1、附件2-1 主墩鉆孔樁作業(yè)平臺結(jié)構(gòu)計(jì)算書1. 計(jì)算說明1.1. 平臺結(jié)構(gòu)說明本橋單個過渡墩樁基總數(shù)為7個，直徑為2米。鉆孔樁基施工采用3臺沖擊鉆機(jī)進(jìn)行，由于樁基位于水中，因此首先在河中搭設(shè)好鉆孔作業(yè)平臺。該平臺基礎(chǔ)為單排四根6008mm鋼管樁（共計(jì)四排，橫橋向間距4.5米，縱橋向間距4.33米）打入河床砂土層，在鋼管樁高出水面部位用2995mm鋼管作橫向連接，將16跟鋼管樁在兩個方向上連接成整體，在每排鋼管樁頂橫橋向固定一組貝雷梁（每組兩排），然后在上方縱橋向安放I25b工字鋼并固定牢。詳細(xì)結(jié)構(gòu)尺寸見鉆孔作業(yè)平臺圖。1.2. 計(jì)算結(jié)構(gòu)簡化說明為計(jì)算簡便同時又跟本工程施工實(shí)際相符合，對鋼管樁作業(yè)

2、平臺的建設(shè)起到指導(dǎo)性的作用，在計(jì)算時對結(jié)構(gòu)做出了相應(yīng)簡化。1.2.1. 計(jì)算工況本鉆孔作業(yè)平臺的作用在于樁基施工時沖擊鉆機(jī)停放打樁、小型泥漿泵等機(jī)具設(shè)備放置、承臺施工時套型模板安裝及澆注承臺混凝土的模板外側(cè)支撐、澆筑承臺封底混凝土支架。因此工況分為如下兩個：、 平臺在樁基施工時的結(jié)構(gòu)受力；、 平臺在承臺施工時的結(jié)構(gòu)受力。1.2.2. 結(jié)構(gòu)簡化、 I25為梁端簡支梁；、 貝雷梁計(jì)算采用MIDAS軟件進(jìn)行計(jì)算；、 計(jì)算時不考慮鋼管樁樁身傾斜度且所有鋼管樁均為軸心受力；、 鋼管樁為純摩擦樁基。1.3. 編制依據(jù)、 主墩鉆孔樁工作平臺施工圖、 公路工程施工計(jì)算手冊、 鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算手冊、 公路橋涵施工技術(shù)

3、規(guī)范、 結(jié)構(gòu)力學(xué)教材、材料力學(xué)教材2. 荷載計(jì)算2.1. 樁基施工時荷載計(jì)算、 施工機(jī)具設(shè)備荷載在鉆孔樁施工時平臺上共計(jì)停放三臺鉆機(jī)進(jìn)行打樁作業(yè)，鉆機(jī)停放位置為平臺的對角上各停放1臺，每臺重15噸重，外加小型機(jī)具設(shè)備共計(jì)5噸，故1/9平臺上方最大外荷載共計(jì)20噸，考慮1.2倍安全系數(shù)，平臺計(jì)算荷載為24噸。、 水流對鋼管樁的沖擊力計(jì)算如下：考慮潮水水流沖擊速度為3米/秒，查公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范得作用在橋墩上的流水壓力標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算：式中：流水壓力標(biāo)準(zhǔn)值；橋墩形狀系數(shù)；圓形為0.8，方形為1.5，矩形為1.3.，圓端形為0.6，尖端形為0.7；橋墩阻水面積，計(jì)算至一般沖刷線處；由于該處位于海邊

4、，潮水頻發(fā)，故此處偏于安全取樁身最大入水深度10m。水的重度；水流速度；則、 風(fēng)力計(jì)算：平臺受10級大風(fēng)荷載作用的情況下，10級大風(fēng)風(fēng)速為28.4m/s，換算成風(fēng)壓為0.504KN/m2,平臺加鋼管樁有效橫截面面積為：12m2，單片貝雷梁有效截面面積為1.22m2,考慮樁身外露長度3米。則橫向風(fēng)力計(jì)算如下：N1=0.504(12+1.228)=11KN。、 船只撞擊力橫橋向取100KN，縱橋向取200KN。2.2. 承臺施工時荷載計(jì)算根據(jù)承臺施工方案，本施工作業(yè)平臺在承臺施工時主要用于套箱模板安裝和在模板外側(cè)作橫向支撐、承臺封底混凝土自重。現(xiàn)取以下施工工況分別進(jìn)行計(jì)算。、 套箱模板安裝時底板重

