福建特大桥钢栈桥施工设计计算书

1、中国建筑股份有限公司莆田联十一线A5标 PAGE 莆田联十一线A5标三江口特大桥钢栈桥施工设计计算书计 算 :复 核 :审 核 :审 定 中国建筑股份有限公司莆田联十一线A5标项目部2016年4月1. 设计依据公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2015）公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ025-86）公路桥涵施工技术规范(JTJ041-2000)钢结构设计规范（GB50017-2003）港口工程设计荷载规范（JTJ215-98）昂 黄绍金 柏刘陌生 装搬配式公路钢桥板多用途手册巴 路桥施工板计算手册（人疤民交通出版社蔼）ISBN 肮

2、7-114-芭03855-罢0鞍水文、地质懊、潮汐、气象蔼资料：傲木兰溪水文资盎料：Q=35扒20m3/s挨，H1%=3拔.70m，V扒1%=1.0颁5m/s。简搬要地质资料：班1-1素填土捌 （Q4邦ml绊）；1-3耕罢值土（Q4扒ml按）；3-1-败1淤泥 （Q拔4吧ml-m版），=55疤kpa；3-隘2淤泥质黏土白 （Q4昂ml-m斑），=70盎kpa；3-伴3粉质黏土 稗（Q4佰ml-m盎）,=20扮0kpa；3八-4粉砂 （奥Q4罢ml-m半）,=11把0kpa；3拔-5中砂 （胺Q4瓣ml-m岸），=30昂0kpa； 氨3-8卵石 跋（Q4昂ml-m巴），=55芭0kpa； 伴6-

3、1全风化吧花岗岩 (鞍5坝2把),，=3班50kpa；瓣 6-2-1把 砂土状强风癌化花岗岩（哎5阿2拌），=45稗0kpa；6绊-2-2 碎般块状强风化花班岗岩（唉5傲2蔼）,=75埃0kpa；6澳-3 中风化扮花岗岩（爱5白3扮），=18熬00kpa；翱6-4 微风懊化花岗岩（扒5霸3按），=38百00kpa。俺根据勘察地质拔资料，桥址地肮面下20m范拜围内主要为冲跋海积层，下伏班基岩为燕山晚佰期花岗岩及其啊风化层。伴2. 设计参翱数拌 设计控制胺荷载：罢A、50t履跋带吊机，吊重靶20奥t袄B、主梁运输耙车，重100俺t败C懊、40t罢混凝土罐车八 设计使用凹寿命：3年白 桥面宽度胺：蔼

4、8盎m；唉 桥面标高懊：+6m；扮 设计车速吧：15km/哀h；盎3. 设计说胺明凹施工栈桥负担捌三江口特大桥霸主桥以及部分蔼引桥施工中的白材料、机械、癌混凝土、主桥唉钢梁等的运输胺功能，同时也背作为钻孔平台案施工过程中的案起始平台。哎3.1 栈桥唉桥型布置扳栈桥总长为5昂93m，荔城败侧第一跨为2败4m扳，其他为标准胺桥跨背9办m，布置为白4扳跨一联（挨9x4=36鞍m傲），爱栈桥桥面宽8俺m，钢栈桥均昂布置在线路右翱侧。阿3.2 拜结构说明胺（暗1矮）下部结构瓣 昂 钢栈桥基础柏采用钢管桩，扳9m跨栈桥基班础连续墩采用瓣6301敖0mm螺旋钢按管，24m跨啊栈桥基础采用背8201凹0mm螺

5、旋钢把管，连续墩采吧用单排桩，横按桥向布置3根白，间距3.1皑5m；制动墩伴采用529扳10mm双蔼排桩，横桥向肮布置3根，钢俺管桩横桥向间哎距3.15m背，纵桥向间距唉1.8m。钢白管桩间用槽钢耙横向连接，以败提高稳定性。疤钢管桩顶采用昂双拼40a工盎字钢作为横梁俺，横梁长度为敖9m。皑（2）上部结斑构扒 栈桥主坝梁采用321懊贝雷梁，靶贝雷梁单跨跨安度为9m、2啊4m，横桥向扮布置4组，每背组2排，排间鞍距为90cm胺，两组贝雷梁坝间间距1.2皑m，24m跨扳贝雷梁底板用背加强弦杆加强办。阿 栈桥桥爸面板采用板厚败20cm预制扮钢筋混凝土桥昂面板，桥面板罢采用C30混伴凝土。扳 栈桥总隘体

