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栈桥详细计算书

附件：

栈桥计算书

1、编制依据及规范标准

1．1、编制依据

（1）、现行施工设计标准

（2）、现行施工安全技术标准

1.2、规范标准

（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）

2、主要技术标准及设计说明

2.1、主要技术标准

桥面宽度：

4.5m

设计荷载：

75t履带吊（负载10t）及公路—Ⅰ级汽车荷载

栈桥全长：

105m、51m

起止里程：

K18+980.5～K19+100、K19+320～K19+380，

2.2、设计说明

根据本工程特点和现场地形水文条件，考虑施工周期和地方资源，跨后横河及七工段直河施工便道采用下承式受力栈桥、路基相结合的结构形式，中间考虑Ⅸ通航要求。

栈桥起止里程K18+980.5～K19+100、K19+320～K19+380，设计全长分别96m、48m.采用跨径布置形式：

6×12m+2×10.5m、2×12m+2×10.5m.栈桥设计荷载主要考虑结构自重和75t履带吊（负载10t）及公路—Ⅰ级汽车荷载荷载。

现将各部分结构详述如下：

2.2.1、桥面板

栈桥桥面板材料为A3钢板，钢板厚度为6mm，钢板焊接在中心间距150mm的I12.6a工字钢纵梁上。

2.2.2、工字钢纵梁

桥面板下设置I12.6a工字钢纵梁，工字钢纵梁在车轮通过区域中心间距150mm，其余设置为300m顺桥向设置。

I12.6a工字钢纵梁搁置在中心间距1500mm的I32a工字钢横梁上。

I12.6a纵梁与桥面板及横梁均焊接牢固。

2.2.3、工字钢横梁

I12.6a工字钢纵梁下设置中心间距1500mm的I32a工字钢横梁，横向穿过贝雷纵梁的下弦杆。

I32a横梁通过U型卡与贝雷片下弦杆连接。

2.2.4、贝雷梁

栈桥两侧采用每侧1组三排单层不加强型贝雷片作为承重梁。

每三片贝雷片通过450mm标准连接片连接成一组；每组贝雷片设上下均设平联。

两侧纵梁在贝雷片底部通过自制[14a连接系连接，保证贝雷梁的整体稳定性。

2.2.5、桩顶分配梁

贝雷梁支承在2根I25a工字钢分配梁上，2根I25a分配梁间采用间断焊接。

分配梁嵌入钢管桩内530mm，以保证分配梁的横向稳定性。

贝雷片与分配梁仍采用U型卡连接牢固。

2.2.6、基础

2.2.6.1、桥台

每处栈桥设重力式桥台，桥台基础底面尺寸为6200×1800mm，其余为钢管桩基础。

桥台台帽顶贝雷片位置预埋δ＝10mm的钢板，防止压碎桥台混凝土。

桥台基础采用C20混凝土，设一层Φ16钢筋网片，台背回填宕渣，分层碾压填筑。

2.2.6.2、钢管桩基础

基础采用Φ530×8mm钢管桩，每排3根，中心间距2000mm。

钢管桩间采用[14a连接系连接，桩顶设凹槽，2根I25a工字钢分配梁嵌入钢管桩中。

2.2.7、附属结构

栈桥栏杆立柱采用75角钢焊接在I20a横梁上，立柱间距1500mm，立柱间采用Φ20钢筋和75角钢连接。

栈桥两侧每隔10m设置一道警示灯，以便夜间起到警示作用，防止船舶撞击栈桥。

3、荷载计算

3.1、活载计算

本栈桥主要供混凝土罐车、各种机械设备运输及75t履带吊（负载10t）走行，因而本栈桥荷载按每孔一辆75t履带吊（负载10t）荷载及公路—Ⅰ级汽车荷载分别检算，则活载为：

履带吊：

G=850kN；

公路—Ⅰ级汽车荷载：

G=550kN。

3.2、恒载计算

本栈桥恒载主要为型钢桥面系、贝雷梁及墩顶分配梁等结构自重，见表-1

表-1

序号

结构名称

荷载集度

（kN/m）

备注

1

桥面板

2.12

顺桥向

2

I12.6a纵梁

2.71

顺桥向

3

I32a横梁

2.95

顺桥向

桥面系合计

8.49

顺桥向

4

贝雷梁

6.0

顺桥向

3.3、荷载组合

另考虑冰雪等偶然荷载作用，故按以下安全系数进行荷载组合：

恒载1.2，活载1.3。

根据《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》规定：

临时结构容许应力可提高1.3（组合Ⅰ）、1.4（组合Ⅱ～Ⅴ）。

4、结构计算

栈桥结构如下图所示，根据受力情况从上到下的原则依次计算如下：

4.1、桥面板计算

桥面板采用δ＝6mm钢板，钢板下设中心间距300mm和150mm的I2.6a工字钢纵梁，桥面板净跨径为22.6cm（I12.6a工字钢翼板宽度为74mm），桥面板与工字钢纵梁间断焊接，桥面板计算跨径按22.6mm计。

