15m 栈桥检算书.docx
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15m栈桥检算书
中铁十四局第四工程有限公司
京沪高铁第四合同段
栈桥计算书
中铁十四局第四工程有限公司
二○○八年三月
1概述
1.1设计说明
中铁十四局第四工程有限公司施工京沪高铁DK739+988-DK757+700段共跨越洪路河、永安中沟、双庆河、濉支河、股河、濉河、唐河、新河和唐河与新河之间2条无名小河，根据施工便道贯通需要，跨越这8条河流采用贝雷梁式栈桥方案，2条无名小河采用埋设双排φ1.5m圆管方案。
贝雷梁式（中间墩为钢管桩）：
栈桥宽4.0m，桥台为钢筋混凝土桥台,根据现场调查情况,桥台位于所跨河流的第二道河堤上。
墩柱采用φ600×8mm钢管桩，桩间采用剪刀撑连接，横桩距为3.2m，纵向跨度15m，桩顶横梁采用2I32a工字钢，其上纵向铺设贝雷桁架做主梁；贝雷桁架顶部横向布设I28a工字钢，间距1.5cm；其上纵向为间距0.3m的I12.6工字钢。
见附件1：
贝雷梁式（中间墩为木桩）：
栈桥宽4.0m，墩柱采用直径为φ22cm的木桩，桩间采用剪刀撑连接，横桩距为1.5m，纵向间距1.05m，其他同中间墩为钢管桩贝雷桥。
见附件2：
1.2设计依据
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》（JTJ024-85）
3）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）
4）《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041—2000）
5）《装配式公路钢桥多用途使用手册》
1.3技术标准
1）设计顶标高：
与既有河流的第一道河堤顶相同；
2）设计控制荷载：
1台9m3罐车-35t；
3）设计行车速度5km/h。
2荷载布置
2.1上部结构恒重
1）面层：
6mm厚度钢板；0.471KN/m2
2）纵向背肋：
I12.6，14.2Kg/m；
3）横向分配梁：
I28a，43.4Kg/m
4）纵向主梁：
321型贝雷梁，270Kg/片；
2.2车辆荷载
1）罐车荷载（轮着地宽度和长度为0.6m×0.2m）
图2.2.1罐车荷载的纵向排列和横向布置（重力单位：
kN；尺寸单位：
m）
2）施工荷载及人群荷载：
4KN/m2
表2.2.1旋挖钻机与罐车的主要技术指标
主要指标
单位
9m3罐车
车辆重力
kN
350
履带数或车轴数
个
3
各条履带压力或每个车轴重力
kN
200
履带着地长度或纵向轴距
m
1.8+3.2
每个车轴的车轮组数目
组
2
履带宽度或每对车轮着地宽和长
m
0.6×0.2
3上部结构内力计算
3.1面板内力计算
汽车荷载：
单边车轮作用在跨中时，面板弯矩最大。
面板在横桥向是连续的，故按两端固定梁计算。
荷载分析：
1）自重均布荷载：
0.471kN/m2
2）施工及人群荷载：
不考虑与汽车同时作用
3）罐车轮压：
前轴重70kN，中后轴重为140kN，中后轴有2组车轮，则单组车轮荷载为70kN，每个车轮荷载为35kN，前轴车轮着地宽度和长度为0.3m×0.2m，后轴车轮着地宽度和长度为0.6m×0.2m,q1=35kN/0.2m=175kN/m,q2=0.471×0.6=0.283kN/m。
钢面板下背肋I12.6每隔300mm间距布置，考虑背肋翼缘板宽度后，计算跨度为224mm，则单边车轮布置在跨中时弯距最大计算模型如下：
图3.1.1受力模型
图3.1.2弯矩图（Mmax=0.73kN.m）
若选用δ＝6mm钢板，则Wx=3.6cm3（假设轮胎对钢板的纵向影响范围为0.6m）；
（193.1-188.5）/188.5=0.0244=2.4%<5%,（满足要求）
桥面板为整体受力结构，在集中荷载作用下产生应力扩散，实际受力比假设更为有利。
3.2I12.6内力计算
3.2.1汽车荷载
罐车单侧车轮作用在I12.6跨中时，I12.6弯矩最大，轮压力为简化计算可作为集中力，计算跨度为1.5m。
荷载分析：
1）自重均布荷载：
0.471×0.3＋0.142=0.283kN/m
2）施工及人群荷载：
不考虑与汽车同时作用
3）汽车轮压：
汽车轮压：
前轴重70kN，中后轴重为140kN，中后轴有2组车轮，则单组车轮荷载为70kN，每个车轮荷载为35kN。
钢面板下背肋I12.6a每隔300mm间距布置，单个车轮作用在一根I12.6上，则单根I12.6受到的荷载为：
P=35KN。
图3.2.1.1受力模型（单位：
KN，M）
剪力计算：
Qmax=（35+0.283*1.5）/2=17.7KN
弯矩计算:
Mmax=35*1.5/4+0.283*1.5*1.5/8=13.2
3.2.3结论
经以上分析可知，Mmax=13.2kN.m,，Qmax=17.7kN
选用I12.6，则Wx=77cm3,Ix=488cm4,S*=44.2cm3
3.3I28a横向分配梁内力计算
3.3.1汽车荷载
单边车轮作用在跨中时，横向分配梁的弯矩最大，轮压力为简化计算可作为集中力。
荷载分析：
1）自重均布荷载：
（0.142kN/m×1.0×14＋0.471×1.0×4）/4m+0.434kN/m＝1.4kN/m
