广贺北江桥钢管桩水上平台计算.doc

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1、钢管桩水上平台施工方案及计算书（31墩、32墩、33#墩）根据我合同段实际情况，本着便于施工和有利于施工的原则，对水中桩基施工采用钢管支架平台形式，采用贝雷桁架作纵梁，36号工字钢（a）作横梁组合方式。按水流方向，钻机在平台采取直置形式布置，有利于钻机移动和平台稳定性较好，防船碰撞能力较强。一、钢管桩平台设计1、设计荷载设计荷载包括平台自重（纵、横梁、台面）、钻机和辅助施工机械重力，如泥浆系统的储浆桶和其它施工荷载。并考虑1.2的附加系数作为水流冲击力和风力的影响，平台的设计总荷载为1.2Q（Q为总荷载）。验算倾覆时，倾覆系数不小于1.3。2、钢管桩构造钢管桩直径为0.8米，用8毫米厚的钢板在

2、工厂加工而成，再用船运至施工现场。钢管桩接头可用电焊连接。3、钢管桩沉入深度钢管桩采用29吨的振动锤击力打入，达到最后的停锤标准（一般连续锤击10次20次，桩顶标高无明显变化）即可，根据实际施工地点地质情况，钢管桩入土深度一般为810米。4、平台纵、横梁设计按一般的材料力学和结构力学的原理进行，设计要点：、桁架梁上荷载应布置在桁架节点上，若需布设集中荷载于非节点上时，其杆件应加强；、纵、横梁与钢管桩头之间，纵梁与横梁之间必须用抱箍（25钢筋）定位；、在钢管桩头之间除用6米的工字钢横梁连接外，在每一个桩头上再并一根长1.2米的工字钢以使钢管桩更好受力；、当平台距水面较高和流速较大时，钢管桩除在墩

3、顶设横梁外，要求在水流方向用20槽钢焊接成剪刀撑，形成框架体系以保证稳定和施工安全。、泥浆柜应尽量靠近钢管桩附近搁置，以减少纵、横梁的变形。二、设计计算1、钢管桩计算、钢管桩实际承载： P实 = 1.2×Q / N =1.2×（× Q1 + Q2 + Q3 +Q4）/N = 1.2×（1.3×32 + 30 + 18 + 10）/10 = 11.952 吨 30 吨 （满足施工受力要求） ：钻机冲击荷载 Q1：两台钻机自重（带冲击锤），共32吨 Q2：平台上所有工字钢重量（含移钻机轨道），30吨 Q3：平台上贝雷梁重量，共18吨（按300公斤计

4、算，含销子，共60片） Q4：两套辅助施工设备重量，共10吨（每套按5吨计算）、钢管桩（用沙或混凝土填实）的容许承载力按下列公式计算：P = FR/KLp = 0.8×ht=0.8×12=9.6 mLp/d=12 12时，=1.0 P =FR/K=1.0×0.0199×235×106/2.5 =1870.6 KN 300 KN （满足施工受力要求）注：P：桩的容许承载力，KNF：钢管截面的计算面积：纵向去曲折减系数Lp：桩的计算长度Ht：桩出土长度d：钢管桩外径K：安全系数，取2.5R：钢的屈服强度,取235 MPa、钢管桩的抗弯能力（按副航道

5、通航船泊的撞击力计算） 、顺桥向抗弯能力计算(顺桥向桩间距为4米，横桥向桩间距为9米，共有10根桩，按四根桩受力计算，撞击力取175KN计算) M = （Q/N）×Lp = （175/4）×9.6 = 420 KN·M W = 0.0982（D4-d4）/D = 0.0982×(0.84-0.7844)/0.8 = 0.0039 M3 = M / W = 420 / 0.0039 = 107692.3 KN/ M2 = 107.7 MPa 145 MPa （满足施工受力要求） 、横桥向计算（顺桥向桩间距为4米，横桥向桩间距为9米，共有10根桩，按八根桩受

6、力计算，撞击力取400KN计算） M = （Q/N）×Lp = （400/8）×9.6 = 480 KN·M W = 0.0982（D4-d4）/D = 0.0982×(0.84-0.7844)/0.8 = 0.0039 M3 = M / W = 480 / 0.0039 = 123076.9 KN/ M2 = 123.1 MPa 145 MPa 故满足施工受力要求。、贝雷桁架的抗弯、抗剪能力计算由于贝雷桁架采用双排单层不加强的组合方式，查表可得，双排单层不加强贝雷桁架的按挂车-80（汽-20）验算，其最大跨径可达18米（24米），而在水上平台，计算跨径

