钢栈桥及钻孔平台设计方案和安全保证措施

钢栈桥及钻孔平台设计方案和安全保证措施内容摘要：

4 9  顺桥向水平力计算 顺桥向水平力主要由车辆走行时产生的制动力，理论上制动力应由制动墩承受；但为确保安全，按一联栈桥 (5 孔 )布置一个制动墩 (制动墩为双排钢管桩共 6 根，排距 米，采用 I36 工字钢相连形成框架体系 )；方案偏安全的在同一墩前后跨各布置 1台 8m3砼搅拌 运输车 +1台履带 50(图27)，考虑到钢材间较大的摩擦力作用，方案认为汽车制动力由该联栈桥 6个墩共 24 根钢管桩承受，每根桩的线刚度 lEI 相同 ,因此每根钢管桩承受的制动力相等。 图 27 车辆水平制动力示意图 龙海市龙江大桥 中国 水电建设集团路桥工程有限公司 车辆水平制动力 :   KnF 24 %  制动力作用点假定在栈桥桥面 (公路桥涵设计规范 P28)   mKnM .  钢管桩竖向承载力验算 钢管支墩高度 mH  ,选用φ 426 壁厚 12mm 普通 A3 钢管。 每排钢管桩 与 桩顶 I36a 工字钢帽梁及中间 [16 槽钢撑 焊接 连执接 ,形成框架受力结构，方案按顶部有侧移端部条件 的 框架柱 计算型模进行 承载力力分析。 、钢管桩受荷载 钢管桩最不利受力为在工作时，最高潮水位水流力、风荷载及车辆竖向荷载及水平制动力共同作用。 车辆竖向荷载： KnR ax  (见帽梁 验 算 ) ； 水流力： mKnM .  ； 风荷载： mKnM .4933  ； 车辆水平制动力： mKnM .  、钢管支墩截面特性 截面惯性矩 :     44444 7 4 6 4 9 4 9 cmdDI  截面最小回转半径 : cmdDi 2222  截面积 :     22222 mmdDA   截面抵抗矩 : 34444 cmD dDW  框架柱整体截面抵抗矩： 32 21503270 cmyIW X  龙海市龙江大桥 中国 水电建设集团路桥工程有限公司 、钢管支墩验算 （ 1）框架柱刚度验算 上、下节点横向联结系与立柱线刚性比为： 2157601 k ； 2k (底层柱与基础刚接 ),查表得 。 （ 2）刚度验算     il 满足刚度要求 （ 3）横桥整体稳定验算 此类构件属 b 类截面，  =(受压构件的稳定系数 )。 压弯构件的整体稳定计算公式 :  EXX mx NNW MANf /1     其中 : x 截面塑性发展系数 ,取。 EN 欧拉力 , KnEAN E 1 3 7 4/ 22  。 mx 等效弯矩系数 ,取     Mp afMp af 1751631374/ 3 63    满足整体稳定要求 （ 4）顺桥向整体失稳验算 汽车制动力 (顺桥向 )在钢管桩产的弯矩 mKnM .  ；小于横桥向水流力及风力产的弯矩总和   mKNM . 0 8 94 9 9 83  ,因此是安全的。 单桩承载力计算 龙海市龙江大桥 中国 水电建设集团路桥工程有限公司 （ 1）、钢管桩竖向荷载 车辆竖向荷载： KnR ax  (见帽梁检算 ) ； 水流力及风力的钢管桩竖向荷载： KnP 风 钢管桩质量：   KnG 1000 桩； 帽梁质量： KnG 1000 帽 汽车制动力：纵梁与工字钢帽梁间摩擦力较大，汽车制动力较好的分配至一联各钢管桩，实际钢管桩产生的竖向力很少。 钢管桩竖向荷载：KnGGPRN a xm a x  帽桩风 （ 2）、钢管入土深度计算 《桥梁施工工程师手 册》 P109 页至 P119 页 根据 《 龙海市龙江大桥工程地质勘察报告 》 ,以主桥墩 15墩作为 钢管桩承载力 的验 算依据， 各层地质情况见表 2，施工中 实际情况 与本表 不符时应适当调整。 单桩承载力标准值 计算式 ：    Riii AlUKP    其中： K — 安全系数，取 ； RA — 桩尖承载力，本方案取 0； i — 震动沉桩对土层摩阻力的影响系数，对于砂土层，取 ； il — 局部冲刷线以下，各土层厚度， m； i — 与 il 对应各土喜层与桩壁的极限摩阻力， Kpa； U — 桩的周长， m。 