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文檔簡介
1、青島海灣大橋四合同段棧橋、鉆孔平臺、臨時碼頭及鋼吊箱計算書中鐵十四局集團(tuán)技術(shù)開發(fā)部2007-51. 工程概況青島海灣大橋土建工程第4合同段,起止樁號為:左幅K16+010K19+130,長度為3120m;右幅K15+830K19+130,長度為3300m。主要施工標(biāo)準(zhǔn)跨度的主線非通航孔橋下部樁基、承臺、墩身及支座墊石施工。線路經(jīng)過區(qū)域位于海灣中北部,因沉積物淤積,地勢較平坦,在水深小于510m的區(qū)域,形成大片淺水灘,地形坡度小于13°。本標(biāo)段施工期平均水深6.2m左右。由于紅島連接線D匝道外側(cè)棧橋已經(jīng)搭設(shè)完畢,棧橋橋頭即在本標(biāo)起點(diǎn)處,并且水深較淺,為方便施工,本標(biāo)接既有棧橋繼續(xù)搭設(shè)重
2、型棧橋,棧橋從兩墩中間穿過。2. 重型棧橋設(shè)計與計算棧橋搭設(shè)根據(jù)所用材料的不同分兩種形式:貝雷架式和軍用梁式。貝雷梁式:棧橋?qū)?.0m,每300m設(shè)一個匯車點(diǎn),墩柱采用600mm鋼管樁,樁間采用剪刀撐連接,橫樁距為2.6m,縱樁距15m,樁頂橫梁采用2-I16a工字鋼,其上縱向鋪設(shè)貝雷桁架做主梁;貝雷桁架頂部橫向滿布I20a工字鋼,間距75cm;其上縱向鋪設(shè)I12.6工字鋼,間距30cm;頂面鋪設(shè)厚5mm鋼板,如下圖所示。軍用梁式:跨度分24 m和36 m兩種,如下圖所示。棧橋?qū)?.0m,每300m設(shè)一個匯車點(diǎn),基礎(chǔ)采用600mm鋼管樁,樁間采用剪刀撐連接,橫樁距為2.4m,樁頂橫梁采用2-I
3、25a工字鋼;其上縱向鋪設(shè)軍用梁做主梁,共4片,24 m跨單層布設(shè),36 m跨雙層布設(shè);軍用梁頂部橫向滿布I16工字鋼,間距1.0m;其上縱向鋪設(shè)I14工字鋼,間距30cm;頂面鋪設(shè)厚5mm鋼板。2.1貝雷梁方案2.1.1荷載本方案設(shè)計荷載為:單跨通過一輛載重8方的混凝土攪拌車。罐車總重量為30噸,考慮沖級系數(shù)1.4,那么檢算荷載為:300×1.4420KN。2.1.2工況工況一:車輛位于跨中,如圖所示;工況二:車輛位于靠近鋼管樁位置,如圖所示。2.1.3檢算采用SAP2000建立整體模型(如下圖所示),對兩種工況進(jìn)行分析。2.1.4檢算結(jié)果2.1.4.1工況一:縱向I12.6:Mm
4、ax=9.18KN·m Qmax=30.1KN 橫向分配梁:Mmax=14.8KN·m Qmax=75.7KN 貝雷梁:弦桿:Nmax=256.7KN<613KN;斜桿:Nmax=87.1KN<187KN;豎桿:Nmax=109.4KN<232KN; 接頭:Nmax=256.7KN<613KN;Qmax=55.7KN<361KN。 墊梁:Mmax=26.1KN·m Qmax=175.3KN 2.1.4.2工況二:縱向I12.6:Mmax=9.18KN·m Qmax=30.1KN 橫向分配梁:Mmax=14.8KN·
5、m Qmax=75.7KN 貝雷梁:弦桿:Nmax=275.3KN<613KN;斜桿:Nmax=125KN<187KN;豎桿:Nmax=169.1KN<232KN; 接頭:Nmax=275.3KN<613KN;Qmax=56.5KN<361KN。墊梁:Mmax=28.2KN·m Qmax=174.4KN 2.2 軍用梁方案2.2.1 軍用梁棧橋(36m)1 荷載本方案設(shè)計荷載為:單跨通過一輛載重8方的混凝土攪拌車。罐車總重量為30噸,考慮沖級系數(shù)1.4,那么檢算荷載為:300×1.4420KN。2 工況工況一:車輛位于跨中;工況二:車輛位于靠近