7、最大仅为12米，而施工荷载在计算跨径内只可能有一台钻机（加上辅助机械设施及冲击荷载）不足20吨，故远满足施工受力要求。3、横梁计算、横梁强度计算（计算横梁最大弯矩，近似取静载的跨中弯矩与集中荷载产生的最大弯矩进行叠加，计算结果偏于安全），钻机自重16吨（带冲击锤），加上其它附属施工设施（5吨计）及冲击系数（1.3），在钻机下按施工布置，有五根横梁，结合实际情况考虑，按4根均匀受力计算，具体如下： P = 1.3×（160+50）/8 = 34.1 KNRB =（ P×1.6+P×3.6）/10= 17.7 KN RA =2×P-RB = 50.5 KN

8、M = ql2/8 +（ RA×3.6-P×2） = 0.60037×102/8 +（ 50.5×3.6-34.1×2） = 121.1 KN·M = M / W = 121.1 / 0.000875 = 138400 KN/ M2 = 138.4 MPa 145 MPa （故满足施工受力要求）、横梁刚度计算 根据上图示，由下列公式计算 f1 = 5ql4/(384EI) = 5×0.60037×103×104/(384×2.1×1011×15800×10(-8)

9、= 0.0024 M f2 = Pc(2 c +a）l2-4c2l+ 2c3-ac2-a3/(6EIl) = 34.1×103×6.4×(2×6.4+1.6)×102-4×6.42×10+2×6.43-1.6×6.42-1.63/(6×2.1×1011×15800×10(-8)×10) = 0.0281 Mf = f1 + f2 =0.031 f/L= 0.031/10=1/323 f/l=1/250故满足施工受力要求，改选36号工字钢(a)三、施工平台稳

10、定性计算（按不利情况只放置一台钻机计算及副航道通航船舶撞击力计算）1、顺桥向（撞击力取175KN计算） K = M稳/M撞 = G总×B/2 /（ Q撞 × H） = （Q1+Q2+Q3+Q4）×5/（175×1.5） = （160+300+180+50）×5/（175×1.5） = 13.1 K=1.32、横桥向 （撞击力取400KN计算） K = M稳/M撞= G总×L/2 /（ Q撞 × H） = （160+300+180+50）×19.5/（400×1.5） = 25.43 K=1.3Q

11、1：一台钻机自重（带冲击锤），共16吨 Q2：平台上所有工字钢重量（含移钻机轨道），30吨 Q3：平台上贝雷梁重量，共18吨（按300公斤计算，含销子，共60片） Q4：一套辅助施工设备重量，按5吨计算 G总：平台总重量 B/2：平台顺桥向侧翻，重心到侧翻中心线为5米 L/2：平台横桥向侧翻，重心到侧翻中心线为19.5米 H： 平台高度，按桁架高度1.5米计算3、滑移失稳计算（：钢和钢的摩擦系数，取=0.16）N = （Q1+Q2+Q3+Q4） = 0.16 ×（160+300+180+50） = 110.4 KN 175 KN 以上计算结果表明，贝雷梁被船撞击后容易发生滑移失稳，而

12、倾覆侧翻的可能性不大，为保证施工安全，必须加强贝雷梁和桩顶横梁的连接。 四、钢管桩平台施工 1、钢管桩施工 、钢管桩的定位：首先测定桩位，当定位船抛锚定位后，先选用支架平台中的拐角点的一根钢管桩作定位桩，先行振入，然后依次振入其它三根拐角点上的钢管桩，最后以这四根桩作为其它钢管桩定位依据。 、钢管桩处理：因为钢管桩壁厚仅8mm,根据受力要求，在钢管桩顶50公分范围内浇30号混凝土捣实。2、钢管桩施工技术要求：、钢管桩倾斜率： 1、钢管桩平面位置偏差： 300mm 、平台必须平整，各联结处要牢固，并定期测量钢管桩周围河床面标高，冲刷是否超过允许程度，根据施工需要可在钢管桩周围抛沙袋。、严禁船只碰撞施工平台，夜间开启首尾示警灯，设置救生圈以保证施工人员安全。、所有的钢管桩要求必须做灌砂处理,留50公分高度浇混凝土(C30)。3、钢管桩施工工序、在打设好的钢管桩顶，安设横梁（25号工字钢a型），采用抱箍予以定位。、在安设好的工字钢横梁上安装贝雷桁架（双排单层不加强）作纵梁，采用抱箍（25钢筋）予以定位。、在贝雷桁架按设计要求安装横向工字钢（36号工字钢a型），采用抱箍（25钢筋）予以定位。、在横向工字钢铺两条纵向工字钢（25号工字钢a型）作为钻机移动轨道，具体布置见图。9