三丘田灌注樁施工平臺計算書

1、.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.目錄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 I36 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。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 I36

2、b 和 3I36b 的工字鋼，下部樁基采用 630× 8mm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

3、規(guī)范JTJ021-89 。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)備辦發(fā)布， 1998 年 6 月）。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）

4、A3 鋼(Q235) ：彎曲應(yīng)力 w= 145MPa.剪應(yīng)力 = 85MPa軸向應(yīng)力 = 140MPa5彈性模量 E= 2.1*10 MPa16Mn 鋼：彎曲應(yīng)力 w= 210MPa剪應(yīng)力 = 160MPa軸向應(yīng)力 = 200MPa5彈性模量 E= 2.1*10MPa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5.5 6m。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× 8mm螺旋焊鋼管材料進(jìn)行驗算，壁厚按 =7mm進(jìn)行計算，其鋼管截面特性如下：2A=136.935cmI=66477.84cm4i 22.03cm3W=2

5、109.3cmM107.5Kg/m單根 630mm，=7mm鋼管截面承受的允許壓力NN （ A × ） 136.935 ×10-4 × 140×103 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 =1。該處鋼管最大自由長度為 L6.69m（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： L/i 1× 6.69/0.2203=30.36 0=60（Q235鋼 0 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 長細(xì)

6、比（或柔度） ；壓桿的長度系數(shù)，該處取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 ； 壓桿材料的容許應(yīng)力，鋼管140MPa壓桿穩(wěn)定系數(shù)。由上面 30.36 ；f y/235=1 ；鋼管按 a 類截面，查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范得， 0.95 。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： 0.95*140 133MPa單根鋼管的穩(wěn)定容許壓力：P ·A133×106×136.935 ×10-4 1821.2 kN式中： 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 0.00

7、7m）故單根鋼管穩(wěn)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 kN 。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 I36 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

8、的穩(wěn)定性驗算。6、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，共 50

9、 根。三丘田碼頭擴(kuò)建工程新建65m×28m輪渡碼頭平臺1 座（樁基為 1200mm灌注樁，共32 根），通過 1 座 56.5m×16m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。平臺上的荷載主要考慮施工荷載包

10、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， I36b 工字鋼縱梁， 3I36b 工字鋼橫梁，樁基為 630× 8mm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。.二、設(shè)計參數(shù)1、荷載. 恒載：20b 槽鋼線荷載：

11、 25.8 /m=0.0258t/m=0.258 KN/mI36b 縱梁線荷載： 65.6kg/m=0.0656t/m=0.656KN/m . 活載： 500KN 履帶吊機(jī)（ QUY50A）總重 500KN，并吊重物為120KN，重物沖擊系數(shù)為1.3 ，履帶尺寸 4.66m×0.76m，見尺寸圖。 成孔樁機(jī)總重 1500KN。.500KN履帶吊機(jī)每條履帶單位壓力 70.6kN/m2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)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)

12、度。工況一、履帶吊垂直于 20b 槽鋼且作用槽鋼跨中時20b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 0.76 × 4.66m，吊機(jī)工作時吊重 120×1.3 156KN（吊重沖擊系數(shù) 取 0.3 ），吊機(jī)自重 500KN，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）/ （ 2× 0.76 × 23）=18.76KN/m按 1.5m 跨徑簡支梁計算(1) 彎距：。(2) 剪力： Qmax=7.32K

13、N.(3) 截面應(yīng)力3/(25.9*10-6)=156.8MPa1.3*145MPa（臨時設(shè)施系數(shù)提高1.3 ） =M/W=4.06*10 = Q/A=7.32*10 3/(32.8*10 -4 )=2.23MPa85MPa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20b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）/ （2×4.66 ×4）=17.6KN/m按 4 跨連續(xù)梁計算，每跨跨徑1.5m。(1) 彎距：。(2) 剪力： Qm

14、ax=16.07KN(3) 截面應(yīng)力3/(25.9*10-6)=155.2MPa1.3*145MPa =M/W=4.02*10 = Q/A=16.07*10 3/(32.8*10 -4 )=4.9MPa85MPa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I36 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）。I36 分配梁的間距為 1.5m。.20b槽鋼自重荷載為q1 =1.935KN/m，工字鋼I36b自重荷載為q

15、2=0.656KN/m。作用在 I36 分配梁上恒載線荷載 :q 合 q 1+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 4.66 ×0.76m，單根工字鋼 I36 承受的荷載為 :活載： q1 =（500+120×1.3 ） /2 ） /4.66=70.39KN/m恒載： q2 =2.591KN/m(1) 彎距： Mmax = ql 2/8=(70.39+

