贝雷梁栈桥及平台计算书12.9.docx
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仁义桂江大桥
贝雷梁栈桥及作业平台计算书
编制：
复核：
审核：
西部中大建设集团有限公司
梧州环城公路工程N02合同段工程总承包项目经理部
二○一五年十二月
目录
一、工程概述 2
二、设计依据 2
三、计算参数 3
3.1、材料参数 3
3.2、荷载参数 3
3.3、材料说明 10
3.4、验算准则 10
四、栈桥计算 11
4.1、计算工况 11
4.2、建立模型 12
4.3、面板计算 12
4.4、工况一计算结果 13
4.5、工况二计算结果 16
4.6、工况三计算结果 20
4.7、工况四计算结果 23
4.8、工况五计算结果 27
4.9、入土深度计算结果 29
4.10、屈曲计算 30
4.11、栈桥计算结果汇总 31
五、7#墩平台计算 33
5.1、建立模型 33
5.2、荷载加载 33
5.3、荷载工况 36
5.4、工况一计算 36
5.5、工况二计算 38
5.6、工况三计算 40
5.7、屈曲计算 43
5.8、7#墩平台计算结果汇总 44
六、8#墩平台计算 45
6.1、建立模型 45
6.2、荷载加载 45
6.3、荷载工况 48
6.4、工况一计算结果 48
6.5、工况二计算结果 51
6.6、工况三计算结果 53
6.7、屈曲计算 56
6.8、8#墩平台计算结果汇总 57
七、结论 58
一、工程概述
仁义桂江大桥位于梧州旺村水利枢纽库区，上游距离京南水利枢纽约33.9km，下游距离在建旺村水利枢纽7.5km。
全桥采用双幅分离式结构，上部构造为：
7×40mT梁+（64+120+64）m连续钢构+6×40mT梁，左幅桥梁全长781.99m,起止桩号为：
K4+781.862～K5+563.853右幅全长872.45m，起止桩号为：
K4+781.401～K5+563.853。
仁义桂江大桥为通航河流，航道等级升级为IV级，最高通航水位27.63m，最低通航水位15.96m，百年一遇洪水32.188m，常水位14.1m，汛期一般水位H=20.5m。
按照设计文件，10年一遇的水位为27.63m，该水位也为栈桥的计算控制水位，水流流速为3m/s。
车辆通行最高水位为+20.5m，此时水流流速按照2m/s进行控制。
仁义桂江大桥左幅最低河床冲刷标高为+5.0m,覆盖层为卵石，其中岩石层标高为-1.23m，覆盖层约6m左右，仁义桂江大桥右幅最低河床冲刷标高为+4.5m,覆盖层为卵石，其中岩石层标高为-1.09m，覆盖层约5.59m左右。
实际测量结果显示，由于淘沙船的作业，河道内的覆盖层发生了较大变化，大体厚度在1-5m之间。
仁义桂江大桥工程上承式贝雷梁栈桥桥面宽度为6m，最大跨度为12m，设计承重为65t，而施工过程中采用25t汽车吊或50t履带吊进行施工作业，施工时应满足承载需要。
平台采用贝雷梁+分配梁的方式设置，主要施工设备为冲击钻机。
二、设计依据
1、新建梧州环城公路工程N02合同段仁义桂江大桥水文、地质资料
2、现场实际情况
3、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）
4、《公路工程技术标准》（JTGB01-2014）
5、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2010）
6、《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）
7、《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）
8、《装配式公路钢桥多用途使用手册》。
9、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）。
