钻孔工作平台计算书

广东省佛山市顺德区高赞大桥及引道工程
(K0+933.8~K4+233.8)
主墩钻孔平台计算书
计算：
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复核：
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审核：
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日期：
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路桥华南工程有限公司高赞大桥项目经理部
二OO四年八月二十九日
22#主墩钻孔平台施工设计计算书（修改版）
一、平台设计依据及其概况
1、根据22＃主墩承台、基桩的结构尺寸、承台施工位置和《高赞大桥工程地质勘查报告》中22＃主墩详细的钻孔资料以及《施工技术规范》、《路桥施工计算手册》等，并考虑到承台单壁钢套箱下沉施工和主梁0＃块、0＃－1＃块的支架搭设，布设此工作平台；平台结构尺寸见《22＃主墩平台及码头施工图》。

2、拟采用16根υ85cm钢管桩支撑平台，横桥向钢管桩间距为590cm，横梁最大跨径620cm，顺桥向钢管桩最大间距为617cm，具体尺寸及平面布置图见22＃主墩工作平台施工图纸；钻孔桩采用υ280钢护筒。

3、工作平台位置河床的平均标高为-3.0m，平台顶标高拟为+4.5m。

4、承台施工时，无底套箱底标高初步设计为：－5.2m。

二、设计荷载及计算参数
1、钻机荷载：按国产KP3000回旋钻机钻孔计算，本钻机自重为60t，包括自重在内整个钻机的最大工作重量按120t考虑。

本钻机为轨道（两条）式钻机，纵向轨道850cm，横向间距按400cm计；钻机作用力主要分布在钻机下的两条轨道上，前端最大受力取80t，前端轨道长初步取400cm。

钻机移动就位对中前，采用千斤顶、支腿支撑钻机，此时，钻机重60t，每个支腿下承受力为15t。

2、吊车荷载：50 t吊车，工作时最大重量为50 t，吊重限制在30 t内。

工作时四个支腿一起受力，但主要是前两个支腿受力，按每个支腿受力20 t考虑，支腿下加垫方木，至少使三根分配梁受力，则每根分配梁受力为：6.67t。

三、钢管桩及钢护筒计算
1、主墩为υ250基桩，采用υ280钢护筒和υ63钢管桩，钻机钻进过程中考虑υ280护筒受60t的力。

周围钢管桩或钢护筒一起受60t的力，单根受力为1÷4×60=15t，考虑到吊车在平台上行驶及工作，单根钢管桩受力按30t计。

计算υ63cm钢管桩和υ280钢护筒的承载力：
根据公式P=0.5∑（UτL）得：入土深度L=2P÷（Uτ）（1）、假设υ280护筒在第一层土中，第一层土为淤泥夹有少量粉细砂，根据《高赞大桥及引道工程地质勘查报告》极限摩阻力τ1 25kpa，但考虑钻孔过程中会引起钢护筒的震动，实际计算时极限摩阻力τ1取15kpa，则：L=2P÷（Uτ）=2×600÷（π×2.8×15）=9.09m>3.9m(第一层土的最大厚度)
则：护筒考虑在第二层粉细砂中，《高赞大桥及引道工程地质勘查报告》极限摩阻力τ1 35kpa，实际计算时极限摩阻力τ2取25kpa，则：
P1=0.5×Uτ1L1=0.5×π×2.8×15×3.9=257.3kN
P2=P-P1=600－257.3=342.7kN
L2=2P2÷（Uτ2）=2×342.7÷(π×2.8×25)=3.12m
河床标高为-3.0m，顶标高为+4.5m
则υ280钢护筒入土深度为：L1+L2=3.12+3.9=7.02m
υ280钢护筒长度应为：7.02+4.5+3.0=14.52m
考虑到河床冲刷及钻孔后钢护筒桩周摩阻力下降，实际钢护筒长度平均取16m。

