海上钻孔平台计算书

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1、 拉各斯轻轨四期跨海桥 钻孔平台结构计算 中国铁建大桥工程局集团有限公司 二O一四年八月 9 目 录 1概述 0 2、计算依据 1 3、基本资料 1 4钻孔平台计算 2 4.1贝雷梁计算结果 3 4.2分配梁计算结果 5 4.2钢管桩计算结果 5 5.结论 9 1概述 平台采用可拆装式贝雷梁拼装而成，钻孔平台平面布置图如下。 平台布置图 2、计算依据 1、《拉各斯轻轨四期跨海桥施工设计图》 2、

2、《工程地质勘测报告》 3、《钢结构设计规范》 4、《铁路桥涵设计基本规范》 5、《港口工程技术规范》 6、简明施工计算手则 7、《铁路桥涵施工规范》 8、《装配式公路钢桥多用途使用手册》 3、基本资料 1、设计水位：根据委托方提供的水文资料确定钻孔施工期间水位标高取+0.94米。 2、材料：除贝雷梁外，其他材料均采用Q235b；由于平台为临时结构，Q235b钢材弯曲容许应力取170MPa，剪切容许应力取100MPa，局部承压应力为210MPa。 3、荷载： （1）水流荷载 设计水流速度为1.0m/s ，考虑最大水深为17m，计算水流力如下： 作用于结构上的水流力按下式

3、计算： 式中：——水流力标准值(KN)； ——水流设计速度(m/s)； ——水流阻力系数，平台桩断面为圆形断面，其； ——水的密度，淡水取1t/m3； ——计算构件与水流方向垂直平面上的投影面积(m2)。 其作用点位于水面以下1/3处。 （2）钻机荷载 考虑三台GPS15B钻机交错进行钻孔作业，单台钻机按自重200kN计，考虑1.2冲击系数，钻机荷载由四点支承，各支点受力均为：200×1.2÷4=60kN； （3）平台堆载：2kN/m2 （4）风荷载：取10年一遇基本风压 4.计算内容 （1）验算平台梁的强度、刚度；

4、（2）验算桩的承载能力； 4钻孔平台计算 为简化计算，钻机施工时荷载以集中荷载形式作用于贝雷梁上，以一片贝雷梁计算，一片3m贝雷梁自重为2.7kN，考虑附属结构及连接系对贝雷梁取1.3自重系数，则一片贝雷梁的自重荷载为2.7×1.3＝3.5kN，换算成线性均布荷载为3.5/3=1.2kN/m。根据《装配式公路钢桥多用途使用手册》知道贝雷梁弦杆能承受的最大轴力为560kN,竖杆能承受的最大轴力为210kN，斜杆能承受的最大轴力为171.5kN。 钻机下贝雷梁荷载： 钻机荷载＋贝雷梁自重 钻机集中荷载：一个支点下由2片贝雷梁承受，考虑1.2的偏载系数得到每片贝雷梁上的荷载为：60×1.2

5、÷5=36kN； 贝雷梁计算结果 建立钻孔平台模型如下： 4.1贝雷梁计算结果 贝雷梁计算结果如下： 上弦杆最大轴力180kN 下弦杆最大轴力196kN 斜杆最大轴力121 kN 竖杆最大轴力120 kN 通过计算贝雷梁弦杆的最大轴力为196kN，斜杆最大轴力为121kN，竖杆最大轴力为120kN，均小于结构容许值。 贝雷梁变形如下： 最大变形为11mm 4.2分配梁计算结果 最大应力为59MPa 4.2钢管桩计算结果 钢管桩变形如下： 桩顶最大变形4mm 钢管桩最大轴力如下： 桩顶最大轴力537kN 钢管桩最大弯矩如下

6、： 桩顶最大弯矩158kN.m 4.2.1钢管桩稳定计算 按压弯构件计算单根桩的稳定性： 钢管桩采用φ800×10mm钢管，考虑海水的腐蚀作用，计算按φ800×8mm钢管考虑。 轴力N＝537kN，计算长度取，其中18m为考虑水深，3m为淤泥覆盖层，0.8m为桩径，根据此处地质情况钢管桩作为弹性桩计算考虑，桩底最小锚固深度为1.45m，最小锚固深度为为4T=5.8m,假象嵌固点为2T=2.9m,故钢管计算长度为，其长细比 对于弯曲结构应力计算 其中 通过计算知道钢管桩的最大稳定应力为85.4MPa小于容许应力。 如采用φ600×6mm钢管，计算结果如下：

7、 钢管桩的最大稳定应力为233.5MPa大于容许应力，不满足受力要求。 4.2.2钢管桩承载力计算 1. 基桩设计参数 成桩工艺: 钢管桩 承载力设计参数取值: 根据建筑桩基规范查表 孔口标高0.00 m 桩顶标高0.00 m 桩身设计直径: d = 0.80 m 桩身长度: l = 15.00 m 桩尖端部构造形式: 敞口 2. 岩土设计参数 层号 土层名称 层厚(m) 层底埋深(m) 岩土物理力学指标 极限侧阻力qsik(kPa) 极限端阻力qpk(kPa) 1 淤泥 3.50 3.50 e =1.70 12

8、- 2 细砂 1.10 4.60 N =25.00 45 - 3 淤泥质土 8.20 12.80 e =1.20 24 - 4 细砂 1.20 14.00 N =25.00 58 - 5 粘性土 7.00 21.00 IL =0.50 69 2300 6 中砂 30.00 51.00 N =25.00 67 - 3. 计算参数表 土层 计算厚度li(m) 极限侧阻力qsik(kPa) 极限端阻力qpk(kPa) 1 3.50 12 0 2 1.10 45 0 3 8.20 24 0 4

9、1.20 58 0 5 1.00 69 2300 4. 桩身周长u、桩端面积Ap计算 u = p × 0.80 = 2.51 m Ap = p × 0.802 / 4 = 0.50 m2 5.单桩竖向抗压承载力估算 钢管桩外直径ds = 0.80 m 根据建筑桩基规范表5.2.10 查表，侧阻挤土效应系数ls = 0.87 桩端进入持力层深度hb = 1.00 m，hb/ds<5，根据建筑桩基规范公式5.2.10-2，计算桩端闭塞效用系数lp: lp = 0.17 根据桩基规范5.2.10按下式估算单桩承载力 Quk = Qsk + Q

10、pk 土的总极限侧阻力标准值为： Qsk = lsmåqsikli = 0.87 × 2.51 × (12 × 3.50 + 45 × 1.10 + 24 × 8.20 + 58 × 1.20 + 69 × 1.00) = 1059 kN 总极限端阻力标准值为： Qpk = lpqpkAp = 0.17 × 2300 × 0.50 = 201 kN 单桩竖向抗压极限承载力标准值为： Quk = Qsk + Qpk = 1059 + 201 = 1260 kN 单桩竖向承载力特征值Ra计算，根据基础规范附录Q条文Q.0.10第7条规定 Ra = Quk/2 = 1260 / 2 = 630 kN 钢管插打深度为15m，满足承载力537kN的要求。 5.结论 根据计算得荷载所设计结构强度均满足规范要求。