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栈桥计算书doc
浙江省乐清湾大桥及接线工程
乐清湾2号桥
栈桥设计计算书
中交第一公路工程局有限公司乐清湾2号桥项目部
二O一四年九月
乐清湾2号桥栈桥设计计算书
一、计算说明
1.1、设计依据
乐清湾2号桥施工图
乐清湾2号桥招标文件
《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）
《公路工程技术标准》（JTGB01－2003）
《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
《路桥施工计算手册》（周水兴等编著）
《建筑结构静力计算手册》2004版
《港口工程荷载规范》（JTJ215-98）
《港口工程桩基规范》（JTJ254-98）
1.2、技术标准
1.2.1荷载
1）旋挖钻机，行走运输状态自重130t，考虑1.2冲击系数；
2）70t履带吊，自重+吊重=90t，考虑侧吊偏载；
3）10m3混凝土搅拌运输车，自重加混凝土重40t；
4）公路一级荷载；
其中以130t旋挖钻行走荷载最重，为栈桥设计的主要荷载。
1.2.2宽度、车速
栈桥设计车速：
15km/h。
考虑施工车辆通行需求和合同要求，栈桥宽度为8m，并设置1m宽人行专用通道，用警示柱隔离。
1.2.3水流力
按流速1.75m/s考虑。
1.2.4材料参数
1）Q235钢材
参照《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
抗拉、压
抗剪
2）贝雷梁
双排单层（不加强）贝雷梁容许弯矩1576.4KN·m；
双排单层（不加强）贝雷梁容许剪力490.4KN。
二、栈桥结构
主栈桥全长2.9Km，栈桥宽8.0m，桥面系由上往下依次为1.2cm厚花纹钢板匹配I14小纵梁，间距35cm（或1.0cm厚花纹钢板匹配I12.6小纵梁，间距30cm）；工25a横向分配梁，间距150cm。
纵梁向主梁采用贝雷梁，标准联布置为3×12+3+3×12，中间3米为制动墩，标准跨12m。
栈桥基础为φ800×8mm钢管桩，分配梁采用2或3，栈桥横断面见下图2.1-1。
图2.1-2栈桥结构设计图
三、主要荷载参数
3.1、70t履带吊
经相关资料查证并现场量测，70t履带吊单条履带尺寸为5.15m×0.76m，两条履带中心间距4m。
履带吊自重70t，吊重20t，在栈桥吊重作业时考虑侧吊偏载，单侧履带下荷载按50t计算，则该履带下均布荷载集度。
70t履带吊履带尺寸及荷载分布示意图如下图3.1-1所示。
3.2、YTR360C全液压旋挖钻机
本工程非通航孔摩擦桩拟选用YTR360C旋挖机进行施工，该旋挖机单条履带尺寸为5m×0.8m，两条履带中心间距4.4m。
旋挖机在栈桥正常行走时，同时考虑1.2冲击系数，整机按照130t计算。
则单条履带下均布荷载集度
旋挖机履带尺寸及荷载分布示意图如下图3.1-2所示。
图3.1-1履带吊履带尺寸及荷载分部示意图图3.1-2旋挖钻履带尺寸及荷载分部示意图
经以上对比分析可知，130t旋挖钻正常行走时更为不利。
3.3、公路-Ⅰ级荷载
施工过程中运输材料所用挂车等按照公路-Ⅰ级荷载（车辆荷载）进行计算。
公路-Ⅰ级汽车荷载：
G=550kN。
荷载分部示意图如下图3.3-1所示。
图3.3-1公路-Ⅰ级荷载（车辆荷载）布置示意图
公路-Ⅰ级荷载（车辆荷载）取值表如下表3.3-1。
表3.3-1公路-Ⅰ级荷载（车辆荷载）取值表
项目
单位
技术指标
项目
单位
技术指标
车辆重力标准值
KN
550
轮距
m
1.8
前轴重力标准值
KN
30
前轮着地宽度及长度
m
0.3×0.2
中轴重力标准值
KN
