防撞墩设计计算书.docx
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防撞墩设计计算书
京杭运河特大桥
防撞墩及助航设施施工图设计
计
浙江交通勘察设计有限公司
2010年1月
京杭运河特大桥
防撞墩及助航设施施工图设计
证书等级：
工程设计甲级
发证机关：
中华人民共和国建设部
证书编号：
121186—Sj
计算:
复核：
审核：
浙江交通勘察设计有限公司
2010年1月
、工程背景
京杭运河特大桥为宁杭高速铁路浙江段中重要桥梁。
京杭运河特
大桥主桥为（84+152+84）m双薄壁连续刚构桥，桥址位于京杭运河崇贤港区附近，即杭州绕城高速公路京杭运河大桥北侧约1公里
处。
由于受杭州市城市规划所限，桥轴线与航道夹角35°，双薄壁墩
置于河道内，容易受到过往船只的碰撞，给铁路正常运营带来隐患。
受宁杭高铁有限公司的委托，我公司对京杭运河特大桥主墩防撞设施及助航设施进行设计。
二、采用规范及设计依据
2.1设计依据
1、《京杭铁路跨京杭运河防撞墩设施和导航助航设施设计》合同编号：
2009-gl-24；
2、《宁杭铁路（浙江段）京杭运河特大桥通航净空尺度和技术要求论证报告》
浙江省交通规划设计研究院2009年4月编制；
3、《关于宁杭铁路（浙江段）京杭运河特大桥通航净空尺度和技
术要求论证报告的审查意见》浙港航函【2008]74号文件；
4、《京杭运河特大桥防撞和助导航设施方案专家审查意见》
2009.11.29。
2.2技术规范
1、《铁路桥涵设计基本规范》TB10002.1-2005
2、《公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD63-2007
3、《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004
4、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG
D62-2004
三、计算程序
本次计算采用桥梁博士3.03分析软件对局部冲刷线处桩的作用效应进行建模计算。
四、防撞墩主体结构设计要点
防撞墩主体结构采用群桩基础加防撞承台的形式。
4.1设计原则
1、遵照国家现行的技术规范和标准；
2、在满足防撞设施结构安全的前提下，优化防撞设施的尺寸，
使其满足皿级航道通行的要求，并对航运的影响最小化，使前期投入和后期维护效益最大化。
3、以冲刷线下桩基的最大弯矩为控制指标，确定桩基直径及配筋的数量，根据地质情况及桩基承载力确定桩长。
4、此水域最高通航水位3.46m，最低通航水位0.6m（85国家高程）。
5、京杭运河规划为三级航道，选用1000t级机动驳船作为通航的代表船型。
6、承台混凝土强度等级为C30，承台顶面高程控制为3.66m。
4.2设计参数
1、混凝土容重取26KN/m3;
'；-3-
2、撞击点参见461图示位置，撞击角度按《铁路桥涵设计基本规范》推荐值a=20°选用；
3、冲刷下位置按河床面下2m选取。
4.3计算船舶撞击力F
根据《铁路桥涵设计基本规范》撞击力的计算方法及《宁杭铁路京杭运河特大桥通航净空尺度和技术要求论证报告》对代表性船只航行速度的规定（10km/h）。
v—船舶撞击时速率，10Km/h；
a取20°；
w—船只重；
ciC2—船及墩台变形系数，按规范选取
计算得：
1、迎撞面处，船舶正面撞击防撞设施时撞击力F1540KN；
2、迎撞面处，船舶侧面撞击防撞设施时撞击力F1027KN;
4.4桩的计算宽度bi
d1.0m时，bikkf（d1）
kb2」S—平行于水平作用方向的桩间相互影响系数；
0.6h1
b2—与平行水平力作用方向的一排桩的桩数n有关的系数；
L1—平行于水平力作用方向的桩净间距；
h1—局部冲刷线以下桩的计算深度，本案取3（d1）6.6m；
kf—桩形状换算系数，本案取0.9，
计算得
b1.548m
m—非岩石地基水平向抗力系数的比例系数,
El0.8EJ—桩的抗弯刚度,
Ec—桩的抗压弹性模量，
计算得
a0.2895942/m
判断本工程桩基属于弹性桩。
4.6局部冲刷线处桩的作用效应M。
、Ho
4.6.1正面撞击
正面撞击时，按三排，8根桩计算，第一排桩由2~3号桩组成，第二排桩由1、4号桩组成，第三排桩由5~8号桩组成。
计算得：
冲刷线处的单桩弯矩、水平力M。
、Ho分别为
976.4KN.m，205.4KN。
冲刷线下3m处弯矩最大，为1351.3KN.M，桩底弯矩零点位于
冲刷线下22m。
确定桩长为24.56m。
桩基布置图
462侧面撞击
侧面撞击时，设2~4,7~8号桩共5根桩受力，4号桩为第一排桩，3、8号桩为第二排桩，2、7号桩为第三排桩。
计算得：
冲刷线处的单桩弯矩、水平力M。
、Ho分别为602.4KN.m，
211.0KN
冲刷线下4m处弯矩最大，为1064KN.M，桩底弯矩零点位于冲刷线下20m。
确定桩长为23.56m。
4.7确定桩基相关参数
根据4.6节计算所得局部冲刷线处桩的作用效应M0、Ho，确定设计参数如下：
1、承台按设计水位及构造要求确定其厚度为3.0m（承台顶高于最咼通航水位0.2m）；承台顶标咼3.66m，桩顶标咼为0.66m。
2、桩基桩径为1.2m,桩长按正面撞击时最不利效应选取，取桩长25m。
3、桩基钢筋配置12根©25HRB335通长钢筋，12根©25HRB335截断钢筋。
桩基的实际抗弯承载能力为1864KN.m，桩基设计最大弯矩值为1351.3KN.m。
安全度为138%。
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