水上作业平台计算书.docx

1、水上作业平台计算书省道263线南北长山联岛大桥钢平台计算书编制： 审核： 审批： 中铁十四局集团有限公司南北长山联岛大桥项目经理部2011年12月24日1概述 错误 ! 未定义书签。1 设计说明 错误 ! 未定义书签。设计依据 错误 !未定义书签。技术标准 错误 !未定义书签。2荷载布置 错误 ! 未定义书签。上部结构恒重 错误 !未定义书签。车辆荷载 错误 ! 未定义书签。9m 罐车荷载 错误 ! 未定义书签。履带吊 50t （计算中考虑最大吊重 20t ） 错误!未定义书签。35t 吊车荷载 错误 ! 未定义书签。钻机荷载 . 错误 ! 未定义书签。泥浆池荷载 . 错误!未定义书签。施工荷

2、载及人群荷载 . 错误 ! 未定义书签。3上部结构内力计算 . 错误 ! 未定义书签。支撑反力计算 错误 !未定义书签。汽车荷载 . 错误 !未定义书签。支承反力. 错误!未定义书签。桥面 I12 工字钢承载力计算 错误 !未定义书签。I16 工字钢分配横梁承载力计算 错误 !未定义书签。汽车荷载 . 错误 ! 未定义书签。计算分析 . 错误 !未定义书签。贝雷梁计算 错误 !未定义书签。4下部结构内力计算 . 错误 ! 未定义书签。2I25 工字钢计算 错误 !未定义书签。630钢管计算 错误!未定义书签。入土深度计算 错误 !未定义书签。钢管桩稳定性计算 错误 !未定义书签。单根钢管桩流水

3、压力计算 . 错误!未定义书签。单根钢管桩横桥向风力计算 错误!未定义书签。钢栈桥横桥向风力计算 . 错误 ! 未定义书签。单根钢管桩顺桥向风力计算 错误!未定义书签。波浪力. 错误!未定义书签。结论 错误 ! 未定义书签。钻孔平台计算书一概述1设计说明根据省道263线南北长山联岛大桥的具体地质情况、水文情况和 气候情况，施工海域受季风、大雾及风浪影响较大，为满足施工总体 进度要求以及安全生产和环保方面的需要，下部结构施工我部拟采用 钢平台施工方案。钢平台根据桥梁墩台的形式钻孔平台共分为三种形式。 钢平台的 下部为壁厚8mmt勺720螺旋钢管，钢管桩上部采用 2145工字钢作 为主纵梁，使用贝

4、雷片作为横梁，使用120工字钢作为分配横梁，上 部铺设1cm厚钢板作为平台工作面，使用48 x 3.5mm钢管作为护栏 使用。主墩钻孔平台的主要尺寸为21nX 15m共5个,主、引桥共用墩 钻孔平台主要尺寸为18mx 15m共2个，引桥墩钻孔平台为23mx 12m 共18个。三种钻孔平台立面图侧面图设计依据2） 公路桥涵地基与基础设计规范 （JTJ024-85）3） 公路桥涵钢结构及木结构设计规范 （JTJ025-86）4） 公路桥涵施工技术规范 （JTJ041 2000）5） 海港水文规范 （JTJ213-98）6） 省道263线南北长山联岛大桥施工图（）技术标准1）设计顶标高+5.40m,

5、与设计桥梁重合;2）设计控制荷载：9m罐车、50t车（最大吊重按20t考虑）、 20t钻机；3） 设计使用寿命：2年；4） 水位：取20年一遇最高水位+3.04m;5） 河床高程取-5.20m,最大冲刷深度考虑3m即冲刷后地面线 高程为-8.2m ；6） 流速:v=1.53m/s ;7） 河床覆盖层：淤泥，厚度 4.5m;8） 基本风速：27.3m/s ;9） 浪高：3.01m ;10） 设计行车速度5km/h。二荷载布置上部结构恒重1） 面层：平台上部铺设icm厚钢板荷载为：m；2） 面层横向分配梁：I?。，m，间距0.35m；3） 纵向主梁：321型贝雷梁，KN/m;4） 桩顶分配主梁：2

6、145a，m车辆荷载2.2.1 9m 3罐车荷载9m罐车荷载模型主要参数：整备车重 140kN;载重9m砼重216kN;轴距为3545 mm + 1350 mm；前轴重76kN,后轴重140kN,前轮轮胎着地尺寸为 300 mmX 200 mm；后轮轮胎着地面积 600mX 200 mm；后轮轮距为1.8m。按照公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）要求，结构重要系数丫 0取为，汽车荷载效应系数丫 Q1取为，冲击系数取为，前轮2.2.2履带吊50t （计算中考虑最大吊重20t）2.2.3 35t 吊车荷载现按照35t汽车吊吊装20t荷载，支腿全部打开的形式来考虑,荷载模型为:荷载模型支