4.1.1、荷载计算

履带吊机履带宽度（760mm）及公路—Ⅰ级汽车中、后轮宽度（600mm）均大于工字钢纵梁间距，故履带吊车及公路—Ⅰ级汽车荷载后轮荷载直接作用在工字钢纵梁上，桥面板不作该种检算，仅对公路—Ⅰ级汽车荷载前轮作用于桥面板跨中进行检算。

根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）车辆荷载前轴轴重取30kN，前轮着地宽度及长度为0.3m×0.2m，故按前轴单胎重作为均布荷载计算。

P=30÷2=15kN

（单胎宽b按0.3米计）

4.1.2、材料力学性能参数及指标

取0.2m板宽（顺桥向长度），δ＝6mm钢板进行计算：

4.1.3、力学模型

4.1.3、承载力检算

采用清华大学SMSolver进行结构分析：

a、强度检算

，合格；

，合格；

b、刚度检算

，临时结构刚度对结构正常使用及安全运营影响不大，故可采用。

4.2、工字钢纵梁计算

I12.6a工字钢纵梁焊接于间距1500mm的I32a工字钢横梁上，按三跨连续梁检算。

4.2.1、荷载计算

分别按75t履带吊（负载10t）及公路—Ⅰ级汽车荷载验算，I12.6a工字钢纵梁自重

，桥面板自重不计。

4.2.1.1、75t履带吊荷载

75t履带吊履带长宽按4.66m×0.76m计算，自重850kN，顺桥向荷载集度：

，工字钢纵梁中心间距300mm和150mm，最不利情况应为两根工字钢纵梁受力。

则均布荷载为：

。

4.2.1.2、公路—Ⅰ级汽车荷载

根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）相关规定，公路—Ⅰ级汽车荷载为550kN，（布置图见I12.6a工字钢纵梁力学模型），按集中力计算。

汽车轴重：

，轴距：

3.0m+1.4m+7m+1.4m。

4.2.2、材料力学性能参数及指标

I12.6a工字钢：

4.2.3、力学模型

4.2.3.1、履带吊荷载作用力学模型:

4.2.3.2、公路—Ⅰ级汽车荷载作用力学模型：

4.2.4、承载力检算

采用清华大学SMSolver进行结构分析：

4.2.4.1、履带吊荷载作用下I12.6a工字钢纵梁检算

a、强度检算

，合格；

，合格；

b、刚度检算

，合格。

4.2.4.2、公路—Ⅰ级汽车荷载作用下I12.6a纵梁检算

a、强度检算

，合格；

，合格；

b、刚度检算

，合格。

4.3、工字钢横梁计算

横梁采用I32a工字钢，工字钢横梁安装在6组中心间距4950mm的贝雷梁的下弦杆上，横梁与工字钢用U型螺栓锁定。

（每组贝雷梁由三片间距225mm的贝雷片拼组而成）。

4.3.1、荷载计算

I32a工字钢横梁荷载按75t履带吊（负载10t）及公路—Ⅰ级汽车荷载分别验算；恒载为I12.6a纵梁及桥面板自重，按均布荷载考虑，每根I32a横梁承受恒载：

。

4.3.1.1、75t履带吊荷载

由于不同厂家的产品履带中心距不尽相同，故按最不利情况检算，即：

履带作用于跨中，履带长度按4660mm计，则履带荷载至少由4根I32a工字钢横梁承受。

按集中力检算：

。

4.3.1.2、公路—Ⅰ级汽车作用下荷载

汽车后轮纵向间距1.4m，按两后轮作用在跨中考虑，集中力大小

。

4.3.2、材料力学性能参数及指标

I32a工字钢：

4.3.3、力学模型

4.3.3.1、75t履带吊作用力学模型

4.3.3.2、公路—Ⅰ级汽车荷载作用力学模型

4.3.4、承载力检算

采用清华大学SMSolver进行结构分析：

4.3.4.1、履带吊荷载作用下I32a工字钢横梁检算

a、强度检算

，合格；

，合格；

b、刚度检算

，合格。

最大支反力：

。

4.3.4.2、公路—Ⅰ级汽车荷载作用下I32a工字钢横梁检算

a、强度检算

，合格；

，合格；

b、刚度检算

，合格。

最大支反力：

。

4.4、贝雷梁计算

贝雷梁为两组，每组3片，共6片。

贝雷梁按单孔1台75t履带吊及单孔一辆公路—Ⅰ级汽车荷载分别验算，均按三跨连续梁检算。

4.4.1、荷载计算

贝雷梁以上恒载为桥面板、I12.6a纵梁及I32a横梁自重，其荷载大小为：

4.4.1.1、75t履带吊作用下荷载计算

履带长度按4.66m计算，则均布荷载大小为：

。

4.4.1.2、公路—Ⅰ级汽车荷载计算

汽车自重荷载：

，安全系数为1.3。

轴距：

3.0m+1.4m+7m+1.4m。

4.4.2、材料力学性能参数及指标

3000mm×1500mm单排单层不加强贝雷桁片：

m

4.4.3、力学模型

4.4.3.1、75t履带吊作用力学模型

4.4.3.2、公路—Ⅰ级汽车荷载作用力学模型

4.4.4、承载力检算

采用清华大学SMSolver进行结构分析：

4.4.4.1、履带吊荷载作用下贝雷梁检算

最大支反力：

a、强度检算

，合格；

，合格；

b、刚度检算

，合格。

4.4.4.2、公路—Ⅰ级汽车荷载作用下贝雷梁检算

最大支反力：

a、强度检算

，合格；

，合格；

b、刚度检算

，合格。

4.5、钢管桩顶分配梁计算

钢管桩顶分配梁采用2I25a工字钢，工字钢分配梁嵌于钢管桩内150mm并与之焊接牢固，分配梁与贝雷梁用U型卡连接。

4.5.1、荷载计算

承重梁一作为便桥结构的主要承重结构，是便桥结构稳定安全的生命线，采用的型材为2I25a。

根据第5.5节对贝雷梁的计算分析，得到最大节点反力为752.7kN。

下面对最不利情况下，承重梁一的内力情况进行建模分析。

和贝雷片自重作集中力验算，集中力大小为：

。

4.5.2、材料力学性能参数及指标

I25a工字钢：

4.5.3、力学模型

4.5.4、承载力检算

采用清华大学SMSolver进行结构分析：

a、强度检算

，合格；

，合格；

b、刚度检算

，合格。

最大支反力：

4.6、钢管桩基础计算

本栈桥钢管桩基础每墩采用单排四根Φ530×8mm钢管，钢管间用[14a槽钢连接形成排架。

4.6.1、荷载计算

本便桥结构基础采用单排4根钢管桩桩基础，桩顶最大承载力为履带吊负重驶到桩顶时，最大荷载为约255.7kN。

考虑本项目的地质条件及设计提供的相关地质资料。

施工中，理论设计值作为钢管桩施工的参考，施工选用振动锤进行施打钢管桩，实际入土深度结合现场实际地质情况确定。

4.6.2、桩长计算

根据《港口工程桩基规范》（JTJ254-98）第4.2.4条：

式中：

Qd—单桩垂直极限承载力设计值（kN）；

—单桩垂直承载力分项系数，取1.45；

U—桩身截面周长（m），本处为530mm*8mm钢管桩取1.664m；

—单桩第i层土的极限侧摩阻力标准值（kPa）；

—桩身穿过第i层土的长度（m）；

—单桩极限桩端阻力标准值（kPa）；

A—桩身截面面积；

地质情况统计如下：

岩土编号

土层名称

地基土容许承载力（kPa）

桩周土极限摩力

顶面

底面高程

层厚（m）

（kPa）

（m）

（m）

1

粉土

30～55（取40）

1.31

-3.39

4.7

2

粉砂

35～55（取45）

-3.39

-13.69

10.3

3

淤泥质粉质黏土

15～25（取20）

-13.69

-16.59

2.9

根据上述验算可知单桩最大承受荷载约255.7kN。

现假设桩底打入粉砂LXm,带入上述计算公式中（因端部摩阻力很小，计算时不予考虑），则有：

（单排4根桩）255.7kN＝1/1.45×1.664×（40×4.7+45×LX）求解得：

LX＝0.2m。

由计算可知，钢管桩打入粉砂层0.2米。

桩底标高为-3.59m，桩顶标高为+8.8m,则单根桩总长为12.39m。

4.6.3钢管桩稳定性计算

水深3m，按1m冲刷深度考虑，则可假定钢管桩悬臂固结点在-8.8m处，桩顶标高取+8.8m，钢管悬臂长度为17.6m，根据压杆原理，

，满足稳定要求。

4.7、桥台计算

桥台底面尺寸为6200mm×2000mm，基础高度60mm，每30cm一个台阶；台背高度600mm，长×厚＝6200mm×500mm，如下图所示：

4.7.1、基底承载力计算

桥台位于K18+935.5附近处，采用此处地质资料，地基容许应力为

。

4.7.1.1、荷载计算

恒载为桥台自重：

；

活载按75t履带吊（负载10t）荷载直接作用在桥台上计算为800kN；

荷载组合：

；

4.7.1.2、基底承载力计算

，合格。