钢平台平台及通道计算书.docx

《钢平台平台及通道计算书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钢平台平台及通道计算书.docx（27页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、2#引孔钢平台通道设计计算书目录1工程概况12设计规范及依据11设计规范及依据11. 2地质条件13流速22. 4水位23结构布置及材料特性23. 1结构布置22材料特性32. 3钢材强度设计值34荷载分析及材料特性43. 1结构自重42施工荷载44. 3履带吊荷载44旋挖钻荷载55. 5振动锤错误!未定义书签。6. 6车辆荷载64. 7水流力计算64. 8风荷载65结构受力计算5.1上部结构受力计算上部采用型钢结构，从上至下依次为：10mm厚花纹钢面板,分配梁采用125a, 间距350mm,主纵梁选用HN700X300型钢，主横梁采用2XHN700型钢，在正常 使用的各个最不利工况下，上部结

2、构的最大应力见表5.1-E表5.1-1栈桥上部结构最大应力汇总表构件名称及规格受力最大 工况弯曲应力容许值剪应力容许值备注(MPa)(MPa)(MPa)(MPa)10mm钢面板罐车184.3215满足要求125a横向分配粱履带吊84.121539.1125满足要求HN700纵梁履带吊169.920552.7120满足要求2 HN700主横梁履带吊180.820591120满足要求5. 1. 1 10mm桥面板计算钢板厚度为10mm, 125a横向向分配梁间距为35cm,面板为单向板，取1m板 宽计算。1、荷载计算(l)40t 罐车：80kN=40QkN/m 0.2m(2) SWDM360 型旋

3、挖钻行走，q. = H60kN = 113.3kN/m弯矩:弯矩:= 3.07kNm弯应力:M _ 3.07x6xlQ6NmmW 1000xl02mm3 * 5= 184.3MPa/ = 215MPa满足要求。2 5.12mx2第8页共19页5.L 2 125a横向分配梁HN700X300型钢横向间距为200cm,将125a横向分配梁考虑为简支梁进行 计算。1、荷载计算(l)40t 罐车： 80kN=B3 33kN/m0.6m(2) SWDM360 型旋挖钻行走，% =11 OkNx0.35m=44.05kN/m(4) 85t 履带吊行走，q=U46kNx0.35m=47.66kN/m5.26

4、m x 0.8m x 2(5)钢板及I25a自重为g=O.65kN/m2、受力图示各个工况下125a受力情况如图5. 1-1所示。1 - 60 -IHUH q=133.33kN/mq=44.05kN/m125。型钢2k I25alll卜2001200/40t罐辅莪SWDM360旋挖钻JIUWIWWWII褊小户7.66kN/mI25o型钢 /ILZk作股应最大85t履带吊图5. 1-1 125a受力示意图（单位：cm）3、强度计算经分析，当85t履带吊的履带与125同向时，对125a型钢作用效应最大。” (1 35 x O.65kN / m +1.4 x 47.66kN/m)x( 2m)2弯矩：

5、M=U乙:33.8kNm弯应力:= 84.1MPamm W 402xl03mm3_ al (1.35 x 0.65kN / m+1.4 x 82.41 kN/m) x 2m剪力：v = T = iL=67.6kN2第9页共19页剪切应力：7=巴=67,6kN=39.1MPa125MPa ,满足要求。It 216mm x 8mm5. 1.3HN700纵向分配梁1、荷载计算(l)40t罐车，简化为集中荷载：耳=80kN(2) SWW360 型旋挖钻行走，q2= H60kN =H3.3kN/m2 5.12mx2(3) 85t 履带吊行走，-08.9kN/m5.26m x 2(4)钢板、125a及纵梁

