工作平台钢管桩施工方案

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工作平台钢管桩施工方案

A=2×13×0.8×0.5=10.2cm2

σ=Rmax/A=16.186×103/10.4=1556.3kg/cm2<1.3【σ】=1.3×1400=1820kg/cm2(安全)

5、联结梁作为0#块支架梁的强度验算

在此工况中,墩身已出水建成CCIAT 0024-2020-T 全过程工程咨询服务管理标准.pdf,联系梁所受的荷载是浇筑1#块时包括模板支架在钢管桩上的支点反力。(部分0#块及其模板的重量已全部由墩身及贝雷梁传给承台)

根据1#块的截面尺寸不难求出,重心位置距0#块边线1.815m。5#、6#墩承台宽度770cm(顺桥向),故可假设0#块中心600cm范围内的,包括支架、模板、钢筋砼重量全部由蹲身和承台承受。

A1=2×3×=2.25㎡

A2=(18.5-6.0)×0.28=3.5㎡

A3=1.8×0.4×0.27/2=0.972㎡

V=∑Ai×3.0=(2.25+3.5+0.972)×3.0=20.166m3

A1=12.5×0.537=6.713m2

A2=(0.606-0.537)/2×12.5=0.431m2

A3=4×1.0×0.3/2=0.6m2

∑Ai=6.713+0.431+0.6=7.744m2

V=∑Ai×3.0=7.744×3.0=23.23m3

注:底板的厚度是变化的,但相差不大,可认为是等厚的。该荷载对联结梁的验算而言是偏于安全的。

A1=2.375×3.0=7.125m2;V'3=A1×0.7×3=14.964m3

A2=(2.677-2.375)×3.0/2=0.453m2;V"3=A2×0.7×3=0.951m3

V3=14.964+0.951=15.915m3

重心距A支点距离:e3=1.2m;e4=3.0/3-0.3=0.7m

e=∑Vi×ei/∑Vi=(20.166×1.2+23.23×1.2+14.964×1.2+0.95×0.7)/59.307

=1.192≈1.2m

B点支点反力(钢管桩反力)

Rb=59.307×1.2×2.6∕2.55=72.56T(占总重的47%)

Ra=59.307×2.6-Rb=154.20-72.56=81.64T(占总重的53%)

20.166/59.307=34%假设平均分布在18.5m范围内。

23.23/59.307=39.2%假设平均分布在12.5m范围内。

15.915/59.307=26.8%假设与三个集中力作用在腹板中心处。

AB面以上的支架及内外模板、顶撑、拉杆重量估算约为15.8T。

总重量G=154.2+15.8=170.0T

所以:q1=170×34%×47%÷18.5=1.47t/m

q2=170×39.2%×47%÷12.5=2.51t/m

P=170×26.8%×47%÷3=7.14t

仍取联结梁与5跨连续梁计算简图如上所示。

由简图中可见,因第一、第五跨的均布荷载不是满布及集中力P离跨中10cm,而使计算变得较为繁琐。为简化计算现作出偏于安全的两个假设:

假设一:假设第一、第五跨的集中力P作用在跨中,距离中心为6m;

假设二:第一、第五跨的均布荷载均为满布,即在1.25m范围也布满q2。

显然:正弯矩最大将发生在6、7、8断面;

负弯矩最大将发生在1、2断面;

剪力最大将发生在1左、2右断面;

支座反力最大将发生在1或2支座。

现利用《建筑结构静力计算手册》查相关表格可得到:

在均布荷载q=q1+q2=1.47+2.51=3.98÷4.0t/m的作用下:

M6=0.078ql2=0.078×4×32=2.808t·m

M7=0.046ql2=0.078×4×32=1.656t·m

Q1右=0.526ql=0.526×4×3=6.312t

Q2右=0.50ql=0.50×4×3=6.0t

在一、三、五跨中的集中力P=7.14T作用下:

M6=0.211Pl=0.211×7.14×3=4.52t·m

M7=0.191Pl=0.191×7.14×3=4.09t·m

Q1右=0.20P=0.20×7.14=1.428t

Q2左=0.20P=0.20×7.14=1.428t

Q2右=0.50P=0.50×7.14=3.57t

M6=2.808+4.52=7.328t·m

M7=1.656+4.09=5.746t·m

Q1右=6.312+1.428=7.74t

Q2右=6.0+3.57=9.57t

R1=11.97+7.74=19.71t

R2=4.262+9.57=13.76t

从上述计算结果不难看出Mmax与Qmax不在同一断面,故应力不叠加。

Mmax=M6=7.328t·m

Rmax=R1=19.71t

σ=Mmax/W=7.328×105/2×692.5=592.1Kg/cm2<【σw】=1450Kg/cm2(安全)

τ=Qmax·S/I·δ=11.97×103×400.5/(2×11080×0.95)=227.7Kg/cm2<【τ】=850Kg/cm2(安全)

综上可见,本工况对联结梁的强度不控制且富余量较大,可以考虑将河心侧的联系梁用2I25a来代替2I32a。

从公路荷载规范中得知,后轮着地宽度为0.6m×0.25m(横车向或顺车向)

面板q1=0.01×0.6×7.85=0.047t/m

自身q2=0.038t/m

∑q=q1+q2=0.047+0.038=0.085t/m

Qmax=ql=×0.085×4.5=0.192t

Mmax=ql2=×0.085×4.52=0.215t·m

Q'max=6×1.95+6×(1.95+1.8)/4.05=8.44t

M'max=[6×0.225+6×(0.225+1.8)]/4.05×2.025=6.75t·m

活载横向分配:(对分配梁而言)假定车轮作用在分配梁中心,着地0.25m(顺车向),故将均布荷载视为集中荷载时,集中荷载离分配梁中心距e=0.25/4=0.0625m。

横向分配系数:R'=0.5375×÷0.6=0.45P

R=2R'=2×0.45P=0.9P

可见横向分配系数γ=0.9

所以Qmax=μQ'max=0.9×8.44=7.60t

Mmax=μM'max=0.9×6.75=6.075t·m

Qmax=+μ=0.192+1.2×7.60=9.312t

Mmax=+μ=0.215+1.2×6.075=7.505t·m

=Mmax/W=7.505×105/401.4=1869Kg/cm2<1.3【σ】=1.3×1450=1885Kg/cm2(安全)

===535.25Kg/cm2<1.3【τ】=1.3×850=1105Kg/cm2(安全)

式中:1.3为临时结构材料容许应力的提高系数。

钢管桩可以用σ=8mm钢板,卷焊接成Φ60cm钢管桩。每米重118.4Kg,考虑焊接接缝及评接钢板重,故按120Kg/m计算。

根据平台钢管桩所处位置及受力大小,可以按前排桩(近河心侧)和中排桩分别设计计算。后排桩可参考中排桩实施。

1、前排的钢管桩单桩最大反力:

面层作用在贝雷梁上的线荷载

q1=4.5×142×2/2=639Kg/m

贝雷自身线荷载q2=200Kg/m

q=639+200=839Kg/m

贝雷在近河侧连系梁上的恒载反力

P1=/2=839×11.7/2=4.9t

(2)混凝土罐车荷载:

罐车有10个轮胎每个轮胎重3.0t=P,贝雷梁反力(前轮):