（2）、υ63cm钢管桩考虑在第一层土中。

L=2P÷（Uτ）=2×300÷（π×0.63×15）=11.1m>3.9m
考虑在第二层土中，重新计算。

根据图纸有第二层土为粉细砂,桩周极限摩阻力取25kPa.
P1=0.5UτL1=0.5×π×0.63×15×3.9=57.9kN
P2=P- P1=300-57.9=242.1KN
L2=2 P2÷(Uτ2)=2×242.1.÷(π×0.63×25)=9.79m 则：
υ63cm钢管桩入土深度为:L=3.9+9.79=13.69m
钢管桩长度：13.69+4.5+3＝21.19 m
考虑到河床冲刷和承台基坑开挖，单根υ63钢管桩长平均取24 m。

四、计算过程
（一）分配梁验算
1.分配梁受力分析
第一种情况：
钻机移动就位对中前，采用千斤顶、支腿支撑钻机，支腿下必须加垫方木，至少使三排分配梁受力，则每排（或单根）分配梁的受力为：15÷3＝5t，（钻机工作时前端每根轨道受力40t，作用在8根分配梁上，单根分配梁受力：40÷8＝5 t）按简支梁受集中荷载作用计算其跨中弯矩，其最不利受力图示如下：
则：M max＝2.5×3.02÷2＝3.775 t.m
τmax＝2.5 t
第二种情况：
50t吊车在平台上工作时，按最大工作重量50 t考虑，前侧每个支腿受力
20t，支腿下必须加垫方木，至少使三根分配梁受力，每根分配梁受力6.67 t则：
则有：R1＝R2=6.67÷2＝3.335 t
M max＝3.335×3.02÷2＝5.04 t.m
τmax＝3.335 t
1、第一层横向分配梁选材
选A3钢I25a作为第一层横向分配梁，最大间距取50cm，横向最大跨径按302cm考虑，弯曲应力及剪应力为：
[σw ]=145 Mpa，[τ]=85 MP a
I25a的抵抗矩为W X=401.4 cm3，截面面积为（只考虑腹板）：A=48.51cm2
则能承受最大弯矩为：
[M]max=145×401.4×10-4=5.82 t.m>M max=5.04 t.m 安全
能承受最大剪力：
[τ]max=[τ]×A=85×48.51×10-2=41.23 t >τ=3.335 t 安全
(二) 第二层纵向承重梁验算
1、第二层承重梁最大跨径取450cm，主要考虑吊车工作时受力。

最不利受力如下图所示：
450cm
跨中实际弯矩为：
M=11.68×4.5÷2－3.335×（1.5+1.0+0.5）=16.28 t.m
实际剪力:τ=11.68 t
2、第二层承重梁选材：
选取A3钢I56a作为纵向承重梁
则：[σw ]=145 MPa [τ]=85Mpa
截面抵抗矩为W x=2342.0 cm3截面面积为（只考虑腹板）：A=135.58 cm2 梁能承受最大弯矩为：
[M]max=145×2342.0×10-4=33.96 t.m > M=16.28 t.m 安全
能承受最大剪力：
[τ]max=[τ]×A=85×135.38×10-2=115.07 t>τ=11.68 t 安全
(三) 第三层横向承重梁验算
1、第三层横向承重梁跨径最大620cm，按简支梁计算，受力如下图：
620cm
则实际最大弯矩：M=9.94×（6.2－1.76×2）=26.64 t.m
剪力：τ=13.42 t
2、第三层横向承重梁选材
选取A3钢2I45a作为横向承重梁
则：[σw ]=145MPa [τ]=85Mpa
截面抵抗矩为W x=2865.8cm3截面面积为（只考虑腹板）：A=204.8cm2 梁能承受最大弯矩为：
[M]max=145×2865.8×10-4=41.55t.m > M=26.64 t.m 安全
能承受最大剪力：
[τ]max=[τ]×A=85×204.8×10-2=174.08t>τ=13.42 t 安全。