1、工作平台、施工便 桥力学检算书计算： 复核： 审核： 南沙工程项目经理部二 OO 二年十二月三十日1一、计算依据1、广州市政工程设计研究院 2002 年 10 月发布的沙仔桥工程施工图设计2、广州市市政工程设计院 2002 年 9 月 5 日发布的沙仔大桥工程岩土工程勘探报告3、人民交通出版社出版的公路施工手册-桥 涵上下册4、人民交通出版社出版的公路桥涵设计手册- 基本资料5、中国建筑工业出版社出版的实用桩基工程手册6、地震出版社 1993 年版钢管桩的设计与施工7、沙仔桥施工便桥及作业平台施工方案二、计算工具1、连续梁计算软件2、弹性支承连续梁计算程序2三、工作平台检算工作平台上纵梁采用贝
2、雷片、下横梁采用并排 2 根工 40a 工字钢，下部支撑采用 600 钢管桩，具体布置见下图。需检算内容有：纵梁（贝雷片）检算、横梁（工 40a 工字钢）检算、 钢管桩承载力检算。其中靠近钢护筒位置平台与便桥共用 1 根横梁（工字钢），受力复 杂， 为控制内容，在施工便 桥 中进行检算。1 荷载计算平台主要承受的荷载为钻机荷载和人群荷载（1）钻机荷载（冲击钻）经计算钻机对上纵梁产生的反力为 50钢 管 桩钻 机 滚 筒 工 3a工 32a角 钢 7贝 雷 片立 面 图 侧 面 图3R1=128KN R2=32KN(2)人群荷 载人群荷载按 3.5KN/m2，平台工作宽度为 4 米，纵向受力计算
3、时人群荷载按 3.54=14KN/m（3）贝雷片自重贝雷片按 3 片为 1 吨计算，4 排贝雷片每米重 4.44KN2、上纵梁（贝雷片）受力检算贝雷片受力视为连续结构考虑，由外荷载产生的桥梁最大弯矩及剪力值不应超过下表所列数值（下表选自公路施工手册-桥涵下册）连续梁桥的容许内力表容许力 单排单层 双排单层 三排单层 双排单层 三排双层弯矩（kN.m）788.2 1576.7 2246.4 3265.4 4653.2剪力（kN） 245.2 490.5 698.9 490.5 698.9由上表知四排单层贝雷片承受的最大弯矩为 788.24=3152.8 kN.m最大剪力为 245.24=980.
4、8 kN 4贝雷片整体受力简图如下经计算得R1=72.8KN R2=168.8KNMmax=20.7KN.mQmax=148.7kN4 排贝雷片最大承载力Mmax=3153.4KN.mQmax=981kN满足要求。3、钢管桩长度的确定5按钢管桩顶所受最大反力 R=168.8/2=84.4KN，考虑钢管桩自重取为 150KN, 选用外径 600mm，壁厚 8mmA =(D2d 2)/4=149cm2 W=D3/32 (1(d/D) 4) =2172 cm3I =(D4d 4)/64=65192 cm4 r=( I/ A)1/2=20.9cmD/t=600/8=75100= D/t 无局部失稳问题
5、按地质资料计算的单桩承载力确定钢管桩长度(选取 K7+951 处地质状况为例，其他桩位计算另见钢管桩长度计算书)根据地震出版社 1993 年版钢管桩的设计与施工P26 3-16 公式，开口桩单桩极限承载力为QP SUqsi .Li + PAbqb）忽略桩尖承载力 PAbqb0S砂类土，当 D/d1 时 =1 QP 轴向受 压桩的极限承 载力（kN）U 桩身截面周长（m） U =D=3.140.6=1.884mqsi桩粘土的极限摩阻力Li 各土层的厚度（m）据广州市市政工程设计院 2002 年 9 月 5 日发布的沙仔大桥工程岩土工程勘探报告 P16 表 4 及广州市政工程设计研究院 2002
6、年 10 月发布的沙仔桥工程施工图设计6钢管桩单桩极限承载力计算如下表土层 底标高每层厚度 Liqsi 每层 QP 累计 QP 打入深度桩长 单位 m kPa kN kN m m河底 -0.45 0 淤泥 -10.85 10.4 10 196 196 17.15亚粘土 -11.2 0.35 65 43 239 10.75 17.5当钢管桩打入亚粘土层，桩底标高为-10.85m 时单桩承载力为239kN，满足要求。则桩长 L6.3（11. 2）17.5m 7四、施工便桥检算为便于系梁施工，施工便桥以 35 米跨为一段，每段 30 米，每段间用贝雷片连接，便桥下部支撑采用 600 钢 管桩，详见便
7、桥布置图。 由方案知，便桥主要用于钻机、吊机的行走与工作、行人以及小型材料的运输。检算时主要考虑吊机在便桥上行走和吊运重物过程中贝雷片的受力情况和相应的支反力，进而反算钢管桩的长度。吊机在便桥上行走时考虑两种工况，一种按吊机在跨中位置考虑，一种按吊机在支座位置考虑。动载系数 1.11、桥面工 36a 横梁受力检算贝雷片上横梁采用工 36a 工字钢，选取吊机后轮作用在工字钢上时的受力，简图如下A=76.44cm2 b=13.6cmd=1.0cm Ix=15796cm4Ix/Sx=31.05cmrx=14.38cm Iy=554.9cm4ry=2.69cm Wx=877.6cm3考虑 1.1 动力
