吊船湾大桥钻孔平台设计计算书.docx

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1、吊船湾大桥钻孔平台设计计算书计算：复核：乐清湾大桥及接线工程第Oi标段项目部二。一五年三月目录1钻孔平台设计依据-1-2钻孔平台结构设计-1-3荷载取值-2-3. 1钻孔平台结构自重-2-3.2 混凝土运输车-2-3.3 钻机荷载-2-3.4 钢筋笼及导管荷载-2-4材料参数取值-2-5有限元模型建立-3-5.1有限元模型-3-5.2荷载工况-4-6钻孔平台计算结果-6-6.1面板计算结果-6-6.1.1工况一计算结果-6-6.1.2工况二计算结果-7-6.1.3一L：.*v0076.2 112.6分配梁计算结果-8-6. 2.1工况一计算结果-8-7. 2.2工况二计算结果-9-8. 2.3

2、_5.vj,106.3 122a分配梁计算结果-11-6.3.1工况一计算结果-11-6.3.2_5vt*,126.3.3工况三计算结果-12-6.4贝雷纵梁计算结果-14-6.4.1.1：viz!146.4.2.L/52vtz!146. 4.3工况三计算结果-15-6.5 承重横梁计算结果-16-6.6 .1二5-V-,166.5.2工况二计算结果-17-6.5.3工况三计算结果-18-6.6钢管桩计算结果-19-6 .6.1荷载取值-19-7 .6.2计算结果-20-7钢管桩承载力检算-23-7.1自J-J,237.1承载力计算公式-24-7.2钢管桩极限承载力-24-8台风期栈桥稳定性检

3、算-30-8.1风荷取值308.2计算结果-31-吊船湾钻孔平台设计计算书1钻孔平台设计依据公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2004)钢结构设计规范(GB50017-2003)港口工程荷载规范(JTJ215-98)公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTJo25-86)公路桥涵地基与基础设计规范(JTGD63-2007)公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ024-85)公路工程水文勘测设计规范(JTGC30-2002)装配式公路钢桥多用途使用手册(广州军区工程科研设计所，2002)乐清湾大桥及接线工程第YSOl合同两阶段施工图设计(第三册第二分册)2钻孔平台结构设计根据设计图纸，吊船湾大桥海域内

4、承台平面尺寸为7.4m6.7m,相应的钻孔平台尺寸设置为9m9m,平台顶标高+7.0m。平台结构形式由上往下依次为8mm花纹钢板，112.6小纵梁，122a横向分配梁；小纵梁中心间距为0.3m,横向分配梁中心间距0.75m,平台承重纵梁采用7排单层321型贝雷梁，间距为0.92.425m+0.45m+0.9m+2.425m+0.9m,贝雷梁跨度3.705m。平台承重横梁采用2136a型钢，支承在支墩钢管顶部。平台承重支墩采用9根66308mm钢管，分3排设置，钢管横桥向中心间距3.705m,顺桥向中心间距3.75m钢管桩平联剪刀撑均采用20a槽钢。详见下图：3荷载取值3.1 钻孔平台结构自重钢

5、材容重取78.5KNm3,计算时程序自动计算。3.2 混凝土运输车8方混凝土罐车：载重时重量52t,取1.2倍冲击系数为62.4to总重：624kN轮距：1.8m轴距：4m+1.4m前轴重力标准值：93.6KN后轴重力标准值：2221kN前轮着地面积：0.30m0.20m后轮着地面积：0.60m0.20m3.3 钻机荷载吊船湾大桥钻孔桩施工主要采用冲击钻和正循环钻机，其中正循环钻机整机质量较大，验算时按正循环钻机自重进行计算。查阅相关资料，钻孔直径1.5m正循环钻机约重20t,计算式考虑1.2倍冲击系数为24t,为了保证良好的受力，钻机支撑点下垫314mm,75cm*75cm钢板，钢板下布置三

6、根2m长截面25cm*25cm方木以使支点荷载分摊出，方木布置应于最上层工字钢垂直，用按4个集中力加载至计算模型中。3.4 钢筋笼及导管荷载吊船湾大桥钻孔桩桩长最长为75m,相应的钢筋笼质量为9.92t,按IOt考虑；灌注水下混凝土所需导管总长81.3m,按6400X5mm考虑，质量为3.96t,按4t考虑。计算时按4个集中力加载至计算模型中。4材料参数取值根据钢结构设计规范，对于Q235材料强度的设计值川=190MPa,fv=0Mpa;对于Q345材料强度的设计值f=250Mp,=145的4。贝雷架材料为16Mn钢，根据公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTJo25-86)规定：钢材的容许应力

