）表1钻孔平台处地质状况表序号地质条件底标高（m）顶标高（m）层厚高（m）极限摩阻力（KKpa）1细沙-22.9m+5.0m27.9m35（3）河床冲刷：考虑5m的施工期间最大冲刷深度，并通过加强施工期间河床标高监测，及时予以防护，确保冲刷深度不超过5m。五、主要材料1、钢护筒钢护筒采用φ2800δ＝25mm，专业加工厂加工。2、钢管钢管支架采用φ1000δ＝10mm无缝钢管。3、型钢主要采用符合（GB/T11263-1998）标准的HN、HW型工字钢，槽钢。4、钢板采用Q235C材质钢板。5、主要焊接材料焊接材料采用与母材相匹配的焊丝、焊剂和手工焊条，CO2气体纯度不小于99.5％，各材料均应符合现行国家标准。六、设计要点1、结构设计（1）单根钢管桩入土状态；钢管桩长度38m，采用φ1000δ＝10mm无缝钢管，打桩船打设，入土22m。主要荷载：水流压力。（2）单根钢护筒插打施工状态；钢护筒长度48m，采用φ2800δ＝25mm，钻业加工厂加工，海工118#（80浮吊）配合DZJ200型双联动振桩锤打设，分两节，首节长度28m，重量48t，悬臂导向架导向，入土30m。主要荷载：悬臂导向架自重、水流压力（3）平台形成桩基钻孔施工状态；φ2800δ＝25mm钢护筒桩基础，钻孔平台区平联上下两层，采用2［40a型钢槽口对扣焊接，上层平联并作为泥浆管，承重梁采用双支HN600×200型钢；龙门轨道区采用φ1000δ＝10mm无缝钢管基础，同样采用2［40a型钢槽口对扣焊接并上下双平联，轨道梁采用□600×400δ10钢箱；码头平台采用φ1000δ＝10mm无缝钢管基础，考虑风载和水流压力影响，打设4根斜桩，2［40a型钢槽口对扣焊接上下双层平联，贝雷片承重梁。主要荷载：7台钻机同时钻进、龙门吊机起吊320KN钢筋笼（钢筋笼偏向单侧情况）、水流速度2m/s的水压力、船撞力、并考虑横纵向风载情况，通过以上荷载进行组合选最不利情况进行验算。2、结构计算（1）主要材料力学性能力学性能参考有关规范，本设计具体使用值如下：弹性模量E（MPa）：210000剪切模量G（MPa）：81000轴向容许应力［σ］（MPa）：145弯曲容许应力［σ］（MPa）：145剪切容许应力σs（MPa）：85（2）计算图式及规定1）单根钢管桩入土状态计算采用sap2000建立空间模型进行计算，以河床面以下5m作为固结点，钢管桩悬臂14m，水深9m。2）单根钢护筒插打施工状态计算采用sap2000建立空间模型进行计算，以导向前支后锚点铰接，悬臂18m计算。3）平台形成桩基钻孔施工状态计算采用sap2000建立空间模型进行计算，以钢护筒和钢管桩桩地面以下5m深度处作为假定铰接点。（3）计算荷载1）单根钢管桩入土状态；主要荷载：水流压力2）单根钢护筒插打施工状态；主要荷载：悬臂导向架自重、水流压力3）平台形成桩基钻孔施工状态；主要荷载：7台钻机同时钻进、龙门吊机起吊320KN钢筋笼（钢筋笼偏向单侧情况）、水流速度2m/s的水压力、船撞力、并考虑横纵向风载情况，通过以上荷载进行组合选最不利情况进行验算。（4）计算工况1）单根钢管桩入土状态；2）单根钢护筒插打施工状态；3）平台形成桩基钻孔施工状态。（5）计算内容1）钢管桩、钢护筒强度及稳定性计算；2）平台构件，包括：平台主次分配梁、吊机轨道梁、连通管、平联的强度及稳定性计算；3）水流压力、风压力、靠船力等水平力综合作用下平台整体刚度及稳定性计算；4）单桩稳定性计算。七、施工要点1、先行用50T履带吊采用钓鱼法搭设栈桥；打桩船从下游到上游打设码头钢管桩，并跟进搭设平台贝雷片承重梁。2、采用海工118#浮吊（80T）配合ICE1412T上联振桩锤打设护筒，导向架前支后锚在固定在码头平台上，钢护筒打设偏差5cm以内，垂直度控制在0.5%以内。3、80T浮吊跟进打设其余钢管桩，吊装完成平联和各平台承重梁及分配梁。4、施工前编制相应施工流程，且严格按照施工流程进行施工。八、施工安全1、水上作业，人员穿安全带，并随时注意安全。2、水上设备通行，要设水上安全标志。主塔钻孔平台设计计算书主塔钻孔平台设计计算书一、钻孔平台简介鄂东长江公路大桥5#主墩位于北岸深水区，其河床面标高为+5m，5%频率设计水位是24.05m，考虑采用钢护筒整体式钻孔平台法（龙门吊机配合钻机转移）进行钻孔施工。钻孔平台布置形式为：钻孔平台平面尺寸8225×4050cm，在钻孔平台的上游侧设堆放钻孔所需材料和放置箱变的平台，江侧和岸侧分别设置龙门轨道梁。钻孔区钢护筒直接作为平台的支撑桩，材料堆放区、箱变区和龙门吊行走区采用钢管桩作为支撑桩的形式。具体平台结构见下图。图1钢护筒钻孔平台平面图二、结构内力及变形计算针对不同的工况，建立计算模型，并施加相应荷载，计算构件内力及变形。1、工况一计算具体见下图：工况一：单桩施工阶段受力模型（说明：单根钢管桩入土后进行验算，以河床面以下5m作为固结点，钢管桩悬臂14m，水深9m。）