杭埠河栈桥施工方案.docx

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杭埠河栈桥施工方案

杭埠河栈桥施工方案

杭埠河栈桥为贝雷片钢栈桥，桥面宽度为4.5m。

长60m（全桥混凝土结构为80m+140m+80m）。

1.1上部结构

1.1.1跨径：

栈桥跨径为12m，按连续梁设计。

1.1.2桥宽：

栈桥桥面净宽为4.5m。

1.1.3主梁：

栈桥主梁由贝雷梁组拼，横桥向布置6片。

贝雷梁钢材为16Mn（现行规格Q345），贝雷梁销轴钢材为30CrMnSi。

1.1.4连系梁：

纵向主梁之间整体设置连接支撑（花架）保持整体稳定性。

1.1.5桥面板：

采用组合型钢栈桥面板。

桥面面板为10mm钢板，桥面纵梁、桥面分配梁为I22，0.65m横向布置骨肋，1.25m纵向布置骨肋，尺寸为：

2.2m×6.0m。

1.1.6栈桥高程：

栈桥桥面设计高程29.45m。

1.1.7设计车速：

＜15km/h。

1.2下部构造

1.2.1墩顶承重梁：

均采用2I36a规格，梁长4.5~6m。

1.2.2桩基础：

采用D630mm*10mm钢管桩，排桩横桥向间距为4.5m；

杭埠河栈桥计算

一、荷载

1、静荷载

1cm钢板的纵桥向的线荷载为

G钢板=0.01m×4.5m×7.85t/m^3=0.35KN/m

I36a工字钢的线荷载为

GI36=0.6KN/m

I22a工字钢的线荷载为

GI22a=0.33KN/m

321型贝雷片的线荷载为

G贝雷片=275×2/3=1.833KN/m

2、动荷载

混凝土罐车按装10m3混凝土通行计算。

荷载按25t考虑，自重25t,罐车荷载前轮与后轮荷载分配按3：

7分配，持重轮一侧着地面积为0.2×0.6×4=0.48m2前轮一侧着地面积为0.2×0.6=0.12m2。

后轮着地面荷载为

50t×0.7/2/0.48=365KPa，

前轮着地面荷载为

50t×0.3/2/0.12=625KPa

取1跨12米为研究对象：

作用的钢管桩顶最大压力为结构自重与外荷载：

P=P花架+P横梁工字钢+P贝雷片+P汽车荷载

P贝雷片=27.5Kn*24=660kn

P桥面板=220kn*4=880kn

P花架=5kn/15=75kn

P横梁=6kn/m*6m*4=144kn

P汽车荷载max=500kn*0.7/2*冲击系数=175kn*冲击系数

其中车辆行驶过程中车速控制在5km/h范围内，冲击荷载根据《桥梁抗震设计规范》计算基频

L-跨径（m）E-弹性模量（n/mm^2）Ic-材料跨中惯性矩（m^4）Mc-跨中单位长度质量（kg/m）Mc=G/g

f=3.14/2*（12m）^2*sqr（2.05*10^5mpa*250497.2*10^-8m^4）/90kg/m

=3.14/288m^2*sqr（2.05*10^11n/m^2*250497.2*10^-8m^4

=26.4>f=14HZ

按基频范围对应的冲击系数:

u=0.45

当f<1.5Hz时，

u=

0.05

当1.5Hz≤f≤14Hz时，

u=

0.1767In（f）-0.0157

当f>14Hz时，

u=

0.45

f——结构基频（桥梁自振频率）

计算得:

基频f1=26.4HZ冲击系数u=0.45

即：

1，当汽车后桥荷载作用在桩顶横梁工字钢上，传递至6个节点每个荷载为：

175kn*（1+0.45）/6=42.29kn/支点。

2，结构自重作用在桩顶横梁工字钢上6个点每个点的荷载为：

（660+880+75）/3组/2排/2支点=134.6kn/支点。

综上：

6个单排贝类纵梁每个节点荷载为：

42.29+134.6=176.89kn

据此建立横梁工字钢及钢管桩有限元模型：

1，节点号、单元号、荷载值：

2，节点1,2为桩底最大反力F1Z=F2Z=530.67kn。

3，各节点位移：

4,横梁剪力：

由此：

作用在桩顶两端的节点4,8剪力最大为：

353.78Kn

5,横梁弯矩：

由此：

横梁在跨中弯矩：

201.9kn.m，桩顶部分横梁弯矩因在模拟中设为固结，其弯矩达到276kn.m,为保证支点侧向稳定性，应焊接牢固2端点。

6，梁单元内力输出：

7，梁单元应力输出：

对钢管桩计算：

钢管桩上部各荷载引起的最大桩底反力值为530.7KN+自重9.6kn=540.3kn

根据杭埠河施工方提供的地质勘测资料知ZK-8~ZK-11地质，为保证钢管桩打入所在地质层的安全性及稳定性，取冲刷层较多的跨中为研究对象，不考虑地下水的影响，查询《建筑桩基技术规范JGJ94-2008》，粉土的极限侧阻标准值τ1=30kPa，粉细沙的极限侧阻标准值τ1=35kPa，中粗沙的极限侧阻标准值τ1=50kPa，粉质黏土的极限侧阻标准值τ1=53kPa,粘性土的极限侧阻标准值τ1=70kPa~75kpa

第1层粉质粘土层厚度为：

5.00-2.80=2.20m

第2层粘土层层厚为：

2.80-（-1.50）=4.3m

第3层细砂层层厚为：

-1.5-（-5.8）=4.4m

第4层中沙层层厚为：

-5.8-（-14.7）=8.9m

……

单桩轴向受压容许承载力：

[P]=0.5U∑liτ=540.3kn

钢管的外周长U=3.14×0.63=1.9782m，内周长为U=3.14×（0.63-0.02）=1.9154m

P=0.5×（1.9782+1.9154）m×{2.2m×53kpa+x×70kpa}=540.3kn

计算结果：

x=2.3m

为保证安全将入土深度增加至2.2+2.3=4.5米。

结论：

在任何桩基位置用振动锤击振钢管桩进入粉质粘土层2.2米+粘土层2.3米，合计4.5米深度，即可满足整体桩位不至沉降。

注：

1，文中汽车荷载500Kn,按规范荷载分布前后3:

7，冲击荷载取值以《桥梁抗震设计规范》---‘基频’计算方法。

2，由模拟结果知作用在桩顶位置横梁与钢管桩接触位置产生Y向弯矩，应在钢管桩之间，桩梁之间增设支撑固结结构。