邕江四线大桥施工栈桥计算书建筑施工资料.docx

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邕江四线大桥施工栈桥计算书建筑施工资料

附件2—3

新建云桂铁路引入南宁枢纽站前及部分站后工程

新南宁邕江四线特大桥

栈桥计算书

编制：

复核：

审核：

中铁四局集团有限公司南宁枢纽Ⅰ标工程指挥部

二O一0年六月

1。

工程概况

南宁枢纽东起湘桂线邕宁站,西至云桂线江西村DK21+500，南至南防线吴圩站。

新南宁邕江四线特大桥梁中心里程为：

DK3+619.80，孔跨式样为13×32m+（36+64+36）m连续梁+2×24m+1×32m+（72+2×128+72）m连续梁+（52+88+52）m连续梁+2×32m+（36+64+36）m连续梁+8×32m预应力混凝土梁。

桥梁全长为1723。

68m，桥梁里程范围为D1K2+765。

408～D1K4+489.088.本桥依次跨越江北大道、邕江、江南大道、五一路。

邕江在本桥位处属内河Ⅱ级航道,桥位跨越邕江处江面宽约370m，江面至轨面约33.5m。

连续梁主墩采用圆端型实体墩,边墩及其余桥跨桥墩均采用矩形墩，钻孔桩基础。

本桥主跨（72+2×128+72）m连续梁20#～22＃桥墩基础位于邕江水中，现施工常水位水深约5。

3～13。

8m，且河床覆盖层较厚，下为岩层,30m内地质大致情况是第一层覆盖层粘土厚1。

5m，第二层细圆砾土厚10m，第三层泥岩夹泥质粉砂岩夹褐煤20m，19#、23＃采用钢板桩围护施工，20＃～22＃桥墩承台砼施工之前设置双壁钢围堰并进行水下砼封底施工、20＃～22＃钻孔桩均采用钻孔平台施工.为了对河中墩提供物资设备等，修建栈桥连接钢平台。

栈桥桥址处于施工水位63.85m,百年一遇流速2.1m/s，栈桥桥面标高68.28m.栈桥基础采用φ630mm钢管桩，桩顶设置分配梁采用两根工字钢I40a型钢。

栈桥标准跨度12m，4跨一联。

2。

设计标准

2.1设计原则

栈桥的设计原则按下述的工作状态和非工作状态计算设计，“工作状态"是指有施工人员在栈桥上，必须保证绝对的安全，设防标准最高.要求各构件处于弹性，最大应力小于屈服强度;结构具有足够的耐疲劳性能;工字梁的允许跨中挠度按照桁架选取，为1/400的单跨跨径;桩顶的允许横向位移按照框架柱选取，为1/150的桩长且稳定因子大于4，即小于1/600桩长；桩基的竖向承载力安全系数大于2；结构上的任何连接不破坏.“非工作状态”是指由于出现概率较小、荷载值较大，且栈桥停止施工并封闭,因而要求可以相对放宽,允许发生可修复性的破坏，栈桥经简单的修复后能够迅速地投入使用。

2。

2基本结构形式

主体结构：

栈桥跨度12m，4*12m一联,主梁采用“321"型贝雷桁架，每联之间设置双墩，断面采用八片贝雷片,布置形式见附图。

桥面系：

由I28a作横梁，I14作分配梁，面板采用10mm花纹板。

桩基础：

钢管桩直径φ630mm，δ=10mm；钢管桩所用钢管，材质Q235，采用钢板卷焊。

2.3设计荷载

（1）设计荷载为公路I级；

（2）施工车辆，按混凝土罐车车辆组（单辆混凝土罐车总重40t，前后轴分别为10.5t，2＊14.75t）计算，车辆间距10m.

