1、. 莆田聯(lián)十一線A5標(biāo)三江口特大橋過渡墩鉆孔平臺(tái)設(shè)計(jì)計(jì)算書計(jì) 算 :復(fù) 核 :審 核 :審 定 中國建筑股份有限公司莆田聯(lián)十一線A5標(biāo)項(xiàng)目部2016年4月1. 設(shè)計(jì)依據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2015）公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D63-2007）公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ025-86）公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范(JTJ041-2000)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017-2003）港口工程設(shè)計(jì)荷載規(guī)范（JTJ215-98） 黃紹金 劉陌生 裝配式公路鋼橋多用途手冊(cè) 路橋施工計(jì)算手冊(cè)（人民交通出版社）ISBN 7-114-03855-0水文、地質(zhì)、潮汐、氣象資料：木蘭溪

2、水文資料：Q=3520m3/s，H1%=3.70m，V1%=1.05m/s。簡(jiǎn)要地質(zhì)資料：1-1素填土 （Q4ml）；1-3耕值土（Q4ml）；3-1-1淤泥 （Q4ml-m），=55kpa；3-2淤泥質(zhì)黏土 （Q4ml-m），=70kpa；3-3粉質(zhì)黏土 （Q4ml-m）,=200kpa；3-4粉砂 （Q4ml-m）,=110kpa；3-5中砂 （Q4ml-m），=300kpa； 3-8卵石 （Q4ml-m），=550kpa； 6-1全風(fēng)化花崗巖 (52),，=350kpa； 6-2-1 砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖（52），=450kpa；6-2-2 碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖（52）,=750kpa；6-

3、3 中風(fēng)化花崗巖（53），=1800kpa；6-4 微風(fēng)化花崗巖（53），=3800kpa。根據(jù)勘察地質(zhì)資料，橋址地面下20m范圍內(nèi)主要為沖海積層，下伏基巖為燕山晚期花崗巖及其風(fēng)化層。2. 設(shè)計(jì)參數(shù) 設(shè)計(jì)控制荷載：A、50t履帶吊機(jī)，自重50t，吊重20t。B、鉆孔樁機(jī)，重量約12t。 設(shè)計(jì)使用壽命：3年 橋面寬度：12m 橋面標(biāo)高： +7m；3. 設(shè)計(jì)說明鉆孔平臺(tái)作為水中基樁施工的臨時(shí)結(jié)構(gòu)，主要承受的作用有鉆機(jī)荷載、其他施工機(jī)具及堆載、平臺(tái)自重等。3.1 平臺(tái)橋型布置 平臺(tái)總長(zhǎng)為42m，橋跨布置5排鋼管柱，每排4根，平臺(tái)縱橋向跨度為9m+12m+9m+12m，平臺(tái)頂面寬12m。3.2 結(jié)構(gòu)說

4、明（1）下部結(jié)構(gòu) 平臺(tái)基礎(chǔ)采用鋼管樁，鋼管樁規(guī)格為ø529×10mm，橫橋向布置4根，間距3.5m。鋼管樁間用槽鋼橫向連接，以提高穩(wěn)定性。鋼管樁頂采用雙拼40a工字鋼作為橫梁，橫梁長(zhǎng)度為12m。（2）上部結(jié)構(gòu) 平臺(tái)主梁采用321貝雷梁，規(guī)格為3m*1.5m，縱橋向布置14片，貝雷梁橫橋向布置3組，每組3排，用45cm和90cm支撐架連接成組，每組間距為3.3m。 貝雷梁上鋪I28工字鋼作為分配梁，將20a槽鋼反扣于工鋼上作為平臺(tái)面板。3.3.荷載參數(shù)（1）基本可變荷載鉆孔樁機(jī)荷載：自重7t，沖錘5t，與平臺(tái)有4個(gè)接觸點(diǎn)。50t履帶吊機(jī):自重50t，吊重20t，接觸面積為24

5、660×760mm2。（2）其他可變作用行人荷載：2.5kN/m；管道荷載：2.0kN/m；風(fēng)載：最大風(fēng)力按12級(jí)考慮，風(fēng)速為32.6m/s。風(fēng)載按公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范進(jìn)行計(jì)算，其中：（按施工架設(shè)期間取值）； （桁架風(fēng)載系數(shù)）； （按最不利地形地理?xiàng)l件選?。?；（按A類地表，離地面或水面3高度計(jì)）； （按A類取陣風(fēng)風(fēng)速系數(shù)）；，12級(jí)風(fēng)載時(shí)：求得: 單片貝雷片及橋面板迎風(fēng)面積：；風(fēng)載為：平臺(tái)風(fēng)載水平力為：假定作用點(diǎn)在沖刷線上，鋼管樁在沖刷線上的長(zhǎng)度為10m。水流力：水流流速1.05m/s，水流力為, K水流阻力系數(shù)，樁為圓形，取0.63；水容重，取10kN/m³；V水流速度；

