水上桩基础施工平台方案Word格式.docx
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1、施工便桥
沿桥线路中线修建,考虑栈桥宽6m,便桥顶面标高93.5m。
在水中打入直径为60cm,壁厚为1.2cm钢管桩,钢管桩纵向间距5m,横向间距4m。
下横梁采用I56a工字钢,纵梁采用I25a工字钢,间距0.8m。
面层采用I12a工字钢,间距0.25m。
桥面满铺10mm钢板。
2、施工平台
在水中打入直径为60cm,壁厚为1.2cm钢管桩,钢管桩间距为4m*(4.9m+4.9m+5.25m+5.25m+4.9m+4.9m)。
横梁采用I56a工字钢,纵梁采用I25a工字钢,间距0.8m。
最后在其上铺设10mm的钢板为面层。
每个墩位处的施工平台考虑6m*31m。
3、钻孔桩施工
采用12mm的钢护筒,利用45KW30T振动锤打入,护筒顶标高控制在93m-94m之间,冲击钻成孔,吊车安装钢筋笼,HB60输送泵灌注水下混凝土。
三、施工检算
1、钻孔平台的检算
(1)确定顶层横向I25a工字钢N1的根数
1-1断面
1)I25a工字钢受人群均布荷载:
3.5KN/m2×
5m=17.5KN/m
2)钻机重80KN,锤重70KN,吊车重250KN,钢筋笼重25KN。
(考虑1.1的冲击系数和1.1的安全系数)
70*1.1*1.1=84.7KN,(80+25)*1.1=115.5KN,250*1.1=275KN。
汽车吊每个支腿传递下来的荷载为:
(84.7+115.5+275)/2=237.6KN
工字钢受力最不利情况,受力简图如下:
如图有:
Rmax=290.1KNQmax=281.4KNMmax=290.1KN*m
选用A3钢
〔σ〕=145MPa;
〔τ〕=85MPa
I25a工字钢截面特性参数:
单位重38.1kg/m;
A=48.5cm2b=11.6cmIx/Sx=21.7cm
d=0.8cmIy=280cm4Ix=5017cm4
Ix/Sx=21.7cmWx=401cm3
rx=10.2cmry=2.4cm
用需工字钢根数为:
n=Mmax/(Wx〔σ〕)=290.1×
103N*m/(401×
10-6m3*145*106N/m2)=5根
取n=7根满足要求
剪应力τ=Qmax*S/(I*d)/n=281.4/0.217/0.008/7
=23.16MPa<
[τ]=85Mpa
经以上计算,上横梁布置每5.25m布置7根I25a×
6m,间距0.8m。
全桥平台共需要960m,每米38.1kg,共36.576吨。
(2)底纵梁I56a工字钢N2检算
1)钻孔平台面部构造,上铺I12a工字钢做分配梁,面层用8mm钢板即可。
2)底纵梁I56a工字钢N2受力
横梁传递给底纵梁工字钢的最大支座反力:
290.1KN
则每根上横梁传递的荷载为290.1KN/7=41.5KN
按按单跨5.25m简支梁分析工字钢受力情况,计算简图如下:
由图有
Mmax=182.1kN*mQmax=145.3kNRmax=145.3kN
I56a工字钢截面特性参数:
A=135cm2b=16.6cmd=2.1cmIx/Sx=47.9cm
Ix=65576cm4Wx=2342cm3Wy=1366cm3
rx=47.9cmry=3.18cm
需用工字钢根数:
n=Mmax/(Wx〔σ〕)=182.1×
103/(2342×
145)=0.54根
取n=1根满足要求(每排钢管桩顶布置1根)。
剪应力τ=Qmax*S/(I*d)/n=145.3/0.479/0.021
=14.45MPa<
经以上计算,底纵梁布置2根I32a每根钢管桩顶布置1根。
3)局部集中受力计算:
(假设汽车吊支腿直接传递力至N2上)
当25T汽车吊在平台上吊放钻机时,按单跨5.25m简支梁考虑,汽车吊前支腿传递力考虑为:
84.7+115.5+275/2=337.7KN
后支腿传递力考虑为:
275/2=137.5KN
工字钢受力最不利情况,工作简图如下:
计算简图如下:
Mmax=303.1kN*mQmax=192kNRmax=192kN
正应力σ=Mmax/Wx=303.1×
103/2342=129MPa<
σ]=145Mpa
剪应力τ=Qmax*S/(I*d)/n=192/0.479/0.021
=19.1M[τ]=85Mpa
经以上计算,满足要求。
全桥平台需要360m,每米106kg,共38.16吨。
(3)钢管桩桩长的确定及承载力检算
底纵梁底设置钢管桩,钢管桩顶标高为93m。
由上计算知钢管桩顶受最大力:
P=145.3kN
考虑结构安全,取单桩设计承载力为250kN,选用钢管外径D=600mm、壁厚t=12mm。
(I=95842cm4A=222cm2i=(I/A)1/2=20.8cm)
1)按地质资料计算的单桩承载力确定钢管桩长度
根据中国建筑工业出版社1999年版《实用桩基工程手册》P45618-3公式,打入桩的容许乘载力为
[P]=1/2(U∑αi*fi*li+λARα)
αi、α——分别为打入桩对各土层桩周摩阻力和桩底承压力影响系数。
(αi、α土层埋深5米以下时取0.8,10米时取1)
打入桩均取1,λ——系数,砂类土当D/d≥1时λ=1A——桩底支承面积A=0.019m2
R——桩尖土的极限承载力
[P]——轴向受压桩的容许承载力(kN)
U——桩身截面周长(m)U=πd=3.14×
0.6=1.884m
fi——桩侧土的极限摩阻力(kPa)
li——各土层的厚度(m)
根据深圳市南坪快速路一期7标《岩土工程勘探报告》及施工图,栈桥施工区域的土层主要为砾砂和砾质亚粘土,《岩土工程勘探报告》第9页有桩周土的极限摩阻力和桩尖土的极限承载力表,为计算方便统一取fi=80kPa,R=2000kPa(桩至少打入砾质亚粘土内)
钢管桩打入土层的最小深度计算如下:
li=(2[P]-λARα)/(U∑αi*fi)
=(250*2-0.8*0.019*2000)/(1.884*80*0.8)
=3.9m(以打入最小桩长为主控)
也可以按45KW30T振动锤每分钟打入土层深度不超过5cm进行双控。
2)按桩身强度检算单桩承载力
钢管桩按一端自由,一端嵌固的等截面压杆考虑受力简图见图
杆件长取15m
杆件长细比λ=l0/i=15/0.28=54<[λ]=150
按长细杆计算,利用欧拉公式
临界荷载Pcr=π2EI/(4l2)
=π2×
210×
109×
95842×
10-8/4/15/15
=2200kN
取安全系数nst=5则
钢管桩容许荷载[Pcr]=Pcr/nstr=2200/5
=440kN
P<[Pcr]满足要求。
2、通行栈桥的检算
由于通行栈桥的承受的荷载与钻孔平台基本一致,且在工字钢的布置上跨度更小,因此其结构受力是偏于安全的。