鋼管樁計算書.doc

邊跨現(xiàn)澆直線段支架設計計算一、計算何載（單幅）1、直線段梁重：15#、16#、17#混凝土方量分別為22.26、25.18、48m3。端部1.0范圍內的重量，直接作用在墩帽上，混凝土方量為：V=16.252.5+230.15+220.252+211.21.5=16.125 m3作用在支架的荷載：G1=（22.26+25.18+4816.125）2280010=1957.78 KN2、底模及側模重（含翼緣板腳手架）： 估算G2=130KN3、內模重： 估算G3=58KN4、施工活載： 估算G4=80KN5、合計重量： G5=1957.78+130+58+80=2226KN二、支架形式支架采用800mm（壁厚為10mm）作為豎向支承桿件。縱橋向布置2排，橫橋向每排2根，其中靠近10#（13#）墩側的鋼管樁支承在承臺上，與墩身中心相距235cm，第二排鋼管樁與第一排中心距為550cm，每排2根排的中心距離為585cm。鋼管樁頂設置砂筒，砂筒上設縱橫向工字鋼作為分配梁，再在縱梁上敷設底模方木及模板。鋼管樁之間及鋼管樁與墩身之間設置較強的鋼桁架梁聯(lián)系，在平面上形成框架結構，以滿足鋼管樁受載后的穩(wěn)定性要求，具體詳見“直線段支架結構圖”。根據(jù)支架的具體結構，現(xiàn)將其簡化成力學計算模型，如下圖所示：三、支架內力及變形驗算1、 橫梁應力驗算：橫梁有長度為12.4m，采用2I56a工字鋼，其上承托12根I45a工字鋼。為簡化計算橫梁荷載采用均布荷載。（1）縱梁上面荷載所生的均布荷載：Q1=2226212.25=90.86KN/m（2）縱梁的自重所生的均布荷載：Q2=0.8038(1.15+5.5/2)1112.25=2.815N/m（3）橫梁自身的重量所生的均布荷載：Q3=21.0627=2.125N/m（4）橫梁上的總均布荷載：Q=90.86+2.815+2.125=95.8N/m =mL=3.25.85=0.54fC = fD=（-1+62+33） = (-1+62+33)=0.92851.286=1.194cm fE =(5-242) =(5-242) =0.1061(-2.18)=-0.393cm(向上)通過以上計算可知，橫梁在均布荷載作用下，跨中將出現(xiàn)向上的拱度。雖然實際上是中部受力大，懸臂端受力小，使理論計算值出現(xiàn)了假象，但仍有必要將跨距作適當調整，以期受力更加合理。 fE =(5-242)=(5-242) =0.1214(-1.301)=-0.1579cm 通過強度及剛度計算,可見I56a較富余,為更趨合理,將橫梁由2I56a為2I50afC=fD=0.97396557646472=1.37 cmfE=-0.15796557646472= - 0.22 cm3.縱梁的強度與剛度計算(1)縱梁上面荷載所生的均布荷載:q1=222612.257.81.2=27.956kN/m28 kN/m考慮到腹板下的縱梁受力較大,故乘以不均勻系數(shù)1.2q1=281.2=33.6 kN/m(2)縱梁的自重q2=0.804 kN/m(3)縱梁上的總均布荷q= q1 +q2 =33.6+0.804=34.4 kN/(5)應力驗算max= =74.9Mpa max=213.4kg/cm2 =21.3Mpa (6)剛度驗算=m/L=1.15/5.5=0.2091fC=fD=(-1+62+33)=0.40505(-0.7102)=-0.2877cm (向上)fmax=(5242) =0.12113.9507=0.4782cm通過計算證明選用型鋼的安全儲備過大,擬將I45a改為I40a進行第二次試算,為簡化計算, Qmax 、 Mmax及q均沿用改變前的數(shù)值。max=98.86 Mpamax=26.1Mpa fC=fD=-0.28773224121714 =0.4272cm （向上）fmax=0.47823224121714 =0.71 cm 四、鋼管樁設計與驗算鋼管樁選用800，=10mm的鋼管，材質為A3，E=2.1108 Kpa,I=(44)=1.93610-3M4。依據(jù)10#或13#墩身高度和周邊地形，鋼管樁最大樁長按30m考慮。1、樁的穩(wěn)定性驗算 樁的失穩(wěn)臨界力Pcr計算 Pcr= =4458kNR=586.78 kN2、樁的強度計算 樁身面積 A=（D2a2） =（802782）=248.18cm2鋼樁自身重量 P=A.L.r=248.18301027.85 =5844kg=58.44kN樁身荷載 p=586.78+58.44=645.22 kN=pA=645.22102248.18=259.98kgcm2=25.998 Mpa3、樁的入土深度設計通過上述計算可知，每根鋼管樁的支承力近660kN，按規(guī)范取用安全系數(shù)k=2.0，設計鋼管樁入土深度，則每根鋼管樁的承載力為6602=1320kN，管樁周長 U=D=3.14160.8=2.5133m。