6、重力加速度，取9.8m/s²；A單樁入水部分在垂直于水流方向的投影面積；棧橋鋼管樁水中長(zhǎng)度h=10m，水面流速為1.05m/s,河床處流速為0m/s。水流力沖刷線以上樁長(zhǎng) H =10m，作用點(diǎn)位于樁頂1/3H 4、主要材料設(shè)計(jì)指標(biāo) 根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017-2003) 以及 裝配式公路鋼橋多用途使作手冊(cè)主要材料的設(shè)計(jì)指標(biāo)如下 材料名稱材質(zhì)抗彎拉極限應(yīng)力w（MPa）抗剪極限應(yīng)力（MPa）一般型鋼構(gòu)件Q235215125貝雷梁16Mn2732085、 平臺(tái)結(jié)構(gòu)驗(yàn)算 本次驗(yàn)算通過MIDAS/Civil結(jié)構(gòu)分析軟件計(jì)算完成，平臺(tái)支架Midas分析模型圖如下： 圖5.5 平臺(tái)Mida

7、s分析模型圖 平臺(tái)施工過程中與使用過程中受力狀態(tài)大體相當(dāng)，所以僅以平臺(tái)使用過程作分析，平臺(tái)所受荷載有如下： 恒載: 恒載為平臺(tái)自重，計(jì)算時(shí)恒載系數(shù)為1.2。 活載：鉆孔樁機(jī)120KN，按1.4倍活載系數(shù)，q=1.4x（70+50）/4=42 kN 履帶吊自重500KN，吊重200KN，總重700KN，按1.4倍活載系數(shù)，履帶吊機(jī)著地壓力 q=1.4x700/2/4.65/0.76=139 kN/m2 設(shè)計(jì)荷載=恒載+活載5.1 、平臺(tái)面板驗(yàn)算 面板采用20a反扣在工28的分配梁上，分配梁間距為50cm，取履帶吊荷載作受力分析，用MIDAS/Civil建模得結(jié)果如下圖： 圖5.1 平臺(tái)面板應(yīng)力結(jié)

8、果圖 圖5.2平臺(tái)面板位移結(jié)果圖可知，面板最大應(yīng)力，滿足要求。 面板最大擾度，滿足要求。5.2 、工字鋼分配梁驗(yàn)算 因兩組貝雷梁的間距為3.3m，故分配梁的最大跨度為3.3m，當(dāng)履帶吊處于分配梁跨度中作業(yè)時(shí)，分配梁受力最不利，此時(shí)分配梁所受荷載：履帶吊機(jī)著地壓力 q=1.4x700/2/4.65/0.76=139 kN/m2用MIDAS/Civil建模得結(jié)果如下圖： 圖5.3分配梁應(yīng)力結(jié)果圖 圖5.4分配梁位移結(jié)果圖可知，分配梁最大應(yīng)力，滿足要求。 分配梁最大擾度，滿足要求。5.3 、貝雷梁驗(yàn)算 貝雷梁所受荷載組合如下：工況1：履帶吊布置在平臺(tái)12m跨中，且作用在貝雷梁上，所受荷載=1.2恒載

9、+1.4活載工況2：履帶吊布置在平臺(tái)12m跨邊，且作用在貝雷梁上，所受荷載=1.2恒載+1.4活載工況3：4臺(tái)鉆孔樁機(jī)工作中，所受荷載=1.2恒載+1.4活載用MIDAS/Civil分別建模得： 圖5.5 工況1平臺(tái)受力分析圖 圖5.6 工況2平臺(tái)受力分析圖 圖5.6 工況3平臺(tái)受力分析圖（1）貝雷梁強(qiáng)度驗(yàn)算 圖5.7 工況1貝雷梁應(yīng)力結(jié)果圖 圖5.8 工況2貝雷梁應(yīng)力結(jié)果圖 圖5.9工況3貝雷梁應(yīng)力計(jì)算結(jié)果圖 5.10 工況1貝雷梁位移計(jì)算結(jié)果圖 5.11 工況2貝雷梁位移計(jì)算結(jié)果圖 5.12 工況3貝雷梁位移計(jì)算結(jié)果圖 由上可知： 工況1貝雷梁所受應(yīng)力最大，最大應(yīng)力，滿足要求。 工況1貝雷