5、量和套箱模板重量根據(jù)套箱模板圖紙計(jì)算出底板重量為，20噸，套箱側(cè)模重量60噸。、 承臺封底混凝土共計(jì)250方，重量為643.5噸。、 承臺封底混凝土澆筑完成后抽出套箱內(nèi)部水，外側(cè)水壓力計(jì)算如下：承臺施工時間段預(yù)計(jì)水位為17米。套箱模板高度為4米，頂標(biāo)高為19.3米。查流體力學(xué)教材得靜水壓力標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算： 順橋向套箱兩側(cè)水壓差為：=0.59.8061.7214=198.4KN同理橫橋向套箱兩側(cè)水壓差為：F1=0.59.8061.7212=170KN、 套箱模板橫橋向水流壓力計(jì)算、 風(fēng)力計(jì)算套箱模板外露高度為2米，考慮10級大風(fēng)的橫橋向風(fēng)力為：N2=0.504122=12.1KN順橋向風(fēng)力為：

6、N3=0.504142=14.1KN、 船只撞擊力橫橋向取200KN，順橋向取100KN。3. 樁基施工時平臺上部型鋼結(jié)構(gòu)受力計(jì)算3.1. I25工字鋼受力計(jì)算根據(jù)鉆機(jī)停放位置和形式，可將荷載平均分布到單根I25工字鋼上，鉆機(jī)下方共計(jì)4根I25工字鋼，因此結(jié)構(gòu)受力簡圖如下：圖中q=249.84.334=13.6KN/mMmax=1/8ql2=1/813.64.332=31.9KNmmax=Mmax/Wz=31.9106/422240=75.4MPa=13.64.331032212.710=13.8MPa因此I25b型工字鋼能夠滿足結(jié)構(gòu)受力要求。3.2. 貝雷梁受力計(jì)算將上方傳遞下來的荷載平均分

7、攤到兩排貝雷梁上，則結(jié)構(gòu)計(jì)算模型圖如下：圖中q=249.84.852=24.2KN/m3.2.1. 弦桿受力弦桿軸力圖如下：由圖知弦桿最大軸力為47.2KN560KN，滿足要求。弦桿彎矩圖如下：由圖知弦桿最大彎矩為9.6KNm21.676KNm，滿足要求。3.2.2. 豎桿軸力由圖知：豎桿最大軸力為68.2KN210KN，滿足要求。3.2.3. 斜桿軸力斜桿軸力圖如下：由圖知：斜桿軸力最大為46.1KN6.7MPa(滿足要求)。4.1.2. 樁身橫向承載力計(jì)算此工況下橫向荷載組合為：水流沖擊力+風(fēng)力+船只撞擊力則鋼管樁受到最大橫向荷載在橫橋向方向?yàn)椋篎W+N1+F船橫=21.6+11+100=

8、131.6KN順橋向方向?yàn)椋篎W+N1+F船順=21.6+11+200=231.6KN根據(jù)結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，鋼管樁在兩個方向上橫向受力考慮由4根鋼管樁平均分擔(dān)，則橫向連接鋼管受到最大壓力為231.64=57.9KN，鋼管樁受到水平力最大值為227.64=57.9KN將鋼管樁結(jié)構(gòu)簡化為為單懸臂梁，則由橫向力引起的鋼管樁身截面最大彎矩為：Mmzx=57.9*14=810.6KNm2=M/Wz=810.61063.1459638300=45.6Mpa=140MPa(滿足要求)。2=2F/A=F/r0=57.9103（3.142968）=7.8Mpa=100MPa(滿足要求)。4.2. 摩擦樁基承載力計(jì)算

9、4.2.1. 樁基豎向承載力計(jì)算查建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ94-2008），鋼管樁的豎向極限承載力可按下式計(jì)算：Quk=Qsk+Qpk=uqsikli+pqpkAp式中Quk鋼管樁極限承載力；Qsk總極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值；Qpk總極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值；u樁身周長；qsik鋼管樁（混凝土預(yù)制樁）側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值；li第i層土的厚度；p樁端土塞效應(yīng)系數(shù)，對于閉口鋼管樁p =1，對于敞口鋼管樁按下式取值；當(dāng)hb/d130KN.故樁基打入河床以下12米能滿足豎向承載力要求。4.2.2. 樁基橫向承載力計(jì)算查建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ94-2008），鋼管樁的水平承載力特征值可按下式計(jì)算：EI樁身抗彎