6、鋼管樁位置。3 檢算采用SAP2000建立整體模型,對兩種工況進(jìn)行分析。建模如下:4 檢算結(jié)果工況一:1 縱向I12.6:Mmax=3.17KN·m最大剪應(yīng)力為28MPa125MPa,滿足要求2 橫向鋼枕:Mmax=17KN·m最大剪應(yīng)力為47.9MPa125MPa,滿足要求3 軍用梁:跨中N1受最大軸力為:524KN1000KN,滿足受力要求。工況二:罐車位于靠近鋼管樁位置,因橋面系相同,故不必檢算,僅檢算軍用梁梁端桿件即可。經(jīng)計算,軍用梁斜桿最大軸力為188KN1000KN,端構(gòu)件豎桿213KN540KN,撐桿受力為82KN450KN,各桿件均滿足受力要求。當(dāng)罐車靠近鋼
7、管樁位置時,此時鋼管樁基礎(chǔ)受力最大,受力包括兩部分:相鄰兩跨重量,合計為:330KN85KN415KN。此時,鋼管樁受力最大為415KN428KN,滿足受力要求。鋼管樁單樁承載力計算如下: 計算依據(jù):建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ94-94和本項(xiàng)目巖土工程勘察報告 單樁豎向承載力設(shè)計值(R)計算過程: 樁型:預(yù)制樁、鋼管樁 樁基豎向承載力抗力分項(xiàng)系數(shù):s=p=sp=1.65 樁類別:圓形樁 直徑或邊長d/a=600mm 截面積As=.282743334m 周長L=1.88495556m 第1土層為:淤泥,極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsik=20Kpa 層面深度為:-4.5m; 層底深度為:-13m 土層厚度h=
8、 8.5 m 土層液化折減系數(shù)L=1 極限側(cè)阻力Qsik=L×h×qsik×L=1.88495556× 8.5 ×20×1= 320.4424452 KN 第2土層為:粘土,極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsik=50Kpa 層面深度為:-13m; 層底深度為:-16.5m 土層厚度h= 3.5 m 土層液化折減系數(shù)L=1 極限側(cè)阻力Qsik=L×h×qsik×L=1.88495556× 3.5 ×50×1= 329.867223 KN 總極限側(cè)阻力Qsk=Qsik= 650.309668
9、2 KN 極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值qpk=200KN 極限端阻力Qpk=qpk×As=200×.282743334= 56.5486668 KN 總側(cè)阻力設(shè)計值QsR=Qsk/s= 394 KN 端阻力設(shè)計值QpR=Qpk/p= 34 KN 基樁豎向承載力設(shè)計值R=Qsk/s+Qpk/p= 650.3096682 /1.65+ 56.5486668 /1.65= 428 KN2.2.2 軍用梁棧橋(24m)24m軍用梁棧橋在SAP2000里建模如下圖所示:24m軍用梁棧橋與36m軍用梁棧橋橋面系部分設(shè)計相同,在此不進(jìn)行檢算,現(xiàn)檢算軍用梁受力情況: 荷載位于跨中,受力分析后,跨中處桿
10、件最大軸力為413KN1000KN,故受力滿足要求。 當(dāng)荷載位于邊上時,受力分析如下圖所示:端構(gòu)件最大軸力為131KN540KN,N3桿受最大軸力為141KN550KN,各桿件受力均滿足軍用梁承載力要求。 基礎(chǔ)部分與36m軍用梁相同,而其跨度較小,檢算參考36m跨度軍用梁棧橋,受力滿足要求。3. 鉆孔平臺檢算鉆孔平臺基礎(chǔ)采用600×8mm的鋼管樁,鋼管樁頂部設(shè)置2I32a墊梁,梁部結(jié)構(gòu)采用貝雷梁,跨度15m,貝雷梁頂部設(shè)I20a橫梁,間距40cm,I20a橫梁頂部滿鋪8mm鋼板,在SAP2000中建模如下圖所示:在鉆孔平臺上加載如下:經(jīng)程序分析得:I25a橫梁:Mmax32KN.mQ
