高速公路钢便桥及平台方案

PAGEPAGE21福永高速莆田段工程A1标段钢便桥及平台方案编制审核复核四川路桥建建设股份份有限公公司莆永高速速莆田段段工程A1标项目目部2010年年5月28日钢便桥及平平台方案案设计计计算一、工程简简介由我司承建建的福永永高速公公路莆田田段路基基土建A1合同段段工程因因施工需需要必须须在K9++5555~K99+5885、K9++6588~K99+7000共架设二二座长度度分别为为30M、42MM的钢便便桥，在在西园2#桥7#、10#、11#三个墩墩设钢平平台。根根据现场场地形地地貌并结结合荷载载使用要要求，经经过详细细测设，我我部架设设的钢便便桥规模模为桥面面净宽6米、钢钢平台规规模为9*225m。钢便桥结构构特点如如下：1、桥台结结构为：：钢管双双排桩（6根）立立柱，工工字钢纵纵、横梁梁。2、墩部结结构为：：钢管单单排桩（4根）立立柱，工工字钢横横梁。3、上部结结构为：：贝雷片片纵梁4、桥面结结构为：：倒扑槽槽钢（【32ccm）5、防护结结构为：：小钢管管护栏钢平台结构构特点如如下：1、基础、下下部结构构为：钢钢管单排排桩（3根）立立柱，工工字钢横横梁。2、上部结结构为：：工字梁梁3、平台面面结构为为：倒扑扑槽钢（【32cm）4、防护结结构为：：小钢管管护栏二、设计标标准及参参考资料料1、主主要技术术标准①、计算行行车速度度：10kkm/hh②、设计荷荷载：汽汽车—I级③、桥跨布布置：10..5m跨连续续贝雷桥桥④、桥面布布置：桥桥净宽6m2、主主要参考考资料①、交通部部《公路路桥涵施施工技术术规范》JTJJ0411—20000②、人民交交通出版版社《路路桥施工工计算手手册》③、交通部部交通战战备办公公室《装装配式公公路钢桥桥使用手手册》④、《钢管管桩的设设计与施施工》⑤、公路桥桥涵钢结结构木结结构设计计规范三、设计文文字说明明1、基础设设计钢便桥所所在河域域常水位位3.550米，高高水位4.550米；河河床标高高最深约约2.225米，淤淤泥层底底标高最最深约-4..0米。建建成后的的钢便桥桥桥面标标高6.5米。钢钢便桥两两端设置置两个桥桥台、其其余设置置桥墩。①、桥台基基础设计计：采用φ3700×6mm钢管桩桩，每台台采用2排共6根钢管管桩（堤堤岸处桥桥台直接接开挖后后浇筑钢钢筋砼台台帽）；；钢管桩桩需穿过过淤泥层层，进入入粘土层层1.00m以上或或达到砾砾石层。②、桥墩基基础设计计：采用φ3700×6mm钢管桩桩，每墩墩采用1排共4根钢管管桩（其其它采用用2排共6根钢管管桩）；；钢管桩桩需穿过过淤泥层层，进入入粘土层层1.00m以上或或达到砾砾石层。③、吊车及及桩基平平台在桥桥墩位布布设，9m×25m，采用用φ3700×6mm钢管管桩（3排，每每排8根），排排距4.55m，横距3m及4.55m，并用10号槽钢钢与栈桥桥桥墩钢钢管桩连连接成整整体。2、下部结结构设计计考虑到到桥梁使使用期较较长，雨雨水季节节时河流流较急，为加强桥墩及平台的整体性，每墩的每排钢管间及两排钢管间露出常水位段均采用10cm槽钢水平向和剪刀向牢固焊接成整体。钢便桥桥桥墩钢钢管桩横横向间距距2.00m，排距3.00m。桩顶顶布置25ccm工字钢钢横梁，使使钢管立立柱形成成一座牢牢固的排排架结构构。桩基平平台钢管管桩横向向间距为为3m++4.55m+33m+33m+33m+44.5mm+3mm，排距4.55m。桩顶顶布置25ccm工字钢钢横梁，横横梁上再再布设25ccm工字钢钢纵梁，使使平台形形成一座座牢固的的排架结结构。施打钢钢管立柱柱技术要要求：①钢管桩需需穿过淤淤泥层，进进入粘土土层1.00m以上或或达到砾砾石层。②钢管桩中中轴线斜斜率<1％L。3、上部结结构设计计纵梁跨径110.55m，根据据行车荷荷载要求求，6m宽桥纵纵梁布置置单层6片国产产贝雷片片（规格格为1500cm××3000cm），横向向布置形形式为：：5×1120ccm。贝雷雷片纵向向用贝雷雷销联结结，横向向用120型定型型支撑片片联结以以保证其其整体稳稳定性，贝贝雷片与与工字钢钢横梁间间用U型铁件件联结以以防滑动动。4、桥面结结构设计计桥桥面采用用倒扑槽槽钢（【32ccm）。5、防护护结构设设计桥面采用用小钢管管（直径径3cm）做成成的栏杆杆进行防防护，栏栏杆高度度1.2米，栏栏杆纵向向每隔1.5米1根立柱(与桥面面槽钢焊焊接)、高度度方向设设置两道道横杆。四、钢便桥桥各部位位受力验验算钢便桥桥计算跨跨径跨径径10..5M。自下下而上分分别为：：φ3700×6mmm钢管桩(桩基平平台采用用φ3700×6mmm钢管桩)、25a型工字字钢横梁梁、“321”军用贝贝雷梁、倒扑槽钢（【32cm）。

