浙江某水中钻孔桩平台及钢管桩承载力计算书

'GS23号墩钻孔平台计算书编制：受控状态：复核：审核：批准：有效状态:二0一二年三月第18页共19页 目录1编制依据22工程概况23钻孔桩平台方案综述34材料及机械设备34.1机械设备性能指标34.2材料物理及力学性能85、结构检算95.1面板计算95.2、纵梁检算105.3、横梁检算125.4、钢管桩承载力检算（长度确定）155.5、钢管桩稳定性检算175.6、钢护筒及钻孔桩施工186、计算结果汇总表18第18页共19页 GS23号墩钻孔平台计算书1编制依据（1）XX大桥勘测设计研究院（2）XX工程勘察院二0一0年十月（3）《客货共线铁路桥涵工程施工技术指南》（TZ203-2008）（4）《铁路桥涵工程施工质量验收标准》（J286-2004）（5）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）（6）《铁路桥涵钢筋砼和预应力砼结构设计规范》（TB10002.3-2005J462-2005）（7）《路桥施工计算手册》（8）《简明施工计算手册》（第三版）（9）MIDAS2006计算软件2工程概况GS23号墩位于GS区间跨大西坝河连续梁中墩，桥墩位于离岸4m的河道中，墩位东侧路面高程2.60m，常水位高程1.45m，河床高程0.47m。GS23号墩承台平面尺寸为7.2*9.2m（纵*横），承台厚度2.5m，承台底高程：-4.994m。根据XX工程勘察院二0一0年十月,选择临近墩位，地勘点资料见下表。墩号地勘点编号地勘点里程墩中心里程GS23SG-XZ07CK0+621.97CK0+647.176地质柱状图如下：第18页共19页 选择SG-XZ07地勘点作为计算依据。3钻孔桩平台方案综述承台位于河道中，为满足钻孔桩施工要求，须在承台范围搭设钻孔平台，钻孔平台由Φ600*10mm钢管桩基础和“3工45a”工字钢横梁、“工16”工字钢纵梁和“δ10mm”花纹钢板面板组成。荷载考虑50t履带吊机上平台打拔桩、25t汽车吊上平台吊装10t以内物品、8立方砼搅拌车上平台灌注和钻机正常钻进灌注施工。吊车、砼搅拌车不得在平台上掉头，只能沿指定方向做前后运动。4材料及机械设备4.1机械设备性能指标（1）、永安DZJ-90型振动锤第18页共19页 （2）、PD-100履带起重器（50t履带吊）主要技术性能表项目单位数据规格最大额定总起重量t主钩50(3～3.7m时)副钩5最大工作幅度m主钩34副钩34最大幅度时起重量t主钩1.5副钩1.5最大起重高度m主钩48副钩53主要尺寸臂杆长度m13～52(3m一档)付臂长度m6.1～15.25(3.05m一档)臂杆变幅角度°30～80（50m时为50°～80°）履带长×宽m4.66×0.76两履带中心距离缩回时2.54张开时3.54总重量tKH-180-245.8PD-10048.8地面压力kPaKH-180-259.8PD-10063.7输送时尺寸m长×宽×高11×3.3×3.2第18页共19页 主臂(t)ab13.016.019.022.025.028.031.034.037.040.043.046.049.052.03.750.00(4.5m)36.554.044.8544.80(5.5m)26.555.031.0030.9030.8530.856.023.5523.5023.4023.4023.3023.307.018.9818.8518.8018.7518.6518.6018.558.015.7515.6515.6015.5515.5015.4515.3515.3015.209.013.4513.3513.3013.2513.1513.1013.0512.9512.9012.8512.7510.011.7011.6011.5511.5011.4011.3511.2511.2011.1511.0511.0010.9010.8512.09.209.159.069.088.908.858.808.708.658.558.508.408.358.2514.08.95(12.3m)7.457.407.357.257.207.107.056.956.906.806.756.656.6016.06.90(14.9m)6.206.156.056.005.905.855.755.705.605.