7、腿B处的反力最大为393kN,按照支腿下部支垫imx 1m垫板考虑将支腿荷载均匀分散至钻孔平台上。因此在计算时考虑三根 I20工字钢受力，每根承受的荷载值为qk吊1 39普131kN/m，考虑系数为后荷载取值为q吊i 131 1.45=189.95kN / m。其他按照43kN计算43 103qk吊2 14.33kN/m , q吊2 14.33 1.45 20.783kN / m。3 12.2.4钻机荷载钻机按照10t考虑，钻机尺寸为10mK 3m按照均布荷载计算为:3qk 10罟3.33kN/m2，计算时按照下部7根120工字钢受力长度为非工作状态工作状态225泥浆池荷载泥浆池尺寸为3m 4

8、m 2m,泥浆的密度为1.2g/cm 3,按照满布计算。泥浆池为钢模板拼装制作，自身重量为 42kN,泥浆重量为2.2.6施工荷载及人群荷载施工荷载及人群荷载：4KN/m根据现场施工实际，履带吊与9m罐车是主要的荷载，对整个平 台的强度、刚度、稳定性影响较大，因此，计算时主要考虑两者履带吊与9m3罐车的主要技术指标主要指标单位履带-509mi罐车车辆重力kN500356履带数或车轴数个23各条履带压力或每个车轴重力kN56 kN/m140履带着地长度或纵向轴距m+每个车轴的车轮组数目组24履带或车轮横向中距m履带宽度或每对车轮着地宽和长mX三上部结构内力计算1cm面板计算3.1.1汽车荷载单边

9、车轮作用在跨中时，1cm厚钢板弯矩最大，轮压力为均布荷载来计算。荷载分析：1） 自重均布荷载：m；2） 施工及人群荷载：不考虑与汽车同时作用 ；3） 汽车轮压：最大轴重为140kN,每轴2组车轮，则单组车轮 荷载为76kN,车轮着地宽度和长度为 O.6mx 0.2m，单组车轮作用在 1个单位宽度钢板上，汽车的冲击系数取为，则 1cm厚钢板受到的荷载为:3.1.2 支承反力为每个轮胎位于一根工字钢上此处，若考虑1cm厚钢板的应力分散最 钢板的受力更为有利现不在计算钢板的受力， 仅计算钢板的支承反力 作为计算120分配纵梁使用。1cm厚钢板的计算模型可以简化为三跨 连续梁来计算，车轮位于产生的支反

10、力模型如下：受力简图一反力图一受力简图二反力图二最大反力 Rmax R 0.2 347.69 0.2 69.538kN桥面 I20 工字钢承载力计算最不利情况为 单个后轴车轮位于同一根 I12 工字 钢上 部， 即 q R 347.69kN/m，作用长度为0.2m。同时I20分配横梁的跨度也是 最大时最为不利该情况的计算模型为：最不利弯矩模型图最不利弯矩图最不利剪力图最不利弯矩反力图最大弯矩：Mmax 32.72kN m正应力：最大剪应力：Qmax 74.1kN3 2 3 74.1 1032 bh 2 0.2 0.007贝雷梁计算通过荷载分析，当履带吊与钢护筒平行时，即只有两组贝雷梁受力时最为

11、不利，按照该工况计算受力对于结构比较有利， 同时在靠近 钢护筒的位置处设置抱箍，作为牛腿使用支撑贝雷梁。q 1.45 qk1.4556 4.52 0.7261kN /m受力简图弯矩图剪力图反力图最大弯矩：Mmax143.9kNm最大剪力：Qmax215.03kN支反力为：Rmax 215.03kN788.2kN m ,查贝雷梁参数得，单层单片贝雷梁承受的参数 M最大剪力为Qmax 245.2kN，满足要求。四下部结构内力计算2I45工字钢计算2I45工字钢所承受的荷载主要为贝雷梁传递的结构自重和车辆荷载，施工中考虑9m罐车偏载的现象及车辆位于2125工字钢跨度中 心两种不利情况。结构自重：主要

