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钢管桩计算书边跨现浇直线段支架设计计算一、计算何载（单幅）1、直线段梁重：15#、16#、17#混凝土方量分别为 22.26、25.1848m3端部1.0范围内的重量，直接作用在墩帽上，混凝土方量为:V=1 X[6.25X2.5+2X3X0.15+2X2X0.25 / 2+2X 0.65 0.25 X21-1.2X1.5]=16 ・125 m3作用在支架的荷载：G1=（22.26+25.18+48-16.125）X22800X10=1957.78 KN2、底模及侧模重（含翼缘板脚手架）：估算 G2=130KN3、内模重： 估算G3=58KN4、施工活载： 估算 G4=80KN5、合计重量： G5=1957.78+130+58+80=2226KN二、支架形式支架采用①800mm （壁厚为10mm）作为竖向支承杆件纵桥 向布置2排，横桥向每排2根，其中靠近10# （ 13#）墩侧的钢管桩 支承在承台上，与墩身中心相距235cm,第二排钢管桩与第一排中心 距为550cm,每排2根排的中心距离为585cm钢管桩顶设置砂筒, 砂筒上设纵横向工字钢作为分配梁,再在纵梁上敷设底模方木及模 板钢管桩之间及钢管桩与墩身之间设置较强的钢桁架梁联系,在平 面上形成框架结构,以满足钢管桩受载后的稳定性要求 具体详见“直 线段支架结构图”。

根据支架的具体结构，现将其简化成力学计算模型,如下图所示:纵桥向 横桥向三、支架内力及变形验算1、横梁应力验算：横梁有长度为12.4m,采用2156a I字钢，其上 承托12根I45a工字钢为简化计算横梁荷载釆用均布荷载1) 纵梁上面荷载所生的均布荷载：Qi=2226 4-24- 12.25=90.86KN/m(2) 纵梁的自重所生的均布荷载：Q2=0.8038 X (1.15+5.5/2) X114-12.25=2.815N/m(3) 横梁自身的重量所生的均布荷载：Q3=2 X 1.0627=2.125N/m(4) 横梁上的总均布荷载：Q=90.86+2.815+2.125=95.8N/m(5)力学简图:由力学简图可求得： 支座反力 R=95.8X 12.25/2q=95. 8KN/m由Q图可得Qmax=306.56 KN7 280.22306.56280.22由M图可得Mmax=490.5 KN.m306,56Q 图(KN)490.5490.5M 图(KN. m)(6)应力验算maxM max _ 490.5 x 105W 2342x2= 104.7MPa<[o ]=145MpamaxOmax S~lb306.5x100x2x13692x65576x1.25x2==255.96Kg/cm2=586.78 KNT max=25.6 MPa< [ t ]=120 Mp A复合强度 o = Jcr' +3厂=J104.72 +3x25.6’ =113.7Mpa< [ o ]2、横梁的刚度验算横梁为简支双悬臂梁X =m/ L=3.2 / 5.85=0.54fee鶴（-1+6V+3V） 3二 95.8x320x585_ 24x2.1x106x2x65576（-1+6 X 0^47 2+3Xo3473）=0. 9285X1.286 =1. 194cmAfE 二坐_（5—24 入 2）384c — 4 …R（5-24 X 0.5472）95.8x5.85 xlO8384 x 2. lxl06 x 2x65576=0. 1061X（-2. 18）=-0. 393cm （向上）通过以上计算可知，横梁在均布荷载作用下，跨中将出现向上的 拱度。

虽然实际上是中部受力大，悬臂端受力小，使理论计算值出现 了假象，但仍有必要将跨距作适当调整，以期受力更加合理跨距调整为右图:L 310「 605, 3107△ △入=m/L=3. 1/6.05=0. 5124fc=fD=qml，24£7（-1+6 入 2+3 入 3）95.8x310x605'24x2.lxlO6 x 2x 65576（-1+6X 0.51242+3 X 0.51243）=0. 9949 X 0. 9789=0. 9739cm <[^] = 1-515 cmfE<（5-24V）(5-24 X 0.5124 2)95.8x 6.054 x 108384x 2.1x 106 x 2x 65576=0. 1214X(—1.301)=-0.1579cm通过强度及刚度计算 ,可见 I56a 较富余,为更趋合理,将横梁由 2I56a 为 2I50afC=fD=0.9739X65576／46472=1.37 cmfE=-0.1579X65576／46472= - 0.22 cmE3. 纵梁的强度与刚度计算(1) 纵梁上面荷载所生的均布荷载:q =2226一12.25一7.8X1.2=27 ・956kN/m~28 kN/m1考虑到腹板下的纵梁受力较大,故乘以不均匀系数1. 2q=28X1.2=33.6 kN/m1(2) 纵梁的自重q=0.804 kN/m2(3) 纵梁上的总均布荷q= q +q=33.6+0.804=34.4 kN/12 也 3939.56Q 图(KN)4) 力学简图支座反力=134.16 kN由Q图可得：Qmax=94.6kN由M图可得：Mmax =107. 33KN.mM 图(KN.m)(5) 应力验算maxM max10.733 x 1051432.9=74・9Mpa < L ]T Q max S = 94・6 x 100 x 836.4 =2i3.4kg/cm2 =21.3Mpa < L ]max= Ib 32241 x 1.15(6)刚度验算入=m/L=1.15/5. 5=0.2091fC=fD=34.4 x 115 x 550324 x 2.1 x 106 x 32241(-1+6 X 0.20912+3 X 0.20913)=0.40505X(-0.7102)=-0・2877cm (向上). 34.4 x 5504mar 384 x 2.1 x 106 x 32241(5－24X=0.1211 X3・9507=0・4782cmv f /l 二 1/400 二 1.375]通过计算证明选用型钢的安全储备过大，拟将I45a改为I40a进行第二次试算,为简化计算,Q M及q均沿用改变前的数值。