555.455.3518.05.50(17.5m)5.205.155.055.004.984.854.754.704.604.554.4520.04.504.454.354.304.204.154.053.953.903.803.7522.03.853.803.703.653.553.503.403.353.253.1524.03.70(22.7m)3.353.253.203.103.082.952.852.802.7026.015.553.10(25.3m)2.852.802.702.652.552.462.352.2528.02.55(27.9m)2.452.352.302.202.102.001.9030.02.152.102.001.901.801.701.6032.02.10(30.5m)1.801.701.601.501.401.3034.01.70(33.0m)1.501.351.251.151.05注：a.表示主臂长（m）；b.表示工作幅度（m）。第18页共19页 （3）、GPS-20钻盘式回旋钻机（4）、PY25型汽车起重机第18页共19页 （4）、斯太尔8-10方砼搅拌车第18页共19页 4.2材料物理及力学性能（1）、“δ10mm”花纹钢板a、钢板厚度：10mmb、容重：78.5kN/m3c、力学性能指标，，（2）、“工16”普通工字钢a、截面尺寸：88*160mmb、容重：0.205kN/mc、力学性能指标，，（3）、“工45”普通工字钢a、截面尺寸：150*450mmb、容重：0.804kN/mc、力学性能指标，，（4）、“Φ600*10”螺旋钢管a、截面尺寸：Φ600*10mmb、容重：1.46kN/mc、力学性能指标，，第18页共19页 5、结构检算5.1面板计算面板采用厚度10mm的花纹钢板，钢板下设置间距350mm的（净间距）“工16”工字钢纵梁（顺桥向放置）。5.1.1、荷载组合（1）、履带吊荷载履带吊自重50t，90型振动锤自重5.8t、最大拔桩力25.4t，9m长Φ600*10mm钢管自重1.3t，因此拔桩时履带接地压力最大，即：（2）、汽车吊机及砼搅拌车荷载PY25汽车吊机自重29.2t，最大起重量为25t（但起重时支腿下垫有垫木，将荷载直接传递到横梁上，因此计算面板是仅考虑其自重即可）；斯太尔8-10方砼搅拌车自重13t、8立方砼自重19.2t，总重为32.2t。搅拌车和吊车后轴均为双轴双轮，因此按前轴计算，按前轴轴重7吨、后轴28吨计，即：（单胎宽度按200mm计）因此荷载选用，取1m宽板按简支梁计算。5.1.2、计算模型5.1.3、承载力检算（a）、强度第18页共19页 ，合格；（b）、刚度，合格。5.2、纵梁检算面板下设置净间距350mm的“工16”工字钢纵梁，工字钢纵梁安装在桩顶横梁上，桩顶横梁中心间距2.8+2.5+2.8m，按连续梁检算。5.2.1、荷载组合（1）、履带吊荷载履带吊自重50t，90型振动锤自重5.8t、最大拔桩力25.4t，9m长Φ600*10mm钢管自重1.3t，因此拔桩时履带接地压力最大，履带长度4.66m，因此每根履带荷载由13根纵梁承受，每根纵梁受力按集中力计：即：（2）、汽车吊机及砼搅拌车自重荷载第18页共19页 PY25汽车吊机自重29.2t，最大起重量为25t（但起重时支腿下垫有垫木，将荷载直接传递到横梁上，因此计算面板是仅考虑其自重即可）；斯太尔8-10方砼搅拌车自重13t、8立方砼自重19.2t，总重为32.2t。搅拌车和吊车后轴均为双轴双轮，因此按前轴计算，按前轴轴重7吨、后双轴28吨计，即：（3）、汽车吊机吊重状态支腿荷载PY25汽车吊机自重29.2t，最大起重量为25t，按最大起吊重量下单侧两个支腿承受全车（物）重量，每个支腿由两根型钢纵梁承重（支腿下垫木长度1m），即：因此荷载选用，作为集中力作用在单根“工16”工字钢纵梁上，纵梁跨度为2.8+2.5+2.8m。5.2.2、计算模型5.2.3、承载力检算（a）、强度，合格；（b）、刚度第18页共19页 ，合格。（c）、支反力。5.3、横梁检算“工16”工字钢纵梁下（桩顶上）设置横桥向“3工45a”工字钢横梁，工字钢横梁安装在桩顶上，钢管2*6.5+7m，按连续梁检算。