主墩平台的设计计算书.docVIP

主墩平台设计计算书 一、设计条件 水文条件、地质特征及设计参数详见主墩平台设计与施工方案2.1。 二、基本数据 Eg=206×103N/mm2 [σ]=160Mpa Wφ80（10）=4841.2cm3 Wφ80（12）=5765.8cm3 Wφ120(12)=13169.9cm3 Wφ120(14)=15288.0cm3 Wφ270(16)=89993.1cm3 Wφ320(18)=142340cm3 H60型钢：b=20cm t=15mm d=10mm W=2330cm3 三、结构计算 ㈠荷载种类 ⑴平台结构自重 ⑵施工荷载1：4台KP3500钻机 ⑶施工荷载2：履带吊自重50t＋吊重40t ⑷施工荷载3：混凝土运输车自重20t＋6m3混凝土自重15t ⑸20年一遇风暴高水位时的波流力 ⑹2年一遇风暴高水位时的波流力 ⑺风载取1.0Kpa ㈡工况及荷载组合 ⑴工况一：平台搭设阶，钢管平联及斜撑未形成前。 荷载组合：⑴+⑹ ⑵工况二：4台钻机同时钻孔的施工阶段。 荷载组合：⑴＋⑵+⑹ ⑶工况三：1根桩基砼灌注，1台钻机就位，其余3台钻机实施钻孔作业的施工阶段。 荷载组合：⑴＋⑵＋⑶＋⑷+⑹ ⑷工况四：台风期，停止施工阶段。 荷载组合：⑴＋⑵＋⑸+⑺ 控制计算工况为工况三、工况四。 ㈢计算方法、模式 平台结构采用Sap2000空间有限元程序进行计算。选取了半幅平台进行三维空间建模，见下图所示。 工况一模型 工况四模型 将施工荷载转化为节点力或均布荷载，并垂直作用于分配梁上。水流力、波浪力和风载均垂直作用于钢护筒和钢管桩上。 ㈣计算内容 ⑴搭设阶段 平台钢护筒和钢管桩在波流力、自重作用下，计算钢护筒和钢管桩的应力和变形。 ⑵使用阶段（一） 在工况三荷载作用下，计算平台各构件的强度和整体稳定。 ⑶使用阶段（二） 在工况四荷载作用下，计算平台各构件的强度和整体稳定。 ⑷约束条件：钢护筒、钢管桩底视为固结，平联及斜撑视为铰结，桩顶承重梁视为铰结，桩顶以上支点均视为铰支座。 ㈤计算成果 1.东主墩荷载计算 ⑴风载计算 ①φ3200mm钢护筒 a.单根钢护筒迎风面积：A1=3.2×(9-2.15)=21.92m2 b.单桩风力：F1=21.92×0.1=2.2t ②φ1200mm钢管桩 a.单根钢管桩迎风面积：A2=1.2×(9-2.15)=8.22m2 b.单桩风力：F2=8.22×0.1=0.82t ⑵水流力计算：按《港口工程荷载规范（JTJ215-98）》计算 ①φ3200mm钢护筒 FW=CW·ρ·V2·A/2 CW=0.73 d=2.15-(-19)=21.15m FW1=0.73×1.025/2×2.12×21.15×3.2=111.7KN ②φ1200mm钢管桩 FW2=0.73×1.025/2×2.12×21.15×1.2=41.9KN ⑶20年一遇波浪力计算：按《海港水文规范（JTJ213－98）》计算 ①φ3200mm钢护筒 速度分力PDmax=CD·ρ/2·D·H2·k1 惯性分力PImax=CM·ρ/2·A·H·k2 H/d=4.49/21.15=0.212＞0.2 查表ηmax/H=0.62 ηmax=2.784m d/L=21.15/62.6=0.338＜0.35 Z1=0 Z2(k1)＝23.934 Z2(k2)＝21.689 CD=1.2 CM=2.0 α＝1.1 γ＝1 a.速度分力计算 k1=（4πZ2/L-4πZ1/L+sh4πZ2/L-sh4πZ1/L）/8sh4πd/L=0.236 PDmax＝1.1×(1.2×1.03t/m3×3.2m×(4.49m)2×K1)/2=39.87 K1 PDmax＝1.1×39.87t×0.236=103.5KN b.惯性分力计算 K2=（sh2πZ2/L-sh2πZ1/L）/ch2πd/L=1 PImax＝(2.0×1.03t/m3×(π1.62)×4.49×K2)/2=37.19K2 PImax＝371.9KN c.单桩水平总波浪力 P总=PImax=371.9KN ②φ1200mm钢管桩 PDmax＝38.8KN PImax＝5.23t=52.3 KN P总＝38.8×(1+0.25×52.32/38.82)=56.4KN ⑷竖向荷载计算 a.平台结构自重 b.钻机荷载 静止状态：钻机总重130t，荷载分布为前支点45t、后支点20t。两个前支点间距为4.5m，后支点间距为4.5m。 行走状态：前支点按照35t计，考虑冲击系数为1.3，单个前支点为35/2×1.3＝22.75t。单个后支点为9.75t。 c.履带式吊车自重加上吊重荷载为90