青岛海湾大桥施工方案检算书

1、青岛海湾大桥四合同段栈桥、钻孔平台、临时码头及钢吊箱计算书中铁十四局集团技术开发部2007-51. 工程概况青岛海湾大桥土建工程第4合同段，起止桩号为：左幅K16+010K19+130，长度为3120m；右幅K15+830K19+130，长度为3300m。主要施工标准跨度的主线非通航孔桥下部桩基、承台、墩身及支座垫石施工。线路经过区域位于海湾中北部，因沉积物淤积，地势较平坦，在水深小于510m的区域，形成大片浅水滩，地形坡度小于13°。本标段施工期平均水深6.2m左右。由于红岛连接线D匝道外侧栈桥已经搭设完毕，栈桥桥头即在本标起点处，并且水深较浅，为方便施工，本标接既有栈桥继续搭设重

2、型栈桥，栈桥从两墩中间穿过。2. 重型栈桥设计与计算栈桥搭设根据所用材料的不同分两种形式：贝雷架式和军用梁式。贝雷梁式：栈桥宽5.0m，每300m设一个汇车点，墩柱采用600mm钢管桩，桩间采用剪刀撑连接，横桩距为2.6m，纵桩距15m，桩顶横梁采用2-I16a工字钢，其上纵向铺设贝雷桁架做主梁；贝雷桁架顶部横向满布I20a工字钢，间距75cm；其上纵向铺设I12.6工字钢，间距30cm；顶面铺设厚5mm钢板，如下图所示。军用梁式：跨度分24 m和36 m两种，如下图所示。栈桥宽4.0m，每300m设一个汇车点，基础采用600mm钢管桩，桩间采用剪刀撑连接，横桩距为2.4m，桩顶横梁采用2-I

3、25a工字钢；其上纵向铺设军用梁做主梁，共4片，24 m跨单层布设，36 m跨双层布设；军用梁顶部横向满布I16工字钢，间距1.0m；其上纵向铺设I14工字钢，间距30cm；顶面铺设厚5mm钢板。2.1贝雷梁方案2.1.1荷载本方案设计荷载为：单跨通过一辆载重8方的混凝土搅拌车。罐车总重量为30吨，考虑冲级系数1.4，那么检算荷载为：300×1.4420KN。2.1.2工况工况一：车辆位于跨中，如图所示；工况二：车辆位于靠近钢管桩位置，如图所示。2.1.3检算采用SAP2000建立整体模型（如下图所示），对两种工况进行分析。2.1.4检算结果2.1.4.1工况一：纵向I12.6：Mm

4、ax=9.18KN·m Qmax=30.1KN 横向分配梁：Mmax=14.8KN·m Qmax=75.7KN 贝雷梁：弦杆：Nmax=256.7KN<613KN；斜杆：Nmax=87.1KN<187KN；竖杆：Nmax=109.4KN<232KN； 接头：Nmax=256.7KN<613KN；Qmax=55.7KN<361KN。 垫梁：Mmax=26.1KN·m Qmax=175.3KN 2.1.4.2工况二：纵向I12.6：Mmax=9.18KN·m Qmax=30.1KN 横向分配梁：Mmax=14.8KN·

5、m Qmax=75.7KN 贝雷梁：弦杆：Nmax=275.3KN<613KN；斜杆：Nmax=125KN<187KN；竖杆：Nmax=169.1KN<232KN； 接头：Nmax=275.3KN<613KN；Qmax=56.5KN<361KN。垫梁：Mmax=28.2KN·m Qmax=174.4KN 2.2 军用梁方案2.2.1 军用梁栈桥（36m）1 荷载本方案设计荷载为：单跨通过一辆载重8方的混凝土搅拌车。罐车总重量为30吨，考虑冲级系数1.4，那么检算荷载为：300×1.4420KN。2 工况工况一：车辆位于跨中；工况二：车辆位于靠近

6、钢管桩位置。3 检算采用SAP2000建立整体模型，对两种工况进行分析。建模如下：4 检算结果工况一：1 纵向I12.6：Mmax=3.17KN·m最大剪应力为28MPa125MPa，满足要求2 横向钢枕：Mmax=17KN·m最大剪应力为47.9MPa125MPa，满足要求3 军用梁：跨中N1受最大轴力为：524KN1000KN，满足受力要求。工况二：罐车位于靠近钢管桩位置，因桥面系相同，故不必检算，仅检算军用梁梁端杆件即可。经计算，军用梁斜杆最大轴力为188KN1000KN，端构件竖杆213KN540KN，撑杆受力为82KN450KN，各杆件均满足受力要求。当罐车靠近钢

