钻孔平台受力计算

钻孔施工平台受力计算及模型分析

一、原始资料收集整理

1、水文

⑴、潮汐特性

①、潮汐

厦门岛海域的潮波受台湾海峡潮波系统控制，为谐振潮，潮汐类型属正规半日潮，桥区潮位特征值采用厦门海洋站（1907～1998）统计数据见表1-1。

②、台风暴潮

据历史台风和台风暴潮统计，在1956～1998年的40余年间，影响厦门港的台风和热带风暴年平均可达5个左右，其中伴随台风产生50cm以上台风增水者有99次，年平均2.3次。

表1-2为厦门港各级台风增水出现频数，由表可见，厦门港台风增减水幅度在-1.50至2.00m之间，逐时最大台风增水为1.80m（8304号台风期间），高潮相对最大增水为1.43m（5903号台风期间），建国以来的最高台风暴潮水位4.45m。

表1-2 厦门各级增水频数

为了更好地了解和使用厦门台风增水资料，收集整理了1959～1998年逐年年极值台风增水系列，并按第一型极值分布律方法，计算了厦门港不同重现期的台风增水(表1-3)。结果表明，本港重现期二十年一遇的台风增水为1.60m，五十年一遇的台风增水为1.85m，一百年一遇台风增水为2.04m。

表1-3 厦门港台风暴潮重现期

③、潮流

高集海峡是东西潮流顶潮地带，开始涨潮时流向由西往东，涨潮后约1.5时左右东西两潮相遇于海堤附近，往后由于东边海域进潮量大于西边。水流方向转为自东北向西南直到满朝为止。退潮时由于东边排潮量较大，水流方向自西南向东北，退潮后约2小时左右，海峡潮流也在海堤附近向东西分流，海堤就建筑在东西两边的会流及分流所自然形成的沙脊淤积地带。

由于北通道桥区海域无实测流速资料，潮流情况根据《厦门航空港物流园区围填工程水动力环境数值模拟专题研究》的计算结果，见表1-4。

桥位处水流平缓，没有急流、旋涡和强大的紊流区。航道主流纵向流速在0.4m/s 以下，为往复流。

⑵、桥址水文设计值

①、设计水位

根据1954年至1998年（共45年）厦门海洋中心站含有台风增水影响的实测年极值高（低）潮位系列，按第一型极值分布律计算厦门海洋站不同重现期的高（低）水位，结果见表1-5。

表1-5 厦门海洋站不同重期高、低潮位置单位：米

桥位处设计水位H1/300=8.12m（56黄海高程为4.88m）

②、最高最低通航水位

按照《通航海轮桥梁通航标准》，跨海桥梁的设计最高通航水位采用当地历年最高潮位。设计低水位采用低潮累计频率90%的潮位。北通道通航净空标准水位按《通航海轮桥梁通航标准》的规定选取。

设计高水位 4.54m （56黄海高程，下同）

设计低水位 -2.35m

③、波浪

桥区位于厦门岛西北海域，本工程地点风区长度F均小于20km，根据交通部规定的《海港水文规范》规定，波浪计算方法采用小风区方法计算，风向长度量自海图5619号，1：50000，见表1-6。

表1-6 波浪计算结果表

⑶、桥墩冲刷计算，见表1-7

表1-7 桥墩冲刷计算

2、通航要求与航道条件

⑴、设计通航水位

设计最高通航水位依据桥区附近长期验潮站资料，按“通航海轮桥梁通航标准”规定采用。

⑵、代表船型

考虑桥区的航道条件、船舶运输现状和规划，采用100DWT杂货船作为通航代表船型。

表1-9 通航代表船型尺度表

⑶、通航孔布置及通航净空尺度

通航孔布置依据水道断面现状、预测通航密度、通航要求及桥梁结构布跨特点进行布设。

通航孔仍布设在现有高崎航道处，航道距高崎岸侧约200m，桥位处平均水深5m。

双向通航净宽70m；双孔单向通航净宽36.6m。净高不小于7.5m控制。

⑷、航道条件

①、通航条件

目前除靠近高崎侧航道附近还留有宽约170m的水道外，其余海床标高均在0m线以上。高集海堤在高崎侧航道处设有一个通航桥孔，高11.7m，长24.1m，宽13.3m，水深约3m。

与高集海堤平行的既有厦门大桥位于高集海堤东侧，主桥桥轴中心至海堤公路边缘距离，集美岸为155m，高崎岸为230m。主桥为46孔45m等跨等截面预应力混凝土连续箱梁，全长2070m.通航孔净高约14.5m，4个可通航桥孔可通航水深3.9-5m。桥墩中心距离45m，墩宽6.4m，通航桥孔净宽38.6m。

高崎侧航道呈东北-西南走向穿过拟建公铁两用桥推荐桥位，连接高集海堤东侧的东咀湾与西侧的马銮湾，航线在桥区上下游基本顺直。航道距高崎岸侧约200m，桥位处平均水深5m，目前只有100t级左右的挖砂船行驶。航道未进行过治理工程，从海床演变趋势看，淤积比较严重。

②、水流条件

桥位处水流平缓，没有急流、旋涡和强大紊流区。航道主流纵向流速在0.40m/s 以下，为往复流，对船舶航行影响不大，桥区航道水流条件是比较好的。今后集美海堤打开后对桥区航道稳定、水流流态产生的影响，应进行模型试验予以论证。

二、平台受力计算

1、编制依据

⑾、《福厦铁路厦门公铁大桥公路桥工程勘察设计初步设计》文件

⑿、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）

⒀、《桥涵设计规范》（合订本）

⒁、《钢结构设计手册》

⒂、《公路工程技术标准》JTG B01-2003

⑹、《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004

2、平台设计

⑴、根据设计要求选用KTY4000型钻机，钻机工作荷载包括钻机自重、配重、钻杆重量、空压机重、泥浆池重，考虑1.1的冲击系数。

⑵、50t吊车需上钻孔工作平台下放钢筋笼，考虑30t的吊重，总重量为80t。

⑶、除钻机荷载和吊车荷载外，平台其它部位按一般人行荷载和机具荷载计算。

⑷、平台设计时考虑钢管桩的净距满足钢围堰下沉的要求。

①、设计基本资料

钻孔平台顶标高与栈桥平齐，定为+7.4m。

资料：设计高水位：+4.54m（56年黄海高程），设计低水位：-2.35m ；

20年一遇的台风增水为1.60m，

最大垂向平均流速为0.77m/s，

桥位处平均水位高为3.22m（含台风增水影响）。

波浪：H1/% =3.10m(50年一遇)。

桥墩处冲刷：

1～25：一般冲刷： 0.32m ；局部冲刷 3.96m ；

26～35：一般冲刷：0.46m ；局部冲刷 3.82m ；

36～48：一般冲刷：0.48m ；局部冲刷 3.93m；

59～73；78～83：一般冲刷：0.35m ；局部冲刷 3.87m ；

74：一般冲刷： 0.87m ；局部冲刷 1.62m ；

75：一般冲刷：1.22m ；局部冲刷 1.91m ；

76：一般冲刷：1.08m ；局部冲刷 1.78m ；

77：一般冲刷：0.46m ；局部冲刷 3.55m ；

河床覆盖层：淤泥；