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 算算 :复 核核 :审 核核 :审 定定 中国建筑股股份有限限公司莆莆田联十十一线AA5标项项目部2016年年4月1. 设计计依据公路桥桥涵设计计通用规规范（JJTG D600-20015）公路桥桥涵地基基与基础础设计规规范（JJTG D633-20007）公路桥桥涵钢结结构及木木结构设设计规范范（JJTJ0025-86）公路桥桥涵施工工技术规规范(JTJJ0411-20000)钢结构构设计规规范（GGB5000177-20003）港口工工程设计计荷载规规范（JJTJ2215-98） 黄绍金

2、金 刘陌陌生 装装配式公公路钢桥桥多用途途手册 路桥施施工计算算手册（人人民交通通出版社社）ISSBN 7-1114-038855-0水文、地地质、潮潮汐、气气象资料料：木兰兰溪水文文资料：Q=335200m3/s，HH1%=3.770m，VV1%=1.005m/s。简简要地质质资料：1-11素填土土 （QQ4mll）；11-3耕耕值土（QQ4mll）；33-1-1淤泥泥 （QQ4mll-m），=555kpaa；3-2淤泥泥质黏土土 （QQ4mll-m），=700kpaa；3-3粉质质黏土 （Q44ml-m）,=2200kkpa；3-44粉砂 （Q44ml-m）,=1110kkpa；3-55中

3、砂 （Q44ml-m），=3000kppa； 3-88卵石 （Q44ml-m），=5550kppa； 6-11全风化化花岗岩岩 (52),，=3550kppa； 6-22-1 砂土状状强风化化花岗岩岩（552），=4550kppa；66-2-2 碎碎块状强强风化花花岗岩（52）,=7550kppa；66-3 中风化化花岗岩岩（553），=18800kkpa；6-44 微风风化花岗岗岩（53），=38800kkpa。根根据勘察察地质资资料，桥桥址地面面下200m范围围内主要要为冲海海积层，下下伏基岩岩为燕山山晚期花花岗岩及及其风化化层。2. 设计计参数 设计控控制荷载载：A、50tt履带吊吊机，

4、吊吊重200tB、主梁运运输车，重重1000tC、40tt混凝土土罐车 设计使使用寿命命：3年年 桥面宽宽度：88m； 桥面标标高：+6m； 设计车车速：115kmm/h；3. 设计计说明施工栈桥负负担三江江口特大大桥主桥桥以及部部分引桥桥施工中中的材料料、机械械、混凝凝土、主主桥钢梁梁等的运运输功能能，同时时也作为为钻孔平平台施工工过程中中的起始始平台。3.1 栈栈桥桥型型布置栈桥总长为为5933m，荔荔城侧第第一跨为为24mm，其他他为标准准桥跨99m，布布置为44跨一联联（9xx4=336m），栈桥桥桥面宽宽8m，钢钢栈桥均均布置在在线路右右侧。3.2 结结构说明明（1）下部部结构 钢栈

5、桥基基础采用用钢管桩桩，9mm跨栈桥桥基础连连续墩采采用663010mmm螺旋旋钢管，224m跨跨栈桥基基础采用用8220110mmm螺旋钢钢管，连连续墩采采用单排排桩，横横桥向布布置3根根，间距距3.115m；制动墩墩采用5299100mm双双排桩，横横桥向布布置3根根，钢管管桩横桥桥向间距距3.115m，纵纵桥向间间距1.8m。钢钢管桩间间用槽钢钢横向连连接，以以提高稳稳定性。钢钢管桩顶顶采用双双拼400a工字字钢作为为横梁，横横梁长度度为9mm。（2）上部部结构 栈桥桥主梁采采用3221贝雷雷梁，贝贝雷梁单单跨跨度度为9mm、244m，横横桥向布布置4组组，每组组2排，排排间距为为90c

6、cm，两两组贝雷雷梁间间间距1.2m，224m跨跨贝雷梁梁底板用用加强弦弦杆加强强。 栈桥桥桥面板板采用板板厚200cm预预制钢筋筋混凝土土桥面板板，桥面面板采用用C300混凝土土。 栈桥桥总体布布置图、连连续墩断断面图及及制动墩墩断面图图见附件件。3.3.荷荷载参数数（1）基本本可变荷荷载汽车荷载：混凝土土罐车、主主梁运输输车等，考考虑最大大重车1100tt（主梁梁运输车车），不不允许550t以以上重车车会车。根根据公公路桥涵涵设计通通用规范范（JJTG D600-20015）表表4.33.1-3规定定，其技技术指标标如下：项目单位技术指标项目单位技术指标车辆重力标标准值KN550轮距m1.