后轮:R=2×4.8=9.6t

前排桩反力:R前=(9.6×6.5+9.6×7.9+4.8×11.7)∕11.7=16.61t

这种极端情况可以控制不会出现,假设后轮在跨中

R前=(9.6×5.8+9.6×7.2+4.8×11)∕11.7=15.2t

因钻机荷载20型钻机自重12T,故不控制设计。

罐车荷载下R=4.9+15.2=20.1T

浇筑0#块时R=19.71T

可见,前排桩最大反力Rmax=21.1控制设计。

钢管桩容许承载力[P]=1/2U·L·τ

式中:U为钢管桩周长U=π×0.6=1.885m

[P]=1/2×1.885×2.2×L=20.1

故L入土=20.1×2/(2.2×1.885)=9.69m

考虑土面钢管桩的重量,按L入土10m计

中排钢管桩单桩最大反力

贝雷在中排连系梁上的恒载反力P1=839×(11.7+4.3)/2=6.7T

R中=9.6+[9.6×(6.5+3.8)+4.8×6.5]/11.7=9.6+11.12=20.72T

罐车荷载作用下R=6.7+20.72=27.42T

浇筑0#块时,R=19.71T。

显然,中排桩最大反力Rmax=27.42T控制设计。

[P]=1/2×(1.885×2.2×L入土)=27.42T

L入土=2×27.42∕(1.885×2.2)=13.22m

按入土深度14.0m考虑。

(5)施工时承载力的动力校核

在打入桩入土深度计算时,设计参数取值不够准确,将直接影响桩的承载力,故要求在实际施工时采用格尔谢万诺夫或其它成熟的沉桩动力公式,根据单桩承载力推算最后的控制贯入度,以便校核桩的入土深度。

从尽量减少工程成本出发,在施工基桩及深水承台时,拟采用半幅半幅施工,将平台面层节省40%左右,即施工另外半幅时,将这半幅的面层材料倒运过去,但钢管桩和联系梁则需全幅一次性施工完毕。考虑到工期异常紧张,无法半幅半幅施工现将一个墩的平台工程数量统计如下:

前排桩(河心侧):单根长L=5.2+10=15.2m;

L=15.2×(2×7+1)=228m

L=17.2×(2×7+1)=258m

L=12.2×(2×7+1)=183m

L=12.0×7=84m

L=16.0×4=64m

∑L=228+258+183+84+64≈817m=820m

注:若钢管桩为Φ50cm,则入土深度需相应增加20%。

2、钢管桩联系梁:Ⅰ32a52.69kg/m

平台:L1=21.5×2×2×3=258m

L2=16×2×3=96m

栈桥:L3=6.5×2×3=39m

∑L=258+96+39=393m

G=393×52.69=20.71t

平台:5×2×2×18/3=120片

栈桥:2×2×21/3=28片

总计=120+28=148片

栈桥:L2=21/0.6×6=210m

∑L=1066+210=1276m

G=1276×38.08=48.6t

5、面板δ=10mm,单位重78.5kg/㎡

平台:A1=0.85×21×2×16=571.2㎡

式中0.85为面板扣除钻孔等因素的摆放系数。

栈桥:A2=6×20=120㎡

∑A=571.2+120=691㎡

G=691×78.5÷1000=54.24t

九、钢管桩的制作和连接

1、制作:钢管桩可采用在工厂焊制的纵缝接管,纵向焊缝在任一横载面内,宜采用一条焊缝,最多不得超过2条,若必须使用2条焊缝时,纵缝的间距应大于300mm。

为了减少对接环缝的数量,管节制作长度应尽量长。钢管桩分段长度以8.0m为宜。

焊接钢管桩必须用对接焊接焊缝,并达到与母材等强的要求。卷管方向应与钢板压延方向一致,且注意管端平面与管轴线垂直。

±0.5%周长,且不大于10mm

±0.5%D且不大于5mm

在相邻管节拼接时,必须符合:

管径Ф=600mm,相邻管节的管径偏差≤2mm;相邻管节对口板边高差<1.0mm;钢管桩连接可采用斜衬圈连接或拼接板连接。为了施工方便,选用外拼接板连接。

根据该桥工程地质纵断面图所示,桩位河床表面向下十米的范围内深度不等的淤泥质亚粘土及亚粘土。故选用振动锤振动沉桩为主,射水为辅的沉桩方式。

选振动锤的另一个理由是,待施工结束后拔桩时使用。

振动锤的振动力Fv,应能克服桩在振动下沉中土的摩擦力Fr:

土的摩擦力Fr=FUL

Fr=22×1.885×14.0=580KN

振动锤的振动力Fv按下式估算:

式中:N振动锤转速f/s

M振动锤偏心力矩n·m

拟选用DZ60查有关资料得:

N=1000r/min=16.67r/s

Fv=0.04×16.672×300=3334.6KN>Fr

在软土地基中:M=Aω

式中:振幅A=0.0078m

桩重0.120×15.2=1.824=18.24KN

锤重4490kg=44.9KN

ω=18.2+44.9=63.1KN

M=0.0078×63100=492.2N·M

可见492.2>300满足要求。

桩架为沉桩得主要设备。利用船,这一可移动得载体,在水中移至确定得桩位进行沉桩。根据以往的施工经验,该打桩船以局部经过加固的铁驳船为佳,承载力大于150t为宜。

H1-滑轮组高度(包括适当工作长度余量)约为2.0m

H2-锤的轮廓高度。查有关资料为2.34m

H3-桩帽高度,约为0.5m

H4-送桩高度,可为0

H5-桩长,估为8.0m

H6-桩下端可能伸出桩架地盘以下的长度,估为4.0m左右

可见,打桩架的有效高度不得小于11m。若沉桩时水位较高,高于计算水位2.0m时,桩架的有效高度可相应减小,否则将相应增加。

如果现有的桩架高度小于11.0m,而又必须利用时,则只有将桩长相应缩短,以增加接桩的次数来解决现有设备的高度不足。

此外,在打桩船上需配备5t的卷扬机5台以上及足够长度的钢丝绳和一定数量的滑轮组,用于起吊重物和稳定船体。

1)、应保证桩轴线的大致准确,特别是要保证每排横桥向的五根桩在一条直线上,单桩桩位控制在5cm以内,这样才能保证联系梁顺直。

2)、为达到上述要求,故在沉桩施工时,测量人员应跟踪放样并予以控制,本桥礅位处水较深,为保证桩位正确,建议采用导向框架控制桩位。框架的桩位空间应比桩径大2~3cm。

3)、沉桩开始时,将桩吊起平稳地徐徐落入水中(依靠桩的重力作用,保证桩轴垂直)靠桩和锤的重量切入土中一定深度,以后再开启震动下沉。

4)、沉桩过程中,如发现桩轴倾斜度超过控制范围或桩位偏差较大,应立即将桩拔起,重新锤打,保证施工质量。

5)、桩的入土深度除参考所给数值以外,要以动力公式反算的最终贯入度控制施工。

6)、施工中有异常情况,应暂停施工,召集有关人员查找原因后,再继续施工,切忌不问青红皂白盲目施工,给后续施工造成后遗症。

7)、施工中应统一指挥DB61T 1290-2019 高速公路隧道消防现场管理秩序规范.pdf,切忌“打空锤”而造成机械或人员安全事故。

8)、经常地及时地检查起重系统,电路油路系统,机械运行系统的状态完好,确保机械使用安全。

9)、震动锤的开放时间不宜过短也不宜过长,过短则土壤尚未液化,下沉困难,过长则伤机械。振动持续时间应根据不同机械和土质通过试验决定,一般不宜超过10min~15min。

10)、若有射水配合振动沉桩,沉桩至设计标高2.0m时应停止射水,立即通过干振至设计标高。

11)、施工前必须进行技术交底,使各工种明确职责T/CECS 582-2019 预制混凝土板桩式挡土墙技术规程.pdf,明确相互间的联系,使之分工明确,责任分明。

12)、施工前各工种应对各种机械进行检查和维修,保证机械的安全技术性能处于良好状态。

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