2、抽水后
抽排吊箱内水后,水对吊箱入水部分产生浮力:139??1.5?1??1?1000?347500kg 此时钢管桩顶荷载由(2)~(9)荷载减去水浮力:433110-347500=85610kg。 3、浇筑第一层承台砼后
由(2)~(10)号荷载组成并减去水浮力:93907-347500=591570kg。 第二、三层承台砼可认为由第一层承台砼及封底承担。
从上计算可知,钢管桩顶最大荷载发生在浇筑第一层承台砼后,计入钢管桩自重后,单根钢管桩承受荷载:591570/8?5919?79865kg?799kN
采用D800钢管桩,壁厚8mm,钢管桩技术参数如下:
D?80cm、d?78.4cm、???D64?4?d4??156088cm4、A??D?0.008?0.0201m2
钢管桩顶标高5.000m、桩底标高-32.500m,桩长37.5m,自由长度21m.. 4、单桩承载力计算
以钻孔编号zk22所揭示的河床下地质作参考,进行单桩承载力计算, 从前面计算可知,钢管桩顶最大反力为799KN. 自-14m~-19.1m为粗砂层,h=5.1m 自-19.1m~-27.3m为细砂层,h=8.2m 自-27.3m~-32.3m为亚粘土层,h=5m
自-32.3m~--41.6m为圆砾层,桩顶持力层为此层,h=0.2m.
1Ul?p?A?R??2U为桩周长=??0.8=2.513m?p??L桩在局部冲刷线下的有效桩长?18.4m钢管1n1?P桩壁土极限摩阻力?P???ili?60?5.1?40?8.2?20?5?120?0.2?41.2kpa??li?118.4?R桩尖处土的极限承载力,取4000kpa?p???2.513?18.4?41.2?0.0201?4000??992.72kN?799kN桩承载力满足要求. 5、钢管桩稳定性性验算 钢管桩参数:
单桩长l1?37.500m、钢管桩自由段长l2?19.1m、弹性模量E?2.1?105Mpa、外径
12D?80cm、内径d?78.4cm、截面A?0.0201m2、μ?2。
计算截面惯性矩I?i2??D64?4?d4??156088cm4
I?0.0777cm2A计算i?0.279
?l??2?136.92i查表得φ?0.365
?2EI3.14?2.1?108?156088?100?4Pcr???575.13kN22??l1??2?37.5??cr?pcr575.13??28.6MpaA0.0201
允许应力
φ????0.365?215?78.5Mpa
因?cr?????所以钢管桩稳定性满足要求. (三)
桩顶工字钢受力计算
钢管桩顶工字钢梁由2根50a工字钢拼焊而成,固结于钢管桩顶,依据设计图为简化计算按三等跨连续梁计算。工字钢截面系数:
A?119.25cm3?lX?46472cm4 WX?1858.9cm3SX?1084.1cm?b=12mm3
因施工最大荷载发生在第一层承台砼浇筑后,此时总重量5916kN,假定由6根吊箱底架纵梁承担,并经该6根纵梁将荷载经由吊杆传递于钢护筒及桩顶工字钢梁,每个吊杆承
担荷载:5916/24=246.5KN。
P=246.5KNP=246.5KNP=246.5KNP=246.5KNP=246.5KNP=246.5KN5.8835.8835.883
跨内最大弯矩:Mmax?0.244?p?l?0.244?246.5?5.883?353.84kN.m
最大剪力:Qmax?1.267?p?1.267?246.5?312.32kN 截面最大正应力δmax?Mmax353.84??95.17Mpa ?3Wx2?1858.9?100δ???215Mpa,正应力强度条件满足规范要求。 max?δ最大剪应力τmaxQmaxSxmax312.32?1084.1?100?3?2???30.36Mpa
Ixb46472?100?4?2?0.012?2τ???125Mpa,剪应力强度条件满足规范要求。 max?τ(四)
吊箱底架横梁受力计算
吊箱底架横梁承受荷载由重量表中4#、6#~10#荷载以及纵向工字钢及自重组成,同时应扣除水浮力:
1、单根横梁自重:12.816?2?93.61?2399kg?1.872kN/m
2、纵梁及钢板分配于单根横梁重量:9852/6?1642kg/12.816?1.28kN/m
3、第一层承台砼浇筑后吊箱承受荷载最大,由重量表中4#、6#~10#荷载组成,分配于单根横梁上重量:?879491?347500?/6?88665kg/12.816?69.18kN/m
吊箱底架单根横梁上匀布荷载72.33KN/m.横梁由槽钢吊杆固定在钢护筒上,两端用32mm精轧螺纹钢筋做吊杆悬吊于钢管桩顶工字钢梁上,为简化计算,将横梁作在钢护筒处固结、两端悬臂的形式计算。
q=72.33KN1.855.51.85
支座反力:R?ql?l?72.33?5.5?5.5?a??1.85??????915kN 2?2?22??最大剪力:Qmax?R?915kN
Mmax?qlx??a??2a?x??1???1?????2?l?l???x??最大弯矩:
72.33?5.5?4.1??1.85??2?1.85?4.1??140.68kN.m?1???1?????24.1??5.5?5.5???