6、布置图、连哀续墩断面图及盎制动墩断面图俺见附件。板3.3.荷载扳参数罢（1）基本可敖变荷载拌汽车荷载：肮混凝土罐车、胺主梁运输车等瓣，考虑最大重霸车100t（稗主梁运输车）背，不允许50澳t以上重车会把车。根据公肮路桥涵设计通绊用规范哎（JTG D啊60-20哀15扳）表爱4.3.1-安3规定，其技懊术指标如下：矮 白项目澳单位阿技术指标翱项目跋单位佰技术指标扮车辆重力标准挨值耙KN案550扒轮距班m伴1.8坝前轴重力标准按值按KN板30颁前轮着地宽度懊及长度岸m颁0.3 x 挨0.2靶中轴重力标准哎值袄KN败2 x 12板0拔中、后轮着地罢宽度及长度吧m笆0.6 x 埃0.2叭后轴重力标准霸

7、值澳KN盎2 x 14板0拜 瓣 傲 挨 挨车辆荷载的主啊要技术指标挨 熬 澳 澳 啊 叭 捌 安 碍 皑 盎 笆 车辆立面布蔼置图澳 瓣 岸 霸 般 车罢辆平面布置图疤本栈桥通行重暗车取相同轮距奥，荷载比例扩巴大，则为按55KN、4巴40KN、5哎10KN。半50t履带吊吧荷载:自重5靶0背t拔，起吊作业唉20俺t。接触面积班为翱2皑46罢6昂0760绊mm吧2瓣（2）其他可叭变作用柏行人荷载：扒2.5白kN/m霸；哎管道荷载：霸2.0kN/搬m；瓣风载：最大笆风力按敖12级凹考虑靶，风速为癌32.6佰m/s翱。碍风载按颁公路桥涵设拌计通用规范鞍进行计算跋，背其中：爸（按施工架设氨期间取值）

8、；俺 傲（桁架风载系拜数）；傲 爸（按最不利地霸形地理条件选暗取）；跋版（按A类地表跋，离地面或水坝面巴5m吧计）；拌 板（按摆A疤类取阵风风速半系数）；，瓣12半级风载时：求得: 板单片贝雷片及澳桥面板迎风面斑积：邦；风载为：坝每联栈桥风载疤水平力为：案假定百风载白作用点在绊冲刷线上百，盎钢管桩在冲刷哀线上的长度为把10傲m傲。水流力：摆水流流速1.班05m/s，哎水流力为拔, 斑K水流阻力哀系数，桩为圆柏形，取0.6哎3；败水容重，取岸10kN/m按邦；V水流速爱度；坝重力加速度坝，取9.8m哎/s瓣摆；敖A单桩入水办部分在垂直于邦水流方向的投阿影面积；瓣栈桥钢管桩水安中长度h=1奥0班m

9、，水面流速暗为1.05按m/s,把河床处流速为挨0m/s。水流力班冲刷线以上桩艾长 H =暗1安0m，作用点隘位于桩顶1/把3H 板4、氨主要材料设计癌指标皑 皑根据钢结构懊设计规范（稗GB5001拜7-2003拔) 以及 把装配式公路钢艾桥多用途使作罢手册主要材百料的设计指标岸如下 熬材料名称矮材质俺抗弯拉极限应凹力w（柏MPa）埃抗剪极限应力笆（疤MPa）跋一般型钢构件耙Q235俺215颁125笆贝雷梁懊16Mn傲273矮208罢5、安混凝土桥面板澳计算版混凝土桥面板昂宽2m，长斑8巴m，厚0.2罢m，按单向板拌计算。汽车荷班载两个后轴间扒距1.4m，隘小于桥面板宽阿2.0m，按安一块板承

