12#水上平台结构受力计算书7.14

12#钢平台结构受力计算书

前言

本计算书根据平台的结构构造，并根据其使用功能要求确定相应的荷载组合，计入荷载分项系数影响后，进行结构分析计算。主要计算项目和内容包括：

1.荷载计算，包括使用荷载(指钻机钻孔)、风荷载、流水压力荷载的取

值计算。

2.平台型钢梁的内力计算、抗弯抗剪承载力验算；

3.平桥下部构造(含横梁、平联、斜撑和钢管桩)的应力验算。并考虑了

按规范公式进行稳定验算。

一、计算依据：

1、12#平台设计图

2、《公路桥涵钢结构及结构设计规范》、

3、《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)

4、《钢结构设计规范》 (GB50017-2003)

二、概述

12#平台设计4M一跨，采用D820mm钢管支撑，横向I40a工字钢，纵向I36a工字钢联结，上铺钢板。平台总长21m，标准宽度6m，平台顶标高为

167.00m 。

平台均采用钢管桩基础，桩顶设I 40a 工字钢横梁，其上铺设I 36a 工字钢纵梁。

采用钢管桩桩基，布置υ820×12mm 钢管桩。

根据施工要求，每个平台考虑上1台冲击钻机，以Φ82cm(δ12)钢管桩作为基础.为提高平台的整体稳定性，分别在平台长度方向和宽度方向用I36a 及[10槽钢在两根钢管桩之间设置水平联系和剪力撑.

按最不利受力考虑：在最不利的工况下，钻机在钻孔的过程中，将钻机放置在分配梁的跨中位置时。在验算时不考虑钢护筒承重。

横向I40a 工字钢承受受力位置在每跨工字钢1/2处；纵向I36a 工字钢间距1m ，受力位置在每跨工字钢1/2处。

三、钢管桩设计与验算

钢管桩选用Ф820，δ=12mm 的钢管，材质为A 3，E=2.1×108 Kpa,I=

64

π

(82.04－80.04)=1.936×10-3M 4。依据钢管桩最大桩长按22m

考虑。

1、桩的稳定性验算

桩的失稳临界力Pcr 计算 Pcr=

2

2

l

EI

π=

3

2

822210

936.1101.2-⨯⨯⨯⨯π

=8282kN ＞R=828.3 kN 2、桩的强度计算

桩身面积 A=4π（D 2－a 2）

=4

π

（822－802）=248.18cm 2

钢桩自身重量

P=A.L.r=248.18×22×102×7.85 =3896kg=38.96kN

桩身荷载 p=828.3+38.96=867.26 kN

б=p ／A=867.26×102／248.18=397.kg ／cm 2=46.3Mpa

p

p E

σπ

λ= =275.56>p

p E

σπ

λ==100满足施工要求

四、水应力影响计算 1.水文条件及高程

根据设计提供的水文资料，确定平台顶标高：167.00m 。 根据设计资料，平台区最底河床标高为145.294m 。 设计水流流速：2.0m/s 2.河床冲刷计算 2.1计算所用的基本参数

● 计算流速V=2.0m/s

● 设计断面桥孔部分最大水深hmax=21m ● 钢管桩的直径υ=0.82m

2.2冲刷计算

① 一般冲刷:由于平台属于临时工程，使用年限为2年，一般冲刷不明显，故取m h 5.01=。

② 局部冲刷:

983.05.711.05

.716

.211.016.22

1

9.14.02

19..14.01

=⎪

⎭⎫ ⎝⎛+=⎪

⎭⎫ ⎝⎛+=d d

K η

查表：49.0'=o V 43.1=o V

714.05.743.10.21

115

.02

.015.02

.01=⨯⎪⎭

⎫ ⎝⎛=

⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛=

d V V

n o

()m V

V

V V b K K h n o o b 11.143.10.249.0702.172

.0983.01)(714

.06

.01

'6.011=⎪

⎭

⎫

⎝⎛⨯-⨯⨯⨯=⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛-=ηξ

则总冲刷深度取h=1.61m 。

3．计算荷载

1.作用在钢管上的水流力

水流力标准值：Fw=Cw(ρ/2)V 2A 式中：F w —水流力标准值，kN ；

V —水流设计流速，m/s ；取断面平均流速v=2m/s 。 C w —水流阻力系数； ρ—水的密度，1.0t/m 3；

A —投影面积，m 2；266.101382.0m A =⨯= 管桩 94.0115.1182.082.0221=⨯⨯⨯=⨯=n m m C w

Fw=KN 4.1236.90.22

182.02=⨯⨯⨯

水流力标准值：Fw=Cw(ρ/2)V 2A 式中：F w —水流力标准值，kN ；

V —水流设计流速，m/s ；取断面平均流速v=2.0m/s 。 C w —水流阻力系数； ρ—水的密度，1.0t/m 3；

A —投影面积，m 2；292.3849.0m A =⨯= 查表得：32.2=w C

Fw=Cw(ρ/2)V 2A=2.32х（1/2）х2.02х3.92=13.17KN 作用点在钢管顶部

四、钻机对钻孔平台产生的作用力

计算荷载：1台钻机总重为（包括钻机重12.5t 、钻头重8t ）Q1=20.5T ，动力系数kd=1.3。 参数取值说明：

a) I40a 工字钢：Ix=21700cm4 d=10.5mm 断面面积：86.112cm2

Wx=1090cm3 Sx=636.4

I36a 工字钢：Ix=3.152×104cm 4， A=152.6cm 2，Sx=1017.6 cm 3，

Ix/Sx=30.7cm W=1750 cm 3

b)、验算纵梁I36a 工字钢

纵梁最大跨径为6m ，当冲机支点移至跨中时为纵梁抗弯最不利受力状