详细荷载栈桥计算书

1、栈桥设计计算书二零一七年十月目录1 概述2 设计规范及依据3 设计条件4 结构布置型式及材料特性 4.1结构布置型式4.2材料特性5 荷载计算5.1恒载5.2活载7.1工况分析7.2工况与计算模型7.3计算结果汇总7.4钢管桩稳定性验算8 钢管桩桩长计算9.上部结构计算1概述0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 0000000000000000

2、00000000002. 设计规范及依据(1) 主线及互通匝道初步设计图(2) 初步设计阶段工程地质勘查报告；(3) 港口工程荷载规范(JTS 144-1-2010)；(4) 港口工程桩基规范(JTS 167-4-2012)；(5) 海港水文规范(JTS 1452-2013);(6) 钢结构设计规范(GB50017-2003);(7) 公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2015)；3. 设计条件1、栈桥设计边界条件引用初步施工图设计设计说明相关数据。2、主线栈桥设置在前进方向左侧。3、栈桥宽度按9米设计。4、 栈桥荷载主要8方混凝土罐车、50t吊机、钢护筒重约30t，钢筋笼约20t，回旋

3、钻机和旋挖钻机。4. 结构布置型式及材料特性4.1结构布置型式栈桥顶标高暂定+3.0m,宽9m。面层体系自上而下依次为桥面板、横向分配梁I22ac 主纵梁采用321型单层9排贝雷片，承重梁采用2H600X 200X11X 17型钢；栈桥下部 结构采用桩基排架，排架横向桩间距 3.825m,纵向间距12m,每60m设置制动墩，每 120m设计伸缩缝，排架桩基采用630 x 8mm栈桥标准横断面4.2材料特性1) Q235钢材的强度设计值：弯曲应力 f 215MPa(t 16mm) , f 205MPa(16mm< t 40mm)剪应力 fv 125MPa(t 16mm) , fv 120M

4、Pa(16mm< t 40mm)2) Q345钢材的强度设计值：弯曲应力 f 310MPa(t 16mm) , f 295MPa(16mm< t 35mm)剪应力 fv 180MPa(t 16mm) , fv 170MPa(16mm< t 35mm)端面承压G 400kN3) 321型贝雷特性：弦杆许用内力N560kN ;竖杆许用内力N210kN斜腹杆许用内力N171.5kN5. 荷载计算5.1恒载结构自重。5.2活载车辆荷载(1) 10方混凝土罐车：载重时重量 43t总重：400 kN轮距：1.8 m轴距：4.05 m +1.35m前轴重力标准值：70kN后轴重力标准值：2

5、X 180kN前轮着地面积：0.30mX 0.20m后轮着地面积：0.60mX 0.20m车辆荷载布置与桥面考虑两辆车并排行驶，如下图所示：(2) 80t履带吊通行；桩顶起吊，吊重30t，总重110t,侧吊考虑70%重量作用在 同一条履带。履带着地面积：5. 5m X 0.8m 履带中心距：4.2m汽车制动力纵向荷载考虑汽车制动力，根据公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)中 查得，汽车制动力为汽车荷载的10%，此处栈桥按双车道设计，取水平制动力为 2 4386 KN，按单跨相邻两跨9根钢管桩分配制动力，每根桩的力为 9.6KN，受力点位于桩顶部位。6. 桩嵌固点计算(JTJ_2 4

6、&2001)计算公TLt :桩的入土深度（m）钢管桩嵌固点计算引用港口工程灌注桩设计与施工规程T :桩的相对刚度系数（m）Ep :桩的弹性模量(kN/m2)，Q235 钢 Ep 2 108kN / m2I p :桩的截面惯性矩（m4）,© 630x 8mm 钢管桩 Ip = 0.756 x 10-3 ?m :桩侧地基土水平抗力系数随深度增加的比例系数（kN/m4），按港口工程灌 注桩设计与施工规程表取值。流塑粘性土，淤泥 m取3000kN / m4t:桩的受弯嵌固点距泥面的深度（m）:系数，取1.82.2,当桩顶铰接或自由长度较大时取消值， 这里取中位数2.0© 6

7、30x 8mm钢管桩嵌固点计算：5 ?= V?=2.09?, t=4.18泥面标高-0.5m,嵌固点标高-0.54.18二4.68m，取5m。钢管桩入土深度L >4T=8.36m，按弹性长桩考虑。7. 主栈桥计算7.1工况分析计算工况计算按二跨12米为模型，按两10方混凝土罐车和履带吊机分别作用，计算荷载工况如下：工况何载工况一自重+双罐车偏载作用边墩工况二自重+双罐车偏载作用跨中工况三自重+双罐车偏载作用中墩工况四自重+履带纵向偏载作用边墩工况五自重+履带纵向偏载作用跨中工况六自重+履带纵向偏载作用中墩工况七自重+履带横向偏载作用边墩工况八自重+履带横向偏载作用跨中工况九自重+履带横向

8、偏载作用中墩考虑自重、罐车、履带吊、车辆制动力（仅罐车）。各工况荷载组合如下：正常工作期基本组合：1.2X+1.4X（ +）1.2X+1.4X®标准组合：+履带吊通行时罐车不通行。履带吊通行分别考虑作用在跨中（弯矩最大）及端部（剪力最大）贝雷上。7.2工况与计算模型722计算模型采用MIDAS计算，各构件均采用梁单元。一、主栈桥整体计算模型：12m跨单排墩分析模型双罐车偏载作用边墩 双罐车偏载作用跨中 双罐车偏载作用中墩 履带纵向偏载作用边墩 履带纵向偏载作用跨中 履带纵向偏载作用中墩 履带横向偏载作用边墩 履带横向偏载作用跨中 履带横向偏载作用中墩7.3计算结果汇总1）构件计算结果

