水中墩钻孔平台设计及计算

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1.1平台构造

根据承台的平面尺寸、与钢栈桥的相对位置及基桩的桩位布置，确定钻孔平台总体平面尺寸为24×15m，顶面标高为+10.1m（与钢栈桥齐平）。平台采用φ630×8mm临时钢管桩和基桩钢护筒共同受力。临时钢管桩之间设置两层φ273×6.5mm钢管平联，两层平联间采用[25型钢作为斜撑。钢护筒打设完成后，在钢护筒之间及钢护筒与钢管桩之间连接两道φ430×6.5mm钢管平联，使钢护筒参与平台的整体受力，同时作为泥浆连通管。平台靠近栈桥的临时钢管桩与栈桥承重桩连接。平台上部结构采用型钢，底层为2I45a型钢承重梁，横桥向布置，上面设两层分配梁，两层分配梁之间满焊，第一层分配梁采用2I45a(I45a)型钢，第二层分配梁采用I25a型钢，按50cm间距摆设，顶面再铺设δ＝10mm A3钢板作为面板，平台四周则利用小钢管焊接护栏，并安装防护安全网。

钻孔平台的结构布置如下图所示：

图1-1 钻孔平台构造图

1.2 平台计算

为验算钻孔平台结构的整体强度、刚度及稳定性，特对该结构进行计算。计算采用MIDAS/civil V 6.7.1工程计算软件。 

1.2.1 荷载分析

⑴活载

根据实际施工情况，钻孔平台上承受的较重荷载包括8m3混凝土罐车重量、GPS－30型钻机重量、50t履带吊重量，则计算时取最大荷载50t履带吊，自重50t，最大吊重20t，再考虑1.1的冲击系数，因此取77t进行计算；

⑵恒载

钻孔平台设计采用MIDAS/civil V 6.7.1工程计算软件，恒载即结构自重由软件自动计入；

⑶涌潮压力

根据设计院提供的水文资料，七堡水文站从建站至2002年间，平均低潮位为3.65m，最大潮差4.28m，根据《杭州市江东大桥工程数学模型计算及定床模型试验研究报告》中“涌潮模型试验研究”结果，涌潮高度与最大潮差之间的关系：

其中为涌潮高度，为最大潮差。则对应的涌潮的高度为：

⑷流水压力

根据设计院提供的水文资料，桥址断面2％的平均流速为2.73m/s，根据《公路桥涵通用设计规范》，对应的流水压力为：

钢护筒：

平台桩：

水位按20年一遇的最高水位7.78m考虑。

⑸风荷载

根据《港口工程荷载规范》，风压可按下式计算：

根据本工程实际所处位置，由于本工程位于台风区域，最大可达到12级以上台风。因为风力达到7级以上时难以展开作业，所以施工时的风荷载取7级风的最大值17.1m/s，其风压为；无活载风力取12级台风对应风速34m/s，其对应的风压为

1.2.2建模计算

平台整体模型及加载情况如下图所示：

图1-2 钻孔平台整体模型及加载示意图

根据以上计算，将主要计算结果列表如下：

表1-1

由上表可以看出，整个结构最大应力超过规范允许值，但是通过分析发现，该最大应力出现在分配梁1与钢护筒牛腿的支点处，属于局部应力过大，可以通过局部加强来处理，除此之外，平台的整体强度、刚度、稳定性均满足相关规范要求。