三丘田灌注樁施工平臺計算書

1、頁眉頁腳輪渡碼頭擴(kuò)建及配套工程（鼓浪嶼輪渡候船平臺及三丘田碼頭擴(kuò)建工程）灌注樁施工平臺結(jié)構(gòu)計算書計算：_審核：_編制時間：2011 年 12 月 20 日頁眉頁腳中交三航局鼓浪嶼輪渡候船平臺及三丘田碼頭擴(kuò)建工程項目經(jīng)理部第一章施工平臺計算說明一、設(shè)計依據(jù)二、主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)三、技術(shù)規(guī)范四、主要材料五、設(shè)計要點(diǎn)六、結(jié)構(gòu)計算內(nèi)容七、使用注意事項第二章施工平臺結(jié)構(gòu)計算書一工程概況二設(shè)計參數(shù)三20槽鋼計算四縱梁工字鋼136計算五樁頂橫墊梁（工字鋼I36）強(qiáng)度驗算六鋼管樁豎向承載力計算七、平臺的穩(wěn)定性驗算。頁眉頁腳八、平臺抗9級風(fēng)穩(wěn)定性驗算第一章 施工平臺計算說明一、設(shè)計依據(jù)本施工平臺上部縱、橫梁采用 13

2、6b 和 3136b 的工字鋼，下部樁基采用630 x8mm 鋼管作為樁基礎(chǔ)，滿足平臺的使用功能要求。二、主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1、橋梁用途：滿足本工程項目沖孔灌注樁施工使用的鋼平臺，使用壽命為3 個月。2、設(shè)計單跨標(biāo)準(zhǔn)跨徑 5.5m6m。3、設(shè)計荷載： 成孔樁機(jī)（100 KN/臺），500KN 履帶吊車，材料堆 放及電纜等荷載：2KN/m。本設(shè)計未設(shè)人行道荷載，暫不考慮人群荷載。4、 平臺面標(biāo)高：與老駁岸齊平（輪渡擴(kuò)建平臺為+7.3m ;三丘田碼頭為+7.5m）。5、設(shè)計風(fēng)速：24.4m/s（9 級風(fēng) 20.8 24.4m/s）三、技術(shù)規(guī)范1、 中華人民共和國交通部部標(biāo)準(zhǔn)公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范JTJ02

3、1-89。2、中華人民共和國交通部部標(biāo)準(zhǔn)公路橋涵結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范JTJ025-86。3、 中華人民共和國交通部部標(biāo)準(zhǔn)公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（JTGD63-2007 ）。4、 中華人民共和國交通部戰(zhàn)備辦裝備式公路鋼橋使用手冊（交通部戰(zhàn)備頁眉頁腳辦發(fā)布，1998 年 6 月）。頁眉頁腳5、中華人民共和國交通部部標(biāo)準(zhǔn)公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范JTJ041-2000四、主要材料1、鋼材鋼管樁采用 Q235A 鋼板卷制，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)（GB699-65）的有關(guān)規(guī)定。型鋼應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)（GB2101-80 ）的有關(guān)規(guī)定。鋼材容許應(yīng)力及彈性模量按 JTJ025-86 標(biāo)準(zhǔn)（page4 頁 表 1

4、.2.5）A3 鋼（Q235）:彎曲應(yīng)力ow= 145MPa剪應(yīng)力T= 85MPa軸向應(yīng)力（T=140MPa彈性模量 E= 2.1*105MPa16Mn 鋼： 彎曲應(yīng)力 ow = 210MPa 剪應(yīng)力 T= 160MPa 軸向應(yīng)力 o = 200MPa彈性模量 E= 2.1*105MPa五、設(shè)計要點(diǎn)本施工平臺計算簡支梁計算。設(shè)計單跨標(biāo)準(zhǔn)跨徑5.56m。本平臺基礎(chǔ)為打入式鋼管樁，單樁允許承載力P（計算時按壁厚 7mm 計算，以確保安全）計算: 取630 x8mm 螺旋焊鋼管材料進(jìn)行驗算，壁厚按S=7mm 進(jìn)行計算，其鋼 管截面特性如下：A=136.935cm2l=66477.84cmi = 22

