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。