10、梁擾度最大，最大擾度，滿足要求。5.4 、樁頂橫梁與鋼管樁驗(yàn)算 當(dāng)履帶吊處于鋼管樁頂部作業(yè)時(shí)，此時(shí)橫梁和鋼管樁受力最不利，取此最不利狀態(tài)對(duì)橫梁和鋼管樁進(jìn)行驗(yàn)算。用MIDAS/Civil建模得 5.13橫梁與鋼管樁受力結(jié)構(gòu)圖5.4.1 、橫梁驗(yàn)算 5.14 橫梁應(yīng)力計(jì)算結(jié)果圖 5.15 橫梁位移計(jì)算結(jié)果圖可知，橫梁最大應(yīng)力，滿足要求。 橫梁最大擾度，滿足要求。5.4.2 、鋼管樁驗(yàn)算 （1） 鋼管樁強(qiáng)度分析 5.16 工況一鋼管樁應(yīng)力計(jì)算結(jié)果圖 可知，鋼管樁最大應(yīng)力，滿足要求。（2） 鋼管樁穩(wěn)定性分析 5.17 鋼管樁反力計(jì)算結(jié)果圖可知鋼管樁所受反力為437.6KN. a、鋼管樁長(zhǎng)細(xì)比鋼管樁規(guī)格

11、為630*10mm，回轉(zhuǎn)半徑，鋼管樁長(zhǎng)度按30m計(jì)算，長(zhǎng)細(xì)比=150，鋼管樁長(zhǎng)細(xì)比滿足要求。b、鋼管樁穩(wěn)定性驗(yàn)算： 查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 P520頁知：穩(wěn)定系數(shù)0.357， A19400mm2， w=215MPa，鋼管樁穩(wěn)定性滿足要求。（3） 鋼管樁承載能力分析 根據(jù)公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范沉樁的單樁軸向受壓容許承載力： 鋼管樁參數(shù)：鋼管樁采用外徑 D = 630 mm，壁厚d = 10mm鋼管樁樁底投影面積 A = 0.312m2鋼管樁周長(zhǎng) U = 1.979m 土層摩阻力統(tǒng)計(jì)見下表： 土層摩阻力統(tǒng)計(jì)表編號(hào)土層名稱土層厚度（m）樁側(cè)土摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值 (kPa)地基承載力基本允許值 (kPa)3

12、-1-1淤泥1512553-8卵石3.61805506-2-1砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖9.91104506-2-2碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖2.1150750不計(jì)地基承載力，鋼管樁長(zhǎng)度按穿過淤泥層與卵石層，打入強(qiáng)風(fēng)化花崗巖1m，打入深度共19.6m。鋼管樁單樁容許承載力： 由上面計(jì)算可知鋼管樁最大反力N=437.6kN=928.151KN 承載力滿足要求。5.5、棧橋整體穩(wěn)定性驗(yàn)算(1)、荷載分析鋼平臺(tái)最不利受力為在最高潮水位時(shí)水流力、風(fēng)荷載產(chǎn)生的同向傾覆彎矩，取整個(gè)平臺(tái)進(jìn)行整體穩(wěn)定性分析。(2)、傾覆力水流傾覆力矩：風(fēng)力傾覆力矩：整體傾覆力矩：(3)、抗傾覆力水流力、風(fēng)荷載產(chǎn)生的同向力矩作用下，平臺(tái)有向水流方向傾覆的趨勢(shì)，平臺(tái)通過自身重量和鋼管樁與土層的摩阻力產(chǎn)生的抗傾覆彎矩來保持平臺(tái)穩(wěn)定。平臺(tái)外側(cè)兩根鋼管樁橫橋向間距為10.5m,所以抗傾覆力臂取5.25m。 (4)、整體穩(wěn)定分析棧橋整體穩(wěn)定安全系數(shù)，滿足整體穩(wěn)定性要求。6、 結(jié)論 經(jīng)驗(yàn)算，鋼平臺(tái)的結(jié)構(gòu)受力滿足要求。 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工中，可對(duì)鋼