钢管桩标准节设计承载力计算

钢管桩标准节设计承载力计算

一、 φ630钢管桩

钢管桩直径630mm，壁厚8mm。考虑锈蚀情况，壁厚按照6mm进行计算。其截面特性为：

回转半径ix=22.062cm

考虑钢管桩横联间距为10米，即钢管桩的自由长度按10m计算，钢管桩一端固定，一端自由，自由长度系数为2.0，则计算长度为2*10=20m。

钢管桩的长细比：λ=L/ix=20/0.22=90.7

查《钢结构设计规范》表C--2得：φ=0.616

考虑钢材的容许应力为［σ］=180MPa

1.1 最大轴向力计算

NNaNN0.26192.5N18010AWt0.6160.01180.364*102

求得：N935.1KN

1.2 横联计算

根据以上计算结果，按照900KN轴向力，180KN.m弯矩来设计横联。横联竖向间距为10米。

1.2.1 2［28a横联

采用2［28a作为横联，按照最大长细比［λ］=100来控制。

L=100iyL=100iy10022.33466cm4.66米

强度复核：

按照桩顶承受18KN的水平力计算，由λ=100查《钢结构设计规范》表C--2得：φ

=0.555

N180002==4.05MPaf215N/mmA0.555240102

则采用2［28a作为横联的时候，最大间距取4.6米。

1.2.2 φ42.6钢管横联

采用φ42.6钢管横联（考虑锈蚀，壁厚为4mm）作为横联，按照最大长细比［λ］=100来控制。

L=100iyL=100iy10014.921492cm14.92m

强度复核：

按照桩顶承受18KN的水平力计算，由λ=100查《钢结构设计规范》表C--2得：φ=0.555

N18000==6.11MPaf215N/mm22A0.55553.0310

则采用φ42.6作为横联的时候，最大间距取12米。

综上：横联长度在4.6米以下的采用2［28a作为横联。4.6米以上12米以下的采用φ42.6钢管作为横联。12米以上的横联采用自行设计的桁架形式。

二、 φ820钢管桩

钢管桩直径820mm，壁厚10mm，考虑锈蚀情况，壁厚按照8mm进行计算。其截面特性为：

回转半径ix=28.78cm

考虑钢管桩横联间距为10米，即钢管桩的自由长度按10m计算，钢管桩一端固定，一端自由，自由长度系数为2.0，则计算长度为2*10=20m。

钢管桩的长细比：λ=L/ix=20/0.29=70.0

查《钢结构设计规范》表C--2得：φ=0.75

考虑钢材的容许应力为［σ］=180MPa

2.1 最大轴向力计算

NNaNN0.2119.4N1801062AWt0.750.01530.62*10

求得：N1508KN

2.2 横联计算

根据以上计算结果，按照1500KN轴向力，300KN.m弯矩来设计横联。横联竖向间距为10米。

2.2.1 2［28a横联

采用2［28a作为横联，按照最大长细比［λ］=100来控制。

L=100iyL=100iy10022.33466cm4.66米

强度复核：

按照桩顶承受30KN的水平力计算，由λ=100查《钢结构设计规范》表C--2得：φ=0.555

N300002==6.76MPaf215N/mmA0.555240102

满足要求！

则采用2［28a作为横联的时候，最大间距取4.6米。

2.2.2 φ42.6钢管横联

采用φ42.6钢管横联（考虑锈蚀，壁厚为4mm）作为横联，按照最大长细比［λ］=100来控制。

L=100iyL=100iy10014.921492cm14.92m

强度复核：

按照桩顶承受30KN的水平力计算，由λ=100查《钢结构设计规范》表C--2得：φ

=0.555

N300002==10.19MPaf215N/mmA0.55553.03102

满足要求！

则采用φ42.6作为横联的时候，最大间距取12米。

综上：横联长度在4.6米以下的采用2［28a作为横联。4.6米以上12米以下的采用φ42.6钢管作为横联。12米以上的横联采用自行设计的桁架形式。

三、 820钢管法兰计算

3.1 法兰盘螺栓计算

以820钢管承受1500KN的轴向力进行计算，法兰盘板厚2.5cm，中心圆直径920mm。配置18颗8.8级M27高强螺栓（查钢结构规范得M27螺栓有效截面面积Ae=459.4mm2）。考虑法兰盘一半的螺栓受拉，一半的螺栓受压。

则有螺栓最大拉应力

N1500103362.8MPaf500MPaAe9459.4

满足要求！

3.2法兰盘计算

取两个加劲肋之间的法兰板进行计算

近似按照梁单元建立模型（L=324mm，B=25mm）, N=1500/18=83.3KN

建立MIDAS模型：

计算组合应力：

256.5 186.0 115.6 45.2 -95.6 -95.6 -95.6 -95.6 -95.6 -95.6 -95.6 45.2 115.6 186.0 256.5 最大组合应力

95.6MPaf215MPa

满足要求！

计算挠度：

0.000 0.018 0.059 0.114 0.174 0.231 0.296 0.329 0.329 0.296 0.231 0.174 0.114 0.059 0.018 0.000 最大挠度：

f0.329mm≤L/400148/4000.37mm

计算反力：

83.4 83.4 四、 630钢管法兰计算

3.1 法兰盘螺栓计算

以630钢管承受900KN的轴向力进行计算，法兰盘板厚2.5cm，中心圆直径730mm。配置16颗8.8级M27高强螺栓（查钢结构规范得M27螺栓有效截面面积Ae=459.4mm2）。考虑法兰盘一半的螺栓受拉，一半的螺栓受压。

则有螺栓最大拉应力

N900103244.9MPaf400MPaAe8459.4

满足要求！

3.2法兰盘计算

取两个加劲肋之间的法兰板进行计算

近似按照梁单元建立模型（L=288mm，B=25mm），N=900/16=56.3KN

建立MIDAS模型：

计算组合应力：

-56300.0 160.9 115.5 70.0 24.6 -66.2 -66.3 -66.3 -66.3 -66.3 -66.3 -66.2 24.6 70.0 115.5 -56300.0 160.9 最大组合应力

66.3MPaf215MPa

满足要求！

计算挠度：

-56.3 0.000-56.3 0.011 0.034 0.066 0.099 0.131 0.161 0.176 0.176 0.161 0.131 0.099 0.066 0.034 0.011 0.000 最大挠度：

f0.176mm≤L/400120/4000.3mm

满足要求！

计算反力：

-56.3 56.3-56.3 56.3 五、 法兰加劲肋计算

加劲肋承受法兰盘的支座反力，由于加劲肋两个边都与钢护筒焊接，故只需计算加劲肋的焊缝长度。取最大支座反力V=N=2×83.4KN=166.8KN进行计算：

确定焊脚尺寸：

hf1.2tmin且hf1.5tmax 得：hf1.26=7.2且hf1.510=4.7

取

hf=6mm

V166.8103f118.0MPaffw160MPa2lelw20.76(18026)

满足要求！