2）施工及人群荷载：
不考虑与汽车同时作用
3）汽车轮压：
9m3罐车不考虑错车，当单侧车轮布置有2种可能情况下产生最大的弯矩和剪力,
计算模型1如下：
图3.3.1.1受力模型
图3.3.1.2弯矩图（Mmax=18.96kN.m）
图3.3.1.3剪力图（Qmax＝71.32kN）
计算模型2如下：
图3.3.1.2弯矩图（Mmax=11.65kN.m）
图3.3.1.3剪力图（Qmax＝59.31kN）
经以上分析可知，Mmax=18.96kN.m,，Qmax=71.32kN
选用I28a，则Wx=508cm3,Ix=7110cm4,S*=292.7cm3
3.4贝雷梁内力计算
3.4.1罐车荷载作用阶段
a、荷载分析：
当两个后轮作用于跨中时，弯矩最大。
1）自重均布荷载：
q1=（0.471*5*15+0.142*15*14+0.434*6*11+2.7*9*4）/15=9.KN/m
2）施工及人群荷载:
不考虑与车辆同时作用；
3）利用SAP2000建立受力模型如下：
图3.4.1.1受力模型（单位：
KN，M）
3.4.1.3剪力图（Qmax=266.66kN）
3.4.1.4弯矩图（Mmax=1333.75kN.m）
B、荷载分析：
当罐车最后轮作用于跨端时，产生的剪力最大（考虑最后轮距离跨端0.1m）。
图3.4.1.1受力模型（单位：
KN/m，M）
3.4.1.3剪力图（Qmax=377.23kN）
3.4.1.4弯矩图（Mmax=655.71kN.m）
经过上述分析知，在旋挖钻机作用阶段贝雷梁最大弯矩Mmax2=1333.75kN.m，最大剪力Qmax2=377.23kN。
纵向主梁选用2组二排单层贝雷架，则贝雷梁容许弯矩：
[M]=788.2×4=3152.8kN.m，
容许剪力：
[Q]=245.2×4＝980.8kN。
Mmax=1333.75kN.m<[M]=3152.8kN.m
Qmax1=377.23kN<[Q]=980.8kN
满足强度要求。
4钢管桩承载力计算
钢管桩最大需承力出现在罐车沿栈桥的边侧行驶到桩顶时，根据上述“2I25a垫梁内力”分析可知，桩顶最大作用力为494.42kN。
设计钢管桩长度为23.5m，桩顶标高为：
+3.2m，桩底标高为：
-20.3m，入土深度为15.2m。
计算依据：
《港口工程桩基规范》（JTJ254-98），在本项目岩土工程勘察报告中，我标段K17+510处，地质最为薄弱，具体如下：
序号
层号
岩性
顶标高
底标高
厚度
容许承载力[σ]（kpa）
桩周土极限摩阻力τi（kpa）
1
①1
淤泥
-5.1
-14.4
9.34
0-40
20
2
③1
亚粘土、粘土
-14.44
-18.6
4.2
200-240
50-55
3
⑤1
亚粘土、粘土
-18.64
-24.4
5.8
280-300
55-60
23.5m钢管桩的顶标高为+3.2，穿过①1淤泥、③1亚粘土、粘土、⑤1亚粘土、粘土，即⑤1亚粘土、粘土为钢管桩持力层。
根据《港口工程桩基规范》（JTJ254-98）第2页桩基极限承载力计算式
Qd=（U*Σqfi*Li+qR*A）/K（4.2.4）
式中：
Qd——单桩总极限侧阻力标准值
U———桩身周长
qfi——桩侧第i层土的极限侧阻力标准值
Li———桩穿越第i层土的厚度
qR——极限端阻力标准值
A———桩端面积
K———单桩承载力分项系数，取1.45
φ600钢管桩的参数：
U=3.14*0.6=1.884m2
A=3.14*（0.3*0.3--0.292*0.292）=0.0149m2
摩阻力取最小值（冲刷考虑3m）
计算承载力结果如下：
Qd=（1.884*（6.34*20+4.2*50+1.66*55）+280*0.0149）/1.45
=559KN
由以上计算可知栈桥钢管桩最大受力为494.42KN＜559KN，故单桩承载力满足要求。
5桥台设计
根据现场调查情况，便桥分为上承式和下承式，桥台的位置设置与所跨河流的第二道河堤上，桥台的设计尺寸如下图：
桥台计算：
5.1承载力计算：
桥台底面积S=1.6m*6.5m=10.4m2
地基承载力F=S*σ=10.4*120=1248KN=124.8T
桥台自重F1=1.0*1.0*6*2.4+0.3*1.6*6.5*2.4+0.5*1.6*6.5*2.0=32.3T
贝雷梁压力F2=0.27/3*4*30=10.8T
桥台底可承受荷载为F3=F-F1-F2=124.8T-32.3T-10.8T=81.7T
F3/50T=1.603
5.2桥台后填土压力计算（主动土压力）:
Ea=γ*h2*Ka/2（根据《施工计算手册》按挡土墙计算P226）
Ea——主动土压力（KN/m）
γ——填土重度（KN/m3），为1.8KN/m3
h——挡土墙高度（m）
Ka——主动土压力系数，根据土质情况，取“粗砂土砾、砂土、砾石”，ψ=350，Ka=0.271
5.3桥台稳定性验算
Ks=G*μ/Ea*≥1.3
Ks——抗滑安全系数
G——每延米桥台自重（KN/m）
μ——土对桥台基底的摩擦系数，取硬塑性粘土，μ=0.32
7计算结论
经分析计算，栈桥各主要受力构件强度和刚度均满足受力要求。
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