单片贝雷：I=250497.2cm4，E=2×105Mpa，W=3578.5cm3

[M]=788.2kn•m,[Q]=245.2kn

（一）荷载布置

1、上部结构恒载（按6m宽计）

（1）桥面板：取1.20kn/m

（2）“321”军用贝雷梁：每片贝雷重287kg（含支撑架、销子等）：

287×6×10/3/1000＝5.74kn/m

2、活载

（1）汽-I级

（2）大型吊车：车重60t

（3）人群：不计

考虑钢便桥实际情况，同方向车辆间距大于10.5m，即一跨内同方向半幅桥内最多只布置一辆车。考虑错车,错车车辆按大型吊车空车在跨中考虑（前轴力60kn，后轴力2×70kn，轴距4+1.4m）。（二二）上部部结构内内力计算算

1、贝雷雷梁内力力计算

11）汽-I级车(11)在跨中,按简支支计算，受受力图如如下:对一端取矩矩，由∑M＝0，得:

RAA＝（1400×4..55++1400×5..95))/100.5++（60××9.995+770×44.555+700×5..95))/100.5++（1200×8..05++1200×6..65++30××3.665）/100.5＝2666.866+1778.443=4445..3kkn

MM中＝2666.866×5..25--（1400+700）×0..7-660×44.7＝9722.0kn•m

查建筑筑结构计计算手册册

f1＝pall2（3-4α2）/（24EEI）

==（1400+700）×10000××4.555×110.552×（3-44×4..5522/100.522）/（24××2.00×10011×66×25504997.22×100-8）=0..3cmmf2＝paa2b2/（3EIIl）=660×110000×0..5522×9..9522/（3×22.0××10111×66×25504997.22×100-8×110.55）＝0.0002ccm

ff＝f1+ff2＝3mmm(22)在墩顶顶，按简简支计算算，受力力图如下下:

对一端端取矩，由∑M＝0，得:

RA＝（140×9.8+120×2.8+120×1.4)/10.5+（60×9.95+70×4.55+70×5.95)/10.5+140×9.8/10.5＝178..67++1266.866+1330.667=4436..2kkn