6、自重为g=5.56kN/m2、受力分析A、横向布置，SWDM360型旋挖钻沿横桥向布置施工最为不利，如图5. 1-2 所示。600旋挖钻轮压长度700图5. 1-2 360旋挖钻横向布置受力示意图(单位：cm)根据有限元分析软件计算，HN700纵梁最大支反力为产二460kN,如图5. 1- 3所不。*ftF*. 0.O0OCCO0OTOIoooo00E OMCC-OCO9rnin图5. 1-3 HN700纵梁支反力(单位：kN)将该反力置于HN700纵梁跨中时有最大弯曲应力，位于支点处有最大剪切应 力。第10页共19页匚 XT弯矩：= 627.64kN - m4+ , M 627.64 xlO

7、6N-mmert*、弯应力：c = 一 = = 113.4MPa/ = 205MPa ,满足要求。W 5532xlCP mn?剪力：V = 353.6kN剪切应力：7=巴=353.6kN=43.7MPa125MPa,满足要求。It 622.9mm x 13mmB、横向布置，360旋挖钻位于710cm跨中时HN700受力最不利，受力如图5. 1-4所示。r 99 t-十 叼：廉挖钻轮压长度I I II HI III I I I II II III 口 IITTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTL710图5. 1-4 360旋挖钻纵向布置受力示意图（单位：cm）弯曲应力：cr=169.9MPa

8、/ = 205MPa ,满足要求剪切应力：r=52.7MPa0支反力：4ax=424.4kNI I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I II IIi.75 3 尔孙也工93 3|岁3 3123 5-135.84462 -154.7 -161 :66.1 J 603/69.9 -169.9 -168.9-166.1 -161U154-7 -146,2 口52.0 52.2图5. 1-6 HN700纵梁剪切应力（单位：MPa）图5. 1-5 HN700纵梁弯曲应力（单位：MPa）丁夏力 ，FX: O

9、jOOOOK *ooo K，OMCOtJCn FZ.p-图5. 1-7 HN700纵梁支反力（单位：kN）第11页共19页5. 1.4 2XHN700 主横梁钢管桩处主横梁为2XHN700,钢护筒处主横梁为单肢HN700o1、荷载计算SWDM360 型旋挖钻纵向布置，q= 1160kN H3.3kN/m5.12mx2SWDM360 型旋挖钻横向布置，. U60kN=644 4kN/m-0.9m x 2(3)钢板、125a、纵梁及主横梁自重为g=6.24kN/m工况一：旋挖钻纵向布置时，在360旋挖钻位于主横梁正中心，2XI56a受 力模型如图5. 1-8所示。512444244十图5. 1-8

10、主横梁受力示意图-1 (单位：cm)根据有限元分析软件计算，主横梁最大支反力为b=798kN,如图5.1-9所力力分力 1E OOOOCKFX: 0COXE0(XE OOQOVOOO副rwesKWO006IX图5. 1-9主横梁支反力-1 (单位：kN)工况二：旋挖钻横向布置时，360旋挖钻位于主横梁正中心，2XI56a横梁 受力模型如图5.1-10所示。第12页共19页图5. 1-10主横梁受力示意图-2 （单位：cm）根据有限元分析软件计算，主横梁最大支反力为b=1432.8kN,如图5. 1-11所示。in图5. 1-11主横梁支反力-2 （单位：kN）根据节，荷载横向分配关系，HN70

11、0纵梁的最大支反力为:E = 1432.8 X353.6(353.6 + 78.7)x2= 585.98kN工况三：旋挖钻横向布置时，360旋挖钻一侧履带位于主横梁正中心，2X156a横梁受力模型如图5.1-12所示。156a横梁受力模型如图5.1-12所示。图5.1-12主横梁受力示意图-3 （单位：cm）根据有限元分析软件计算，主横梁最大支反力为b=1428.7kN,如图5. 1-13所示。第13页共19页8101，8101，ZO6拿 I图5. 1-13主横梁支反力-3 （单位：kN）.工况三主横梁荷载小于工况二，不再计算。根据分析，在360旋挖钻横向布置且位于主横梁正中心时，2X 156