横梁最大正应力:δmax?Mmax140.68??37.85Mpa ?3Wx2?1858.9?100δ???215Mpa,正应力强度条件满足规范要求。 max?δ横梁最大剪应力:τmaxQmaxSxmax915?1084.1?100?3?2???88.94Mpa ?4Ixb46472?100?2?0.012?2τ???125Mpa,剪应力强度条件满足规范要求。 max?τfmaxql4?a2???5?242??384EI?l?432最大挠度:
?72.33?5.5?101.85?5?24??2.06mm?56?42?384?2.06?10?10?46472?100?2?5.5?
?f??(五)
5500?11mm?fmax 满足要求。 500吊箱底架纵梁受力计算
纵梁由25b工字钢组成,其承受吊箱底板、裙板、封底砼及第一层承台砼重量,将纵梁按5等跨连续梁对待,跨径按最大跨径3米计。
纵梁上总重量由编号6、8~10荷载组成,834152-浮力347500=486652kg=4867KN,假定由10根纵梁承担,每根纵梁承受486.7kN,转换为匀布荷载486.7/15=32.45Kn/m。
25b工字钢截面参数:A?53.51cm2IX?5278cm4WX?422.2cm3SX?246.3cm3b?10mm
q=32.45KN33333
最大弯矩:Mmax?0.105ql2?0.105?32.45?32?30.67kN.m 最大剪力:Qmax?0.606ql?0.606?32.45?3?58.99kN
δmax?计算应力:
Mmax30.67??72.64Mpa ?3Wx422.2?100δ???215Mpa,正应力强度条件满足规范要求。 max?δ
计算剪应力:τmaxQmaxSxmax58.99?246.3?100?3???27.53Mpa ?4Ixb5278?100?0.01τ???125Mpa,剪应力强度条件满足规范要求。 max?τql432.45?34?0.632?0.003mm 最大挠度:f?0.63211?4100EI100?2.06?10?5278?100?f??(六)
3000?6mm?fmax 满足要求。 500吊箱底板计算
吊箱底板设计采用C25钢筋砼预制板,板厚12cm,双层钢筋网,保护层厚度25mm,钢筋采用R235钢筋,直径10mm。
从吊箱底架图可知,板最大宽度不大于1米,按1米板宽进行验算,在工况3情况下板受力最大,此时板上荷载:由荷载表中6、8~10号荷载组成,同时应扣除浮力,834152-347500=486652kg,每平方米荷载486682/139=3501kg/m2=35KN/m2。取1米宽板条计算,则q=35KN/m,按三跨连续梁计算:
Md?0.1ql2?0.1?35?12?3.5kN.mQ?0.6ql?0.6?35?1?21kN
截面尺寸b=1m、截面有效高度h0?0.12?0.025?0.095m、构件受拉与受压钢筋至板边距离:a′s?as?0.025m、C25砼fcd?11.5Mpa、R235钢筋fsd?f′sd?195Mpa、结构重要系数γ0?1、
C25砼 §b?0.62。
§h?0.62?0.095???M1?fcdb§bh0?h0?b0??11.5?106?1?0.62?0.095??0.095???44.4kN.m
22????x?h0?h20?2γ0Md?fcdb2?1?3.5?10?0.00326611.5?10?13γ0Md?3.5kN.m?M1,按单筋截面设计,
0.095?0.0952?§?x0.00326??0.0343 h00.095