296m特大桥连续梁拱桥墩钻孔平台计算书.docx

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1、.目 录1.基本资料11.1工程概况11.2计算依据21.3计算内容22.参数选取及荷载工况32.1参数选取32.2计算荷载32.2.1旋挖钻机荷载32.2.2履带吊机荷载42.2.3风荷载52.2.4水流力62.3计算工况62.4计算模型83.计算结果93.1平台面板93.2平台型钢I22a103.3贝雷片113.4分配梁123.4桩间联结系133.5钢管桩143.6整体稳定性163.7钢管桩入土深度163.8钢管桩入土深度174.结论及建议17 1.基本资料1.1工程概况蕲河特大桥主跨为（100+196+100）m连续梁拱，其中96#、97#为主桥墩。96#主墩位于靳河河岸内，采用20根2

2、.5m钻孔桩，承台尺寸为29.2m22.9m6.5m。采用先平台后围堰的施工方式，桩基采用1台XR460旋挖钻机+1台80t履带吊机进行施工。桩基钻孔施工承重结构主要为钻孔平台，具体布置图如下所示：钻孔平台平面布置图（单位：mm）钻孔平台立面布置图（单位：mm）1.2计算依据钢结构设计标准（GB 50017-2017） 铁路桥涵地基和基础设计规范（TB 10093-2017） 铁路桥梁钢结构设计规范（TB 10091-2017）铁路桥涵设计规范（TB 10002-2017）钢结构工程施工质量验收规范(GB 50205-2001)码头结构设计规范（JTS 167-2018）新建铁路黄冈至黄梅蕲河

3、特大桥主体结构图纸、水文、地质资料现场提供的钻孔平台方案图等资料1.3计算内容采用极限状态法对钻孔平台进行计算。计算钻孔平台强度、刚度及稳定性。2.参数选取及荷载工况2.1参数选取钢材的设计用强度指标可按钢结构设计标准（GB 50017-2017）中表4.4.1选用。Q235钢材的抗弯强度，抗剪强度。2.2计算荷载钻孔平台主要荷载有：结构自重、旋挖钻机荷载、履带吊机荷载、风荷载、水流力等。2.2.1旋挖钻机荷载正向工作状态XR460旋挖钻机荷载：总工作重量158t，钻头15t，按173t竖向荷载进行模型加载，钻机最大输出扭矩460kN.m，旋挖钻机履带接地长度6.05m，宽度1m，中心间距4.

4、5m。根据现场提供情况，旋挖钻机仅考虑正向工作状态。钻孔正向满载工作时，偏安全考虑，履带吊轮压按三角形荷载分布，则有：。扭矩产生的水平荷载：，模型中以集中力沿履带长度方向加载至I22a型钢梁端部。2.2.2履带吊机荷载80t履带吊机荷载分为走行、正向起吊及侧向起吊三个状态。履带吊机示意图（1）走行：走行时不考虑冲击系数，自重为70.8t，布置于跨中位置。履带轮压：。（2）正吊：正向起吊80t，其吊臂较小，履带荷载基本为矩形，按矩形对称布置于钻孔平台上，履带轮压为：。（3）侧吊：最大吊重按20t考虑。履带荷载按单侧分别为20t和70.8t加载计算，其两侧压力分别为：，根据上述分析，履带吊正吊荷载

5、最为不利。旋挖钻机走行荷载：旋挖钻机走行荷载较80t履带吊荷载小，计算时不进行单独加载分析。2.2.3风荷载风荷载：当风力超过6级时，禁止钻孔平台自身施工；当风力超过8级时，禁止履带吊机作业，当风力超过10级时，钻孔平台禁止钻孔施工作业。根据钻孔平台的结构形式，仅考虑垂直于贝雷片跨度方向的风荷载影响，由铁路桥涵设计规范可知：式中：为风载体形系数，对于圆形截面取值为0.8，对矩形截面取值1.4； 为风压高度变化系数，取1.0； 为地形、地理条件系数，取1.25； 为基本风压值，取值为；单片贝雷片迎风面风荷载：风荷载平均加到钢管桩顶分配梁上。钢管桩迎风面风荷载：风荷载采用均布线荷载加载至钢管桩上。