5、.03cmW=2109.3cmM = 107.5Kg/m頁眉頁腳單根630mm,S=7mm 鋼管截面承受的允許壓力NN =（ AX司）=136.935X10-4X140X103=1917kN由于鋼管樁為壓桿，要考慮壓彎失穩(wěn)，故進(jìn)行穩(wěn)定性校核按兩端鉸支計算鋼管穩(wěn)定容許應(yīng)力，則卩=1。該處鋼管最大自由長度為L=6.69m（根據(jù)勘測資料從強(qiáng)風(fēng)化巖面標(biāo)高在-1.5+1.5 之間，取強(qiáng)風(fēng)化巖面起至 鋼管墩頂止 0+6.69 ）。則有：入=M 二 1X6.69/0.2203=30.36 局=60 （Q235 鋼局取 60）;故此處鋼管樁為小柔度壓桿，應(yīng)按強(qiáng)度問題計算。上式中入長細(xì)比（或柔度）；11-一壓桿

6、的長度系數(shù)，該處取1=1;L壓桿的自由長度，該處 L=6.69m ;i-壓桿對軸的慣性半徑，該處 i = 0.2203 ;C -壓桿材料的容許應(yīng)力，鋼管=140MPa-一壓桿穩(wěn)定系數(shù)。由上面入=30.36 ; fy/235=1 ;鋼管按 a 類截面，查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范得，=0.95o按照路橋施工計算手冊表 12-2 公式，則鋼管穩(wěn)定容許應(yīng)力：司3=可=0.95*140 = 133MPa單根鋼管的穩(wěn)定容許壓力：P=司3A=133X106X136.935X10-4=1821.2 kN式中：C3鋼管的穩(wěn)定容許應(yīng)力（由上式求得）；A鋼管壁的橫截面面積（直徑 0.63m，壁厚 0.007m ）故單根鋼管穩(wěn)

7、定允許承載力P= 1821.2 kN，所以后續(xù)檢算鋼管的豎向荷載必須小于P = 1821.2 kNo六、結(jié)構(gòu)計算內(nèi)容結(jié)構(gòu)計算書中，荷載按成孔樁機(jī)（100KN/臺），500KN 履帶吊車，水管及電頁眉頁腳纜等其他荷載：2KN/m。本設(shè)計未設(shè)人行道，荷載暫不考慮人群荷載。按最不利 情況進(jìn)行布載和荷載組合。輪渡擴(kuò)建平臺灌注樁平臺上部采用貝雷縱梁上鋪設(shè)方 木，三丘田灌注樁平臺將貝雷縱梁和方木換為用20 槽鋼滿鋪，驗算時按三丘田 的布置驗算。單跨標(biāo)準(zhǔn)跨徑 6m 計算如下內(nèi)容：1、 20 橋面板計算2、縱梁工字鋼 136 計算3、樁頂橫梁（工字鋼 I36）強(qiáng)度驗算。4、鋼管樁豎向承載力計算。5、平臺的穩(wěn)定

8、性驗算。&平臺抗 9 級風(fēng)穩(wěn)定性驗算。七、使用注意事項在平臺施工過程中， 大于 9 級風(fēng)時平臺停止使用，過后必須對平臺作全面 檢查后方可恢復(fù)工作。平臺使用期必須經(jīng)常檢查平臺狀況，如有異常情況，必須查明原因，經(jīng)處理 后方可繼續(xù)使用。嚴(yán)禁外來荷載碰撞平臺，嚴(yán)禁在平臺上進(jìn)行船舶系纜。第二章施工平臺結(jié)構(gòu)計算書一、工程概況輪渡碼頭擴(kuò)建及配套工程涉及鼓浪嶼上兩個碼頭的擴(kuò)建及相關(guān)配套工程， 分 別為：鼓浪嶼輪渡候船平臺擴(kuò)建工程和鼓浪嶼三丘田碼頭擴(kuò)建工程。 鼓浪嶼輪渡 候船平臺擴(kuò)建工程是在原鼓浪嶼輪渡碼頭候船平臺西北側(cè)海域擴(kuò)建候船平臺1座，平臺呈三角形布置，采用高樁平臺結(jié)構(gòu)，樁基為1000mm 灌注樁