MM中＝（1788.677+1226.886）×5..25--1400×4..55--70××0.77-600×4..7＝6336.00knn•m

查建筑筑结构计计算手册册

f1＝pa2b2/（3EIIl）=140××10000×00.722×9..82/（3×22.0××10111×66×25504997.22×100-8×110.55）=0..0077cmf2＝paa2b2/（3EIIl）=1120××10000×77.722×2..82/（3×22.0××10111×66×25504997.22×100-8×110.55）＝0.0000ccm

f33＝pa2b2/（3EIIl）=1120××10000×99.122×1..42/（3×22.0××10111×66×25504997.22×100-8×110.55）＝0.0000ccm

f44＝pa2b2/（3EIIl）=600×10000××0.5552×9..9522/（3×22.0××10111×66×25504997.22×100-8×110.55）＝0.0000ccm

f55＝pall2（3-4α2）/（24EEI）

==70××10000×44.555×100.522×（3-44×4..5522/100.522）/（24××2.00×10011×66×25504997.22×100-8）=0..1cmmf＝f1+ff2+ff3+ff4+ff5+ff6＝1mmm（2）汽汽车起重重机

同向每每跨只布布置一辆辆，按简简支计算算。车重重60tt,前轴重重力60kkn，后轴轴重力2×2270kkn，错车车吊车后后轴力2×770knn；受力力图如下下：(1))在跨中,按简支支计算，受受力图如如下：对一端取矩矩，由∑M＝0，得：：

R＝（2700×4..55++2700×5..95++60××9.995）/100.5+（70××4.555+770×55.955+600×9..95）/100.5＝4533.7knRRA＝6000+2000=8800kkn

MM中＝4533.7××5.225-（2700+700）×0..7-22×600×4..7＝15779.99kn•m查建筑筑结构计计算手册册

f11＝pall2（3-4α2）/（24EEI）

=（2700+700）×10000××4.555×110.552×（3-44×4..5522/100.522）/（24××2.00×10011×66×25504997.22×100-8）=0..5cmmff2＝pa2b2/（3EIIl）=22×600×10000××0.5552×9..9522/（3×22.0××10111×66×25504997.22×100-8×110.55）＝0.0004ccmf＝ff1+ff2＝5mmm(22)在墩顶顶，按简简支计算算，受力力图如下下:对一一端取矩矩，由∑M＝0，得:

RA＝（2700×9..8+660×55.8))/100.5++（60××9.995+770×44.555+700×5..95))/100.5++2700×9..8/110.55＝285..1+1126..86++2244=6335.99kn

M中＝（2855.1++1266.866）×5..25--2700×4..55--60××0.555-770×00.7--60××4.77＝5700.3kn•m

查建筑筑结构计计算手册册

f1＝pa2b2/（3EIIl）=270××10000×00.722×9..82/（3×22.0××10111×66×25504997.22×100-8×110.55）=0..0033cmf2＝paa2b2/（3EIIl）=660×110000×4..72×5..82/（3×22.0××10111×66×25504997.22×100-8×110.55）＝0.005cmm

f3＝pa2b2/（3EIIl）=600×10000××0.5552×9..9522/（3×22.0××10111×66×25504997.22×100-8×110.55）＝0.0002ccm

f44＝pall2（3-4α2）/（24EEI）

==70××10000×44.555×100.522×（3-44×4..5522/100.522）/（24××2.00×10011×66×25504997.22×100-8）=0..1cmmf＝f1+ff2+ff3+ff4＝2mmm（3）恒载载

q＝1.220+55.744＝6.994knn/m

按5等跨连连续梁计计算，查查建筑结结构计算算手册（第第二版）:支点点：

Mmmax44=-00.1005qll2＝-0..1055×6..94××10..52＝-800.3kn•m

Rmmax44＝（0.6606++0.5526）ql＝82..5knn

跨中：：

Mmmax44’=0..0788ql22＝59..7knn•m

（简支支时：Mmaax4’=qll2/8＝95..6knn•m）

fmmax44＝0.6644qql4/（1000EI）

＝0.22cm

（4）恒载+汽-I级荷载载组合

汽车荷荷载计入入冲击系系数1.115:

MMmaxx＝95..6+11.155×9772.00

＝12224.99knn•m＜[M]]=6××7888.2==47229.22kn•m

Rmaax＝82..5+11.155×4445.33

＝5944.6kkn＜[Q]]=6××2455.2==14771.22kn

ffmaxx＝0.22+1..15××0.33

＝0.555cmm＜L/2250==8.44cm

安全。

（5）恒载+汽车起起重机组组合

荷载计计入冲击击系数及及偏载系系数。

MMmaxx＝95..6+11.155×15579..9

＝19112.55kn•m＜[M]]=47729..2knn•mRmax＝＝82..5+11.155×8000＝10002.55knn＜[Q]]=14471..2knn

fmaax＝0.22+1..15××0.55

＝0.88cm＜L/2250==8.44cm

安全。综上所述::钢桥抗抗弯能力力、抗剪剪能力、挠挠度均满满足使用用要求。2.桥面面板（倒倒扑槽钢钢【32ccm）验验算

由于贝贝雷纵梁梁排距为为5×11.2mm，汽车车后轮距距为1.88m，车轮轮后轴轮轮距为1.88m，每对对车轮的的着地面面积为0.66×0..2（宽×长）；；最不利利状态为为后轮轴轴重的一一轮承重重在贝雷雷纵梁上上的同时时，另一一轮承重重在1.22m跨径中中间，且且由1根【32ccm倒扑槽槽钢承担担。采用用大型吊吊车满载载荷载进进行验算算，净跨跨径为1.00m。

E=22.0××1055Mpa，Iy==3044.777cm44,Wyy=1336.22cmm3

P=PP/2==2700/2==1355KN,q==1355/0..6=2225kkn/mm

查建筑筑结构计计算手册册（第二二版）:Mmax==0.0094qql2

＝0.0094××2255×1..02

＝21..15kkn•m

σ=MMmaxx/WWminn

==21..15××10000/（1366.2××10--6）

＝1555.3MMpa＜1.33[σ]=1188..5Mppa

ff＝0.8885qql4/（1000EI）=3..3mmm＜L/2250==4mmm

安全。

（三三）下部部结构内内力计算算11.工字钢钢横梁计计算横横梁采用用2根25a工字钢钢焊接组组成。受力模式分分析：钢钢管立柱柱单排间间距为3×22.0米，按2.00m三跨等等截面连连续梁验验算。E=2.00×1005Mppa，Ix==50117cmm4，Wx==4011.4cm33，Sx==2300.7cm33，t＝8.00mm考虑到汽车车在桥面面行走的的不均衡衡性，最最外侧两两排不考考虑传递递荷载，只只考虑中中间4排贝雷雷纵梁传传递汽车车荷载。P=800/4=200KN查建筑结构构静力计计算手册册（第二二版）表表3-22:Mmax==0.2213ppl=--0.2213××2000×2..0=--85..2knn•m