依地質勘察報告，河床自上而下各層土的樁側極限摩擦力標準值為：第一層 砂礫土 厚度為3.4m， 標貫 N=8.112.3；估推=3040 Kpa第二層 砂粘土 厚度為623m，黃褐色、濕、硬塑，標貫N=23；=75 Kpa第三層 強風化石英片巖 厚度為46m，黃褐色 ，標貫N2543；=75 KpaN=iu hi N =302.51333.4+752.51336+802.5133h3=1320 kN =256.36+1086.0+201 h3 =1320 kN解得 h3=-0.11m證明鋼管樁不需要進入第三層土，即滿足設計承載力，此時樁尖標高為： 64.123.46.0=54.72 m鋼管樁實際入土深度： h=3.4+6=9.4 m4、打樁機選型擬選用DZ150，查表得知激振動900 kN，空載振幅0.8mm，樁錘全高4.2 m，電機功率150kw。5、振動沉樁承載力計算按前蘇聯(lián)b.塔爾尼科夫，根據(jù)所耗機械能量計算樁的容許承載力=+Qm安全系數(shù)，臨時結構取1.5m1振動體系的質量 m1=Q/g=90000/981=91.74 Q1振動體系重力 N g重力加速度=981 cm /s2 AX振動沉樁機空轉時振幅 AX = M/Q=280010290000=3.11 cm M振動沉樁機偏心錘的靜力矩 N. cm 振動沉樁機振幅增大系數(shù) = An/ Ax An振動體系開始下沉時振幅 取1.2 cm f振動頻率 f=n/60=800/60=13.33 轉/S a振動沉樁機最后一擊的實際振幅 取1.0 cm沉樁最后速度 取5 cm/min1土性質系數(shù)，查表得1=201影響樁入土速度系數(shù)， 查表得1=0.17p=+9104 =+9104=1.123616106=749077N=749KN N=645.22KN通過上述計算及所選各項參數(shù)說明：1）DZ150型振動打樁機，是完全能夠滿足本設計單樁承載力的。2）DZ120型振動打樁機，也是可以滿負荷工作，達到本設計要求的。6、鋼管樁加工質量控制雖是臨時結構，但鋼管樁是邊跨直線段現(xiàn)澆支架的重要受力構件，它的加工制作及安裝質量好壞，直接關系到能否順利沉樁及支架的使用安全，故有必要按有關國家規(guī)范和文獻資料提及的技術標準，作如下要求：（1）鋼管的材質為Q235，可以是直縫焊接管也可以是螺旋焊縫管，但所用材質的力學性能都應符合國家相關標準。（2）直焊縫管采用平板卷制加工。加工時兩側邊緣須予彎頭，以消除平板在卷板機上卷制時，兩側邊緣的直線段。（3）鋼管樁的軸線方向應和鋼板軋制的方向一致。（4）鋼管接長時，兩側縱向焊縫應有較大的距離，切忌十字焊縫。（5）需采取有效措施保證并檢查焊縫質量。鋼管制作允許偏差7、沉樁施工中須注意的問題： （1）沉樁施工中，樁的垂直度至關重要，在開始沉樁時，往往依靠樁體自身重量及錘體重量緩慢下沉，當不能繼續(xù)下沉時，樁體已插入土中一定深度，檢查樁身垂直度合格后，再振動下沉。 （2）振動錘和樁帽與樁頂法蘭盤應連接牢固。當有射水配合下沉時，可振動射水交替進行，一氣呵成，在下沉過程中切忌打“空錘” （3）振動的持續(xù)時間隨土質情況和不同機械而異，一般不要超過10mm15mm，否則錘體部件易損。應經(jīng)常注意機電的檢查與修理。 （4）樁尖在接近設計標高之前（1.0m），就應停止射水，干振。 （5）與樁尖雖未到達標高（已接近標高），下沉速度小于5cm/mm，且振幅較大（大于15mm）時，如能排涂樁頂?shù)慕宇^松動，即認為合格了。 （6）為保證鋼管樁的整體穩(wěn)定，每隔6m左右，設置一道縱，橫向支撐并和墩柱聯(lián)結，形成平面框架，在墩柱施工時應注意預埋件的準確預埋。8、鋼管樁沉樁基礎評述： 根據(jù)本橋10#墩的地勘報告揭示，較好的承力層埋深（河床向下）在3.5m以下。與深基礎及換填方案相比較，沉樁方案是較為經(jīng)濟合理的施工方案。但考慮至沉樁必須有較大型的沉樁設備和專業(yè)的施工隊伍且本工程沉樁工作量很少（只有兩根樁）故在實施過程中，可能具有相當難度，而不得不考慮其它的基礎方案。五、明挖擴大基礎設計按地質報告，河床向下03.4m，標準貫入為Nmin=8，容許承載R=0.12 Mpa=12T/m2基礎面積 A=5.373m2 采用 6.0m2 基礎邊長 b=2.45m 采用2.6m按擴散角45計算基礎厚度 h=(2.6-0.8)/2=0.9m 采用h=1.0m可以預估，在底模放樣時拋高，所以該支架毋庸預壓，所需要預壓的是10# 墩 的直線段支架。 1、預壓荷載：按實際荷載的1.3倍超載預壓。G=22261.3=2893KN 2、預壓方式：加載預壓時，工字鋼上鋪設1010cm木方，似用砂袋作為壓重，砂袋用汽車倒運并過磅稱量，按施工時荷載實際分布情況擺放,在有條件的情況下也可考慮用浮箱注水預壓3、預壓控制：采用時間和沉降量雙控的方式進行預壓控制。（1）時間控制：靜壓5天以上，穩(wěn)定狀態(tài)2天。（2）沉降控制：在支架的工字鋼上分別布設10個測點，用于沉降觀測。在加載前、加載完每12小時觀測一次，直到24小時的累計沉降量2mm卸載，卸載后，按測得的彈性和非彈性沉降量及設計標高，確定立模標高，作為底模放樣依據(jù)，報驗上級及監(jiān)理批準。七、邊跨合擾段對支架的影響：合擾段的實際施工荷載是平