灌注桩施工平台计算书

厦金客运码头客滚改造工程第1页目录第一章施工平台计算说明一、设计依据二、主要技术标准三、技术规范四、主要材料五、设计要点六、结构计算内容七、使用注意事项第二章施工平台结构计算书一工程概况二设计参数三贝雷纵梁计算四纵梁工字钢I36计算五桩顶横垫梁（工字钢I40）强度验算六钢管桩竖向承载力计算七、平台的稳定性验算。八、平台抗9级风稳定性验算。厦金客运码头客滚改造工程第2页第一章主桥施工平台计算说明一、设计依据本施工平台上部纵、横梁采用2I36c和2I40b的工字钢，下部桩基采用Φ630×8mm钢管作为桩基础，满足平台的使用功能要求。二、主要技术标准1、桥梁用途：满足本工程项目冲孔灌注桩施工使用的钢平台，使用寿命为3个月。2、设计单跨标准跨径5.5m～6m，平台长度84.5m，度宽24.5m。3、设计荷载：①成孔桩机（100KN/台，15台桩机总重1500KN），②500KN履带吊车，③才来材料堆放及电缆等荷载：2KN/m。本设计未设人行道荷载，暂不考虑人群荷载。4、平台面标高：+8.41m5、设计风速:24.4m/s(9级风20.8～24.4m/s)三、技术规范1、中华人民共和国交通部部标准《公路桥涵设计通用规范》JTJ021-89。2、中华人民共和国交通部部标准《公路桥涵结构及木结构设计规范》JTJ025-86。3、中华人民共和国交通部部标准《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）。4、中华人民共和国交通部战备办《装备式公路钢桥使用手册》（交通部战备办发布，1998年6月）。5、中华人民共和国交通部部标准《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000。四、主要材料1、钢材钢管桩采用Q235A钢板卷制，其技术标准应符合国家标准（GB699-65）的有关规定。型钢应符合国家标准（GB2101-80）的有关规定。钢材容许应力及弹性模量按JTJ025-86标准（page4页表1.2.5）厦金客运码头客滚改造工程第3页A3钢(Q235)：弯曲应力[σw]=145MPa剪应力[τ]=85MPa轴向应力[σ]=140MPa弹性模量E=2.1*105MPa16Mn钢：弯曲应力[σw]=210MPa剪应力[τ]=160MPa轴向应力[σ]=200MPa弹性模量E=2.1*105MPa五、设计要点本施工平台计算简支梁计算。设计单跨标准跨径5.5～6m。本平台基础为打入式钢管桩，每个排架设4根Φ630×8mm钢管桩，单桩允许承载力[P]（计算时按壁厚7mm计算，以确保安全）计算：取Φ630×8mm螺旋焊钢管材料进行验算，壁厚按δ=7mm进行计算，其钢管截面特性如下：A=136.935cm2I=13288.3cm4i＝31.15cmW=4218.7cm3M＝107.5Kg/m单根φ630mm，δ=7mm钢管截面承受的允许压力[N][N]＝（A×[σ]）＝136.935×10-4×140×103＝1917kN由于钢管桩为压杆，要考虑压弯失稳，故进行稳定性校核按两端铰支计算钢管稳定容许应力，该处钢管最大自由长度为L＝22.5m（根据勘测资料从强风化岩面标高在-14～-15.0之间，取强风化岩面起至钢管墩顶止-14.5～+7.5）。按照路桥施工计算手册表12-2公式，则钢管稳定容许应力：[σ]ω＝φ[σ]＝0.810*140＝113.4MPa式中：φ——压杆稳定系数；厦金客运码头客滚改造工程第4页λ＝νL/i＝1×22/0.3115=70.626＜80；ν——压杆的长度系数，该处取ν＝1；L——压杆的自由长度，该处L=22m；i——压杆对轴的惯性半径，该处i＝0.3115；[σ]——压杆材料的容许应力，钢管＝140MPa。查《钢结构设计规范》得，φ＝0.810。