7、8前轴重力标标准值KN30前轮着地宽宽度及长长度m0.3 xx 0.2中轴重力标标准值KN2 x 1120中、后轮着着地宽度度及长度度m0.6 xx 0.2后轴重力标标准值KN2 x 1140车辆荷载的的主要技技术指标标 车辆立面面布置图图 车辆平平面布置置图本栈桥通行行重车取取相同轮轮距，荷荷载比例例扩大，则则为555KN、4440KKN、5510KKN。50t履带带吊荷载载:自重重50tt，起吊吊作业220t。接接触面积积为246607760mmm2（2）其他他可变作作用行人荷载载：2.5kNN/m；管道荷载载：2.0kNN/m；风载：最最大风力力按122级考虑虑，风速速为322.6mm/

8、s。风载按公公路桥涵涵设计通通用规范范进行行计算，其中：（按按施工架架设期间间取值）；（桁架风载载系数）；（按最不利利地形地地理条件件选取）；（按A类地地表，离离地面或或水面55m计）；（按A类取取阵风风风速系数数）；，12级风载载时：求得:单片贝雷片片及桥面面板迎风风面积：；风载为：每联栈桥风风载水平平力为：假定风载作作用点在在冲刷线线上，钢管桩桩在冲刷刷线上的的长度为为10m。水流力：水流流速11.055m/ss，水流流力为, K水流阻阻力系数数，桩为为圆形，取取0.663；水容重，取取10kkN/mm；V水流速速度；重力加加速度，取取9.88m/ss；A单桩入入水部分分在垂直直于水流流方

9、向的的投影面面积；栈桥钢管桩桩水中长长度h=10m，水水面流速速为1.05mm/s,河床处处流速为为0m/s。水流力冲刷线以上上桩长 H =10m，作作用点位位于桩顶顶1/33H4、主要材材料设计计指标根据钢结结构设计计规范（GGB5000177-20003) 以及及 装装配式公公路钢桥桥多用途途使作手手册主主要材料料的设计计指标如如下材料名称材质抗弯拉极限限应力w（MMPa）抗剪极限应应力（MPa）一般型钢构构件Q235215125贝雷梁16Mn2732085、混凝土土桥面板板计算混凝土桥面面板宽22m，长长8m，厚厚0.22m，按按单向板板计算。汽汽车荷载载两个后后轴间距距1.44m，小小

10、于桥面面板宽22.0mm，按一一块板承承受两个个后轴车车轮计算算。 荷载计计算汽车荷载轮轮压 qq=1.4x2255/2/00.6/0.22=14487 KN/m2 （控控制设计计） 履带吊机着着地压力力 q=1.44x7000/22/4.65/0.776=1138.6 KKN/mm2 内力计计算由于55tt汽车荷荷载控制制设计，本本算单以以此为例例计算。根根据栈桥桥断面布布置图，桥桥面板最最大跨度度为1.2米。轮轮宽200cm，考考虑按445扩扩散角，板板有效宽宽度0.6m，计计算简图图如下： 计算算得： MMmaxx = 40.2 KKN.MMQmax = 889.33 KNN 配筋计计算

11、桥面板有效效宽度 b=6600 mm(考虑按按45扩散角角，板有有效宽度度0.66m)梁高度 hh = 2000 mmm，ass = 20 mm，aas= 220 mmmh0 = 1800 mmm 梁梁自重 3 KKN/mm 混凝土选用用C300，fcc= 144.3 N/mmm2 a11 = 1ft = 1.443 NN/mmm2 bb1 = 0.88钢筋选用 HRBB3355 级钢钢 ffy=fyy= 3000 NN/22 b= 0.55A、 单筋筋矩形截截面在纵纵向受拉拉钢筋达达到充分分发挥作作用或不不出现超超筋破坏坏所能承承受的最最大弯矩矩设计值值Mmaax = 1006.77 KNN