max、 max0 =max=10.733 x 105 =98.86 Mpa< L]1085.7T =max= 94.6 x 100 x 631.2 =26.1Mpa < L ]21714 x 1.05fC=fD=-0.2877 X 32241 / 21714 =—0・4272cm (向上)f =0.4782 X 32241 / 21714 =0.71 cm < 1/400〕max四、钢管桩设计与验算钢管桩选用①800,6=10mm的钢管，材质为A, E=2・lX1083Kpa,I=二(丽 4-078 4)=1.936 X10-3M4依据 10# 或 13#墩身高度和 64周边地形，钢管桩最大桩长按30m考虑1、桩的稳定性验算桩的失稳临界力Pcr计算兀 2EI 兀 2 x 2.1 x 108 x 1.936 x 10 —3Pcr= =12 302=4458kN>R=586・78 kN2、桩的强度计算桩身面积A= — (D2—a2)4=t (802—782) =248・18cm24钢桩自身重量P=A.L.r=248.18X30X102X7.85=5844kg=58.44kN桩身荷载p=586.78+58.44=645.22 kN6 =p/ A=645.22X 102 / 248.18=259.98kg / cm2=25.998Mpa3、桩的入土深度设计通过上述计算可知，每根钢管桩的支承力近660kN,按规范取 用安全系数k=2・0,设计钢管桩入土深度，则每根钢管桩的承载力为660 X 2=1320kN,管桩周长 U= n D=3・1416X0・8=2・5133m。

依地质勘 察报告，河床自上而下各层土的桩侧极限摩擦力标准值为：第一层 砂砾土 厚度为3.4m,标贯N=8・1〜12.3；估推t=30 〜40 Kpa第二层砂粘土 厚度为6〜23m,黄褐色、湿、硬塑，标贯 N=23；t =75 Kpa第三层 强风化石英片岩 厚度为4〜6m,黄褐色,标贯N25〜43；t =75 KpaNr" %N =30X 2・5133X 3・4+75X 2・5133X 6+80X 2・5133X h3=1320 kN=256.36+1086.0+201 h3 =1320 kN'解得 h3=-0・11m证明钢管桩不需要进入第三层土,即满足设计承载力,此时桩尖标高为：64・12－3・4－6・0=54・72 m钢管桩实际入土深度： S h=3.4+6=9.4 m4、打桩机选型拟选用DZ150,查表得知激振动900 kN,空载振幅末0・8mm, 桩锤全高4.2 m,电机功率150kw5、振动沉桩承载力计算按前苏联b・n塔尔尼科夫，根据所耗机械能量计算桩的容许承载力}Ip ]=丄ma m f 3 \uA ‘11 x—1 + P v1J+Qm—安全系数，临时结构取1.5m]—振动体系的质量 叫=Q/g=90000/981=91・74Q1—振动体系重力Ng—重力加速度=981 cm /s2AX一振动沉桩机空转时振幅 AX = M/Q=2800 X 102 /90000=3・11 cmM—振动沉桩机偏心锤的静力矩N. cmu —振动沉桩机振幅增大系数 口 = An/ AxAn—振动体系开始下沉时振幅取1.2 cmf—振动频率 f=n/60=800/60=13・33 转/Sa—振动沉桩机最后一击的实际振幅 取1・0 cmv —沉桩最后速度 取5 cm/mina 一土性质系数，查表得a =2011B —影响桩入土速度系数，查表得B =0.1711[p]{ 20x91.74x13333i(1.2 ,311、2x 3.11丿—121.51=151 + 0.17 x 51.91219 x 106185+9X104}+9X104=X1-123616X106=749077N=749KN > N=645.22KN通过上述计算及所选各项参数说明：1） DZ150 型振动打桩机，是完全能够满足本设计单桩承载力 的。

2） DZ120 型振动打桩机，也是可以满负荷工作，达到本设计要求的6、钢管桩加工质量控制虽是临时结构，但钢管桩是边跨直线段现浇支架的重要受力构 件，它的加工制作及安装质量好坏，直接关系到能否顺利沉桩及支。