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浅谈水中钻孔平台设计与施工

  • 简介:(毕业论文 字数:3321 页数:14)提 要:文章以****高速公路****运河主线桥主墩钻孔桩水中平台设计、施工为例,简明扼要的说明了如何在深水粉砂地基中搭设钻孔平台,确保优质、安全、经济完成桥梁钻孔桩施工。 目 录 1工程概况 1 2 平台设计 1 2.1设计...
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(毕业论文 字数:3321 页数:14)提 要:文章以****高速公路****运河主线桥主墩钻孔桩水中平台设计、施工为例,简明扼要的说明了如何在深水粉砂地基中搭设钻孔平台,确保优质、安全、经济完成桥梁钻孔桩施工。

目 录

1工程概况 …………………………………………………………………………1
2 平台设计 …………………………………………………………………………1
2.1设计思路………………………………………………………………………1
2.2钻孔平台的结构形式…………………………………………………………1
2.3平台受力验算…………………………………………………………………3
2.3.1 计算参数 ………………………………………………………………3
2.3.2 结构计算模型…………………………………………………………4
2.3.3 钢管桩桩长验算………………………………………………………4
2.3.4 验算6cm厚木板强度…………………………………………………5
2.3.5 验算平台上层22#工字钢强度 ………………………………………6
2.3.6 验算中层25#工字钢强度 ……………………………………………6
2.3.7 验算下层25#工字钢强度 ……………………………………………6
2.3.8压杆稳定验算 …………………………………………………………7
3 平台施工 …………………………………………………………………………7
3.1钢管桩预制……………………………………………………………………7
3.2 钢管桩轴线及标高控制……………………………………………………8
3.2.1 钢管桩轴线控制………………………………………………………8
3.2.2 标高控制………………………………………………………………8
3.3 施打顺序……………………………………………………………………9
3.4 钢管桩接打…………………………………………………………………9
3.5 加固方式……………………………………………………………………9
3.6 施工工艺流程………………………………………………………………9
3.7 施工注意事项………………………………………………………………10
4 实施效果…………………………………………………………………………11

1 工程概况:
****运河大桥地处江苏省通州市****镇,地表岩性为低液限粘土及亚砂土,为河流冲积淤积而成的三角洲相松散沉积层,从****运河大桥桥址地质剖面图看,地质情况为:河床底5~20m为亚砂土,20~50m为亚粘土。该桥是整个****高速公路施工难度最大、桥长最长、造价最高的一座大桥,该桥主桥横跨****运河,主跨跨径为60m,****运河大桥49号墩及50号墩位于****运河中央(各距河岸36m左右)其结构形式为空心薄壁墩,薄壁墩下设高度为2m的承台,承台下设6根Φ1.8m钻孔灌注桩,桩长为65m,主桥上部结构形式为变截面连续箱梁(施工工艺采用挂蓝悬浇),****运河为五级航道,通航净空为38×5.0m,通航水位3.2m,河床顶标高为-2.1左右,正常水深达5.3m左右。根据当地航道部门提供数据****运河最高洪水位为2.3左右,如何在满足船只正常通航条件下经济地搭设好水上平台确保按期保质完成主线桥水中桩施工任务是我标面临的首要问题。
2 平台设计:
2.1 设计思路:
满足****运河船只正常通航和采用最经济的方法搭设水上平台以便按期保质完成水中钻孔桩施工任务。
2.2 钻孔平台的结构形式:
经技术人员讨论分析及方案比选后认为搭设钢管桩上铺设型钢的水上平台是最经济合理的,钻孔平台下部结构采用21根Φ40钢管桩,钢管桩顶部设一道横向25#工字钢,横向25#工字钢上面设竖向25#工字钢,竖向25#工字钢上面横向22#工字钢,横向22#工字钢上面铺设6cm厚木板,详细水上平台结构见下图。
2.3 平台受力验算:
2.3.1计算参数
2.3.1.1 木材容重 ρ木:1.0×103kg/m3
2.3.1.2 钢材容重 ρ钢:7.8×103kg/m3
2.3.1.3 [10线密度 ρ[10:10kg/m
2.3.1.4 22#工字钢线密度 ρ工22:33.05kg/m
抗弯截面模量 W: 309.6 m3
2.3.1.5 25#工字钢线密度 ρ工25:38.08kg/m
抗弯截面模量 W: 401.4 m3
2.3.1.6 木材允许拉应力 [σ木]: 14MPa
2.3.1.7 钢材允许拉应力 [σ钢]: 140MPa
2.3.1.8 钢管桩侧极限摩阻力 τi: 40KPa
2.3.1.9 一台钻机及其配套设备重量 G钻: 200KN
2.3.1.10 钢管桩规格为 : φ40cm(壁厚6mm)长12m
2.3.2 为安全起见计算采用结构形式为简支结构
2.3.3 钢管桩桩长验算:
2.3.3.1 计算设计单桩轴向允许承载力:
依据交通部颁发《公路桥涵基础设计规范》按纯摩擦桩考虑,钢管桩单桩轴向允许承载力为[P],则有:
[P]=U*L*τi* γ/2
[P]:钢管桩单桩轴向允许承载力 单位: KN
U: 钢管桩周长 单位:m
τi:钢管桩侧极限摩阻力 查《地质报告》取40Kpa
L:最大冲刷线以下钢管桩入土深度 单位: m
γ:考虑不可遇见因素取安全系数0.8
其中,U=π*d
=3.14×0.4=1.256m
L=12-3.7-2.1=6.2m
考虑****运河河床淤泥层厚为1.5m,实际钢管桩入土深度为L:
L=4.7m
则有:
[P]=0.5×1.256×4.7×40×0.8=94.4KN
计算钢管桩施工时实际所受轴向荷载
P=γ*G总/N
G总= G1+ G2+G3+G4+G5+G6+2*G钻
G1:钢管桩自重
G1=3.14×0.4×0.006×78×12×21=148KN
G2: [10重量
G2=300×0.1=30KN
G3: 22#工字钢重量
G3=276×0.33=91.2KN
G4: 25#工字钢重量
G4=180×0.381=68.6KN
G5: 6cm厚木板重量
G5=14.4×10=144KN
G钻: 取200KN
γ: 考虑到施工动载及其它不可预见因素安全系数取2
故有:
G总=30+91.2+68.6+144+148+400=882KN
P=882×2/21=84KN
P<[P]=94.4KN
符合规范要求.
2.3.4 验算6cm厚木板强度:
因钻机行走是靠底座下滚筒滚动而进行的,滚筒长度为2.5m
则有:
W=b*h2/6
=250×6×6/6 =1500cm3
M=P*L/4
P为滚筒作用于木板的力,取 60KN
则:
M=60000×0.75/4 KN.M
σ木 =M/W =7.5Mpa
σ木<[σ木]=14Mpa
符合规范要求.
2.3.5 验算平台上层22#工字钢强度:
M=P*L/4
=70000×2.4/4=42000.0 KN.M
σ钢 =M/W
=42000/309.6=135.6Mpa
σ钢<[σ钢]=140Mpa
符合规范要求.
2.3.6 验算中层25#工字钢强度
M=P*L/4
=35000×5.95/4=52062.5 KN.M
σ钢 =M/W
=52062.5/401.4=129.7Mpa
σ钢<[σ钢]=140Mpa
符合规范要求.
2.3.7 验算下层25#工字钢强度
M=P*L/4
=50000×3.3/4=41250 KN.M
σ钢 =M/W
=41250/401.4=102.8Mpa
σ钢<[σ钢]=140Mpa
符合规范要求.

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