12、.MB、单筋矩矩形截面面已知弯弯矩求配配筋M实际 = 400.2KKN.MM673.119mmm2 （需需要的钢钢筋截面面积）取钢筋直径径 166 mmm ，实实取4 根实际配筋面面积 AAS= 8004.22522满足构造及及受力要要求。 抗剪计计算混凝土桥面面板截面面抗剪如如下：V=0.77hftbh0= 1008 KKN Q = 998KNN满足构造及及受力要要求栈桥结构验验算栈桥的设计计荷载按按以下两两种方式式组合： 工工况一 ：1.2倍自自重荷载载+1.4倍主主梁运输输车汽车车荷载，其其中汽车车荷载考考虑1.3倍的的冲击系系数。 工工况二 ：1.2倍自自重荷载载+1.4倍履履带吊荷荷

13、载，其其中履带带吊荷载载考虑11.3倍倍的冲击击系数。 栈栈桥的设设计验算算按9mm跨、224m跨跨分两次次验算，本本次验算算通过MMIDAAS/CCiviil结构构分析软软件计算算完成。6.1 、99m标准准跨栈桥桥验算下图为两跨跨9m跨跨度栈桥桥的Miidass分析模模型图 图6.1 栈栈桥Miidass分析模模型图6.1.11、贝雷雷梁验算算结果分分析 （1）贝雷雷梁强度度验算图6.2 工况一一贝雷梁梁应力计计算结果果图6.3工工况二贝贝雷梁应应力计算算结果图图 由以以上计算算结果图图可知，工工况一下下贝雷梁梁所受应应力为1188MMPa，工工况二下下贝雷梁梁所受应应力为1135MMPa

14、。最大应力1188MMPa ww =2273MMPa。故故贝雷梁梁强度满满足要求求。贝雷梁扰度度验算 66.4工工况一贝贝雷梁位位移计算算结果图图 6.5工工况二贝贝雷梁位位移计算算结果图图由以上计算算结果可可知，工工况一下下贝雷梁梁最大扰扰度为55.5mmm，工工况二下下贝雷梁梁最大扰扰度为44.7mmm。贝雷梁最大大扰度55.5mmm f = LL/4000=222mmm，故贝贝雷梁扰扰度满足足要求。6.1.22、桩顶顶横梁验验算结果果分析 （1）横梁梁强度分分析 6.6工工况一横横梁应力力计算结结果图 6.7工工况二横横梁应力力计算结结果图由以上计算算结果图图可知，工工况一横横梁的最最大

15、应力力为799.8MMPa，工工况二横横梁的最最大应力力为622.2MMPa。横梁所受最最大应力力79.8MPPa w =2115MPPa，故故横梁强强度满足足要求。横梁扰度分分析 6.8工况况一横梁梁位移计计算结果果图 6.9工工况一横横梁位移移计算结结果图由以上计算算结果可可知，工工况一和和工况二二横梁的的最大位位移均为为2mmm。 横梁最最大位移移2mmm f = L/4000=7.8mmm，故横横梁扰度度满足要要求。6.1.33、钢管管桩验算算结果分分析 （1） 钢钢管桩强强度分析析 6.100工况一一钢管桩桩应力计计算结果果图 6.110工况况二钢管管桩应力力计算结结果图由以上计算算

16、结果可可知，工工况一与与工况二二钢管桩桩最大应应力均为为13.5MPPa。钢管桩所受受最大应应力133.5MMPa ww =2215MMPa，故故钢管桩桩强度满满足要求求。钢管桩稳定定性分析析 66.111工况一一钢管桩桩反力计计算结果果图 6.12工工况二钢钢管桩反反力计算算结果图图由以上计算算结果可可知，工工况一钢钢管桩反反力为8837KKN，工工况二钢钢管桩反反力为6676KKN。取取工况一一钢管桩桩反力8837KKN为计计算依据据。 aa、钢管桩桩长细比比钢管桩规格格为6630*10mmm，回回转半径径，钢管桩桩长度按按30mm计算，长细比=150，钢管桩长细比满足要求。b、钢管桩桩稳

17、定性性验算：查钢结构构设计与与计算P5220页知知：稳定定系数0.3357，A1194000mmm2，w=2215MMPa，钢钢管桩稳稳定性满满足要求求。钢管桩承载载能力分分析 根据公公路桥涵涵地基与与基础设设计规范范沉桩桩的单桩桩轴向受受压容许许承载力力： 钢钢管桩参参数：钢管桩采用用外径 D = 6330 mmm，壁壁厚d= 100mm钢管桩桩底底投影面面积 AA = 0.3312mm2钢管桩周长长 U = 1.9799m 土层摩阻阻力统计计见下表表： 土层摩阻阻力统计计表编号土层名称土层厚度（mm）桩侧土摩阻阻力标准准值 (kPaa)地基承载力力基本允允许值 (kPaa)3-1-11淤泥