11、max=144.65KN貝雷梁:弦桿:Nmax=435KN<613KN;斜桿:Nmax=74KN<187KN;豎桿:Nmax=104KN<232KN; 接頭:Nmax=435KN<613KN;Qmax=55.7KN<361KN。2I32a墊梁:Mmax141.3KN.mQmax=144.65KN鋼管樁:Nmax=220.6KN800KN(單樁承載力)4. 吊箱圍堰檢算單壁式鋼吊箱圍堰采用圓形,直徑10.2 m,承臺和內(nèi)壁有很大的空隙,最大處1.7 m,對角線處最小0.71 m,以便于質(zhì)量檢查和防腐工程施工。根據(jù)施工區(qū)段的水位變化確定鋼吊箱的高度,由涌潮時的最高水位
12、控制,高度設(shè)計為7.0m,分上下2節(jié),每節(jié)6塊,底模由主橫梁和鋼筋砼底板組成,鋼筋砼底板厚0.1m,側(cè)模采用單壁形式,壁厚0.4 m ,周圍邊箱板可拆除后多次倒用,底板部分可視作一次性消耗材料。1、單壁式鋼吊箱圍堰設(shè)計介紹受力體系介紹套箱底模為槽鋼組成的主橫梁上承鋼筋砼底板,槽鋼選用I40b,共8組,槽鋼通過拉壓桿吊起,拉壓桿焊接在鋼護(hù)筒上,作為套箱支撐受力點(diǎn),用以支撐鋼吊箱和封底混凝土以及承臺混凝土的重量。鋼吊箱無論是承受承臺砼壓力還是承受高潮位時的上浮力,都會通過拉壓桿將壓力或拉力傳給鉆孔灌筑樁、鋼護(hù)筒和鋼管樁上。鋼吊箱圍堰結(jié)構(gòu)鋼吊箱圍堰由側(cè)模、底模2部分組成,設(shè)計總重約38t。底模I40
13、b為主橫梁,共8組,按照2.0m間距布置。主橫梁中間位置通過拉壓桿吊起,同時把拉壓桿焊接在鋼護(hù)筒上,兩端用倒鏈掛在鋼管樁上,形成框架后,上面鋪設(shè)套箱底板。套箱底板用鋼筋砼制作,厚度0.15m,并預(yù)埋法蘭,法蘭上焊接拉壓桿。套箱的側(cè)板采用6mm 的鋼板、四周由75號和100號角鋼組成的環(huán)形行架,10號槽鋼豎向背肋,10橫向背肋組成,分塊加工制作而成,塊與塊之間采用法蘭連接,法蘭之間采用止水橡膠圈,防止?jié)B漏。根據(jù)承臺施工過程,對吊箱圍堰的檢算可分如下工況:工況一:倒鏈下放吊箱圍堰,該施工過程中,底板主梁承擔(dān)吊箱重量、底板混凝土重量,需對底板主梁進(jìn)行檢算。工況二:吊箱圍堰下放到位后,澆注封底混凝土階
14、段,該階段由主梁承擔(dān)封底混凝土重量,需檢算底板主梁。工況三:將吊箱圍堰連通管封堵后,抽出圍堰內(nèi)的海水,且位于高潮水位,此時,吊箱圍堰側(cè)壁承受海水壓力,底板承擔(dān)浮力,需檢算吊箱圍堰側(cè)壁強(qiáng)度、拉壓桿及焊縫強(qiáng)度。4.1 工況一如下圖所示,倒鏈下放鋼吊箱,此時,吊箱及底板重量由倒鏈承擔(dān),需對底板主梁進(jìn)行檢算:以上工況在SAP2000下建模如下:計算后,彎矩如下圖所示:縱向I40b:Mmax=73KN·m Qmax=58KN 4.2 工況二混凝土澆注階段:建模如下圖所示:4.2.1 底模主梁:縱向I40b:Mmax=120KN·m Qmax=58KN 4.2.2 拉壓桿214砼澆注階