龙海市龙江大桥 中国 水电建设集团路桥工程有限公司 土质特性表及钢管桩承载力标准值 表 2 岩层 岩性 桩侧土极限摩阻力标准值 土层顶 标高（ m） 土层底标高（ m） 厚度（ m） 桩周长（ m） 承载 力标准值（ kn） i （ kPa） II 淤泥 10 III1 中砂 局部冲刷线 III1 中砂 30 193 III2 中砂 40 120 V2 中砂 55 210 V3 中砂 70 198 V4 卵石土 170 卵石土层以上地基承载力标准值为 721Kn,进入卵石土层厚度 iH : 0 2 16 6 7 0 iH mH  （进入卵石土层厚度） 钢管桩入土总长 mL i n  ，取 16m。 钢管桩持力层为卵石土（ V4），为确保安全钢管 桩进卵石土（ V4）不小于 2m，单桩理论及限承载力：   KnP 1 2 8 61 7 06 6 2 1  （ 3） 、振动锤选择 土壤对桩侧的 动摩 系数及钢管桩动摩擦力标准值 表 3 岩层 岩性 桩侧土极动摩阻力标准值 土层顶 标高（ m） 土层底标高（ m） 厚度（ m） 桩周长（ m） 动摩擦力标准值（ kn） i （ kPa） II 淤泥 1 43 III1 中砂 局部冲刷线 1 龙海市龙江大桥 中国 水电建设集团路桥工程有限公司 III1 中砂 38 III2 中砂 18 V2 中砂 23 V3 中砂 17 V4 卵石土 42 动摩擦力标准值合计（ kn） 181 DZ60 震动锤参数 表 4 参数 电动机功率 偏心力矩 激振力 偏心轴转速 空载振幅 许用拔桩力 桩锤重量 型号 （ Kw） （ Nm） （ Kn） （ R/min） （ mm） （ Kn） （ kg） DZ60 60 360 402 1000 250 4492 钢管桩桩周动摩擦力标准值 （见表 3） ：   KnAlUKF Riii 2   摩 DZ60 震动锤激振力 验算 （见表 4） ： KnFKnF 375402  摩 满足要求 十、 栈桥整体稳定性验算 荷载分析 钢管桩最不利受力为在工作时，最高潮水位时水流力、风荷载与水流力产生 的 同向倾履力矩，本方案取一联栈桥 (5 孔 )进行整体稳定性分析。 倾履力 水流力倾履力： mKnM . 7 7 9 81  工作时风力倾履力： mKnM .2 4 6 554933  整体倾履力： mKnMMM . 2 3 92 4 6 7 7 421  抗倾履力 水流力、风荷载同向力矩作用下，栈桥有 绕 下流外侧钢管桩倾履趋势，龙海市龙江大桥 中国 水电建设集团路桥工程有限公司 则栈桥 自身 质量抗倾履力矩半径 米，上流第 1 排钢管桩抗倾履力矩半径 米、第 2 排钢管桩抗倾 履力矩半径 米。 纵梁及桥面质量： KnG  单根钢管桩自重与摩阻力：   KnP 1 3 1 2 8 6  抗倾履力矩：   mKnM .8 6 4 9 3 1 3 1 5 0  整体稳定性分析 栈桥整体稳定安全系数    MMk 满足整体稳定性要求 龙海市龙江大桥 中国 水电建设集团路桥工程有限公司 龙海市龙江大桥主墩桩基作业平台 一、 钢平台 结构拟定 钢平台 贝雷纵梁， 横 桥 向 布置， 跨度为等跨径 6m， 作业平台 内设置2 组三排单层 贝雷纵梁 ，平台边各设置 1 组 单层单排贝雷纵梁 ， 贝雷梁纵梁上采用 I25a 工字钢间距 38cm 中分配梁横桥向布设；中分配梁上采用I16a 工字钢间距 30cm；桥面板采用 12mm 防滑钢板；桥面安全护栏采用φ48mm 的钢管。 钻孔平台平面图 龙海市龙江大桥 中国 水电建设集团路桥工程有限公司 钻孔平台立面图 二、 设计荷载 荷载组合一： 25t 汽车吊整备质量 ，基本臂最大起重矩为 ，根据钢。