工况一：单桩施工阶段弯矩图工况一：单桩施工阶段剪力图工况一：单桩施工阶段变形图表1工况一计算结果汇总表项目杆件名称最大剪力（KNN）最大变形（mm）最大弯矩（KN·m）钢管桩φ80、δ1019.513.71462、工况二计算工况二：护筒悬臂施工阶段受力模型工况二：护筒悬臂施工阶段护筒弯矩图工况二：护筒悬悬臂施工阶阶段构件轴轴力图工况二：护筒悬悬臂施工阶阶段构件变变形图表2工况二计算算结果汇总总表项目杆件名称最大剪力（KNN）最大变形（mm）最大弯矩（KN·m）限位梁HW4002.8257桁架系2[20-155(轴力力)钢护筒φ2800、δ11811320.89673、工况三计算工况三：钻孔施施工阶段平平台受力模模型（7台钻机同时钻进进、2台龙门吊吊机同时起起吊320KKN钢筋笼）工况三：钻孔施施工阶段平平台构件轴轴力图工况三：钻孔施施工阶段平平台构件弯弯矩图工况三：钻孔施施工阶段平平台变形图图表3工况况三计算结结果汇总表表项目杆件名称最大轴力（KNN）最大变形（mm）最大剪力（KN）最大弯矩（KN·m）钢护筒φ2800、δ225123722128995钢管桩Φ1000、δ11056521101235钻机主梁HN600×2200209184240连通管2[40a2208337440龙门主梁□600×4000δ10152042511004、结构强度及稳定定性计算取前节三种工况况下杆件的的最大内力力作为控制制内力进行行强度及稳稳定性复核核。（1）钢管桩计算1）钢管桩的入土深深度计算钢管桩的入土深深度为h=38-16=22m，其22m均为细沙沙土，桩侧侧极限摩阻阻力为35kPPa。则其单桩承载力力为：P=1/2×[[π×1.0×22×355+π×1.0×00.01××200]]=12112kN钢管桩的实际荷荷载N=5655kN<PP=12112kN故钢管桩的入土土深度满足足要求。2）钢管桩内力计算算采用m法对土中的钢管管桩进行内内力计算。钢钢材的弹性性模量为E=2110GPaa，钢管桩的计算直直径为B=0..9×（1+1//1）×0.88=1.662m冲刷线以下为粉粉沙夹粘土土，查规范范选择m=5MMN/m44。则钢管桩的变形形系数为α=（mB/E/I）1/5=（5×1..62/2210/00.002201）1/5=00.72利用m法计算得，在桩桩入土深度度为1.1m处的弯矩矩最大为Mz=3305kNNm表4m法计算结结果表zαZ1=αZαhAmBmQ0M0MZ（kN·m）00.72012.96011012352350.50.720.3612.960.3322110.9892001012352790.60.720.42312.960.3978000.9831551012352830.70.720.50412.960.4575220.9700881012352870.80.720.57612.960.5016330.9643661012352970.90.720.64812.960.5623110.94863321012353001.00.720.7212.960.6162330.9333441012353031.10.720.812.960.6456110.9132441012353051.50.721.0812.960.7400000.8215665101235296钢管桩截面面积积为A=0..025112m2，截面模模量为W=0..005mm3，其组合合应力为σ=N/A+M//W=5665/0..025112+3005/0..005==84MPa＜145MPa，满足规规范要求。（2）钢护筒计算1）钢护筒的入土深深度计算钢护筒的入土深度度为h=48-18=30m，设计要求求护筒打入入岩面，其其30m均为细沙沙土，桩侧侧极限摩阻阻力为35kPPa。则其单桩承载力力为：P=1/2×[[π×2.8×30×355+π×2.8×00.0255×2000]=92236kNN钢管桩的实际荷荷载N=8377kN<PP=92336kN故钢护筒的入土土深度满足足要求。2）钢护筒内力计算算采用m法对土中的钢护护筒进行内内力计算。钢钢材的弹性性模量为E=2110GPaa，钢管桩的计算直直径为B=0..9×（1+1//2.8）×2.88=3.442m冲刷线以下为粉粉沙夹粘土土，查规范范选择m=5MMN/m44。则钢管桩的变形形系数为α=（mB/E/I）1/5=（5×3..42/2210/00.12006）1/5=00.37利用m法计算得，在桩桩入土深度度为1.8m处的弯矩矩最大为Mz=11138kkNm表5m法计算算结果表zαZ1=αZαhAmBmQ0M0MZ（kN·m）00.37012.96011289959950.50.370.18512.960.1901440.999133128995106010.370.3712.960.3455550.98842212899511031.50.370.55512.960.4832550.96631112899511291.80.370.66612.960.5647220.94872212899511341.90.370.70312.960.5934000.93750012899511382.00.370.7412.960.6162330.9267551289951135钢管桩截面面积积为A=0..123mm2，截面模模量为W=0..08577m3，其组合合应力为σ=N/A+M//W=12237/0..123++11388/0.00857==23MPa＜145MMPa，满足规规范要求。（3）吊机轨道梁强度度、变形验验算sap建建模模型选选用□600×400δ10，W=0.00196m3，得=56MPa＜145MPa；变形20mm，则，满足足规范要求求。（4）钻孔区主承重