单根钢管的稳定容许压力：[P]＝[σ]ω·A＝113.4×106×136.935×10-4＝1552.8kN式中：[σ]ω——钢管的稳定容许应力（由上式求得）；A——钢管壁的横截面面积（直径0.8m，壁厚0.007m）故单根钢管稳定允许承载力[P]=1552.8kN，所以后续检算钢管的竖向荷载必须小于[P]＝1552.8kN。六、结构计算内容结构计算书中，荷载按成孔桩机（100KN/台，总重1500KN），500KN履带吊车，水管及电缆等其他荷载：2KN/m。本设计未设人行道，荷载暂不考虑人群荷载。按最不利情况进行布载和荷载组合，单跨标准跨径6m计算如下内容：1、贝雷纵梁计算2、纵梁工字钢I36计算3、桩顶横垫梁（工字钢I40）强度验算。4、钢管桩竖向承载力计算。5、平台的稳定性验算。6、平台抗9级风稳定性验算。七、使用注意事项在平台施工过程中，大于9级风时平台停止使用，过后必须对平台作全面检查后方可恢复工作。平台使用期必须经常检查平台状况，如有异常情况，必须查明原因，经处理后方可继续使用。严禁外来荷载碰撞平台，严禁在平台上进行船舶系缆。厦金客运码头客滚改造工程第5页第二章平台结构计算书一工程概况厦金客运码头客滚改造水工、土建工程水工工程码头为高桩墩式结构，外接钢趸船，外侧可停靠50m船舶；另有钢引桥一座，接客货滚装船。桩基为Φ1200mm、Φ1500mm灌注桩，码头全长为83m，共有19根水上冲孔灌注桩，4根钢趸船定位桩为嵌岩钢管桩，其上墩台为转接平台一个和吊桥架支墩2个。该工程主要位于厦门国旅码头泊位港池区域，该部分港池原来为炸礁区，体现地质特征为全分化和强分化岩。桩基护筒直接打入岩层有一定的难度，且客滚泊位的工期紧，因此平台搭设成功与否成为整个工程最为关键的一步。为确保工程施工进度满足要求，需加大桩机数量，基本上安排每两根桩一台机。同时为了搭设灌注桩护筒，需在平台上行走50t履带吊。平台上的荷载主要考虑施工荷载包括机械设备、打桩应力、材料堆放等。平台采用全平面设计，整个码头范围均搭设施工平台结合考虑以上因素，需要全面搭设平台才能完成施工任务，平台搭设面积为1510m2，见冲孔桩平台平面布置图。平台结构从上至下依次为5cm厚的松木板，10cm厚贝雷纵梁，2I36c工字钢纵梁，2I40b工字钢横梁，桩基为Φ630×8mm钢管桩。每个排架使用4根钢管桩，平台顶面标高为▽+8.41米。平台设计荷载：成孔桩机（100KN/台，总重1500KN），500KN履带吊车，堆货及电缆等荷载：2KN/m。本设计未设人行道荷载暂不考虑人群荷载。计算按6米跨径简支梁计算。厦金客运码头客滚改造工程第6页二设计参数1、荷载⑴.恒载（每跨）：松木面板（5cm）：6×30=180㎏/m=0.18t/m=1.8KN/m贝雷纵梁：6×105/3＝210㎏/m=0.210t/m=2.1KN/mI36纵梁6×1/1.5×59.9＝239.6kg/m=0.239t/m=2.396KN/mI40横垫梁6×67.6＝405.6kg=0.4056t=4.056KN⑵.活载：①500KN履带吊机（QUY50A）总重500KN，并吊重物为120KN，重物冲击系数为1.3，履带尺寸4.66m×0.76m，见尺寸图。②成孔桩机总重1500KN。厦金客运码头客滚改造工程第7页2500KN履带吊机每条履带单位压力70.6kN/m活载图一三贝雷纵梁检算平台面板由厚5cm松木铺成，桥面板底由贝雷纵梁铺设而成，单根贝雷纵梁结构尺寸为3×0.772m，底部纵梁跨径为1.5m，成孔桩机和履带吊不可能同时作用在同一跨上，取500KN履带吊机（QUY50A）作业时验算贝雷纵梁的抗弯和抗剪强度，度单根贝雷纵梁进行计算，松木板自重q=0.772*1.8/6=0.24KN/m,贝雷纵梁自重q=2.1/6=0.35KN/m,按500KN履带吊机（QUY50A）作业时进行计算。