σ=MMmaxx/WWx

=885.22×10000//（2×4401..4×110-66）

＝1066.1MMpa＜[σ]=1145MMpaQ=（-00.5775-11.1333）P=3341..6KNN

τ＝QSSx/（Ixt）

＝3155×10000××2300.7××10--6/（2×550177×100-8×00.0008）

＝98..2Mppa＜1.33[τ]=1110..5MMpa

安安全。

ff＝pl3/（48EEI）

＝2000×10000××2.003/（48××2×110111×2××50117×110-88）

=1..7mmm＜L/2250==8mmm3.钢管立立柱受力力验算11)单根钢钢管桩承承载力钢管桩穿过过淤泥（Qal++m）层及砾砾质粘性性土（Q32el）层，承承载于全全风化二二长花岗岗岩（ηγm52）上，桩桩顶标高高为6.55-0..0888-1..5-00.255=4..6622m，最深深河床标标高为22.0mm，最深桩桩底标高高为-113.00m；极极限侧阻阻力标准准值查两两阶段施施工图附附册《工工程地质质勘察报报告》插插表4得：淤淤泥（Qal++m）层极限限侧阻力力标准值值为12kkPa；桩底砾质质粘性土土（Q32el）层的极限侧侧阻力标标准值为为35kkPa；全风风化二长长花岗岩岩（ηγm52）极限承载载力为3320KKPa。单根钢管桩桩承载力力计算公公式钢管桩采用用开口桩桩，根据据《钢管管桩的设设计与施施工》说说明：直直径小于于80CCM的钢管管桩桩底底土芯均均为完全全闭塞，可可按闭口口桩承载载力设计计。闭口口桩承载载力公式式为：QQp=UqqsL+qRA式中U———桩的周周长；qqs——桩侧砂砂层的极极限侧阻阻力标准准值；LL——桩穿越越地层的厚厚度；LL=2--（-13）=155m（淤泥泥层6m，砾质粘粘性土层层9m）qR——桩桩底砂层层的极限限承载力力；AA——桩底底面积。Qp=3..14××0.337×12×6+3..14××0.337×35×9+3320××3.114×00.3772/4=460..6kNN2）钢管桩桩验算

（1）、承载载力检算算

由纵梁（工工25a）验算算可知：：中间两根钢钢管桩最最大受力力N==3411.6kkN＜承载力力Qp=4600.6kkN安全全。（2）钢管桩桩稳定性性检算

钢钢管桩壁壁厚为6mmm，自由高高度4.6662--2.00=2..6622m。设钢管管桩为一一端固定定，一端端自由的的压杆钢管桩桩截面惯惯性半径径i＝(√D2+d2))/4＝(√377.022+355.822))/4＝12..87ccm截截面面积积:A==0.7785××(377.022-355.822)=668.558cmm2查《路桥施施工计算算手册》表12-5、附表2-2得：长细比λ==l0/r=μL/ii查《钢结构构设计手手册》表表1.33-388得：μ=2..0则则λ=2××2666.2//12..87==41..37查查《钢结结构设计计手册》表3.4-1得：纵纵向弯曲曲系数∮=0..8700σcr＝3341..6×110000/（0.8870××68..58××10--4）＝57..3MPPa<〔σ〕＝1400MPaa满足要求综综上所述述：墩位位下部结结构采用用满足使使用要求求。五、钢钢平台各各部位受受力验算算吊车及桩桩基平台台在桥墩墩位布设设，平面面尺寸9m×25m，采用用φ3700×6mm钢管管桩（4排，每每排9根），横向间距距为3m，排距3m，并用10号槽钢钢与栈桥桥桥墩钢钢管桩连连接成整整体。桩桩顶布置置2工25ccm横梁，横横梁上再再布设25ccm工字钢钢纵梁（间间距0.77m），使使平台形形成一座座牢固的的排架结结构。1.工字钢钢纵梁计计算纵纵梁（25a工字钢钢）间距0.77m，跨径3.00m。最不利受力力模式：：汽车起起重机的的后轴直直接承受受于2根工字字纵梁的的跨中（吊吊车起吊吊时，支支腿直接接承受于于钢管立立柱处），p=270/2=135kn。E=2.00×1005Mppa，Ix==50117cmm4，Wx==4011.4ccm3，Sx==2300.7ccm3，t＝8.00mm查建筑结构构静力计计算手册册（第二二版）表表3-22:Mmax==0.2274ppl=00.2774×1135××3=1111kkn•m

