东海大桥基础施工平台计算

一、上部结构

平台结构为桥面采用10mm厚花纹钢板，下面交替铺设I22a型钢分配梁支撑于贝雷桁梁顶面并与之固定，贝雷桁梁下面设置桩顶分配梁与桩顶连接。

（一）面板

按承受KH-180履带吊机走行并定点起吊20t荷载检算。以PM452#墩为例。

覆盖层标高-8.0m，岩面标高-14.6m～-20.1m。

（一）、关于钢护筒

  1.首节护筒长度=8+9+4+1=22m，护筒直径φ2.3m。取δ=16mm板厚。

  2.首节护筒重量=3.14*2.3*0.016*22*7.85=19.9t

 选用KH-180履带起重吊机，31m长臂杆

   吊幅        起重量        履带全长     5.49m

   6m          23.5t        履带有效长   4.66m

   7m          18.55t       履带中距     3.54m

   8m          15.35t       履带宽度     0.76m

（二）、关于KH-180在平台上的作业

1.考虑KH-180在定位桩平台上全工况作业，包括行走，起吊，转弯。在平台主贝雷梁组之间增设1组短贝雷梁组，以此确保吊机作业时始终有2组以上贝雷梁共同受力。

   贝雷梁组     [M]=224.6t.m

                [Q]=69.9t

以KH-180自重50t，吊重20t检算：（履带方向垂直于贝雷梁）

全重70t由一侧履带承受，二副梁不均匀受力为80%计算。

Mmax=1/4*70*0.8*6=84t.m    （可）

Qmax=70*0.8=56t             （可）

 注意和要求：

（1） 吊机此站位有效作业半径按7m考虑，施工A排或C排桩时，吊距min=4.4+0.5+3.54/2=6.67m，若考虑导管架0.8m的定位偏差，可基本满足要求。

 （2）贝雷桁片要有足够的横向联结。

 （3）贝雷桁片顶设吊机专用跑板，跑板应跨三组主桁，并连续连接。

2. KH-180上钻孔平台

 KH-180施工B排桩时，需移位至桩顶平台上，此时吊机需在定位桩顶平台范围内完成转向，履带方向顺贝雷梁，此时指定二边履带对称于一组贝雷梁站立，以使每侧履带受力通过跑板能传递到二组贝雷梁上。

  吊机旋转中心移位至C排桩中心时，可施工B排桩：

贝雷梁偏载系数=1-1.77/4=0.57（取0.6）

按每侧履带最大受力70t检算贝雷梁：（此工况检算插打首节钢护筒）

  考虑履带受压合力偏于旋转中心前侧1.2m，

 则Mmax=70t*0.6*（18m-6.1m）/18m*6.1m=169.4t.m〈[M] 可

（三）、关于定位桩

  1.贝雷桁梁支承在分配梁A上，分配梁采用2H582，通长设置，取一段跨度7.5m，按简支梁检算（考虑导管架偏差后贝雷桁处于最不利位置）。

  如前所分析，考虑吊机全重70t作用在一侧履带上，斜向作业时，通过跑板至少分配到二组主桁上，考虑导管架偏差后，着力点最不利如上图示，二组主桁按偏载80%计。

   吊机力产生跨中弯矩：M1=117t.m

   分配梁自重产生弯矩：M2=1.76t.m （按250kg/m计）

   贝雷梁自重产生弯矩：M3=22.7t.m （按贝雷梁组300kg/m计）

   ΣM=141.46t.m。  临时结构：[σ]取2000kg/cm2

  [W]=M/[σ]=141.46*105/2000=7073cm3

分配梁A截面如上图

I=97880cm4×2++1.0×73×29.62+1/12×73×1.03

+1/12×77×1.03+1.0×77×29.62

=327196.5cm4

W=327196.5/30.1=10870cm3

2.分配梁B

考虑导管架偏位后，分配梁A置于B梁受力最不利位置如上图，取最大力70t计：

（1） Mmax=60t.m  （未考虑剪刀撑受力）

      [W]=60×105/2000=3000cm3   （未通过）

（2）考虑剪刀撑受力：一般杆件选用2[22，

   分配梁B弯矩M=35t.m

          [W]=35×105/2000=1750cm3

选用2[36，并局部加强。

   I=11874.1×2+1/12×18×13×2+1×18×18.52×2

    =360722cm4

W=360772.2/19=18.5cm3 （安全度偏低）;

选用2[40并加强。

（四）、中-250钻机施工最外侧钻孔桩

   荷载组成：

   1.贝雷桁片以及工22a，花纹钢板（贝雷桁0.3t/m,长度按30m计）计16.8t。

   2.钻机考虑偏心75%，计22.7t。

共计39.5t，取一段7.5m长2根加强型H582，则可承受98.5t，可。

二、以PM451#墩为例

利用750t.m塔吊施工

压力按100t，拉力按80t考虑，则塔吊纵梁（6m）如下图：

纵梁截面特性：

I=90×2.4×53.82×2+×90×2.43×2+×2.4×105.23×2

=1716306cm4

W=I/h=31205.6 cm3

[σ]=M/W==1/4×100×600/31205.6=0.48t/cm2，可。

三、基础部分

 （一）钢管桩单桩承载力计算

1、由于该海区覆盖层稳桩条件较差，所有钢管桩均插打至微风化岩层，钢管桩受力按柱桩计算。

⑴.直径φ1.0m钢管桩，厚度δ=12mm，桩最大计算长度L=40m，则

λ=L/I=L/（√D2+d2/4）=40/（√1.02+0.9762/4）=114.5

查轴心受压构件稳定系数表，得ψ=0.47

A=π（D2-d2）/4=3.14×（1.02-0.9762）/4=0.03725m2

P=ψσA=0.47×1.7×372.5=297.6t＞[P]=100t，合格

 （二）平台形成后，排桩承受水平力计算

  1、水流力计算：海流速度按《东海大桥改线段工程地质勘查报告书》中取值V=3.0/s，水面标高+1.0m，深度按16m计。

F1=KA1rV2/2g=0.73×1.0×16×1.025×3.02/（2×9.81）

 =5.49t

导管架所受水流合力：3.01×5×（1+0.75）=26.34t

 2、波浪力计算：φ1.0m钢管桩（水深16m+波浪高度4m计）：

   f=PD+PI=1/2r/gCDDU U210/gCMA（a）

a=2π2H/T2[ch（2πz）/sh（2πd/L）]sin（wt）

得：一根钢管桩受力24t，则导管架共受力：24×5×（1+0.75）

   =210t。

 3、风荷载：1.0Kpa

 风力：P=（30×1.5×0.6+5×1×1）×0.1=3.2t

顺桥向应力计算:M=5.49×8+210×10+3.2×23.5=2219.12t.m

W=(10I+10A×r2)/r

=1316387cm3

σ=M/W=2199.28×1000/1316387=1.69t/cm2<2.0 t/cm2,

故满足要求。