12、a横梁受力最不利，如图5.1-14、图5.1-15所示。700586kN586kN130.4kN130.4kNI252002002002XHN700130.4kN586kN586kN130.4kN主横杲HN700360200200200240818图5. 1-14钢管桩处主横梁受力示意图（单位：cm）,700.600600图5. 1-15钢护筒处主横梁受力示意图（单位：cm）根据有限元计算结果，钢管桩处2XHN700主横梁：弯曲应力：b=180.8MPa4 = 205MPa,满足要求剪切应力：r=45.7MPa*s,cwOT OC1MCR图5. 1-17钢管桩处主横梁剪切应力（MPa）m冷图5

13、.1-18钢管桩处主横梁支反力（kN）根据有限元计算结果，钢护筒处HN700主横梁：弯曲应力：b=123.8MPa/ = 2O5MPa ,满足要求剪切应力：r=91MPa 120MPa ,满足要求8XV”一曳力卬 O OOOC6-OX E 00001 0VT 1OOCCM)0O K, 0 000ct *090FXTfc 7.2 902钢护筒处支反力：4ax =1306.8kN70.9u_ii - 11 lU 123.81.23830。*002 1.03267e*2 8.27032c *1 6.2 nee *ooi 4.1S7&4*oooo*coo-1.22138a *001-296000 *0

14、01 -4.170610*001 54522 *001图5. 1-20钢护筒处主横梁剪切应力（MPa）8omzRtACT6 Fd四力*vz夕力T.- 1Fit oxooot*ooem oxoooe”：7.92 CO1,k,r 九at eox丁量力FX: CZOXKOOCV4uuuiFZi L30CKC038.90EI图5.1-21钢护筒处主横梁支反力（kN）第15页共19页A13412.0933333339Ip961947026. 400958lx851740377.991778Wx （上）2097331.23950025iy110206648.40918Wx （下）2369280. 6005

15、0895ix252.002781611871Wy（左）663895.47234447iy90.6474546902124Wy（右）663895.472344441绕X轴面积矩 1503514. 7430113线Y轴面积矩 581572.331666734左端离步心距离165. 99999999 上端离形心距离|4。6.10675距1右端离形心距离166. 000000000004 下端离形心距离5. 2牛腿计算5. 2牛腿计算5. 2.1钢管桩牛腿计算5. 2. 1.1牛腿计算牛腿为2156a,算得最大弯矩为M=726.3kNxO.3m=217.9kN-m,最大剪力V=726.3kN弯曲应力：

16、_M _ 217,9xlQ6A/2x2342x1()3=46.5MPaf = 205MPa ,满足要求。726.3 xlO3T “477x12.5x2=60.9MPa 勺,=120MPa,满足要求。5. 2. L 2焊缝计算焊缝厚度为8mm,焊缝截面特性如图5.2-1所示。图5. 2-1焊缝截面特性图（单位：mm）M 217 9kN-m弯矩产生的焊缝压应力：为二也二m ggMPam W 1432172mm3剪力产生的焊缝剪切应力：r=-= 7263kN9 =54.2MPaA 13412mm2焊缝强度合算为：7(+)2 + r2 =a/1O3.92 + 54.22 =117.2MPa/；w=16

17、0MPa ,满足要求。第16页共19页5. 2. 2钢护筒牛腿计算5. 2. 2.1牛腿计算牛腿为2HN700,算得最大弯矩为M=13O6.8kNxO.3m=392kNm,最大剪力V=1306.8kN_M _ 392xlQ6A/2x5532x1()3弯曲应力：1308.6x1()3623x13x2Vv=35.4MPaf = 205MPa ,满足要求。=80.8MPa6kN =63.7MPaA 20537mm2焊缝强度合算为： ，伍 + % )2 + a =,87.52 + 63.72 =i08.2MPaV/w =i60MPa ,满足要求。第17页共19页9荷载组合75结构受力计算8上部结构受力