（3）50t履带吊（履带吊接地面积2—4660＊760mm2）

（4）设计流速:

2.1m/s。

2。

4主要计算依据

（1）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）

（2）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63—2007）

（3）《公路桥涵钢结构与木结构设计规范》（JTJ025-86）

（4）《装配式公路钢桥多用途使用手册》

（5）《桥梁工程》（合肥工业大学出版社）

（6）《南宁枢纽工程设计说明与图纸》

3。

桥面系计算

3。

1桥面系基本材料

栈桥桥面板采用10mm花纹钢板,分配梁I14和横梁I28a。

分配梁间距30cm，横梁间距75cm.桥面系构造见图1。

图1。

桥面系构造

3.2计算荷载

桥面系的设计荷载为公路-I级，混凝土罐车，履带吊—50t.经过计算，公路—I级和履带吊—50t在桥面系分析中不起控制作用，故只考虑混凝土罐车车轮轮压。

3.3计算模型

根据弹性理论，采用有限元法对桥面系进行应力分析.弹性模量取2。

06＊103，泊松比取0.3，容重为78。

5kN/m3。

桥面板按四轮荷载作用下连续板计算，考虑混凝土罐车最不利荷载为后轴P=147.5kN，轮压面积为0。

6＊0.2m2，为了方便计算,取轮压面积0。

375*0.15m2,则压力荷载147.5/（2*0.375＊0。

15）=1306。

7kN/m,每轴共两处，间距1.8m。

图2。

桥面系计算模型（混凝土罐车）

3。

4计算结果

3.4.1桥面板和分配梁的计算

通过midas建模计算，计算结果汇总于下表:

工况

10mm桥面钢板

I14工字钢横梁

桥面板挠度

混凝土罐车轮压荷载

131MPa

83MPa

1.4mm

以上计算结果,桥面板最大应力131MPa,I14分配梁最大应力83MPa，都在容许应力145MPa的范围内.桥面板竖向位移为1。

4mm，满足设计要求。

图3。

桥面板应力图

图4。

I14工字钢分配梁应力图

图5.桥面板挠度图

3.4.2横梁的计算

桥面系横梁最不利布置车轮是车轮刚好压在横梁上，最不利荷载情况下，横梁的应力图见下：

图6.横梁组合应力图

图7横梁剪应力图

图8。

横梁竖向挠度图

由上可得横梁弯曲应力最大值是43.9MPa，剪应力最大值是39。

1MPa，竖向位移0。

40mm。

Q235钢材容许弯曲应力值145MPa，容许剪应力值85MPa，容许挠度1500/400=3。

75mm,满足要求！

4.贝雷桁架计算

4.1栈桥结构分析

计算荷载为公路I级荷载，验算荷载为混凝土混凝土罐车车辆组、单辆50t履带吊。

贝雷梁计算考虑的工况为：

（1）计算荷载：

恒载+公路一级

（2）验算荷载工况一：

横载+双列混凝土罐车车辆组

（3）验算荷载工况二：

恒载+单辆50t履带吊

贝雷梁结构形式为4＊12m一联的联系梁，其桥梁立面图见图9.

图9。

一联栈桥立面图

4.2计算结果

4.2.1结构内力计算

贝雷片主梁按整体单梁计算，结果如下：

贝雷梁在恒载+两车道公路-I级作用下的弯矩、剪力包络图见下图。

图10.恒载+两车道公路一级作用下弯矩包络图

图11。

恒载+两车道公路一级作用下剪力包络图

贝雷梁在恒载+两列混凝土混凝土罐车罐车的作用下的弯矩、剪力包络图见下。

图12。

恒载+两车道混凝土罐车荷载作用下弯矩包络图

图13.恒载+两车道混凝土罐车荷载作用下剪力包络图

贝雷梁在恒载+单辆50t的履带吊的作用下弯矩、剪力包络图见下

图14。

恒载+单辆50t履带吊荷载作用下弯矩包络图

图15。

恒载+单辆50t履带吊荷载作用下剪力包络图

弯矩剪力计算结果汇总如下

计算工况

弯矩（kN。

m）

剪力（kN）

最大值

最小值

最大值

最小值

1.恒载+公路I级

1703

1314

891

881

2。

恒载+混凝土罐车

2052

1580

998

956

3。

恒载+履带吊

1170

868

593

593

4.2.2挠度计算

贝雷梁的位移分为弹性和非弹性变形，下面参考《装配式公路钢桥多用途使用手册》计算.