计算500KN履带吊机（QUY50A）时：按一根贝雷纵梁上的荷载为满布计算，履带的着地宽度及长度为0.76×4.66m，吊机工作时吊重120×1.3＝156KN（吊重冲击系数μ取0.3），吊机自重500KN，作用在一根贝雷纵梁上的线荷载为：恒载q1=0.59KN/m活载q2=（156+500）×0.772/（2×0.76×4.66）=71.49KN/mq＝q1+q2=71.49＋0.59＝72.08KN/m按1.5m跨径简支梁计算(1)弯距：Mmax=ql2/8=72.08*1.52/8=20.27KN.m。(2)剪力：Qmax=ql/2=72.08*1.5/2=54.06KN(3)截面应力σ=M/W=20.27*103/(3*39.7*10-6)=170.19Pa＜210MPaτ=Q/（h腹*d）=54.06*103/(3*8.56*0.45*10-4)=46.78MPa＜160MPaf=5ql4/(384EI)=5*72.08*103*1504/(384*2.1*106*198*10-4)=0.15cm＜厦金客运码头客滚改造工程第8页l/200=0.8cm满足规范要求四纵向I36纵梁检算作用在I36分配梁上的静荷载为松木板、贝雷纵梁和工字钢I36纵梁自重，动荷载100KN成孔桩机或500KN履带吊机（QUY50A）。I36分配梁的间距为1.5m松木板自重荷载为q1＝1.5*0.05*0.6*103Kg/m=0.45KN/m，贝雷纵梁自重荷载为q2＝105/2Kg/m=0.525KN/m，工字钢I36自重荷载为q3＝59.9Kg/m=0.599KN/m。作用在I36分配梁上恒载线荷载:q合＝q1+q2＋q3=1.574KN/m。按500KN履带吊机（QUY50A）作业时进行计算。工况一：当履带吊履带垂直与纵梁作业时，应有3纵梁分担履带重力50t履带吊机横向履带中距为3.54m，工作时应位于桥面中间，其履带着地长宽为4.66×0.76m，单根工字钢I36b承受的荷载为活载：P=（500+120×1.3）/3=218.6KN厦金客运码头客滚改造工程第9页恒载：q=1.574KN/m受力简图如图二、三p/2图二q2AB6.03p/2q2AB6.0p/23.542.46图三3按图二计算：(1)弯距：Mmax=ql2/8+Pl/4=1.574×62/8+109.3*6/4=177.47KN.m。(2)剪力：Qmax=q2l/2+P/2=1.635×6/2+218.6/4=59.55KN(3)截面应力σ=M/W=177.47×103/(877.6×10-6)=202.22MPa＞1.3×145Mpa=188Mpa（临时结构，取1.3的容许应力增大系数）τ=Q/A=59.55×103/(76.44×10-4)=14.94MPa＜85MPaf=8Pl3/(384EI)=8*109.3*103*60003/(384*2.1*106*15976*104)=1.46cm＜l/200=3cm弯曲应力不满足满足规范要求按图三计算：RA=P/2+(2.46/6)*P/2=109.3+109.3*(2.46/6)=154.11Kn(1)弯距：Mmax=ql2/8+3.54*P/2-2.46*P/2=1.574×62/8+1.08*218.6/2=131.57KN.m。(2)剪力：Qmax=154.11KN(3)截面应力厦金客运码头客滚改造工程第10页σ=M/W=131.57×103/(877.6×10-6)=149.9MPa＜1.3×145Mpa（临时结构，取1.3的容许应力增大系数）τ=Q/A=154.11×103/(76.44×10-4)=20.16MPa＜85MPa满足规范要求工况二：当履带吊履带平行于纵梁作业时，50t履带吊机横向履带中距为3.54m，工作时应位于桥面中间，其履带着地长宽为4.66×0.76m，单根工字钢I36承受的荷载为:活载：q1=（（500+120×1.3）/2）/4.66=70.39KN/m传递到纵梁上为5个集中力P=70.9.9*1=70.9KN恒载：q2=1.745KN/m受力简图如图四厦金客运码头客滚改造工程第11页图四q2AB0.670.676.04.66q1q2AB6.0pppp111p111(1)弯距：M1=q2l2/8=1.574×62/8=7.8KN.