小金山大桥主墩桩基施工中护筒稳定性计算.docx

1、小金山大桥主墩桩基施工中护筒稳定性计算淳安至开化公路淳安段工程S03合同段小金山大桥主墩桩基施工护筒安全性验算计算：范厚彬复核：楼普增浙江省交通工程建设集团有限公司二零零年七月十八日小金山大桥主墩桩基施工中护筒安全性验算1、 计算资料根据桩基施工方案：利用已搭设好的浮式平台，沉放四根内径3.2m、壁厚为0.026m的钢护筒到位，对钢护筒外、孔内的空隙用水下砼封底，再用型钢将四根钢护筒连接成整体，并在护筒中部设置定位框，最后在护筒顶部采用型钢搭设钻孔施工平台。施工平台搭设好后在平台上用直径为2.85m冲击钻机冲击成孔，然后清孔、下钢筋笼、灌注水下砼，水下砼采用水上浮式搅拌船搅拌，输送泵泵送入模。

2、钻孔平台具体搭设请见附件1上述施工方案中，钢护筒既作为成孔护筒，又作为钻孔平台的承载系统。为确保安全，需对护筒安全性进行验算。计算时的载荷： 经计算，每台冲击钻机系统冲击时对钻孔平台垂直载荷取23吨，水平载荷考虑2.3吨； 考虑型钢及其护筒等的自重。计算工况分四种情况： 一台钻机钻孔； 两台钻机同时钻孔； 三台钻机同时钻孔； 四台钻机同时钻孔。2、 计算数学力学模型由于本计算只考虑护筒安全性，因此，顶部型钢采用足够强度、刚度的虚拟梁进行替换，顶部型钢组合系统已另作验算。计算时采用韩国工程软件MIDAS进行，把岩石地基以上的护筒、型钢梁划分为一般梁单元，而把岩石地基内的护筒划分为弹性地基梁单元。

3、单元总数为583个，节点总数为569个。岩石地基内的护筒四周均灌注混凝土，根据中华人民共和国交通部发布的公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ 024-85）第66页附录六：基础按m法的计算，岩石地基系数C0我们取15000000KN/m3,该系数不随岩层面的埋置深度而变。进而可换算出：在岩石地基内护筒节点上的弹性抗力系数为KX=Ky=Kz22110000KN/m。另外，护筒底部岩石视为基岩，给护筒底部以竖向约束的边界条件。3、计算结果及分析根据以上数学模型，对四种工况进行了计算。现通过图表形式把结果一一列出：1)工况一（一台钻机钻孔）图1 工况1组合应力云图（最大组合应力为24.7Mpa）图2

4、工况1变形云图（最大变形为2.7mm）2)工况二（两台钻机同时钻孔）图3 工况2（a）组合应力云图（最大组合应力为23.9Mpa）图4 工况2（a）变形云图（最大变形为2.66mm）图5工况2（b）组合应力云图（最大组合应力为24.3Mpa）图6 工况2（b）变形云图（最大变形为2.01mm）图7工况2（c）组合应力云图（最大组合应力为25.6Mpa）图8 工况2（b）变形云图（最大变形为2.9mm）3)工况三（三台钻机同时钻孔）图9工况3组合应力云图（最大组合应力为25.2Mpa）图10 工况3变形云图（最大变形为2.48mm）4)工况四（四台钻机同时钻孔）图11工况4组合应力云图（最大组合

5、应力为24.4Mpa）图12 工况四变形云图（最大变形为2.03mm） 从以上可知，四种工况的最大组合应力为25.6Mpa,最大变形两为2.9mm。25.6远远小于型钢及钢护筒的强度设计值取205Mpa，即使考虑荷载有1.5的冲击系数，钢护筒强度是足够的。再有=2.910-3/35.3=1/12172.41/1000，整个施工平台护筒稳定性完全能满足要求。岩石地基内的护筒均划分成弹性地基梁单元进行了计算，也就是考虑了岩石对护筒的摩擦力，即使这样，基岩仍给护筒底部反力（计算时给了Z方向的约束），所有工况中的最大反力为1.38吨，有应力=1.38104N/(3.143.20.026)=0.053Mpa,能满足要求。4、注意事项 该计算只针对了护筒及其周围岩石的安全性进行了验算； 所有焊接质量需满足规范要求，焊接强度要足够； 护筒垂直度要满足规范要求； 护筒外侧所灌注的水下混凝土要求密实，不允许有空洞。