15、段,拉壓桿受拉力,經(jīng)計算為307KN,215MPa,滿足受力要求。4.3 工況三如下圖所示:4.3.1 吊箱強(qiáng)度檢算此時,吊箱封底混凝土處收水壓力最大,最大水壓力為:取吊箱靠近封底混凝土處1m高度進(jìn)行檢算,受力如下圖所示:根據(jù)計算可知: 該截面承受應(yīng)力為373/0.000662MPa(滿足受力要求)4.3.2 拉壓桿檢算(214)抽水后,拉壓桿承受吊箱圍堰浮力,F(xiàn)浮力g圍堰重量封底砼重量 1.1×3.14×5.42×6.3×1038024×3.14×5.12×0.9 4201KN每根拉壓桿承受壓力為262KN,檢算如下:1
16、輸入數(shù)據(jù)1.1 基本輸入數(shù)據(jù) 構(gòu)件材料特性 材料名稱:3號鋼第1組 設(shè)計強(qiáng)度:215.00(N/mm2) 屈服強(qiáng)度:235.00(N/mm2) 截面特性 截面名稱:槽鋼組合截面(GB707-88):xh=14a(型號) 槽鋼型號:14a (型號) 截面寬度100w600:500 (mm) 綴件類型:方鋼綴板 構(gòu)件高度:4.500(m) 容許強(qiáng)度安全系數(shù):1.00 容許穩(wěn)定性安全系數(shù):1.001.2 荷載信息 恒載分項(xiàng)系數(shù):1.00 活載分項(xiàng)系數(shù):1.40 是否考慮自重:考慮 軸向恒載標(biāo)準(zhǔn)值: 262.000(kN) 軸向活載標(biāo)準(zhǔn)值: 0.000(kN) 偏 心 距Ex: 0.0(cm) 偏 心
17、 距Ey: 0.0(cm)1.3 連接信息 連接方式:普通連接 截面是否被削弱:否1.4 端部約束信息 X-Z平面內(nèi)頂部約束類型:固定 X-Z平面內(nèi)底部約束類型:固定 X-Z平面內(nèi)計算長度系數(shù):0.65 Y-Z平面內(nèi)頂部約束類型:固定 Y-Z平面內(nèi)底部約束類型:固定 Y-Z平面內(nèi)計算長度系數(shù):0.652 中間結(jié)果2.1 截面幾何特性 面積:37.04(cm2) 慣性矩Ix:1128.00(cm4) 抵抗矩Wx:161.00(cm3) 回轉(zhuǎn)半徑ix:5.52(cm) 慣性矩Iy:20197.79(cm4) 抵抗矩Wy:807.91(cm3) 回轉(zhuǎn)半徑iy:23.35(cm) 塑性發(fā)展系數(shù)x1:1
18、.05 塑性發(fā)展系數(shù)y1:1.00 塑性發(fā)展系數(shù)x2:1.05 塑性發(fā)展系數(shù)y2:1.00 分肢的Ix:564.00(cm4) 分肢的Iy:53.20(cm4) 分肢的ix:5.52(cm) 分肢的iy:1.70(cm)2.2 材料特性 抗拉強(qiáng)度:215.00(N/mm2) 抗壓強(qiáng)度:215.00(N/mm2) 抗彎強(qiáng)度:215.00(N/mm2) 抗剪強(qiáng)度:125.00(N/mm2) 屈服強(qiáng)度:235.00(N/mm2) 密度:7850.00(kg/m3)2.3 穩(wěn)定信息 繞Y軸屈曲時最小穩(wěn)定性安全系數(shù):2.54 繞X軸屈曲時最小穩(wěn)定性安全系數(shù):2.43 繞Y軸屈曲時最大穩(wěn)定性安全系數(shù):2.56 繞X軸屈曲時最大穩(wěn)定性安全系數(shù):2.45 繞Y軸屈曲時最小穩(wěn)定性安全系數(shù)對應(yīng)的截面到構(gòu)件頂端的距離:4.500(m) 繞X軸屈曲時最小穩(wěn)定性安全系數(shù)對應(yīng)的截面到構(gòu)件頂端的距離:4.500(m) 繞Y軸屈曲時最大穩(wěn)定性安全系數(shù)對應(yīng)的截面到構(gòu)件頂端的距離:0.000(m) 繞X軸屈曲時最大穩(wěn)定性安全系數(shù)對應(yīng)的截面到構(gòu)件頂端的距離:0.0
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