8、系数，吊车每个轮的力按 150KN 计算，剪力、弯矩图如下150kN150kN工 36a单 位 :m8由上计算得，Mmax=63.7 kN.m Qmax=151.8 kN l 自 3.37m换算长细比 1L 0/hrx/ry1.83.37/0.3614.38/2.6988.2查表得 =0.91=63.7103/877.6=72.6 Mpa0.9170=153 Mpa QS/Id 86.510/(31.051.0) 27.8 Mpa100 Mpa均满足要求。2、主梁受力检算9贝雷片受力视为连续结构考虑，由外荷载产生的桥梁最大弯矩及剪力值不应超过下表所列数值（选自公路施工手册-桥涵下册）连续梁桥的
9、容许内力表容许力 单排单层 双排单层 三排单层 双排单层 三排双层弯矩（kN.m）788.2 1576.7 2246.4 3265.4 4653.2剪力（kN） 245.2 490.5 698.9 490.5 698.9由上表知四排单层贝雷片承受的最大弯矩为 788.24=3152.8 kN.m最大剪力为 245.24=980.8 kN （1）、吊机在跨中位置时，考虑动力系数，荷载取 500KN 进行计算，受力简图 、剪力 图 、弯矩 图如下10计算得Mmax=1539.3 kN.m 3152.8 kN.mQmax=295.2 kN 980.8 kN满足要求（2）、吊机在支座位置时，贝雷片承受
10、的最大剪力为Qmax=525 kN 980.8 kN满足要求3、工字钢（贝雷片下）受力检算选用工 40a 工字钢，2 根一组焊成箱型，用缀板连接（每 0.5m 一块）,截面特性分别为A=86.07cm2 b=14.2cm d=1.05cm Ix=21714cm4Ix /Sx=34.40cm rx=15.88cm Iy=659.9cm4 ry=2.77cm Wx=1085.7cm3,Iy=2(Iy+A14.22/4)=2(659.9+86.077.12)=9997.4cm4ry 7.62cm =170Mpa =100 Mpa计算与工作平台同一断面处工字钢受力（边跨受力见工作平台检算）其受力简图、
11、剪力图、弯矩图如下11由上计算得R1=122.8kN R2=257kN R2=165.6kN R2=19.3kNMmax= 94.3kN.mQmax= 177.1 kNl 自 4.9m换算长细比 1L 0/hrx/ry1.84.9/0.415.88/7.62 45.22查表得 =0.8331=94.3103/(21085.7)=52.2 Mpa0.833170=141.5 Mpa QS/Id 233.810/(34.4021.05) 32.4 Mpa100 Mpa均满足要求。124、钢管桩承载力检算（1）、钢管桩承受最大轴力为 257KN，考虑钢管桩自重，取 350KN 作为设计力，选用外径
12、600mm，壁厚 8mmA =(D2d 2)/4=149cm2 W=D3/32 (1(d/D) 4) =2172 cm3I =(D4d 4)/64=65192 cm4 r=( I/ A)1/2=20.9cmD/t=600/8=75100= D/t 无局部失稳问题a、按地质资料计算的单桩承载力确定钢管桩长度( 选取 K7+854处地质状况为例，其他桩位计算另见钢管桩长度计算书)根据地震出版社 1993 年版钢管桩的设计与施工P26 3-16 公式，开口桩单桩极限承载力为QP SUqsi .Li + PAbqb）忽略桩尖承载力 PAbqb0S砂类土，当 D/d1 时 =1 QP 轴向受 压桩的极限
13、承 载力（kN）U 桩身截面周长（m） U =d=3.140.6=1.884mqsi桩粘土的极限摩阻力Li 各土层的厚度（m）根据地震出版社出版的钢管桩设计与施工P17 标 3.2.2 及广州市政工程设计研究院 2002 年 10 月发布的沙仔桥工程施工图设计钢管桩单桩极限承载力计算如下表13土层 底标高每层厚度 Liqsi 每层 QP 累计 QP 打入深度桩长 单位 m kPa kN kN m m河底 -0.45 淤泥 -10.15 9.7 10 182.748 182.748 粉砂淤泥 -10.85 0.7 20 26.38 209.124亚粘土 -11.5 0.7 65 134.706
