海上钻孔平台计算书

拉各斯轻轨四期跨海桥钻孔平台结构计算中国铁建大桥工程局集团有限公司二O一四年八月9目 录1概述02、计算依据13、基本资料14钻孔平台计算24.1贝雷梁计算结果34.2分配梁计算结果54.2钢管桩计算结果55.结论91概述平台采用可拆装式贝雷梁拼装而成，钻孔平台平面布置图如下。平台布置图2、计算依据 1、拉各斯轻轨四期跨海桥施工设计图2、工程地质勘测报告3、钢结构设计规范4、铁路桥涵设计基本规范5、港口工程技术规范6、简明施工计算手则7、铁路桥涵施工规范8、装配式公路钢桥多用途使用手册3、基本资料1、设计水位：根据委托方提供的水文资料确定钻孔施工期间水位标高取+0.94米。2、材料：除贝雷梁外，其他材料均采用Q235b；由于平台为临时结构，Q235b钢材弯曲容许应力取170MPa，剪切容许应力取100MPa，局部承压应力为210MPa。3、荷载：（1）水流荷载设计水流速度为1.0m/s ，考虑最大水深为17m，计算水流力如下：作用于结构上的水流力按下式计算：式中：水流力标准值(KN)； 水流设计速度(m/s)； 水流阻力系数，平台桩断面为圆形断面，其； 水的密度，淡水取1t/m3； 计算构件与水流方向垂直平面上的投影面积(m2)。其作用点位于水面以下1/3处。（2）钻机荷载考虑三台GPS15B钻机交错进行钻孔作业，单台钻机按自重200kN计，考虑1.2冲击系数，钻机荷载由四点支承，各支点受力均为：2001.24=60kN； （3）平台堆载：2kN/m2（4）风荷载：取10年一遇基本风压4.计算内容（1）验算平台梁的强度、刚度；（2）验算桩的承载能力；4钻孔平台计算为简化计算，钻机施工时荷载以集中荷载形式作用于贝雷梁上，以一片贝雷梁计算，一片3m贝雷梁自重为2.7kN，考虑附属结构及连接系对贝雷梁取1.3自重系数，则一片贝雷梁的自重荷载为2.71.33.5kN，换算成线性均布荷载为3.5/3=1.2kN/m。根据装配式公路钢桥多用途使用手册知道贝雷梁弦杆能承受的最大轴力为560kN,竖杆能承受的最大轴力为210kN，斜杆能承受的最大轴力为171.5kN。钻机下贝雷梁荷载：钻机荷载贝雷梁自重钻机集中荷载：一个支点下由2片贝雷梁承受，考虑1.2的偏载系数得到每片贝雷梁上的荷载为：601.25=36kN；贝雷梁计算结果建立钻孔平台模型如下：4.1贝雷梁计算结果贝雷梁计算结果如下：上弦杆最大轴力180kN下弦杆最大轴力196kN斜杆最大轴力121 kN竖杆最大轴力120 kN通过计算贝雷梁弦杆的最大轴力为196kN，斜杆最大轴力为121kN，竖杆最大轴力为120kN，均小于结构容许值。贝雷梁变形如下：最大变形为11mm4.2分配梁计算结果最大应力为59MPa4.2钢管桩计算结果钢管桩变形如下：桩顶最大变形4mm钢管桩最大轴力如下：桩顶最大轴力537kN钢管桩最大弯矩如下：桩顶最大弯矩158kN.m4.2.1钢管桩稳定计算按压弯构件计算单根桩的稳定性：钢管桩采用80010mm钢管，考虑海水的腐蚀作用，计算按8008mm钢管考虑。轴力N537kN，计算长度取，其中18m为考虑水深，3m为淤泥覆盖层，0.8m为桩径，根据此处地质情况钢管桩作为弹性桩计算考虑，桩底最小锚固深度为1.45m，最小锚固深度为为4T=5.8m,假象嵌固点为2T=2.9m,故钢管计算长度为，其长细比对于弯曲结构应力计算其中 通过计算知道钢管桩的最大稳定应力为85.4MPa小于容许应力。如采用6006mm钢管，计算结果如下：钢管桩的最大稳定应力为233.5MPa大于容许应力，不满足受力要求。4.2.2钢管桩承载力计算1. 基桩设计参数成桩工艺: 钢管桩承载力设计参数取值: 根据建筑桩基规范查表孔口标高0.00 m桩顶标高0.00 m桩身设计直径: d = 0.80 m桩身长度: l = 15.00 m桩尖端部构造形式: 敞口2. 岩土设计参数层号土层名称层厚(m)层底埋深(m)岩土物理力学指标极限侧阻力qsik(kPa)极限端阻力qpk(kPa)1淤泥3.503.50e =1.7012-2细砂1.104.60N =25.0045-3淤泥质土8.2012.80e =1.2024-4细砂1.2014.00N =25.0058-5粘性土7.0021.00IL =0.506923006中砂30.0051.00N =25.0067-3. 计算参数表土层计算厚度li(m)极限侧阻力qsik(kPa)极限端阻力qpk(kPa)13.5012021.1045038.2024041.2058051.006923004. 桩身周长u、桩端面积Ap计算u = p 0.80 = 2.51 mAp = p 0.802 / 4 = 0.50 m25.单桩竖向抗压承载力估算钢管桩外直径ds = 0.80 m根据建筑桩基规范表5.2.10 查表，侧阻挤土效应系数ls = 0.87桩端进入持力层深度hb = 1.00 m，hb/ds5，根据建筑桩基规范公式5.2.10-2，计算桩端闭塞效用系数lp: lp = 0.17根据桩基规范5.2.10按下式估算单桩承载力Quk = Qsk + Qpk土的总极限侧阻力标准值为：Qsk = lsmqsikli = 0.87 2.51 (12 3.50 + 45 1.10 + 24 8.20 + 58 1.20 + 69 1.00) = 1059 kN总极限端阻力标准值为：Qpk = lpqpkAp = 0.17 2300 0.50 = 201 kN 单桩竖向抗压极限承载力标准值为：Quk = Qsk + Qpk = 1059 + 201 = 1260 kN单桩竖向承载力特征值Ra计算，根据基础规范附录Q条文Q.0.10第7条规定Ra = Quk/2 = 1260 / 2 = 630 kN 钢管插打深度为15m，满足承载力537kN的要求。5.结论根据计算得荷载所设计结构强度均满足规范要求。