钻机平台稳定性计算Word格式文档下载.docx
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对L2、L3:
M=qb2×
(2-b/L)2/8
Q=qb2/2L
f=q×
b2×
L×
x〔(2-b2/L2-2x2/L2)×
x/L2+(x-a)4/b2L2〕/24EIL
x=a+b2/2L2时,f值最大
得:
ML3=45×
22×
(2-2/3.25)2/8
=43.14KN.M
Q3=452/23.25=27.69KN
x=1.25+22/(23.25)=1.865
f=45×
3.25×
1.865×
103/(24×
2.1×
106×
7.115×
103×
10-8×
3.25)×
[(2-22/3.25-2×
1.8652/3.252)×
1.865/3.252+(1.865-1.25)4/(22×
3.252)]
=2.1×
10-5m<
L/400=0.008m
ML2=45×
22/8×
(2-2/5.7)2
=61.19KN.M
x=2.7+22/2×
5.7=4.05m
f=〔30×
5.7×
4.05×
105×
5.7)〕×
〔(2-22/5.7-2×
4.052/5.72)×
4.05/5.72+(4.05-3.7)4/22×
5.72〕
=7.4×
L/400=0.014m
故由上述计算可知,导向架采用Ⅰ28a工字钢可满足要求。
2.平台主梁验算
平台主梁拟采用2根Ⅰ36a工字钢,计算受力简图如上。
P=27.69KN
对图1,可简化为简支计算,受力图如下:
QA=(27.69×
4.5+27.69×
6.9)/5.7=55.38KN
M=27.69×
1.2=33.23KN.M
应力验算:
б=M/W=33.23×
103/(8.776×
102×
10-6)=37.9Mpa<
〔б〕=145Mpa
对图2:
可简化为简支计算受力图如下:
4.5×
1.2/4.5=26.23KN.M
б=M/W=26.23×
10-6)=29.9Mpa<
[б]=145Mpa
故:
平台主梁采用Ⅰ36a工字钢可满足要求。
3.临时钢管桩验算
河床标高:
3.49m水面标高:
12.0m平台标高:
18.0m
拟在水面标高及平台标高处,加设型钢将钢管桩联结起来。
荷载:
1、风力:
最大风速18~21米/秒,风力295.8~426.5pa
2、流:
一般流速3~5米/秒,最大流速8米/秒
地质状况:
以15#墩为算例:
3.49~1.75中砂[б]=150~244Kpaτ=60~70Kpa
1.75~1.0砾砂[б]=200~380Kpaτ=60~70Kpa
1.0~-1.66全风化泥质粉砂岩[б]=240Kpaτ=50Kpa
钢管每米表面积:
π×
0.8=2.51m2
钢管桩:
自由长度:
lo=12-3.49=8.51m
截面积:
A=π×
0.82-π×
0.782=0.025m2
惯性矩:
I=π(0.84-0.784)/64=1.936×
10-3m4
回转半径:
γ=I/A=1.936×
10-3/(25×
10-3)=0.077m
长细比:
λ=lo/γ=8.51/0.077=110.5
查表知,纵向弯曲系数:
ψ1=0.51
则钢管桩最大轴心压力:
N=ψ1.A.[б]=0.51×
0.025×
140×
106
=1785KN>
27.69×
2=55.38KN
风力、水流作用力荷载验算:
风力:
q1=2.51×
428.5/2=537.8N/m
水流:
q2=2.51/2×
2.51/2×
8×
10=1260N/m
水流静压力:
q3=10×
8.51×
2.51/2=106.8N/M
钢管桩入土处受力:
P=q1L1+q2L2+2q3L3/3
=537.8×
6+1260×
(12-3.49)+(×
106.8×
8.51)3
=14.5KN
M=q1L1×
(L-L1/2)+q2L2×
L2/2+2q3L3/3×
L2/3
6×
(14.51-3)+1260×
(8.51/2)+(2/3)×
(1/3)×
8.51
=84.5KN.M
б=M/I×
r=84.5×
0.4/(1.936×
10-3)
=17.5Mpa<
挠度计算:
可将受力简化为q=q1L1+q2L2/L+(2q3L3/3)/L
=(537.8×
8.51)/14.51+(2×
8.51)/3/14.51
=1003.2N/M
ƒ=3qL4/24EI=3×
1003.2×
14.514/(24×
1.936×
=0.014<
L/400=14.51/400=0.036m
符合要求
钢管桩入土深度计算:
钢管桩,竖向作用力:
P=27.69×
入土可达至砾砂层
P容=τ1L1+τ2L2
=65×
(3.49-1.75)+65×
(1.75-1)
=161.85KN>
P=55.38KN
满足要求
由于钢管在一个主平面内受压且受弯作用,则验核公式:
N/Am+(ψ1/μψ2)×
(M/Wm)≤ψ1[б]
其中:
N=55.38KN
Am=0.025m2
P1=0.51
M=82.8KN.M
Wm=I/γ=(1.936×
10-3)/0.4=4.84×
10-3m3
N/Am=(55.38×
103)/0.025=2.215Mpa<
0.15×
0.51×
140
=10.71Mpa
μ=1.0
ψ2=ψ1
故:
(M/Wm)
=2.215+84.5/4.84
=19.7Mpa<
ψ1[б]=0.51×
140=71.4Mpa
故钢管桩的整体稳定性能够满足要求。
4.牛腿计算
进行牛腿焊缝长度验算:
由N=55.38KN,牛腿拟采用角钢
假设焊缝厚度为8mm,则
Lf=(55.38×
103)/(85×
0.008×
2)=0.04m=4cm
取安全系数为3,可将焊缝加至12cm。
5.护筒验算
护筒拟采用1cm钢板卷制而成,直径D=240cm
自由桩:
lo=18-3.49=14.51m
截面积A=π×
(2.42-2.382)/4=0.075m2
I=π×
(2.44-2.384)/64=5.36×
10-2m4
γ=I/A=5.36×
10-2/0.075=0.715m
细比:
λ=lo/γ=14.51/0.715=20.3
查表知,纵向弯曲系数,P1=0.9
则护筒最大容许压力为:
N=ψ1.A.[б]=0.9×
0.075×
=9450KN>
P=30×
1.2=360KN
护筒每延米表面积:
π×
2.4=7.54M2
风力、水流作用荷载验算
风力:
q1=(7.54×
428.5×
6/2)/6=1615N/M
水流:
q2=7.54/2×
7.54/2×
10=11370.3N/M
水静压力:
7.54/2=320.8N/m
由于护筒在一个主平面内受压且受弯曲作用,则验核公式:
N/Am+(ψ1/μψ2)×
其中:
N=360KN
Am=0.075m2
ψ1=0.9
M=q1L1.(L-L1/2)+q2.L2.(L2/2)+2q3L2/3.L2/3
=1615×
(14.51-3)+11370.3×
(8.51/2)+(2/3)
×
320.8×
8.51=528.4KN
б=M/W=[528.4×
103/5.36×
10-2]×
1.2
=11.8MPa>
N/Am=(360×
103)/0.075=4.8Mpa
<
0.15ψ1[б]
=0.15×
0.9×
=18.9Mpa
故μ=1.0
故N/Am+(ψ1/μψ2)×
=4.8+(528.4×
103)/(3.36×
10-2)×
=16.6Mpa<
ψ1[б]=0.9×
140=126Mpa
故护筒的整体稳定性满足要求。