18、计算84. 2钢管桩承载能力计算185. 3钢管桩稳定性计算185. 3钢管桩承载能力计算根据泸州市榕山长江大桥高栈桥设计计算书，在引孔平台通道使用过程 中，高栈桥支平台最不利工况为85t履带吊的吊装作业，钢管桩最大轴力为78t。码头结构设计规范(JTS+167),嵌岩桩单桩轴向抗压承载力设计值按下 式计算：二加2务%/力也+务/a丫cdYesYcr式中：Qu嵌岩桩单桩轴向抗压承载力设计值(kN)；Up u2覆盖层桩身周长，嵌岩段桩身周长； /cR嵌岩段单桩轴向受压承载力分项系数，取L8；九一一岩石单轴饱和抗压强度；儿桩周入岩长度(m);公当一一分别为嵌岩段侧阻力和端阻力计算系数，分别取0.0

19、96、0. 54；A桩端外周面积(疗)。综上:2 1Anni NT=l900kNYcR1.82cd =1900kN780kN + 726.3=15O6.3kN ,满足要求。5. 4钢管桩稳定性计算河床顶标高+202m,钢管桩顶标高+206m,钢管桩原规格为e 820 X lOmm,经 过之前使用过程的损耗，现实际壁厚为8mm,因此以下计算中钢管桩参数均按规 格为6 820 X 8mm考虑。5. 4.1钢管稳定性计算正常施工工况时平台主要考虑结构自重、通道过车、上部履带吊作业、风荷第18页共19页载及水流力的作用。取2排钢管桩运用有限元分析软件进行屈曲分析及强度计算。计算结果见下列图，临界荷载系

20、数为27.6,钢管桩的轴应力为69.3MPa,弯应力为 67. 4MPao图5. 4-1临界系数计算图BUCKLING MODE1.94418e-0041.78744e-0041.59069e-0041.41390041.2372 U-0041.06046e-0048.83718e-0057.06974e-0055.X231-0053.53487-0051.76744e-0050.00000e-*000Mode 1MAX : 53MTM 1POSTPROCESSORBEAM STRESS鲤力-2.5369 3e *001-2.93670 *001 -3.33646e*O01 -3.73623

21、*001M.13599e*001- -4.53576e*0014.93S52*0015.33529e *001S.73S05o*0014,93434c*001图5. 4-2钢管柱轴应力（单位:MPa）BEAM STRESS图5. 4-3钢管桩弯应力 6.7442 le *0015a673eXXM 4,S4924o*0013.45176e *0012.35427*0011.2S679e *001F 0.00000*000B -9.38177o*0002.03S66e*001-3.13315-K）01-4.23063c *0015.3281 HOI（单位：MPa）第19页共19页由欧拉公式计算换算

22、长细比：0万区飞心近= 203囚= 120V 69.3x67.4 L属b类截面，查表得稳定系数：(px = 0.967根据钢结构设计标准(GB50017-2017) 8. 2. 4条，钢管桩的平面内稳定性 计算为：N0mxMa =+-%A九叱(1 0.8x?)Nex式中：W,x毛截面模量，Wlx=5090cm3；0mx等效弯矩系数，取1.0;八一一截面塑性开展系数，取1.15NX欧拉临界力，2, 7T2EA X 2.06X1 o5MPa x 254.4cm2 一Nfx =一厂=%二119243kNex A220.82。一+ 一限 M2 A 7Mx(l 0.8x 萨)ZiA= 139.35MPa

23、/ = 215MPa钢管桩稳定性满足要求。5. 4. 2支撑稳定性计算225轴应力为345屈,弯应力为15.2MPa。第20页共19页POSTPROCESSORPOSTPROCESSORBEAM STRESSi*0011.22622c *0017X)7D86efOOO*000-8,S0311e-H)001.36944q*001 1.888 58e-K)012.0771c *001292688*0013.44597e*001MAX : 69M!N ! 651.74535e*0013.31l79e-K)00文件：梗管法a伫：NAnm2S: 06/17/2021图5. 4-4 2 25轴应力（单位：