10、受两盎个后轴车轮计佰算。 荷载计算氨汽车荷载轮压案 q=1.4岸x佰255扮/2/0.6哎/0.2=艾1487隘 KN/m阿2熬 （控制设计奥） 扒履带吊机着地矮压力 q=1昂.4x700敖/2/4.6扒5/0.76捌=138.6埃 KN/m奥2 内力计算柏由于55t汽案车荷载控制设凹计，本算单以皑此为例计算。挨根据栈桥断面熬布置图，桥面哎板最大跨度为摆1.伴2稗米。轮宽20瓣cm，考虑按伴45扩散角捌，板有效宽度吧0.6m，计袄算简图如下：昂 翱 计算得办： 伴Mmax =傲 4袄0.2凹 KN.M啊Qmax =挨 捌89.3瓣 KN 配筋计算懊桥面板有效宽盎度 b=60八0 mm(考肮虑按

11、45扩阿散角，板有效艾宽度0.6m靶)扳梁高度 h 盎= 200 安mm，a袄s哀 = 20 芭mm，a半s敖瓣= 20 m肮m盎h蔼0板 = 180氨 mm 梁安自重 3 K敖N/m 隘混凝土选用C瓣30，版fc啊 跋=唉 14.3 皑N/mm隘2 袄 半 a皑1矮 = 1笆 盎 瓣 袄f盎t 熬=埃 1.43 霸N/mm百2 般 败 b百1拜 = 0.8半钢筋选用 H稗RB335 颁级钢 安fy暗 瓣=跋 氨fy扮 搬=捌 300 N艾/般2暗 巴b叭 挨=摆 0.55吧A、 单筋矩笆形截面在纵向唉受拉钢筋达到耙充分发挥作用澳或不出现超筋氨破坏所能承受碍的最大弯矩设拔计值Mmax把 碍 摆

12、 背 败= 106扳.7 疤KN.M哎B、单筋矩形澳截面已知弯矩版求配筋斑M实际 = 挨4佰0.2阿 巴KN.M按 八 扳 办 柏 澳673.19巴mm吧2搬 （需袄要的钢筋截面稗积）奥取钢筋直径 岸 肮 16 爱mm ，实取敖4 根班实际配筋面积哎 绊A挨S碍 扳=摆 804.2肮5胺2败 挨 奥 案满足构造及受碍力要求。 抗剪计算八混凝土桥面板氨截面抗剪如下拜：耙V爱 巴=懊 班0.7胺h奥f俺t啊bh艾0摆 岸=笆 108 K班N 叭 Q = 叭98敖KN绊满足构造及受艾力要求栈桥结构验算邦 捌栈桥的设计荷败载按以下两种背方式组合：班 工况安一 ：1.2罢倍自重荷载+靶1.4倍主梁百运输

13、车汽车荷胺载，其中汽车扒荷载考虑1.爸3倍的冲击系蔼数。稗 工况扮二 ：1.2耙倍自重荷载+稗1.4倍履带班吊荷载，其中搬履带吊荷载考扳虑1.3倍的按冲击系数。扒 栈桥八的设计验算按按9m跨、24板m跨分两次验袄算，本次验算扒通过MIDA肮S/Civi艾l结构分析软阿件计算完成。艾6.1 、9八m标准跨栈桥耙验算扮下图为两跨9稗m跨度栈桥的氨Midas分斑析模型图 疤 阿 背 埃 图6.1矮 栈桥熬Midas分吧析模型图埃6.1耙.1、贝雷梁阿验算结果分析凹 败 耙（1）贝雷梁邦强度验算碍 靶 邦 鞍图6.2按 工况一贝雷啊梁应力计算结袄果啊 唉 蔼 绊 安图6.3佰 按工况二贝雷梁班应力计算

14、结果百图叭 啊 由以上斑计算结果图可颁知，工况一下叭贝雷梁所受应袄力为188M案Pa，工况二伴下贝雷梁所受挨应力为135挨MPa。岸最大应力18般8MPa 稗w =27芭3MPa。故绊贝雷梁强度满靶足要求。佰贝雷梁扰度验拌算阿 摆 爱 安 6.4跋 扮工况一贝雷梁笆位移计算结果俺图 把 半 安 跋 斑 6.5按 斑工况二贝雷梁盎位移计算结果罢图邦 傲由以上计算结袄果可知，工况吧一下贝雷梁最背大扰度为芭5.5mm，百工况二下贝雷半梁最大扰度为背4.7mm。般贝雷梁最大扰邦度5.5mm办 f =半 L/400挨=22mm，鞍故贝雷梁扰度啊满足要求。爱6.1靶.2、桩顶横摆梁验算结果分扒析 板 搬（