10、剛度，對于鋼筋混凝土樁，EI=0.85EcI0，其中I0為樁身換算截面慣性矩：圓形截面為I0=W0d0/2；矩形截面為I0=W0b0/2；樁頂容許水平位移；樁頂水平位移系數(shù)；樁的水平變形系數(shù)；按下式計(jì)算：m樁側(cè)土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)；b0樁身的計(jì)算寬度(m)；圓形樁：當(dāng)直徑d1m時，b0=0.9（1.5d+0.5）； 當(dāng)直徑d1m時，b0=0.9（d+1）；因此b0=0.9（1.5d+0.5）=0.9（1.50.6+0.5）=1.26mE=2.06108KN/m2；I=8.067510-4m4 ；取=10mm查樁側(cè)土層從上至下水平抗力系數(shù)比例系數(shù)分別為：4.5，6.0，故=（44.5+86）

11、/12=5.5=0.529換算埋深h=0.52912=6.35，查表=2.441=75.5KN57.9KN，因此滿足抗風(fēng)力、洪水沖刷和船只撞擊力的要求。5. 承臺施工時平臺承載力計(jì)算5.1. 貝雷梁受力計(jì)算在此工況下，貝雷梁上受到32精軋螺紋吊桿的壓力作用，該作用力計(jì)算如下：承臺套箱模板共計(jì)80噸，承臺封底混凝土重643.5噸，合計(jì)723.5噸。在施工時每組貝雷梁上方設(shè)吊桿10根，吊桿間距1.5米，則每根吊桿受到拉力為：723.5104=18.9噸。每排貝雷梁受到吊桿壓力為9.45噸。結(jié)構(gòu)模型圖如下：5.1.1. 弦桿軸力弦桿軸力圖如下：由圖知弦桿最大軸力為106.7KN560KN，滿足要求。

12、5.1.2. 豎桿軸力由圖知：豎桿最大軸力為207KN210KN，滿足要求。5.1.3. 斜桿軸力斜桿軸力圖如下：由圖知：斜桿軸力最大為118.2KN60.7MPa(滿足要求)。5.2.2. 樁身橫向承載力計(jì)算此工況下橫向荷載組合為：水流沖擊力+風(fēng)力+船只撞擊力+套箱內(nèi)外水壓力差則鋼管樁受到最大橫向荷載在橫橋向方向?yàn)椋?N2+F船橫+F1=64.3+12.1+100+170=346.4KN順橋向方向?yàn)椋篘3+F船順+F水壓=198.4+14.1+200=410.5KN（順橋向水流沖擊力忽略不計(jì)）根據(jù)結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，鋼管樁在兩個方向上橫向受力考慮由4根鋼管樁平均分擔(dān)，則橫向連接鋼管受到最大壓力為4

13、10.54=102.6KN，鋼管樁受到水平力最大值為410.54=102.6KN橫向連接鋼管受到壓應(yīng)力為：1=F/A=102.61033.14(2992-2942)=11MPa140MPa將鋼管樁結(jié)構(gòu)簡化為為單懸臂梁，則由橫向力引起的鋼管樁身截面最大彎矩為：Mmzx=102.6*14=1436.4KNm3=M/Wz=1436.41063.1459638300=81Mpa=140MPa(滿足要求)。3=2F/A=F/r0=102.6103（3.142968）=13.8Mpa=100MPa(滿足要求)。5.3. 摩擦樁基承載力計(jì)算5.3.1. 樁基豎向承載力計(jì)算根據(jù)4.2.1計(jì)算知鋼管樁豎向承載力特征值Ra= Quk /K=798.8/2=399.4KN904KN。故樁基打入河床以下12+8=20米能滿足豎向承載力要求。5.3.2. 樁基橫向承載力計(jì)算結(jié)合4.2.2計(jì)算結(jié)果查樁側(cè)土層從上至下水平抗力系數(shù)比例系數(shù)分別為：4.5、6.0、10，故=（44.5+86+108）/20=7.3=0.561換算埋深h=0.56120=11.2，查表=2.441=90.2KN102.6KN，因此在施工時采取如下措施進(jìn)行加固。、將承臺套箱模