24、MPa）BEAM STRESS官茏Z1.5211% *0011.32176*0011.12240e*0019.2X39e*0007.23676e*0005.24313e *0003.249S1q*0001.25538。+000 0.00000e*000 -2.73138c *000-4.7250 le *000.71863q *000MAX : 65MIN : 69文件：物营E 单位：Nfmm26 珞 06/17/2021图5. 4-5 225弯曲应力（单位：MPa）：_ Zo _ 680cm71 i 6.15cm=110.5A = 150 ,属b类截面,查表得稳定系数:=0.487二 N 鼠

25、 M外 A /M_o8x?)N EX= 89.8MPaf = 215MPa支撑稳定性满足要求。第21页共19页1工程概况2#承台四周卵石清理后，原有矮栈桥必须进行撤除，现利用南岸高栈桥支平 台钢管桩搭设通道到达2#主墩引孔平台，岛礁平均标高为+206m,通道设计标高 为+208m,施工期水位平均标高为+204m。2设计规范及依据2.1 设计规范及依据1、施工图设计文件2、钢结构设计标准(GB50017-2017)3、建筑结构荷载规范(GB5009-2012)4、港口工程荷载规范(JTS 144-1-2010)5、码头结构设计规范(JTS+167-2018)2地质条件岛礁至2#主墩地质情况如表2

26、.2-1、表2.2-2所示。表2. 2-1 ZK10地质参数表地层代 号岩土名称层厚 (m)层底标 高状态桩极限摩阻力 qfi (kPa)极限端承力 qR (kPa)Q4al卵石2.5198.95稍密/7000J2S细砂岩3195.95强风化300/J2S细砂岩1.6194.35中风化15004000J2S粉砂质泥岩32.5161.85中风化8001500孔深5. 5m以上为强风化岩层，以下为中风化岩层。表2. 2-2 ZK12地质参数表地层 代号岩土名称层厚 (m)层底标 高状态桩极限摩阻力 qfi (kPa)极限端承力 qR (kPa)Q4al卵石3.7197.65稍密/7000J2S粉砂

27、质泥岩4.8192.85强风化250/J2S粉砂质泥岩22.7170.15中风化8001500第1页共19页2. 3流速设计水流速度v=3m/ s o2. 4水位施工水位+204m2#引孔平台通道设计标高为+208m3结构布置及材料特性2. 1结构布置2#引孔平台通道设计宽度为7nb从上至下依次为：10mm厚花纹钢面板，横 向分配梁采用125a,间距350nlm；主纵梁选用单肢HN700,主横梁选用型钢2X HN700,依靠高栈桥钢管柱焊接牛腿，具体布置见图3. 1-K图3. 1-2o21302130XM2 M 砍Mfc-10rrm ：痴鼾” Q次IM2HN700itint3979.23303

28、10290310290310，一,2903101I-2300J0”狂2HB一 一图3. 1-1 2#引孔平台通道纵断面图（单位：cm）第2页共19页图3. 1-2 2#引孔平台通道平面图（单位：cm）3. 2材料特性主要材料特性见表3. 2-1 o表3. 2-1主要材料特性表序号名称A(cm2)W(cm3)I(cm4)备注1156a1352342.866560002HN700 X 300231.54553219362003125a48.540250203钢材强度设计值临时工程Q235B钢材的强度设计值，Q235钢材板厚3 6mm时:弯应力、组合应力/ = 215MPa剪应力/；,=125MPa