7、管桩位置时，此时钢管桩基础受力最大，受力包括两部分：相邻两跨重量，合计为：330KN85KN415KN。此时，钢管桩受力最大为415KN428KN，满足受力要求。钢管桩单桩承载力计算如下： 计算依据：建筑桩基技术规范JGJ94-94和本项目岩土工程勘察报告 单桩竖向承载力设计值(R)计算过程: 桩型:预制桩、钢管桩 桩基竖向承载力抗力分项系数:s=p=sp=1.65 桩类别:圆形桩 直径或边长d/a=600mm 截面积As=.282743334m 周长L=1.88495556m 第1土层为:淤泥,极限侧阻力标准值qsik=20Kpa 层面深度为:-4.5m; 层底深度为:-13m 土层厚度h=

8、 8.5 m 土层液化折减系数L=1 极限侧阻力Qsik=L×h×qsik×L=1.88495556× 8.5 ×20×1= 320.4424452 KN 第2土层为:粘土,极限侧阻力标准值qsik=50Kpa 层面深度为:-13m; 层底深度为:-16.5m 土层厚度h= 3.5 m 土层液化折减系数L=1 极限侧阻力Qsik=L×h×qsik×L=1.88495556× 3.5 ×50×1= 329.867223 KN 总极限侧阻力Qsk=Qsik= 650.309668

9、2 KN 极限端阻力标准值qpk=200KN 极限端阻力Qpk=qpk×As=200×.282743334= 56.5486668 KN 总侧阻力设计值QsR=Qsk/s= 394 KN 端阻力设计值QpR=Qpk/p= 34 KN 基桩竖向承载力设计值R=Qsk/s+Qpk/p= 650.3096682 /1.65+ 56.5486668 /1.65= 428 KN2.2.2 军用梁栈桥（24m）24m军用梁栈桥在SAP2000里建模如下图所示：24m军用梁栈桥与36m军用梁栈桥桥面系部分设计相同，在此不进行检算，现检算军用梁受力情况： 荷载位于跨中，受力分析后，跨中处杆

10、件最大轴力为413KN1000KN，故受力满足要求。 当荷载位于边上时，受力分析如下图所示：端构件最大轴力为131KN540KN，N3杆受最大轴力为141KN550KN，各杆件受力均满足军用梁承载力要求。 基础部分与36m军用梁相同，而其跨度较小，检算参考36m跨度军用梁栈桥，受力满足要求。3. 钻孔平台检算钻孔平台基础采用600×8mm的钢管桩，钢管桩顶部设置2I32a垫梁，梁部结构采用贝雷梁，跨度15m，贝雷梁顶部设I20a横梁，间距40cm，I20a横梁顶部满铺8mm钢板，在SAP2000中建模如下图所示：在钻孔平台上加载如下：经程序分析得：I25a横梁：Mmax32KN.mQ

11、max=144.65KN贝雷梁：弦杆：Nmax=435KN<613KN；斜杆：Nmax=74KN<187KN；竖杆：Nmax=104KN<232KN； 接头：Nmax=435KN<613KN；Qmax=55.7KN<361KN。2I32a垫梁：Mmax141.3KN.mQmax=144.65KN钢管桩：Nmax=220.6KN800KN（单桩承载力）4. 吊箱围堰检算单壁式钢吊箱围堰采用圆形，直径10.2 m，承台和内壁有很大的空隙，最大处1.7 m，对角线处最小0.71 m，以便于质量检查和防腐工程施工。根据施工区段的水位变化确定钢吊箱的高度，由涌潮时的最高水位

12、控制，高度设计为7.0m，分上下2节，每节6块，底模由主横梁和钢筋砼底板组成，钢筋砼底板厚0.1m，侧模采用单壁形式，壁厚0.4 m ，周围边箱板可拆除后多次倒用，底板部分可视作一次性消耗材料。1、单壁式钢吊箱围堰设计介绍受力体系介绍套箱底模为槽钢组成的主横梁上承钢筋砼底板，槽钢选用I40b，共8组，槽钢通过拉压杆吊起，拉压杆焊接在钢护筒上，作为套箱支撑受力点，用以支撑钢吊箱和封底混凝土以及承台混凝土的重量。钢吊箱无论是承受承台砼压力还是承受高潮位时的上浮力，都会通过拉压杆将压力或拉力传给钻孔灌筑桩、钢护筒和钢管桩上。钢吊箱围堰结构钢吊箱围堰由侧模、底模2部分组成，设计总重约38t。底模I40