15、1）横梁强奥度分析氨 八 哎 爱 6.6佰 岸工况一横梁应隘力计算结果图般 碍 6.7吧 佰工况二横梁应啊力计算结果图碍由以上计算结按果图可知，工隘况一横梁的最叭大应力为阿79.8MP按a，工况二横岸梁的最大应力鞍为62.2M盎Pa。案横梁所受最大傲应力79.8搬MPa 熬w =215百MPa，故横邦梁强度满足要八求。横梁扰度分析唉 隘 鞍6.8稗 把工况一横梁位颁移计算结果图凹 6.9暗 隘工况一横梁位笆移计算结果图斑 笆由以上计算结澳果可知，工况背一和工况二横拜梁的最大位移板均为盎2mm。俺 横爸梁最大位移2跋mm f扒 = L/4氨00=7.8坝mm，故横梁霸扰度满足要求蔼。案6.1霸.

16、3、钢管桩柏验算结果分析巴 按 斑（1） 钢管阿桩强度分析佰 6.10矮 碍工况一钢管桩拌应力计算结果矮图爱 爸 背 6皑.10爸 暗工况二钢管桩罢应力计算结果办图爱 暗由以上计算结瓣果可知，工况澳一与工况二钢皑管桩最大应力碍均为捌13.5MP昂a。把钢管桩所受最绊大应力13.癌5MPa 埃w =21熬5MPa，故哀钢管桩强度满稗足要求。版钢管桩稳定性敖分析昂 般 颁 6.佰11哀 疤工况一钢管桩俺反力计算结果版图伴 叭 蔼 办6.12翱 澳工况二钢管桩扳反力计算结果稗图稗 搬由以上计算结敖果可知，工况哀一钢管桩反力八为皑837KN，般工况二钢管桩巴反力为676八KN。取工况皑一钢管桩反力伴8

17、37KN为叭计算依据。哎 a背、坝钢管桩皑长细比斑钢管桩规格为班癌630*10爸mm，拜回转半径昂，把钢管桩长度按拔30m计算，哀长细比矮=1拜50氨，钢管桩长细班比扮满足要求。蔼b版、绊钢管桩稳定性搬验算：摆 伴查碍扒钢结构设计与袄计算扳矮 安P520页唉知：埃稳定系数熬0.啊357啊，矮 挨A1肮9400扳mm吧2挨，靶 邦 爱斑w安=捌215盎MPa傲，钢管桩稳定稗性满足要求。扮钢管桩承载能颁力分析疤 胺 佰 扒 根据唉公路桥涵地八基与基础设计办规范沉桩的挨单桩轴向受压绊容许承载力：蔼 耙 爱 氨 钢管唉桩参数：挨钢管桩采用外霸径 案 D = 袄630胺 mm，壁厚疤d八 按=拔 10m

18、m靶钢管桩桩底投挨影面积 百 A = 隘0.312盎m艾2扳钢管桩周长 百 暗 U艾 = 板1.979笆m皑 土层摩阻力按统计见爱下表隘：傲 板 土层摩阻力版统计表班编号矮土层名称袄土层厚度（m般）背桩侧土摩阻力傲标准值百 (kPa)翱地基承载力基邦本允许值昂 (kPa)蔼3-1-1岸淤泥绊15艾12傲55班3-8拜卵石伴3.6叭180肮550艾6-2-1班砂土状强风化伴花岗岩肮9.9笆110巴450搬6-2-2笆碎块状强风化按花岗岩搬2.1挨150唉750柏 不计地基承把载力，按钢管桩长度按邦穿过淤泥层扮与矮卵石层盎，打入强风化罢花岗岩1m癌，打入深度共败19.6爸m。扮钢管桩单桩容背许承载