9、，共 50根。三丘田碼頭擴(kuò)建工程新建 65mx28m 輪渡碼頭平臺 1 座（樁基為 1200mm 灌注樁，共 32 根），通過 1 座 56.5mx16m 人行引橋和新建碼頭平臺及已建駁岸 相連（人行引橋樁基為 1000mm 灌注樁，共 38 根，新建碼頭平臺樁基為 1000mm 灌注樁，共 36 根）。本工程地質(zhì)特征為全分化和強(qiáng)分化巖，樁基護(hù)筒直頁眉頁腳接打入巖層有一定的難度，且本工程的工期只有180 天，因此平臺搭設(shè)成功與否成為整個工程最為關(guān)鍵的一步。為確保工程施工進(jìn)度滿足要求，需加大樁機(jī)數(shù)量，基本上安排每三根樁一臺 機(jī)。同時為了搭設(shè)灌注樁護(hù)筒，需在平臺上行走50t 履帶吊。平臺上的荷載主

10、要考慮施工荷載包括機(jī)械設(shè)備、打樁應(yīng)力、材料堆放等。平臺采用全平面設(shè)計，整 個碼頭范圍均搭設(shè)施工平臺結(jié)合考慮以上因素，需要全面搭設(shè)平臺才能完成施工 任務(wù)，三丘田平臺搭設(shè)面積為 3600m2，輪渡平臺搭設(shè)面積為 1700m2，見沖孔 樁平臺平面布置圖。平臺結(jié)構(gòu)從上至下依次為20 槽鋼，136b 工字鋼縱梁，3136b 工字鋼橫梁, 樁基為630 x8mm 鋼管樁， 平臺頂面標(biāo)高為 +7.5 米。 平臺設(shè)計荷載： 成孔樁 機(jī) （100KN/臺），500KN 履帶吊車，堆貨及電纜等荷載：2KN/m。本設(shè)計未設(shè)人 行道荷載暫不考慮人群荷載。計算按 6 米跨徑簡支梁計算。20MV7.5J1 11彳i、 /

11、、/iixxi1iy4Q11111111i11iiiiiu.1- I丿A二、設(shè)計參數(shù)1、荷載.恒載：20b 槽鋼線荷載：25.8 kg/m=0.0258t/m=0.258 KN/mI36b 縱梁線荷載：65.6kg/m=0.0656t/m=0.656KN/m.活載：1500KN 履帶吊機(jī)（QUY50A ）頁眉頁腳總重 500KN，并吊重物為 120KN，重物沖擊系數(shù)為 1.3，履帶尺寸 4.66mX0.76m，見尺寸圖。2成孔樁機(jī)總重 1500KN。500KNI 帶吊機(jī)每條履帶單位壓力 70.6kN/m4曲活載圖一三、20b槽鋼檢算平臺面板由20b 槽鋼滿鋪，底部縱梁跨徑為 1.5m，成孔樁機(jī)

12、和履帶吊不可 能同時作用在同一跨上，取 500KN 履帶吊機(jī)（QUY50A ）作業(yè)時驗算20b 槽鋼 的抗彎和抗剪強(qiáng)度。工況一、履帶吊垂直于20b 槽鋼且作用槽鋼跨中時單根20b 槽鋼自重：q1=0.258KN/m,計算 500KN 履帶吊機(jī)（QUY50A ）時：履帶的著地寬度及長度為 0.76X4.66m，吊機(jī)工作時吊重 120X1.3 = 156KN (吊重沖擊系數(shù)卩取 0.3),吊機(jī)自重 500KN ,頁眉頁腳履帶吊單邊履帶覆蓋槽鋼根數(shù) 4.66/0.2=23.3,取 23 根。單根20b 槽鋼上活載 q2= ( 156+500)/( 2X0.76X23)=18.76KN/m按 1.5m