7、按照基本容许应力提高30%,个别不是主要的受力杆件，允许采用不超过钢材屈服应力的85%0平台计算时，16Mn钢采用的容许应力如下：拉应力、压应力、抗弯应力：1.3x210=273MPa剪切应力：1.3x120=156MPa型钢及钢管容许应力如下：拉应力、压应力、弯曲应力：188.5帅。剪切应力：UOMpa5有限元模型建立5.1 有限元模型钻孔平台的数值分析采用桥梁专用分析软件MidasCivil进行建模分析，贝雷架、分配梁及钢管桩采用空间梁单元模拟，面板采用板单元模拟。梁、板单元的截面参数及截面类型均按计划施工采用的材料模拟。按一个钻孔平台建立三维整体有限元模型,模型划分为3134个节点，33

8、05个单元，其中梁单元2450个，板单元855个。有限元模型如下图：图5-1钻孔平台整体有限元模型图5-2钻孔平台有限元模型断面图5.2 荷载工况吊船湾大桥每个钻孔平台布置一台钻机，验算时按静荷载最不利状态，即其中一根桩钻进，另一根桩灌注水下混凝土。混凝土运输车活载按以下三个工况进行布置：工况一：混凝土运输车走行线路与112.6工字钢及贝雷纵梁平行，且后轮作用于平台中心。工况二：混凝土运输车走行线路与122a工字钢平行，且后轮作用于平台边缘，即钻孔平台偏载状态。工况三：混凝土运输车走行线路与122a工字钢平行，且后轮作用于钻孔平台中心。根据以上加载工况,加载整体有限元模型a）加载整体有限元模型

9、b）加载断面示意图图5-4工况二加载示意图a）加载整体有限元模型b）加载断面示意图图5-5工况三加载示意图6钻孔平台计算结果6.1 面板计算结果由于平台面板为薄板结构，此处只考虑面内受拉应力、剪切应力，不考虑面外弯曲引起的弯曲应力和压应力。6.1.1 工况一计算结果图6-1给出了工况一作用下桥面钢板的正应力、剪切应力。b）最大剪切应力图（单位：Mpa）图6-1工况一钻孔平台面板应力图从图61可以看出，钻孔平台面板最大正应力为34.9Mpa,最大剪切应力为17.5MPa,应力值均小于允许应力，满足要求。6.1.2工况二计算结果图6-2给出了工况二作用下桥面钢板的正应力、剪切应力。MU*AkM*l

10、postCROCeSaOR火”STmY nSK-HAX.1W2U*ox URTggg 工，93XglX*a）最大正应力图（单位：Mpa）b）最大剪切应力图（单位：Mpa）”才.MSA*4POCTm0CB8OC“5T3TrrMA 3C4A A.UeMa.i.30OO1 L37701-4 L2M*C01 -4 33 -4 atxmooo M 74O0 .ai43c C00 M X0927teC00 LsemorarXtN: XXxt. WR.*aeNmA2EHW：。第 1，13寰力图6-2工况二钻孔平台面板应力图从图6-2可以看出，钻孔平台面板最大正应力为23.0Mpa,最大剪切应力为16.8MP

11、a,应力值均小于允许应力，满足要求。6.1.3工况三计算结果图6-3给出了工况三作用下桥面钢板的正应力、剪切应力。M2AW0”POsTOtoqsscaR*TMT5TSMOMMXMi2-903Xl2OU9*OOtL94Z3t*0013加1LMOg3Sei4CoOOOXXH000NN2eKW-44M4O01.3J9M01-1MO4O1-J.27WC018,4WK*MAXIMCM7.*Q07县口，OyDESa）最大正应力图（单位：Mpa）AJXM.S83SO 04000C0USi7B400l -2J：183e001 3 仍 SFI Ymw*08 f319M001b）最大剪切应力图（单位：Mpa）图6

12、-3工况三钻孔平台面板应力图从图6-3可以看出，钻孔平台面板最大正应力为29.0Mpa,最大剪切应力为17.2MPa,应力值均小于允许应力，满足要求。表1给出了各工况下钻孔平台面板应力结果汇总：表1面板应力计算结果汇总验算内容工况一工况二工况三设计值是否满足正应力34.923.029.0188.5是剪切应力17.516.817.2110是6.2112.6分配梁计算结果6.2.1 工况一计算结果图6-4给出了工况一作用下112.6分配梁的正应力、剪切应力及变形:postECn九Bxif*o41ZfAF1lMW*OI4cvowwoxJ4EW8f29MMO1.55271COX-y-41159Wlmcoaurf一Hm*2。1:M“3S5a）最大正应力图（单位：Mpa）MAX:2202x*5wn*ii-UN*2SGM7r-Ub）最大剪切应力图（单位：Mpa）c）变形图（单位：）图6-4工况一112.6型钢计算结果图从图6-4可以