2×120
中、后轮着地宽度及长度
m
0.6×0.2
后轴重力标准值
KN
2×140
车辆外形尺寸（长×宽）
15×2.5
轴距
KN
3+1.4+7+1.4
3.4、混凝土罐车荷载
参考相关混凝土运输车荷载参数，设计最大荷载为40吨的砼罐车，轴距2.5米，其主要荷载形式如下图3.4-1所示。
图3.3-2混凝土罐车荷载分布示意图
3.5、其他荷载
栈桥水平荷载主要包括风荷载、水流荷载、波浪力三种，按照相关规范取值计算，具体见钢管桩计算部分。
四、上部结构检算
4.1、钢面板验算
4.1.1结构型式
面板结构形式有2种：
第一种为12mm厚花纹A3钢板，焊接在中心间距35cm的I14a工字钢纵梁上。
第二种为10mm厚花纹A3钢板，焊接在中心间距30cm的I12.6工字钢纵梁上。
4.1.2荷载
履带吊及旋挖钻履带宽度及线荷载的作用范围均大于工字钢纵梁间距，故其荷载均直接作用在工字钢纵梁上，桥面板可不作检算。
公路-Ⅰ级荷载（车辆荷载）单轮最大荷载为140KN/4=35KN；混凝土运输车单轮最大荷载为175KN/4=43.75KN，因此取混凝土运输车单轮荷载对钢面板进行验算。
砼罐车单轮着地面积按0.3m×0.2m计（其中轮胎宽度方向0.2m），则单轮下面荷载。
4.1.3计算结果
（1）、12mm厚花纹A3钢板验算
当罐车单轮作用于两相邻I14a工字钢纵梁中间时，钢面板受力最不利。
取两纵梁间0.35m×1.2m板块作为计算对象，按照长边固结，短边自由的模式进行计算。
以迈达斯建立受力计算模型，计算模型及结果如下。
图4.1-1钢面板受力计算模型
图4.1-2钢面板强度计算结果
图4.1-3钢面板刚度计算结果
由以上计算计算结果可知，1.2cm钢面板最大应力175.8Mpa＜215Mpa，强度满足要求；钢面板竖向最大位移0.62mm＜350/400=0.875mm，刚度满足要求。
（2）、10mm厚花纹A3钢板验算
当罐车单轮作用于两相邻I12.6工字钢纵梁中间时，钢面板受力最不利。
取两纵梁间0.3m×1.2m板块作为计算对象，按照长边固结，短边自由的模式进行计算。
以迈达斯建立受力计算模型，计算模型及结果如下。
图4.1-4钢面板受力计算模型
图4.1-5钢面板强度计算结果
图4.1-6钢面板刚度计算结果
由以上计算计算结果可知，1.0cm钢面板最大应力132Mpa＜215Mpa，强度满足要求；钢面板竖向最大位移0.44mm＜350/400=0.875mm，刚度满足要求。
4.2、纵向分配梁验算
4.2.1结构形式
本栈桥纵向分配梁结构形式有2种：
第一种为I14a工字钢间距0.35m，铺设在间距1.5m的横向I25a工字钢上。
第二种为I12.6工字钢间距0.3m，铺设在间距1.5m的横向I25a工字钢上。
4.2.2计算工况及荷载分析
经分析，考虑以下三种不利工况，取其中最不利工况进行验算。
1、工况一
混凝土运输车单个后轮作用于单根I14a工字钢跨中，所受荷载分析如下:
1）来自罐车车轮作用的跨中集中荷载；
2）钢面板自重线荷载；
3）I14a工字钢自重线荷载
按照简支梁计算，受力示意图如下图4.2-1所示。
图4.2-1I14a工字钢受力计算示意图（工况一）
2、工况二
130t旋挖钻正常行走时，履带纵桥向作用于I14a工字钢上，所受荷载分析如下：
1）履带宽度0.8m，I14a工字钢间距0.35m，考虑履带由两根工字钢承担，则单根工字钢所受线荷载集度；I12.6工字钢间距0.3m，考虑履带由两根工字钢承担，则单根工字钢所受线荷载集度；
2）钢面板及工字钢自重线荷载；
按照简支梁计算，受力示意图如下图4.2-2所示。
图4.2-2I14a工字钢受力计算示意图（工况二）
3、工况三
70t履带吊吊重，偏载侧履带横桥向作用于I14a工字钢跨中，所受荷载分析如下：