13、 跨徑簡支梁計算彎距：Mmax=4.06KN.m。剪力：Qmax=7.32KN(3)截面應(yīng)力(T=M/W=4.06*103/(25.9*10-6)=156.8MPav1.3*145MPa (臨時設(shè)施系數(shù)提高1.3)TQ/A=7.32*103/(32.8*10-4)=2.23MPav85MPa滿足規(guī)范要求工況二、履帶吊平行20b 槽鋼作用于槽鋼正上方時.3f-沁單根20b 槽鋼自重：q1=0.258KN/m,履帶吊單邊履帶覆蓋槽鋼根數(shù) 0.76/0.2=3.8,取 4 根。單根20b 槽鋼上活載 q2= (156+500 ) / (2X4.66X4) =17.6KN/m 按 4 跨連續(xù)梁計算，每

14、跨跨徑 1.5m。(1) 彎距：Mmax=4.02KN.m。剪力：Qmax=16.07KN(3)截面應(yīng)力20b閩頁眉頁腳盧 M/W=4.02*103/(25.9*10-6)=155.2MPav1.3*145MPaTQ/A=16.07*103/(32.8*10-4)=4.9MPav85MPa滿足規(guī)范要求由于兩種工況下20b 槽鋼抗彎均剛好滿足要求，保守起見，縱向 136 縱梁間距按1.2m 布置。四、縱向I36縱梁檢算作用在 I36 縱梁上的靜荷載為20b 槽鋼和工字鋼 I36 縱梁自重，動荷載 100KN 成孔樁機(jī)或 500KN 履帶吊機(jī)(QUY50A )。136 分配梁的間距為 1.5m。2

15、0b 槽鋼自重荷載為 q,= 1.5*0.258*1/0.2 =1.935KN/m ，工字鋼 I36b 自重荷載 為q2=0.656KN/m。作用在 I36 分配梁上恒載線荷載：q 合=q1+q2=2.591KN/m。按 500KN 履帶吊機(jī)(QUY50A )作業(yè)時進(jìn)行計算，按三丘田碼頭縱梁為4m跨度驗算。工況一：當(dāng)履帶吊履帶平行于縱梁作用與縱梁上方，且位于縱梁跨中時頁眉頁腳50t 履帶吊機(jī)橫向履帶中距為 3.54m，工作時應(yīng)位于橋面中間，其履帶著地 長寬為4.66X0.76m，單根工字鋼 I36 承受的荷載為：活載：qi= (500+120X1.3)12)/4.66=70.39KN/m恒載：

16、q2=2.591KN/m(1)彎距：Mmax = ql2/8=(70.39+2.591)X42/8=146KN.m剪力：Qmax= 1/2ql=(70.39+2.591)*4/2=146KN(3)截面應(yīng)力(T=M/W=146X103/(919X10-6)=158.9Mpa1.3*145MpaTQ/A=146X103/(83.5X10-4)=17.49MPav85 MPa由彎曲應(yīng)力驗算知：縱梁跨徑為4m 時受力剛好足夠，保守起見，縱梁均按 2I36布置?；钶d：q 產(chǎn)(500+120X1.3) /2 )/4.66=70.39KN/m恒載：q2=2.591KN/m(1) 彎距：Mmax =101.1