σ=MMmaxx/Wxx

=1111×110000/（2×4401..4×110-66）

＝1388.3MMpa＜1.33[σ]=1188..5MppaQ=0.8822PP=1111KNN

τ＝QSSx/（Ixt）

＝1111×10000××2300.7××10--6/（2×550177×100-8×00.0008）

＝31..9Mppa＜[τ]=885Mppa

安全全。

f＝2.4438ppl3/（1000EI）

＝2.4438××1111×10000××3.003/（1000×2××10111×22×50017××10--8）

=3..6mmm＜L/2250==12mmm2.工字钢钢横梁计计算横梁（2工25a）最大大跨径3.55m。最不利受力力模式：：汽车起起重机在在最大跨跨径跨中中,按简支支计算，受受力图如如下（假假设只由由两排横横梁（四四根）承承受）：：对对一端取取矩，由由∑M＝0，得（简简化成简简支梁）：：

R＝（2700×2..45++2700×1..05）/3..5＝2700knn

M中中＝2700×1..75--2700×0..7＝2833.5kkn•mσ=Mmmax//Wx

=2283..5×110000/（4×4401..4×110-66）

＝1766.6MMpa＜1.33[σ]=1188..5Mppaτ＝QSSx/（Ixt）

＝2700×10000××2300.7××10--6/（4×550177×100-8×00.0008）

＝38..8Mppa＜[τ]=885Mppa

安全。ff1＝pall2（3-4α2）/（24EEI）=2270××10000×11.055×3..52×（3-44×1..0522/3..52）/（24××2.00×10011×44××50117×110-88）=0..95mmm＜L/2250==12mmm3.钢管立立柱受力力验算11)单根钢钢管桩承承载力钢管桩穿过过淤泥（Qal++m）层及砾砾质粘性性土（Q32el）层，承承载于全全风化二二长花岗岗岩（ηγm52）上，桩桩顶标高高为6.55-0..0888-1..5-00.255=4..6622m，最深深河床标标高为22.0mm，最深桩桩底标高高为-113.00m；极极限侧阻阻力标准准值查两两阶段施施工图附附册《工工程地质质勘察报报告》插插表4得：淤淤泥（Qal++m）层极限限侧阻力力标准值值为12kkPa；桩底砾质质粘性土土（Q32el）层的极限侧侧阻力标标准值为为35kkPa；全风风化二长长花岗岩岩（ηγm52）极限承载载力为3320KKPa。单根钢管桩桩承载力力计算公公式钢管桩采用用开口桩桩，根据据《钢管管桩的设设计与施施工》说说明：直直径小于于80CCM的钢管管桩桩底底土芯均均为完全全闭塞，可可按闭口口桩承载载力设计计。闭口口桩承载载力公式式为：QQp=UqqsL+qRA式中U———桩的周周长；qqs——桩侧砂砂层的极极限侧阻阻力标准准值；LL——桩穿越越地层的厚厚度；LL=2--（-13）=155m（淤泥泥层6m，砾质粘粘性土层层9m）qR——桩桩底砂层层的极限限承载力力；AA——桩底底面积。Qp=3..14××0.337×12×6+3..14××0.337×35×9+3320××3.114×00.3772/4=460..6kNN2）钢管桩桩验算

（1）、承载载力检算算

为安全全起见，假假设只由由两根钢钢管承受受汽车起起重机荷荷载。由纵纵梁（工工25a）验算算可知：：N==2700/2==1355kN＜承载力力Qp=4600.6kkN安全全。（2）钢管桩桩稳定性性检算

钢钢管桩壁壁厚为6mmm，自由高高度4.6662--2.00=2..6622m。设钢管管桩为一一端固定定，一端端自由的的压杆钢管桩桩截面惯惯性半径径i＝(√D2+d2))/4＝(√377.022+355.822))/4＝12..87ccm截截面面积积:A==0.7785××(377.022-355.822)=668.558cmm2查《路桥施施工计算算手册》表12-5、附表2-2得：长细比λ==l0/r=μL/ii查《钢结构构设计手手册》表表1.33-388得：μ=2..0则则λ=2××2666.2//12..87==41..37查查《钢结结构设