6、2.2.4水流力水流流速取水流力用倒三角形荷载加载至钢管桩上。2.3计算工况根据履带吊的站位分成4种工况，旋挖钻机沿顺桥向布置时的站位分成4种工况，仅考虑纵桥向风荷载，共组合成16种工况进行计算。 履带吊站位1 履带吊站位2履带吊站位3 履带吊站位4 旋挖钻机站位1 旋挖钻机站位2旋挖钻机站位3 旋挖钻机站位42.4计算模型利用Midas Civil软件建立整体计算模型，结构自重由软件自行考虑。整体计算模型3.计算结果3.1平台面板面板组合应力包络图（单位：MPa）面板剪应力包络图（单位：MPa）面板位移包络图（单位：mm）8mm面板最大弯曲应力，最大剪切应力，最大位移。3.2平台型钢I22a

7、型钢组合应力包络图（单位：MPa）型钢剪应力包络图（单位：MPa）型钢位移包络图（单位：mm）I22a型钢最大弯曲应力，最大剪切应力，最大位移。3.3贝雷片贝雷片组合应力包络图（单位：MPa）贝雷片剪应力包络图（单位：MPa）贝雷片位移包络图（单位：mm）贝雷片应力集中处最大弯曲应力，最大剪切应力，最大位移。贝雷片弦杆轴力标准值（单位：kN）贝雷片竖杆轴力标准值（单位：kN）贝雷片斜杆轴力标准值（单位：kN）贝雷片弦杆轴力，竖杆轴力，斜杆轴力。3.4分配梁分配梁组合应力包络图（单位：MPa）分配梁剪应力包络图（单位：MPa）分配梁位移包络图（单位：mm）分配梁2I40a最大弯曲应力，最大剪切应

8、力，最大位移。3.4桩间联结系联结系组合应力包络图（单位：MPa）联结系剪应力包络图（单位：MPa）联结系最大弯曲应力，最大剪切应力。3.5钢管桩钢管桩组合应力包络图（单位：MPa）钢管桩剪应力包络图（单位：MPa）钢管桩竖向位移包络图（单位：mm）钢管桩水平位移包络图（单位：mm）钢管桩侧向位移包络图（单位：mm）钢管桩最大弯曲应力，最大剪切应力，最大水平位移，最大压缩变形。3.6整体稳定性钻孔平台屈曲模态图钻孔平台一阶屈曲模态为，故钻孔平台整体稳定性满足要求。3.7钢管桩入土深度钢管桩标准组合下反力值包络图（单位：kN）钢管桩最大反力值为。96#墩钻孔平台处参照钻孔号Jz-0117-589

9、70-1勘探孔地质资料进行桩长计算。结合相关规范选取岩土力学参数，土层设计参数按下表取值。土层设计参数表土层土层厚度侧摩阻桩端承载力mkPakPa淤泥质黏土1.2109粗砂9.2700粗圆砾土4.3900取钢管桩入土深度为11m，则有：3.8横向稳定性复核加强钢管立柱间纵横向连接，对16种工况分别进行整体屈曲分析，钻孔平台屈曲模态均能满足规范要求，安全系数均大于4。4.结论及建议由上述计算可知：钻孔平台的强度、刚度及稳定性满足要求。具体建议如下：1、选用的XR460旋挖钻机由主栈桥直接走行至钻孔平台作业，其钻孔循环过程中禁止走行至支栈桥范围，即旋挖钻机仅在A区域作业，禁止在支栈桥及钻孔平台B区域作业。2、80t履带吊机在支栈桥及钻孔平台A区域作业，禁止在B区域作业。3、本钻孔平台实施前应复核岩土力学参数、水流流速和设防水位，以保证钢管桩入土深度满足要求，确保施工安全。18