10、《港口工程荷载规范》（JTS144-1-2010）
三、计算参数
3.1、材料参数
1、采用允许应力法进行检算。
⑴、Q235B钢参数：
容许弯曲应力，容许剪应力。
⑵、贝雷梁允许轴力如下表所示：
100型贝雷梁杆件特性表
杆件名称
材料
断面型式
断面面积（cm2）
容许承载能力
弦杆
16Mn
2[10
2×12.74
560kN
竖杆
16Mn
I8
9.52
210kN
斜杆
16Mn
I8
9.52
171.5kN
⑶、钢弹性模量Es=2.1×105MPa；
⑷、考虑人群、栏杆等结构，钢栈桥及平台自重按照1.2倍选取。
⑸、各荷载组合系数均为1.0。
3.2、荷载参数
根据本栈桥实际使用情况，桥面荷载考虑以下几种主要荷载：
1、12m3的混凝土运输车
12m3的混凝土运输车，型号为三一重工生产的SY312C-6w（LNG），具体参数如下：
整备质量
16200kg
整车外形尺寸（长×宽×高）
9950×2500×3975mm
满载总质量
47400kg
轴距
3220mm+1150mm
前轮荷载总重：
P1=8t，后轮荷载总重：
P2=39.4t。
2、50t履带吊
50t履带吊，参考三一重工SCC500E履带起重机，自重为50t，本设计中最大吊重为20t，吊装时，考虑荷载偏载系数为0.85。
履带吊接触面积为2—4650×760mm2，50t履带吊机限于墩顶起吊作业，严禁跨中起吊。
3、25t汽车吊
25t汽车吊主要用于栈桥及平台施工，参考PY25型汽车起重机，具体参数如下：
整备质量
29.2t
整车外形尺寸（长×宽×高）
9200×2490×3880mm
轴距
4325mm+1350mm
4、一般车辆
一般车辆包括普通的小车、运输小材料的货车，荷载均比50t履带吊小，可不进行检算。
5、水流力
栈桥按照10年一遇水位进行控制，H10%=+27.63m，最大流速3.0m/s计算，栈桥水位主要考虑渡洪影响，在水位达到警戒水位+20.5m时应禁止栈桥上车辆通行。
由于《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）规范中没有涉及桁架受水流力计算内容，水流力计算内容参照《港口工程荷载规范》（JTS144-1-2010）执行。
栈桥主要水流力荷载包括钢管桩和贝雷片所受的水流力，考虑1.2倍荷载放大系数，以平衡其它小构件所受水流力。
水流力标准值取值为：
，荷载也可以简化为倒三角形荷载，水面处水压力为，河床处水压力为0。
Cw—水流阻力系数；
—水密度，淡水取，海水取；
A—单桩入水部分在垂直于水流方向的投影面积；
V—水流流速，该处取3m/s，
①、主栈桥钢管水流力计算
10年一遇水位进行控制，H10%=+27.63m，最大流速3.0m/s下水流力：
圆形结构，Cw=0.73，水面处水压力为：
第二排钢管受力应进行折减，按照规范表13.0.3-2要求进行折减系数计算。
L-钢管净距，,D-钢管直径，
查表可知折减系数：
第一排钢管水面处受力为：
第二排钢管水面处受力为：
第三排钢管水面处受力与第二排相同。
渡洪桩水流力计算与主钢管相同，渡洪桩直径为0.63m。
渡洪桩钢管水面处受力为：
此时栈桥水流力分布如下图所示：
第一排钢管水流力（KN/m）第二排钢管水流力（KN/m）渡洪钢管水流力投影（KN/m）
水位达到+20.5m时应禁止施工机械在栈桥通行，此时水流流速为2m/s,水流力为：
圆形结构，Cw=0.73，水面处水压力为：
第一排钢管水面处受力为：
第二排钢管水面处受力为：
第三排钢管水面处受力与第二排相同。
此时栈桥水流力分布如下图所示：
钢管水流力图（KN/m）
②、主栈桥贝雷梁水流力计算
贝雷梁为多片桁架结构，荷载取值应按照多片桁架结构进行计算。
弦杆投影面积：
斜杆投影面积：
竖杆投影面积：
单片贝雷梁挡水面积为：
单片贝雷梁整个面积为：