5.3.1、荷载组合（1）、履带吊机荷载履带吊自重50t，90型振动锤自重5.8t、最大拔桩力25.4t，9m长Φ600*10mm钢管自重1.3t，因此拔桩时履带接地压力最大，履带长度4.66m，按最不利横梁（中间两道横梁），履带吊机荷载全部作用在横梁上：即：（2）、汽车吊机吊重状态支腿荷载第18页共19页 PY25汽车吊机自重29.2t，最大起重量为25t，按最大起吊重量下单侧两个支腿承受全车（物）重量，每个支腿由1根型钢横梁承重（支腿下垫木长度1m），即：（3）、钻机荷载GPS-20钻机自重10t，工作时最大拉拔力按10t计，按全部荷载由前支点承受，则支点集中荷载为：。因此按较大荷载（作用长度4.66m）加上部自重进行检算。“3工45a”横梁自重“工16a”自重：面板钢板：材料自重荷载组合为：5.3.2、计算模型5.3.3、承载力检算（a）、强度弯矩图：剪力图：第18页共19页 ，合格；（b）、刚度，合格。（c）、支反力第18页共19页 。5.4、钢管桩承载力检算（长度确定）采用Φ600*10mm钢管桩作为基础，计算地质资料见第2条。5.4.1、荷载计算钢管桩承受轴力采用5.3条最大支反力，钢管桩采用封口桩，因此不计桩身自重（钢管桩浮力大于自重）即：5.4.2、桩长计算按《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJD63-2007）第5.3.3节第2条沉桩的容许承载力：第18页共19页 因考虑河道淤泥厚度，承载力起算高程-1.93m（即从②1层开始计算承载力），不考虑冲刷影响。有效土层参数表层号土层描述高程（m）层厚极限摩阻力（kPa）层顶层底②1粘土-1.93-3.031.12200.6②2-2淤泥质粉质粘土-3.03-11.638.61600.7②3淤泥质粘土-11.63-19.237.61800.7③2粉质粘土-19.23-20.831.63000.7④1-1淤泥质粉质粘土-20.83-26.035.22000.7④2粘土-26.03-32.836.82800.6⑤2粉质粘土-32.83-34.631.85516000.7注：表中取值来自2010年10月版详堪图表7.2-1及综合地质柱状图。第18页共19页 计算过程：层号层顶高程（m）层厚(m)极限承载力aτ、ai本层承载力Fi(kN)桩周桩周累计桩尖②1-1.931.12200.613.89013.89②2-2-3.038.61600.792.141106.03②3-11.637.61800.791.605197.64③2-19.231.63000.732.142229.78④1-1-20.835.22000.769.642299.42④2-26.036.82800.6107.62407.04⑤2-32.831.85516000.765.281472.3158.256根据计算，钢管桩底应深入⑤2层，深入长度l5为：因此钢管桩桩底高程：-32.83-1.45=-34.28m。5.5、钢管桩稳定性检算选用Φ600*10mm螺旋钢管，钢管间用“【16a”槽钢做横向连接。5.5.1、钢管桩自由长度计算钢管桩顶最大高程为：3.45m，河床高程-1.93m，钢管桩自由长度按3.45-(-1.93)=5.38m计。5.5.2、荷载计算钢管桩承受轴力采用5..3条最大支反力作为轴力检算。5.5.3、稳定性检算（承载力检算）自由长度l0=5380mm，钢管回转半径i=209mm，则长细比：第18页共19页 查稳定性系数得稳定性检算：，合格。5.6、钢护筒及钻孔桩施工钢护筒采用厚度10mm钢板卷制，护筒直径1800mm（需振动下层，考虑到定位及下沉误差，每边比桩基半径大300mm），为防止钻进和灌注过程中“穿孔”，护筒打入②2-2层以下1.0m，即护筒底高程为-4.03m，护筒顶与平台顶相平，即顶高程为4.07m，因此护筒长度为4.07-（-4.03）=8.1m，取8m整。护筒顶面以下500mm处用Φ325*7.5mm钢管两两联通，便于将相邻护筒作为泥浆沉淀池和循环池。6、计算结果汇总表构件计算结果汇总表构件名称/规格计算结果应力(Mpa)挠度(mm)反力(kN)大小容许值大小容许值大小容许值δ10mm钢面板1291880.85L/400//“工16”横梁1101883.3L/40036.4/“3工45a”纵梁17118815L/400618/附注：1、钢管桩稳定性σ=34Mpa；第18页共19页'