18、1512553-8卵石3.61805506-2-11砂土状强风风化花岗岗岩9.91104506-2-22碎块状强风风化花岗岗岩2.1150750 不计地基基承载力力，钢管管桩长度度按穿过过淤泥层层与卵石层层，打入入强风化化花岗岩岩1m，打打入深度度共199.6mm。钢管桩单桩桩容许承承载力： 由上面计算算可知钢钢管桩最最大反力力N=8837kkN=9228.1151KKN 承载力满足足要求。6.1.44、栈桥桥整体稳稳定性验验算(1)、荷荷载分析析栈桥最不利利受力为为在最高高潮水位位时水流流力、风风荷载产产生的同同向倾覆覆弯矩，取取一联栈栈桥（44孔）进进行整体体稳定性性分析。(2)、倾倾覆力

19、水流倾覆力力矩：风力倾覆力力矩：整体倾覆力力矩：(3)、抗抗倾覆力力水流力、风风荷载产产生的同同向力矩矩作用下下，栈桥桥有向水水流方向向倾覆的的趋势，栈栈桥通过过自身重重量和钢钢管桩与与土层的的摩阻力力产生的的抗倾覆覆弯矩来来保持栈栈桥稳定定。栈桥桥外侧两两根钢管管桩横桥桥向间距距为6.3m,所以抗抗倾覆力力臂取3.115m。(4)、整整体稳定定分析栈桥整体稳稳定安全全系数，满满足整体体稳定性性要求。6.2、224m跨跨栈桥验验算由上面9mm跨栈桥桥验算结结果可知知，工况况一较工工况二对对栈桥结结构影响响大，故故本次只只验算工工况一时时栈桥的的受力情情况，下下图为224m单单跨栈桥桥的Miid

20、ass分析模模型图。图6.133栈桥MMidaas分析析模型图图6.2.11、贝雷雷梁验算算结果分分析 贝雷梁强度度验算图6.144工况一一贝雷梁梁应力结结果图 由以上计计算结果果图可知知，工况况一下贝贝雷梁所所受最大大应力为为2355MPaa。 最大应力力2355MPaa w =2733MPaa。故贝贝雷梁强强度满足足要求.贝雷梁扰度度验算 图图6.115工况况一贝雷雷梁位移移结果图图 由以上计计算结果果图可知知，工况况一贝雷雷梁所受受最大扰扰度为118mmm。 最大扰度度18mmm L/4400=60mmm。故故贝雷梁梁扰度满满足要求求6.2.22、桩顶顶横梁结结果分析析 横梁强度分分析

21、图图6.116工况况一横梁梁应力结结果图 由以上上计算结结果图可可知，工工况一横横梁所受受最大应应力为1155MMPa。 最大应应力1555MPPa w =2115MPPa。故故贝雷梁梁强度满满足要求求横梁扰度分分析 图图6.117工况况一横梁梁位移结结果图 由以上计计算结果果图可知知，工况况一横梁梁所受最最大扰度度为7.5mmm。 最大扰度度7.44mm L/4000=7.8mmm。故贝贝雷梁扰扰度满足足要求6.2.33、钢管管桩验算算结果分分析 钢管桩强度度分析 图图6.118工况况一钢管管桩应力力结果图图由以上计算算结果可可知，工工况一钢钢管桩最最大应力力均为118MPPa。钢管桩所受受

22、最大应应力188MPaa w =2155MPaa，故钢钢管桩强强度满足足要求。（2）钢管管桩稳定定性分析析 66.199工况一一钢管桩桩反力计计算结果果图由以上计算算结果可可知，工工况一钢钢管桩反反力为112222.2KKN。 aa、钢管桩桩长细比比钢管桩规格格为8820*10mmm，回回转半径径，钢管桩桩长度按按30mm计算，长细比=150，钢管桩长细比满足要求。b、钢管桩桩稳定性性验算：查钢结构构设计与与计算P5220页知知：稳定定系数0.5536，A2557299mm2，w=2215MMPa，钢钢管桩稳稳定性满满足要求求。钢管桩承载载能力分分析 根据公公路桥涵涵地基与与基础设设计规范范沉桩桩