14、343.83弱风化粉质 -12.6 0.6 100 140.5 484.33 12.15 19.1 当钢管桩打入弱风化粉质岩层，桩底标高为-12.6m 时单桩承载力为 484.33kN，满足要求。则桩长 L6.5（12.6）19.1m 2、钢管桩的水平承载力应满足：（1）桩体发生的弯曲应力不应超过桩材的容许弯曲应力；（2）桩头的水平变位量不应超过由上部结构确定的容许变位量。便桥承受的水平荷载包括车辆制动力、机械水平移动产生的力、风力、流水 压力。车辆制动力按吊车自重的 1/20：240/20=12 KN取风力压强为 0.25Kpa风力大小为：0.25351.51.5=19.7 KN桩顶水平力按
15、以上 2 力的合力计算 H=16 KN 考虑海潮力取 H=25 KN计算时按弹性地基梁理论进行求解14根据实用桩基工程手册P209弹性地基反力法 m 法进行计算见钢管桩划分为 14 段,并从下到上进行排列，通过弹 性支承连续梁计算程序计算得到钢管桩的内力见下表节点位移(单位:mm,rad)节点 转角(rad) 位移(mm)节点 转角(rad) 位移(mm)节点 转角(rad) 位移(mm)0 -.00014 -.066 5 -.00027 .612 10 .00345 -3.4881 -.00015 -.023 6 -.00019 .857 11 .00529 -7.8452 -.00016
16、.053 7 .00013 .912 12 .00719 -14.0893 -.00018 .138 8 .00080 .481 13 .00892 -22.1634 -.00024 .350 9 .00191 -.837 14 .01433 -106.092由上表知最大位移为 106.092mm300mm 满 足要求弯矩和剪力(单位:kN,kNm)Mi Mj Qi Qj Mi Mj Qi Qj1 .000 -1.196 3.988 -3.988 8 -48.356 91.263 -42.907 42.9072 1.196 -3.919 5.446 -5.446 9 -91.263 139.3
17、70 -48.107 48.1073 3.919 -5.824 3.809 -3.809 10 -139.370 180.445 -41.075 41.0754 5.824 -6.483 .659 -.659 11 -180.446 200.593 -20.147 20.1475 6.483 -.008 -6.475 6.475 12 -200.593 192.500 8.094 -8.0946 .008 17.488 -17.496 17.496 13 -192.500 167.501 25.000 -25.0007 -17.488 48.355 -30.868 30.868 14 -167
18、.500 .000 25.000 -25.000最大弯矩位置为河底处 Mmax= 200.6kN.m最大剪力 Qmax= 48.1 kN图151=P/A+Mmax/W=40010/149+200.6103/2172=121.2Mpa=145 Mpamax=Q/A=248.110/149=6.5 Mpa=85 Mpa=4/3(D2+Dd+d2)/( D2+d2)=2满足要求b、按桩身强度检算单桩 承载力 钢管桩按一端自由一端嵌固的等截面压杆考虑 受力简图见图 6杆件长 l6.5（10.85）17.35m 取 17.5m杆件长细比 l 0 / i 35/0. 208120 100按长细杆计算，利用
19、欧拉公式临界荷载 Pcr 2EI /（4l2） 221010995842 10-81306 kN取安全系数 nst4 则钢管桩容许荷载 Pcr P cr / nst r1306 / 4351.5 kNPP cr 满足要求 按打桩力公式检算单桩承载力桩锤选择遵循的原则：锤的冲击能量应满足将桩打至需要的深度；单桩的总锤击数控制在 3000 击以内；打桩时的锤击应力小于桩材的屈服强度（控制在 80%85%）；最终桩的贯入度不能太小；软土地区图16打桩，起始阶段土的阻力小，需多次挂吊桩锤，桩锤不宜选择过大。对直径在 400600mm 钢管桩，选用 K35 柴油锤根据中国建筑工业出版社 1999 年版实
20、用桩基工程手册P111打桩力公式 4-128 Que fEhC1(S+ C2) C1=(WH+n2WP)(W H+WP) ef锤击效率 0.8 Eh额定锤击能 75kNmS每击贯 入度 WH锤重 35kNWP桩重 131*19.1*10/1000=25kN l桩长 19.1mAP桩截面 积 0.283 m2 EP桩材杨氏模量210109Pan20.25C1=(WH+n2WP)(W H+WP) (35+0.2525)/( 35+25)0.68Qu 按钢管桩长度计算时最大受力 484KNC2 Qul/(APEP) 48419.1/（0.28321010 6）0.0002则每击贯入度Se fEhC1Q uC 20.8750.68/4840.00020.08 m