13、b为主横梁，共8组，按照2.0m间距布置。主横梁中间位置通过拉压杆吊起，同时把拉压杆焊接在钢护筒上，两端用倒链挂在钢管桩上，形成框架后，上面铺设套箱底板。套箱底板用钢筋砼制作，厚度0.15m，并预埋法兰，法兰上焊接拉压杆。套箱的侧板采用6mm 的钢板、四周由75号和100号角钢组成的环形行架，10号槽钢竖向背肋，10横向背肋组成，分块加工制作而成，块与块之间采用法兰连接，法兰之间采用止水橡胶圈，防止渗漏。根据承台施工过程，对吊箱围堰的检算可分如下工况：工况一：倒链下放吊箱围堰，该施工过程中，底板主梁承担吊箱重量、底板混凝土重量，需对底板主梁进行检算。工况二：吊箱围堰下放到位后，浇注封底混凝土阶

14、段，该阶段由主梁承担封底混凝土重量，需检算底板主梁。工况三：将吊箱围堰连通管封堵后，抽出围堰内的海水，且位于高潮水位，此时，吊箱围堰侧壁承受海水压力，底板承担浮力，需检算吊箱围堰侧壁强度、拉压杆及焊缝强度。4.1 工况一如下图所示，倒链下放钢吊箱，此时，吊箱及底板重量由倒链承担，需对底板主梁进行检算：以上工况在SAP2000下建模如下：计算后，弯矩如下图所示：纵向I40b：Mmax=73KN·m Qmax=58KN 4.2 工况二混凝土浇注阶段：建模如下图所示：4.2.1 底模主梁：纵向I40b：Mmax=120KN·m Qmax=58KN 4.2.2 拉压杆214砼浇注阶

15、段，拉压杆受拉力，经计算为307KN，215MPa，满足受力要求。4.3 工况三如下图所示：4.3.1 吊箱强度检算此时，吊箱封底混凝土处收水压力最大，最大水压力为：取吊箱靠近封底混凝土处1m高度进行检算，受力如下图所示：根据计算可知： 该截面承受应力为373/0.000662MPa（满足受力要求）4.3.2 拉压杆检算（214）抽水后，拉压杆承受吊箱围堰浮力，F浮力g围堰重量封底砼重量 1.1×3.14×5.42×6.3×1038024×3.14×5.12×0.9 4201KN每根拉压杆承受压力为262KN，检算如下：1

16、输入数据1.1 基本输入数据 构件材料特性 材料名称:3号钢第1组 设计强度:215.00(N/mm2) 屈服强度:235.00(N/mm2) 截面特性 截面名称:槽钢组合截面(GB707-88):xh=14a(型号) 槽钢型号:14a (型号) 截面宽度100w600:500 (mm) 缀件类型:方钢缀板 构件高度:4.500(m) 容许强度安全系数:1.00 容许稳定性安全系数:1.001.2 荷载信息 恒载分项系数:1.00 活载分项系数:1.40 是否考虑自重:考虑 轴向恒载标准值: 262.000(kN) 轴向活载标准值: 0.000(kN) 偏 心 距Ex: 0.0(cm) 偏 心

17、 距Ey: 0.0(cm)1.3 连接信息 连接方式:普通连接 截面是否被削弱:否1.4 端部约束信息 X-Z平面内顶部约束类型:固定 X-Z平面内底部约束类型:固定 X-Z平面内计算长度系数:0.65 Y-Z平面内顶部约束类型:固定 Y-Z平面内底部约束类型:固定 Y-Z平面内计算长度系数:0.652 中间结果2.1 截面几何特性 面积:37.04(cm2) 惯性矩Ix:1128.00(cm4) 抵抗矩Wx:161.00(cm3) 回转半径ix:5.52(cm) 惯性矩Iy:20197.79(cm4) 抵抗矩Wy:807.91(cm3) 回转半径iy:23.35(cm) 塑性发展系数x1:1

18、.05 塑性发展系数y1:1.00 塑性发展系数x2:1.05 塑性发展系数y2:1.00 分肢的Ix:564.00(cm4) 分肢的Iy:53.20(cm4) 分肢的ix:5.52(cm) 分肢的iy:1.70(cm)2.2 材料特性 抗拉强度:215.00(N/mm2) 抗压强度:215.00(N/mm2) 抗弯强度:215.00(N/mm2) 抗剪强度:125.00(N/mm2) 屈服强度:235.00(N/mm2) 密度:7850.00(kg/m3)2.3 稳定信息 绕Y轴屈曲时最小稳定性安全系数:2.54 绕X轴屈曲时最小稳定性安全系数:2.43 绕Y轴屈曲时最大稳定性安全系数:2.56 绕X轴屈曲时最大稳定性安全系数:2.45 绕Y轴屈曲时最小稳定性安全系数对应的截面到构件顶端的距离:4.500(m) 绕X轴屈曲时最小稳定性安全系数对应的截面到构件顶端的距离:4.500(m) 绕Y轴屈曲时最大稳定性安全系数对应的截面到构件顶端的距离:0.000(m) 绕X轴屈曲时最大稳定性安全系数对应的截面到构件顶端的距离:0.0