9、汇总构件类型工况一工况二工况三工况四工况五钢管桩组合应力（MPa）78.469.490.748.351.50 630 X 8弯矩(kN m)97.375.295.79.915.8轴力(kN)630.4597.8800694.2702.3承重梁2H600X 200组合应力(MPa)44405132.435.2剪应力(MPa)30.230.740.434.431.912m跨贝雷弦杆轴力(kN)95.4223.357.2305.8365.3竖杆轴力(kN)113.283.797.1189.1131.5斜杆轴力(kN)65.37649.8146.1129.9构件类型工况六工况七工况八工况九备注钢管桩&

10、#169; 630 X 8组合应力(MPa)63.449.551.565.6基本组合弯矩(kN m)2.4610.32.4轴力(kN)980.2743.5737.71017.2承重梁2H600X 200组合应力(MPa)43.455.755.569.3基本组合剪应力(MPa)52.135.637.650.812m跨贝雷弦杆轴力(kN)96.6218.8269.5112.8标准组合竖杆轴力(kN)181.1143.3107.4114.8斜杆轴力(kN)103.679.5100.393.72) 整体位移类别工况一工况二工况三工况四工况五竖向位移(mm)6.312.93.91520.9类别工况六工况

11、七工况八工况九备注竖向位移(mm)4.912.015.75.6标准组合3) © 630X 8钢管桩反力(固结)类别工况工况工况工况四工况五工况六工况七工况八工况 九备注轴力(kN)459.1448.3592.7501.8515.6714.2539.9548.2747.9标准 组合7.4钢管桩稳定性验算钢管桩© 630X8工况三下，最不利内力组合： N=800kN , M=95.7kN?m工况九下，最不利内力组合： N=1017.2kN, M=2.4kN?m钢管桩 © 630X 8 A=15632mm2 Ix=0.756X 109mm4 Wx=2.4 X 106mm

12、3 i=220mm两端按铰接考虑，计算长度按 L°=8000mm/= L0/ i=36.4属于b类截面，查表得 ©x=©y=0.9121)弯矩作用平面内稳定计算：工况三：?一 ？?+?1?1-0.8?/? ?'=91.8Mpa<f=215Mpa工况九：_ ?+ ?1?1-0.8?/? ?'72.4Mpa<f=215Mpa2）弯矩作用平面外稳定计算:工况三：?(T+ n-84.0Mpa<f-215Mpa?l?1?工况九：? ?a+ n-66.1Mpa<f=215Mpa?i?钢管桩稳定性验算满足要求8钢管桩桩长计算泥面标高参考初

13、步设计阶段工程地质勘查报告。根据港口工程桩基规范（JTS167 4 2012）第424条:式中：Q 单桩垂直极限承载力设计值（kN）；r单桩垂直承载力分项系数，取1.45；U桩身截面周长（m）;qfi单桩第i层土的极限侧摩阻力标准值（kPa）；li 桩身穿过第i层土的长度（m）；qR 单桩极限桩端阻力标准值（kPa）；CQZK35钻孔地质条件:岩土名称标高（m桩侧摩阻力（kPa）桩端阻力（kPa）淤泥质粉质粘土-1.5 /7.515一粉砂-7.5 -15.430一淤泥质粉质粘土-15.4 /73.21560粉质粘土-33.2 /72.230120细砂-52.2 /79.965200CQZK38

14、钻孔地质条件:岩土名称标高（m桩侧摩阻力（kPa）桩端阻力（kPa）淤泥质粉质粘土-0.47 -7.8715一粉砂-7.87 -15.7730一淤泥质粉质粘土-15.77 -39.871560粉质粘土-39.87-41.7740160粉质粘土-41.77-59.6730120细砂-59.67-68.7765200CQZK39钻孔地质条件:岩土名称标高(m桩侧摩阻力(kPa)桩端阻力(kPa)淤泥质粉质粘土1.37 -5,6315一粉砂-5.63 -12.3330一淤泥质粉质粘土-12.33 -42.831560粉质粘土-42.83 -58.6330120细砂-58.63 -68.6365200

15、CQZK43钻孔地质条件:岩土名称标高(m桩侧摩阻力(kPa)桩端阻力(kPa)淤泥质粉质粘土1.15 -7,6515一粉砂-7.65 -14.3530一淤泥质粉质粘土-14.35 -38.051560粉质粘土-38.05 -45.5540160粉质粘土-45.55 -58.9530120粉质粘土-58.95 -69.0550180钢管桩© 630X 8桩端最大压力标准值748kN。以CQZK39地质资料计算，桩底标咼-30m。Q=1.98X (15 X 7+30X 6.7+15 X 17.67)/1.45=780KN >748KN 满足要求。此处仅以海床线处为验算部位，其他部位钢管桩桩长根据桩基承载力公式及桩基规 格计算，详见设计图纸。9.上部结构计算横向分配梁l22a750工况一、10方砼罐车作用(计算宽度取 0.75m,计算跨度1.35m)单边车轮作用在跨中时纵向分配梁的弯矩最大，在端部时剪力最大，轮压简化为 集中力。受力简图如下：计算荷载：(1) 自重：q 1.54kN/m(2) 罐车轮压：P=90KNM = 1.4 xl?1.2