1）履长度5.15m，I14a工字钢间距0.35m，考虑履带横桥向作用于14根工字钢上（5.15/0.35=14.7），则单根工字钢所受线荷载集度,作用宽度0.76m。
2）钢面板及工字钢自重线荷载
q=47KN/m
37
76
37
按照简支梁计算，受力计算示意图如下图4.3-3所示。
图4.2-3I14a工字钢受力计算示意图（工况三）
4.2.3计算结果
（1）、I14a工字钢验算
由以上三种工况受力分析可知，工况2最为不利，以此工况对I14a工字钢强度和刚度进行验算。
＜215Mpa，强度满足要求；
＜1500/400=3.75mm，刚度满足要求；
＜119Mpa，抗剪满足要求。
（2）、I12.6工字钢验算
工况2对I12.6工字钢强度和刚度进行验算。
＜215Mpa，强度满足要求；
＜1500/400=3.75mm，刚度满足要求；
＜119Mpa，抗剪满足要求。
4.3、I25a分配梁验算
4.3.1结构型式
横梁采用工25a工字钢，间距1.5m，工字钢横梁利用用U型卡固定在贝雷梁上，最大跨径1.1m。
4.3.2计算工况及荷载分析
经分析，I25a工字钢分配梁计算时考虑以下二种不利工况，取其中最不利工况进行验算。
1、工况一
混凝土运输车单侧两后轮作用于单根I25a工字钢跨中，所受荷载分析如下:
1）来自罐车车轮作用的跨中集中荷载；
2）钢面板自重线荷载；
3）单跨（1.1m）I25a工字钢上方按照4根I14a计算，将I14a工字钢自重转换为线荷载
4）I25a工字钢自重线荷载0.435KN/m。
按照简支梁计算，受力示意图如下图4.3-1所示。
图4.3-1I25a工字钢受力计算示意图（工况一）
2、工况二
130t旋挖钻正常行走时，履带横桥向作用于单根I25a工字钢正上方，所受荷载分析如下：
1）单根工字钢所受履带线荷载集度；
2）钢面板、I14a工字钢及I25a工字钢自重线荷载
按照简支梁计算，受力示意图如下图4.2-3所示。
图4.3-2I25a工字钢受力计算示意图（工况二）
3、工况三
130t旋挖钻正常行走时，履带纵桥向作用于I25a工字钢跨中，所受荷载分析如下：
1）履长度5m，I25a工字钢间距1.5m，考虑履带纵桥向作用于3根工字钢上（5/1.5=3.3），按照跨中集中力计算
2）钢面板、I14a工字钢及I25a工字钢自重线荷载
按照简支梁计算，受力计算示意图如下图4.3-3所示。
图4.3-3I25a工字钢受力计算示意图（工况三）
4.3.3计算结果
由以上三种工况受力分析可知，工况二和工况三较为不利，以此两工况对I25a工字钢强度和刚度进行验算。
；
工况二计算：
；
；
；
；
工况三计算：
；
；
；
；
由以上计算可知，I25a工字钢分配梁最大应力149.5Mpa＜215Mpa，强度满足要求；最大挠度0.58mm＜1100/400=2.75mm，刚度满足要求；最大剪应力23.2Mpa＜119Mpa，抗剪满足要求。
4.4、贝雷梁验算
栈桥主梁采用4组双排单层贝雷梁（组间距2m），栈桥为6跨一联，每跨12m，中间设置制动墩。
贝雷梁采用销轴连接，本计算中偏安全的按简支梁计算，计算跨径12m。
计算时考虑贝雷梁及其以上结构自重，如下表4.4-1所示。
表4.4-112m跨结构恒载计算表
荷载
数量
单件重（kg）
总重（kg）
钢板（12m×8m）
1
9043.2
9043
工14
21
202.56
4254
工25a
10
347.76
3477.6
贝雷梁
8
1200
9600
单组贝雷梁承担结构自重线荷载：
4.4.1贝雷梁抗弯验算
1、工况一：
贝雷梁抗弯计算考虑70t履带吊侧吊偏载侧履带纵桥向作用于单组
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