挡水面积系数：
，查表可得：
Cw=2.05
12m跨贝雷梁所受水流力：
对于多排桁架结构，第二排及以后多排桁架应根据桁片位置进行折减。
折减系数如下表所示：
桁架折减系数取值表
第5排贝雷梁折减系数与第3排相同，第6排贝雷梁折减系数与第4排相同。
6排贝雷梁整体荷载系数为：
12m跨贝雷梁整体所受水流力：
将该荷载作用在钢管顶上，并平均分配，每根钢管受力为：
③、支栈桥及平台钢管水流力计算
10年一遇水位进行控制，H10%=+27.63m，最大流速3.0m/s下水流力：
支栈桥及平台钢管水流力计算与主栈桥类似，主要区别为折减系数不同。
第二排钢管受力应进行折减，按照规范表13.0.3-2要求进行折减系数计算。
L-钢管净距，,D-钢管直径，
查表可知折减系数：
第一排钢管水面处受力为：
其它排钢管水面处受力为：
栈桥水流力分布如下图所示：
第一排钢管水流力（KN/m）其它排钢管水流力（KN/m）
水位达到+20.5m时应禁止栈桥通行，此时水流流速为2m/s,水流力为：
第一排钢管水面处受力为：
第二排钢管水面处受力为：
第三排钢管水面处受力与第二排相同。
钢管水流力（KN/m）
④、支栈桥及平台水流力计算
此时贝雷梁结构与水流作用方向平行，可以参考规范表13.0.3-5进行计算。
矩形梁水力阻力系数：
Cw=2.32
规范表13.0.3-5为墩柱水流力横向影响系数。
贝雷梁横向间距：
（取小值），贝雷梁宽度为：
查表可知：
单排贝雷梁整个面积为：
单排贝雷梁所受水流力：
荷载直接作用在钢管桩顶部。
3.3、材料说明
栈桥上部结构为型钢和贝雷梁组拼结构，下部结构为钢管桩加型钢承重梁结构。
贝雷钢栈桥采用连续梁结构，栈桥宽6m。
栈桥钢管桩为φ529×10mm钢管桩，同排布置三根，间距为2.5m，墩顶分配梁为2根工45a型钢横梁。
横向贝雷梁布置6片，间距为（0.9m+1.15m+0.9m+1.15m+0.9m），贝雷梁顶分配梁为工28a，工28a间距为0.35m，工28a上顺桥向布置10mm厚桥面板。
桥头设简易桥台，台后浇筑混凝土施工便道。
为确保渡洪安全，在下游增设斜桩，以降低栈桥横向变形量，从而提高栈桥的安全度。
渡洪桩与竖直方向倾角为30°，钢管型号为φ630mm×12mm，在第二层连接与主栈桥钢管通过φ529mm×10mm作为连接系结构，连接系标高为水上0.5m，与下层内支撑位置对应，当覆盖层较浅（小于5m）时，应在斜桩内钻孔，并浇筑不小于4m的水下混凝土，确保形成稳定结构。
平台材料型号与栈桥相同，具体材料详见设计图纸。
3.4、验算准则
栈桥及平台作为一种重要的大临设施，其设计验算准则为：
在栈桥及平台施工状态下，栈桥应满足自身施工过程的安全，但6级风以上应停止栈桥施工；
在工作状态下，栈桥应满足正常车辆通行的安全性和适用性的要求，平台应满足钻孔安全要求，并具有良好的安全储备，此时水位低于+20.5m；
在非工作状态下，当栈桥及平台水位超过或达到10年一遇的洪水位时，栈桥及平台应能满足整体安全性的要求，允许出现局部可修复的损坏。
四、栈桥计算
4.1、计算工况
工况一：
三跨每跨依次布置12方混凝土罐车（满载47.4t）、12方混凝土罐车（空载16.2t）及50t履带吊（空载50t）。
各种车辆均作用在跨中位置，罐车考虑偏心形式，此时，最大水位小于20.5m。
工况二：
三跨每跨依次布置12方混凝土罐车（空载16.2t）、12方混凝土罐车（满载47.4t）及50t履带吊（空载50t），各种车辆均作用在跨中位置，罐车考虑偏心形式，此时，最大水位小于20.5m。
工况三：
三跨每跨依次布置12方混凝土罐车（满载47.4t）、空载（仅承受栈桥自重）、50t履带吊（空载50t）。
各种车辆均作用在跨中位置，罐车考虑偏心形式。
此时，最大水位小于2
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