17、6KN.m剪力：Qmax=146.71KN工況二：當(dāng)履帶吊履帶平行于縱梁作用與縱梁上方，且位于橫梁頂時橫梁縱梁50t 履帶吊機(jī)橫向履帶中距為 3.54m，工作時應(yīng)位于橋面中間，其履帶著地長寬 為4.66X0.76m，單根工字鋼 I36 承受的荷載為：頁眉頁腳縱梁受下方橫梁反力：R=293.42KN(2) 截面應(yīng)力頁眉頁腳盧 M/W=101.16X103/（919X10-6）=110Mpa 145MpaTQ/A=146.71X103/（83.5X10-4）=17.57MPav85 MPa滿足規(guī)范要求五、樁頂橫墊梁（工字鋼I36）強(qiáng)度驗算1、三丘田碼頭灌注樁平臺樁頂橫梁按三拼I36工字鋼布置，分配

18、梁的荷載有靜荷載（橋面20b 槽鋼、工字鋼縱梁 I36、和 I36 橫梁自重，動荷載有：100KN 成孔樁機(jī)和 500KN 履帶吊機(jī)（QUY50A ）。500KN 履帶吊機(jī)（QUY50A ）工作時 有堆放物自重 120KN ）。當(dāng) 50t 履帶吊機(jī)荷載在橫平臺向作用在橋面中間且在縱橋向作用在分配梁頂 時，136 分配梁跨中有最大彎距。作用在 I36 橫梁上恒載線荷載：q 合=q1+ q2+ q3=0.258*4/0.2+0.656*2/1.5+0.656*3=8KN/m?；钶d：P1=P3=122.26KN恒載：q=8KN/m履帶吊平面布置如圖：工況一：當(dāng)履帶吊履帶垂直于縱梁作業(yè)時且履帶邊緣接與

19、橫梁對齊時，履帶 吊作用在橫梁上的力最大。橫梁受力通過縱梁傳遞到橫梁P2=83.48KN頁眉頁腳受力簡圖如圖五按 6m 簡支梁計算,由結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器得：彎距：Mmax=344.61KN.m。剪力：Qmax=188KN(3) 截面應(yīng)力(T=M/W=344.61X103/(3*919*10-6)=125MPav145MpaTQ/A=188X103/(3*83.5*10-4)=7.5MPav85 MPa工況二：當(dāng)履帶吊履帶平行于縱梁作業(yè)時，履帶吊平面布置如圖:頁眉頁腳50t 履帶吊機(jī)橫向履帶中距為 3.54m，工作時應(yīng)位于橫梁中間，其履帶著地 長寬為4.66X0.76m ,136b 橫梁承受的荷載為

20、由前面計算知，活載：P=R=293.42KN恒載：q=8KN/m圖六按 6m 簡支梁計算：彎距：Mmax=q2l2/8+Pl/4=8X62/8+293.42X6/4=476.13KN.m。剪力：Qmax= q2l/2+ P/2=8X6/2+293.42/2=170.71KN(3)截面應(yīng)力(T=M/W=476.13X103/(3X919X10-6)=172.7Mpav1.3X145Mpa (臨時結(jié)構(gòu),取 1.3 的容許應(yīng)力增大系數(shù))TQ/A=170.71X103/(3X83.5X10-4)=6.81MPav85 MPa滿足規(guī)范要求2、由于輪渡候船平臺灌注樁平臺縱梁跨徑大多為5m，故輪渡平臺在上面

21、工況一情況下應(yīng)另行驗算。頁眉頁腳樁頂橫梁按雙工字鋼分配梁的荷載有靜荷載（橋面板、貝雷縱梁、工字鋼縱梁 136、 和 136b 橫梁自重， 動荷載有： 100KN 成孔樁機(jī)和 500KN 履帶吊機(jī) （QUY50A ） 。500KN 履帶吊機(jī)（QUY50A ）工作時有堆放物自重 120KN ）。當(dāng) 50t 履帶吊機(jī)荷載在橫平臺向作用在橋面中間且在縱橋向作用在分配梁頂 時，136b 橫梁跨中有最大彎距。作用在 I36 橫梁上恒載線荷載：q合=q!+ q2+ q3+ q4=1.8+2.1+2.396+0.656*3=8.26KN/m。按 500KN 履帶吊機(jī)（QUY50A ）作業(yè)時進(jìn)行計算。工況一：當(dāng)

