拉各斯輕軌四期跨海橋鉆孔平臺結(jié)構(gòu)計算中國鐵建大橋工程局集團有限公司二O一四年八月9目 錄1概述02、計算依據(jù)13、基本資料14鉆孔平臺計算24.1貝雷梁計算結(jié)果34.2分配梁計算結(jié)果54.2鋼管樁計算結(jié)果55.結(jié)論91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、計算依據(jù) 1、拉各斯輕軌四期跨海橋施工設(shè)計圖2、工程地質(zhì)勘測報告3、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范4、鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范5、港口工程技術(shù)規(guī)范6、簡明施工計算手則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)計水流速度為1.0m/s ，考慮最大水深為17m，計算水流力如下：作用于結(jié)構(gòu)上的水流力按下式計算：式中：水流力標(biāo)準(zhǔn)值(KN)； 水流設(shè)計速度(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； 計算構(gòu)件與水流方向垂直平面上的投影面積(m2)。其作用點位于水面以下1/3處。（2）鉆機荷載考慮三臺GPS15B鉆機交錯進(jìn)行鉆孔作業(yè)，單臺鉆機按自重200kN計，考慮1.2沖擊系數(shù)，鉆機荷載由四點支承，各支點受力均為：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.計算內(nèi)容（1）驗算平臺梁的強度、剛度；（2）驗算樁的承載能力；4鉆孔平臺計算為簡化計算，鉆機施工時荷載以集中荷載形式作用于貝雷梁上，以一片貝雷梁計算，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2.7×1.33.5kN，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。鉆機下貝雷梁荷載：鉆機荷載貝雷梁自重鉆機集中荷載：一個支點下由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=36kN；貝雷梁計算結(jié)果建立鉆孔平臺模型如下：4.1貝雷梁計算結(jié)果貝雷梁計算結(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11mm4.2分配梁計算結(jié)果最大應(yīng)力為59MPa4.2鋼管樁計算結(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：樁頂最大彎矩158kN.m4.2.1鋼管樁穩(wěn)定計算按壓彎構(gòu)件計算單根樁的穩(wěn)定性：鋼管樁采用800×10mm鋼管，考慮海水的腐蝕作用，計算按800×8mm鋼管考慮。軸力N537kN，計算長度取，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,假象嵌固點為2T=2.9m,故鋼管計算長度為，其長細(xì)比對于彎曲結(jié)構(gòu)應(yīng)力計算其中 通過計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600×6mm鋼管，計算結(jié)果如下：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鋼管樁承載力計算1. 基樁設(shè)計參數(shù)成樁工藝: 鋼管樁承載力設(shè)計參數(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3.503.50e =1.7012-2細(xì)砂1.104.60N =25.0045-3淤泥質(zhì)土8.2012.80e =1.2024-4細(xì)砂1.2014.00N =25.0058-5粘性土7.0021.00IL =0.506923006中砂30.0051.00N =25.0067-3. 計算參數(shù)表土層計算厚度li(m)極限側(cè)阻力qsik(kPa)極限端阻力qpk(kPa)13.5012021.1045038.2024041.2058051.006923004. 樁身周長u、樁端面積Ap計算u = p × 0.80 = 2.51 mAp = p × 0.802 / 4 = 0.50 m25.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 + Qpk土的總極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值為：Qsk = lsmåqsikli = 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)計算得荷載所設(shè)計結(jié)構(gòu)強度均滿足規(guī)范要求。