A弹性变形计算

单片不加强贝雷梁的截面抗弯惯性矩

Ix=4＊（198。

3+702*12。

74）=250497cm4，

四组双排贝雷片抗弯惯性矩是20039776cm4，弹性模量2。

06*105MPa，根据以上建模利用midas计算挠度值，得到在自重和混凝土罐车组合下，竖向挠度值最大,结果如下：

图16。

恒载+两车道混凝土罐车荷载作用下竖向挠度图

B非弹性变形计

按贝雷梁挠度计算经验公式：

=3.556＊42*/8=7.112mm

C.挠度计算结果见下表

工况

恒载+公路I级

恒载+混凝土罐车

恒载+履带吊

挠度（mm）

11.4

13.0

10。

7

4.2。

3结果验算

A内力验算

查阅《装配式公路钢桥多用途使用手册》，“321”贝雷桁架容许内力表：

双排单层:

容许弯矩1576。

4kN*m

容许剪力490。

5kN。

本桥采用四组双排单层贝类桁架,取折减系数0。

85，则：

1576。

4＊4＊0。

85=5359。

8kN*m〉2052kN＊m

490。

5＊4*0.85=1667。

7kN>998kN

满足设计要求！

B位移验算

从上可得,贝雷梁的竖向位移最大值是13.0mm，与跨度比为1/923，小于1/400，因此栈桥的刚度能满足使用要求。

5.桩顶横梁计算

5.1桩顶横梁最不利受力

主梁支撑点反力值见下表:

工况

恒载+公路I级

恒载+混凝土罐车

恒载+履带吊

反力kN

1152

1206

764

桩顶横梁支撑贝雷片，其受到最不利集中力P=1206/8=150.75KN。

5.2横梁结构计算

桩顶横梁受到上部贝雷梁传递的荷载，其支撑点在钢管桩上，支撑点按铰点考虑，则桩顶横梁应力图如下所示

图19。

桩顶横梁弯曲应力图

图20。

桩顶横梁剪应力图

由上知桩顶横梁弯曲应力最大值71MPa，剪应力最大值49.2MPa.Q235钢材容许弯曲应力值145MPa,容许剪应力值85MPa，满足要求！

6.钢管桩自身强度的计算

6。

1计算荷载

（1）竖向荷载.由上述计算的一排四个墩荷载最大值按平均计算，1206/4=301。

5kN。

（2）流水压力。

桥址处百年一遇流水速度是2。

1m/s。

河道在丰水期水深达20m,此时钢管桩入水深度20m，则流水压力计算如下：

=0.8＊0.63*3.14/2＊20＊10＊2。

12/2/9。

81

=35。

6kN

作用位置在水面以下0.3倍水深处.

（3）汽车制动力.

单车道一联制动力值按照公路Ⅰ级车道荷载计算,一联长度48m,则：

F=10。

5＊48＊0.1=50.4KN，但是对于公路Ⅰ级汽车荷载制动力不小于165kN，公路Ⅱ级汽车荷载的制动力不小于90kN.然而施工栈桥道路等级较低,设计速度仅是10km/h，其产生的制动力较小，且栈桥又是临时结构，因此单车道制动力按照F=60kN计算。

又在栈桥上禁止车辆超车,则一联的桥梁制动力是F=60kN。

下面计算桥墩抗推刚度。

单排墩：

I=3.7445＊10—3m4

δi=li3/（3EI）=203/（3＊2.06*105＊0。

0037445）=3。

45

则抗推刚度k=0。

289

双排墩：

I=（3.7445*10-3+0。

3152*1.9478＊10-2＊4）＊2=0。

0229

δi=li3/（3EI）=203/（3*2.06*105＊0.0229）=0。

565

则抗推刚度k=1.769

则制动力桥墩分布是，

单排墩60*0。

289/（0。

289*3+1。

769）=6。

6kN

双排墩60＊1.769/（0。

289＊3+1。

769）=40。

2kN。

制动力均作用于墩顶。

6。

2钢管桩结构检算

6。

2.1荷载组合

钻孔钢平台顶面高程+68。

28m,21＃墩位河床标高+50.37m。

因此钢管自由桩长17。

91m,，在考虑河床底2m覆盖层，桩的自由长度按20m计算.荷载按以下组合:

组合一：

竖向荷载+制动力

组合二：

竖向荷载+流水压力

竖向力按301.5kN计算，

双排墩每根钢管受到制动力40.2/8=8.04kN，作用于桩顶

单排墩每根钢管桩受到制动力6。

6/4=1。

65kN，作用于桩顶

外侧钢管受到水流压力35。

6kN，作用点桩顶下6。

7m。

6.2.2钢管桩竖向稳定性验算

竖向力F=301.5KN,桩底弯矩Mmax=35。

6*（20—6。

7）=437.5K