22、履帶吊履帶垂直與縱梁作業(yè)時且履帶邊緣接與橫梁對齊時，履帶吊作用在橫梁上的力最大。橫梁受力通過縱梁傳遞到橫梁，由圖三計算三根縱梁 分別承受的荷載為受力簡圖如圖五，按 6m 簡支梁計算:橫梁受活載作用為P3=P 仁 R1+R1*(6-3.54)/6=172.39KNP2= R2+R2*(6-3.54)/6=117.7KN7U9R2=83.48KNR1=R3=122.26KN履帶吊平面布置如圖:橫梁3540頁眉頁腳恒載 q=8.26KN/m(1)彎距：Mmax=472.3KN.m。剪力：Qmax= 256.02KN(3)截面應(yīng)力盧 M/W=472.3X103/(3X919X10-6)=171.3MP

23、aV1.3X145Mpa (臨時結(jié)構(gòu),取 1.3 的容許應(yīng)力增大系數(shù))TQ/A=256.02X103/(3X83.5X10-4)=10.22MPaV85 MPa滿足規(guī)范要求六、鋼管樁設(shè)計：(1)鋼管樁的豎向荷載計算：有以上計算可知，履帶吊平行于縱梁行走時單邊履帶中部在單根鋼管樁上，單根鋼管樁受力最大。恒載 P1=0.258*6*4/0.2+0.656*2*4*6/1.5+0.656*3*6=63.76KN活載 P2= (500+120X1.3) /2+( (500+120X1.3) /2)* (6-3.54) /6=462.48KN鋼管受力 P =P1+P2=526.24KN鋼管樁等自重計算：

24、鋼管樁頂面標(biāo)高為+6.69m ,暫按入土 5m 計算，由三丘田設(shè)計圖紙中所附地質(zhì)勘察資料可知， 以典型地質(zhì)鉆孔 Y6 為準(zhǔn)進(jìn)行計算，原泥面為+1.5m，鋼管樁為直徑 630mm 的標(biāo)準(zhǔn)螺旋焊接管，則鋼管樁自重為W=(6.69-1.5+5) X1.23=10.19KN頁眉頁腳鋼管樁受力 P=526.24+10.19=536.43KN(2)鋼管樁的豎向承載力計算根據(jù)路橋施工計算手冊摩擦樁單樁走向受壓容許承載力計算公式：P=(UIT+AOR) /2本工程樁基直接作用在強(qiáng)風(fēng)化巖上，上部覆蓋少量淤泥，所以P=AOR/2=3.14* (0.63/2 )A2*3000=936KN (強(qiáng)風(fēng)化巖極限承載 力按3

25、000Kpa 取值)所以 P=536.43KNvP 滿足要求七、平臺縱向穩(wěn)定性驗算(按簡支梁計算)平臺的縱向水平推力來自履帶吊荷載的制動力，按規(guī)范規(guī)定，制動力為荷載 長度內(nèi)履帶吊總重量的 10%，但不小于一輛重車荷載的 30%。制動力為：P=500X10%=50kN根據(jù) JTJ021-89 第 2、3、9 條，對排架式墩臺所受的制動力應(yīng)按墩臺的剛度 分配。(鋼管樁 630X8mm，實際按壁厚 7mm 計算，按人行引橋岸側(cè) 6 根單排 樁計算)樁頂制動力計算墩每根樁的剛度為：EI=EX(3644 0.074)/64=7.73X10-3E m4墩每根樁的分配的制動力為：P1=50/6=8.3KN用 m 法計算墩樁身最大彎矩樁基礎(chǔ)變形系數(shù)：a=5Vmb1/EI查 JTG D063-2007 表 P.0.2-1，當(dāng)?shù)刭|(zhì)為強(qiáng)風(fēng)化巖時，m=1000020000KN/m4，計算時取 m=15000 KN/m4b 仁 kkf(1.5d+0.5)=1X0.9(1.5 0X3+0.5)=1.30mE=2.1X10KN/m2則a=(15000X1.30)/(