29、Q235 钢材板厚 16mm40mm时：弯应力、组合应力f = 205MPa剪应力=120MPa第3页共19页4荷载分析及材料特性4.1结构自重按各构件实际重量计， = 10m/s2o2施工荷载除其他施工荷载外所有区域：%=2.5kN/m23履带吊荷载履带吊采用QUY850A履带吊,整机质量重83t,配重质量31.履，总重114. 6t,履带宽80cm,履带长度635. 8cm,履带着地长度526cm,其外形如图4. 3-1所ZjS o6G88.5050/3450（展开/缩回）图4. 3-1 SCC850A履带吊尺寸参数图（单位：mm）第4页共19页4. 4旋挖钻荷载旋挖钻采用SWDM360型

30、，整机自重H6t,履带宽90cm,履带长度612cm,着地长度512cm,其外形如图4.4-1所示。6图4. 4-1 SWDM360旋挖钻外形尺寸图表4. 4-1 SWDM360旋挖钻尺寸参数表机型A(mm)B(mm)D(mm)F(mm)G(mm)H(mm)J(mm)SWDM28099202331557009003000-4500341517595SWDM30099202431557009003000-4500341518095SWDM360104802563061209003300-4800360019210SWDM280A99202331557009003000-4500344017595

31、SWDM360H104802663061209003300-4800360020210第5页共19页4. 5车辆荷载栈桥行驶车辆主要为运渣车和罐车，运渣车重量小于罐车重量，按罐车荷载 进行计算。罐车满载400kN,空载120kN,罐车前轮着地面积为20X30cm,后轮 着地面积为20X60cm,如图4. 5-1所示。800800LOLOI图4, 5-1罐车平面尺寸示意图(单位：cm)6水流力计算根据港口工程荷载规范(JTS-144-1-2010) 13.0. 1,计算：F =C /AWW 2式中Fw水流力标准值(kN)；vv = 3m/s ；Cn.水流阻力系数，圆形取C,=0.73；p水的密度

32、(t/m，),此处为淡水，取1.0；4计算构件在与流向垂直平面上的投影面积(in?)；% = % =品会2 = O.73xlx32=3.3kN/m24.7风荷载根据建筑结构荷载规范(GB50009-2012) 8.1.1,作用于钢管柱上的风 荷载按下式计算：%二卅zNFo第6页共19页式中：吸风荷载标准值(kN/n?)；瓦高度z处的风振系数，取1；从一一风荷载体形系数，按前后双管计算，d=820mm, s=4180mm,上=豆辿=5.1,根据表831,按内插法有d 8205 1- 4 /s)x-=1.096 ;6 4从一一风压高度变化系数，地面粗糙度为A类，离水面高度最大约 14m,风压高度变

33、化系数，取z=L39；%基本风压(kN/m2),根据附表E.5,泸州市重现期R=50的基本风压为wo=O.3kN / m2 o综上：叫二以%=1 x 1.39 x 1.096 x 0.3kN / m2=0.457kN / m24. 8荷载组合按极限状态法计算，根据建筑结构荷载规范(GB 50009-2012)中3. 2节， mn基本组合：Sd /G SG/ +/Q1/L15G1, + yQtyLyCiSQik j=lZ=2m.标准组合：j=l由永久荷载控制的效应组合，同时本工程使用年限W5年，永久荷载分项系 数由可变荷载控制时7G=L2，由永久荷载控制时7G=L35;可变荷载分项系数 Yq =1.4 ,荷载组合值系数匕对于车辆荷载取1,风荷载、水流力分别取0.6、 0. 7o故本计算中：荷载设计值=1.35X静载+1.4Xr X动载本计算采用有限元分析软件Midas/civil 2015 8. 3. 2版。第7页共19页(3) 85t 履带吊行走，q,-=108.9kN/m5.26m x 2(5) lOmm宽电冈板自重g=0.78kN/m2、强度计算比照可知面板强度计算由40t罐车控制加_ (1.35 x 0.78kN / m +1.4 x 400kN / m)x (0.35m-0.116)210