16、2.591)×42/8=146KN.m(2) 剪力： Qmax= 1/2ql=(70.39+2.591)*4/2=146KN(3) 截面應(yīng)力3/(919-6)=158.9Mpa1.3*145Mpa =M/W=146×10×103/(83.5-4)=17.49MPa 85 MPa = Q/A=146× 10× 10.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。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4.6

17、6 ×0.76m，單根工字鋼I36 承受的荷載為 :活載： q1 =（500+120×1.3 ） /2 ） /4.66=70.39KN/m恒載： q2 =2.591KN/m（ 1） 彎距：剪力： Qmax=146.71KN縱梁受下方橫梁反力 : R=293.42KN(2) 截面應(yīng)力 =M/W=101.16×103 /(919 ×10-6 )=110Mpa145Mpa = Q/A=146.71 × 103/(83.5 × 10-4 )=17.57MPa85 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

18、注樁平臺樁頂橫梁按三拼I36 工字鋼布置，分配梁的荷載有靜荷載（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， I36 分配梁跨中有最大彎距。.作用在 I36 橫梁上恒載線荷載 :q 合 q 1q2q3 =0.258*4/0.2+0.656*2/1.5+0.656*3=8KN/m。工況一：當(dāng)履帶吊履帶垂直于縱梁作業(yè)時且履帶邊緣接與橫梁對齊時，履帶吊作用在橫梁上的力

19、最大。橫梁受力通過縱梁傳遞到橫梁活載： P1=P3=122.26KNP2=83.48KN恒載： q=8KN/m履帶吊平面布置如圖：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：(1) 彎距：。.(2) 剪力： Qmax=188KN(3) 截面應(yīng)力 =M/W=344.61×103 /(3*919*10 -6 )=125MPa 145Mpa = Q/A=188× 103/(3*83.5*10 -4 )=7.5MPa85 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：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

20、.66 ×0.76m， I36b 橫梁承受的荷載為由前面計算知，活載： P=R=293.42KN恒載： q=8KN/m圖六P/233q2A6.0B按 6m簡支梁計算：(1) 彎距： Mmax=q2l 2/8+Pl/4=8 × 62 /8+293.42 ×。(2) 剪力： Qmax= q2l/2+ P/2=8×6/2+293.42/2=170.71KN(3) 截面應(yīng)力 =M/W=476.13×103 /(3 ×919×10-6 )=172.7Mpa1.3 ×145Mpa（臨時結(jié)構(gòu)，取 1.3的容許應(yīng)力增大系數(shù)）3/(

21、3-4)=6.81MPa 85 MPa = Q/A=170.71 × 10× 83.5 × 10.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，故輪渡平臺在上面工況一情況下應(yīng)另行驗算。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 I36 、和 I36b 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， I36b 橫梁跨中有最大彎距。作用在 I36 橫梁上

22、恒載線荷載 :q 合 q 1q2q3 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)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R1=R3=122.26KNR2=83.48KN履帶吊平面布置如圖：.受力簡圖如圖五 , 按 6m簡支梁計算：橫梁受活載作用為P3=P1=R1+R1*(6-3.54)/6=172.39KNP2= R2+R2*(6-3.54)/6=117.7KN恒載 q=8.26KN/m圖五1.5

23、1.51.51.5p1p2p3q2A6.0B(1) 彎距：。(2) 剪力： Qmax= 256.02KN(3) 截面應(yīng)力 =M/W=472.3×103/(3 ×919× 10-6 )=171.3MPa1.3 × 145Mpa（臨時結(jié)構(gòu)，取1.3的容許應(yīng)力增大系數(shù)） = Q/A=256.02 × 103/(3 × 83.5 × 10-4 )=10.22MPa85 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.

24、258*6*4/0.2+0.656*2*4*6/1.5+0.656*3*6=63.76KN活載 P2=（500+120×1.3 ）/2+( （ 500+120×1.3 ）/2)* （6-3.54 ）/6=462.48KN鋼管受力 P =P1+P2=526.24KN鋼管樁等自重計算： 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 ）× 1.23=10.19KN鋼管樁受力 P=526.24+

25、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 =（Ul p+AR）/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 = A R/2=3.14* （ 0.63/2 ） 2*3000=936KN（強(qiáng)風(fēng)化巖極限承載力按 3000Kpa取值）所以 P=536.43KN P 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=500×10%=50kN根據(jù) JTJ021-89

26、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 630×8mm，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=E×3.14*(0.63 4 0.07 4) /64=7.73×10-3 E 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) : =5 mb1/EI查 JTG D063-2007 表，當(dāng)?shù)刭|(zhì)為強(qiáng)風(fēng)化巖時，m=100002000044KN/m，計算時取 m=15000 KN/mb1=kkf (1.5d+0.5)=1 ×0.9(1.5 ×0.63 0.5)=1.30mE=2.1×108 KN/m28-3)1/5=0.413則 =(15000 ×