12、为桥梁上部结构自重及 2I25工字钢自重两种，其中上部结构的荷载主要重量为：L I1111|1X (J讣亠偏载断面示意图当履带吊偏载时，即一条履带位于单片贝雷梁顶部时： 按照整个履带吊的重量全部由一排钢管桩来承重， 由于其他相邻两排钢管桩也为受力，采用该模型较为有利。4.5 56q 1.45 qk 1.45 522kN / m0.7受力模型反力图将贝雷梁的支承反力转化为 2125的荷载，每个荷载值为:R1 3.58+46.572 50.152kN ， R2 -15.33+46.572=31.24永NR3 317.39+46.572 363.962kN， R4 47.94+46.572 94.5

13、12kNR5 174.45+46.572 221.022kN， R6 203.28+46.572 249.852kN受力模型图弯矩图剪力图反力图最大弯矩为： Mmax 112.35kN m最大剪力为：Qmax 313.86kN90.149MPa 125MPa(满足强度要求)QS 313.86 1 03 230.7 2 1 08lb 2 5020 10- 2 0.008最大反力为：Rmax 465.96 kN通过以上计算2I25工字钢满足荷载要求630钢管计算通过以上计算630钢管桩基础最大承重荷载为，施工时使用DZJ-90振动锤打设。表DZJ-90振动锤性能表电机功率偏心力矩振动频率r/min

14、激振力机重允许拔桩力(kW)N mkNkgkN900 40311005467300254入土深度计算根据港口工程桩基规范（JTJ254-98 ）第424条:1Qd （U qfih qRA）R式中：Q单桩垂直极限承载力设计值（kN）;d单桩垂直承载力分项系数，取；U桩身截面周长 （m）,本处为1.978m；qfi 单桩第i层土的极限侧摩阻力标准值（kPa）；li 桩身穿过第i层土的长度（m）； qR 单桩极限桩端阻力标准值（kPa）；2A 桩身截面面积，630X 12mm钢管桩A=232.981cm ；查看地质资料可得下表序号土层名称极限摩 阻力标 准值顶层标高底层标高层厚承载力1卵石02粉质粘

15、土3573粘土404中风化石英岩由计算得知：2.64米厚的卵石层作为从刷层，钢管桩入土深度10米，即穿过粉质粘土 7米、进入粘土层3米即可满足承载力要求钢管桩稳定性计算河床面高程为-7.36m，按3m冲刷深度考虑，则可假定钢管桩悬 臂固结点在-10m处，桩顶标高取+4.0m,钢管悬臂长度为15m4.2.1单根钢管桩流水压力计算单根桩流水压力计算：Fw Cw-V2A2式中：Fw 流水压力标准值（kN）;Cw 形状系数（钢管桩取）；a 阻水面积（m）计算至一般冲刷线处；3 海水的重力密度（kN/m）；V 设计流速（1.53m/s）Fw CwV2A=0.8 1025 1.532 0.63 13=7.

16、861kN2 24.2.2单根钢管桩横桥向风力计算根据公路桥涵设计通用规范（JTJ-02189）第2.3.8条计算横 桥向风压：Fwh k0 k1 k3Wd Awhk。一设计风速重现期系数取；k1 风载阻力系数，取；k3 地形地理条件系数，；Wd 设计基准风压取为；2Awh 迎风面积11.39m ；横桥向风载：Fwh kok1k3WdAwh=1.O 1.0 1.0 0.8 11.39=9.112kN4.2.3钢栈桥横桥向风力计算Fwh k0k1k3WdAwh=1.0 1.0 1.0 0.8 12.626=10.1kN4.2.4单根钢管桩顺桥向风力计算纵桥向风压按横桥向风压的70%+算。横桥向风

17、载：Fwh kk1k3WdAwh=1.0 1.0 1.0 0.8 0.7 14.95=8.372 kN4.2.5波浪力浪高按3.01m计算，根据盖拉德经验公式计算浪长： L 915H（H为浪高），取L 12H=12 .30仁36.12m。对于圆形柱桩当 D/L W时为小尺寸桩柱（D为桩径）用下式计算波浪力:2pDM ax 0.167kvD H2 1 4 dL sinh（平）PLMax .785kvD2 H tanh2L式中:PDMax 水平波压速度分力的最大值，出现在波峰位置处t 0 ；PIMax水平波压惯性分力（由加速度引起）的最大值，出现在波峰和1/4波长之间t 270 ；kv建筑物附近速度修正值，D 0.037 0.12，所以kv恥D桩径，取为0.63m;d 静水水深，取7.36m;H 浪高 3.01m;水的容重10kN/m;pLMax 0.785 1.0 10 0.6302 3.01 tanh2 3.14 7.36 =6.71kN36.12当PDMaxPLMax时，取大波压FMax可用下式计算:0.671、PMax = PDMax (10.25 )=15.38kN13.7受力模型应力图反力图结论经过以上计算，该结构简单，受力合理，满足使用要求。