19、力： 盎 绊由上面计算可捌知钢管桩最大扒反力N=83按7颁kN坝败=928.1搬51KN 捌承载力满足要案求。熬6.1.4、敖栈桥整体稳定颁性验算哀(1)袄、荷载分析般栈桥爸最不利受力为埃在最高潮水位胺时水流力、风邦荷载产生的同扮向倾覆弯矩，八取一联栈桥（袄4芭孔）进行整体案稳定性分析。艾(2)拔、倾覆力岸水流倾覆力矩耙：澳风力倾覆力矩按：摆整体倾覆力矩瓣：敖(3)半、抗倾覆力百水流力、风荷笆载产生的同向伴力矩作用下，皑栈桥有向水流班方向倾覆的趋案势，栈桥通过碍自身重量和钢办管桩与土层的拌摩阻力产生的扒抗倾覆弯矩来败保持栈桥稳定邦。栈桥班外侧两根坝钢管桩横桥向芭间距为百6.3半m,所以抗倾熬覆

20、坝力臂俺取把3.15奥m。凹 罢(4)阿、整体稳定分办析埃栈桥整体稳定挨安全系数白，满足整体稳般定性要求。懊6.耙2、24瓣m跨栈桥验算霸由上面搬9m跨栈桥验颁算结果可知，版工况一较工况袄二对栈桥结构扳影响大，故本岸次只验算工况半一时栈桥的受碍力情况，下图拜为24m单跨俺栈桥的Mid爸as分析模型霸图挨。般 阿 耙 矮 艾图6.13栈皑桥昂Midas分摆析模型图绊6.氨2.1、贝雷罢梁验算结果分柏析 皑贝雷梁强度验埃算昂 敖 板 靶图6.14工奥况一贝雷梁应阿力结果图坝 由以上计算八结果图可知，瓣工况一下贝雷胺梁所受最大应按力为235M澳Pa。碍 最大应力2哀35MPa 肮w =2柏73MPa

21、。坝故贝雷梁强度碍满足要求.白贝雷梁扰度验般算背 班 扮 图6半.15工况一熬贝雷梁位移结蔼果图阿 由以上计算阿结果图可知，办工况一贝雷梁氨所受最大扰度傲为18mm。斑 最大扰度1傲8mm L按/400=6颁0mm。故贝矮雷梁扰度满足班要求鞍6.叭2.2、桩顶叭横梁结果分析啊 横梁强度分析 扒 把 碍 图6.16埃工况一横梁应扒力结果图哎 由以上计拔算结果图可知翱，工况一横梁艾所受最大应力翱为155MP捌a。百 最大应力捌155MPa霸 w =绊215MPa盎。故贝雷梁强矮度满足要求横梁扰度分析岸 胺 按 图6拌.17工况一敖横梁位移结果唉图翱 由以上计算案结果图可知，吧工况一横梁所佰受最大扰

22、度为伴7.5mm。扒 最大扰度7凹.4mm 霸L/400=唉7.8mm。笆故贝雷梁扰度胺满足要求胺6.斑2.3、钢管盎桩验算结果分坝析 吧钢管桩强度分肮析办 懊 巴 图6.18哎工况一钢管桩埃应力结果图半由以上计算结靶果可知，工况扮一钢管桩最大斑应力均为爸18MPa。拜钢管桩所受最鞍大应力18M半Pa w跋 =215M矮Pa，故钢管瓣桩强度满足要哀求。版（2）钢管桩按稳定性分析稗 袄 吧 6.板19颁 背工况一钢管桩隘反力计算结果邦图般 拜由以上计算结懊果可知，工况白一钢管桩反力昂为昂1222.2般KN。扳 a百、隘钢管桩版长细比八钢管桩规格为巴澳820*10八mm，败回转半径笆，艾钢管桩长度按澳30m计算，凹长细比斑=1傲50摆，钢管桩长细哎比绊满足要求。挨b盎、昂钢管桩稳定性袄验算：稗 暗查搬胺钢结构设计与半计算捌拜 百P520页胺知：碍稳定系数坝0.暗536胺，巴 半A扮25729疤mm瓣2柏，氨 版 案埃w版=敖215奥MPa吧，钢管桩稳定鞍性满足要求。吧钢管桩承载能懊力分析埃 艾 败 爱 根据傲公路桥涵地拌基与基础设计