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
[]6
2
0.2192.5180100.6160.01180.364*10t N N a N N N A W σσφ-⋅⨯=
+=+===⨯⋅⨯
求得：935.1N KN = 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。
[]=100=1001002 2.33466 4.66y
y L
i L i cm λ=
=⨯⨯==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
[]2
2
18000==4.05215/0.55524010N MPa f N mm A ϕ≤=⨯⨯⨯
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。
[]=100=10010014.92149214.92y
y L
i L i cm m
λ=
=⨯==
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
[]2
2
18000==6.11215/0.55553.0310N MPa f N mm A ϕ≤=⨯⨯
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
[]6
2
0.2119.4180100.750.01530.62*10t N N a N N N A W σσφ-⋅⨯=
+=+===⨯⋅⨯
求得：1508N KN = 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。
[]=100=1001002 2.33466 4.66y
y L
i L i cm λ=
=⨯⨯==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
[]2
2
30000==6.76215/0.55524010N MPa f N mm A ϕ≤=⨯⨯⨯
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。
[]=100=10010014.92149214.92y
y L
i L i cm m
λ=
=⨯==
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
[]2
2
30000==10.19215/0.55553.0310N MPa f N mm A ϕ≤=⨯⨯
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=459.4mm 2）。
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
3
150010362.85009459.4e N MPa f MPa
A σ⨯===≤=⨯ 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：
最大组合应力
σ=≤=
95.6215
MPa f MPa
满足要求！
计算挠度：
最大挠度：
===
≤
f mm L mm
0.329/400148/4000.37
计算反力：
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=459.4mm 2）。
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
3
90010244.94008459.4e N MPa f MPa
A σ⨯===≤=⨯ 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：
最大组合应力
σ=≤=
MPa f MPa
66.3215
满足要求！
计算挠度：
最大挠度：
===
≤
f mm L mm
0.176/400120/4000.3
满足要求！
计算反力：
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：
min 1.2f f h t h ≤≥且
得： 1.26=7.2f f h h ≤⨯≥且
取
=6f h mm
3
166.810118.0160220.76(18026)w f f e w V MPa f MPa
l l τ⨯===≤=⨯⨯⨯-⨯ 满足要求！。