附件：栈桥计算资料

xx县xx四桥（步行桥）工程钢栈桥及钢平台施工方案计算书xx集团有限公司xx县xx四桥（步行桥）工程项目经理部二O一六年四月二十日目录HYPERLINK\l_Toc266581设计概况1HYPERLINK\l_Toc11902设计依据1HYPERLINK\l_Toc312293主要技术标准2HYPERLINK\l_Toc35234场地工程地质条件概述3HYPERLINK\l_Toc216964.1地层资料3HYPERLINK\l_Toc327584.2水文情况3HYPERLINK\l_Toc170875设计原则4HYPERLINK\l_Toc77665.1设计要求4HYPERLINK\l_Toc31185.2设计荷载4HYPERLINK\l_Toc152275.2.1恒载4HYPERLINK\l_Toc48735.2.2活载5HYPERLINK\l_Toc113085.2.3荷载组合5HYPERLINK\l_Toc206835.3主要材料的设计指标5HYPERLINK\l_Toc257326计算分析6HYPERLINK\l_Toc285526.1计算模型及边界条件设置6HYPERLINK\l_Toc233306.2计算结果分析7HYPERLINK\l_Toc53306.2.1桥面板计算结果7HYPERLINK\l_Toc191926.2.2I10a桥面板工字钢分配横梁计算结果8HYPERLINK\l_Toc287906.2.3I25a工字钢分配横梁计算结果9HYPERLINK\l_Toc141686.2.4贝雷桁梁计算结果10HYPERLINK\l_Toc13126.2.52I45a工字钢分配横梁计算结果12HYPERLINK\l_Toc177706.2.6钢管桩剪刀撑计算结果14HYPERLINK\l_Toc53376.2.7钢管桩计算结果15HYPERLINK\l_Toc36106.2.8栈桥整体计算结果17HYPERLINK\l_Toc251806.2.9钢管桩入土深度计算17HYPERLINK\l_Toc3726.2.10振动锤的类型选择18HYPERLINK\l_Toc319416.2.11贯入度计算19HYPERLINK\l_Toc154816.2.12桥台计算19HYPERLINK\l_Toc302297施工注意事项20xx县xx四桥（步行桥）工程钢栈桥计算书1设计概况⑴xx县xx四桥（步行桥）工程位于xx县xx镇xx大桥和xx大桥之间，北起xx路与xx东路交叉口，南至xx大道，跨越xx，自北向南可分为北侧引桥、跨xx主桥、南侧引桥、两岸接线推坡和景观塔楼等。拟建桥梁全长503.979m，桥宽10m，主桥为四跨连续箱梁，跨度布置为70m+105m+105m+70m，主要包括北侧引桥、跨xx主桥、南侧引桥、两岸接线推坡和景观塔楼、雨水排水、功能照明、以及桥面铺装和栏杆等附属工程建设。⑵栈桥标准跨12m设置，标准联为4跨一联，联与联之间预留20cm伸缩缝，伸缩缝上盖90cm宽钢板，一端焊接，一端自由。栈桥每4跨设置一处制动墩，约束栈桥主桁纵横向移动。栈桥宽为6m，在P6、P7墩位处设置钻孔平台24m×39m。⑶栈桥上部结构主桁采用“321”型贝雷梁。栈桥上部构造从上至下依次是桥面板加背肋I10工字钢30cm间距布置、横向分配梁25号工字钢1.5m间距分布、321贝雷架90布置三组、双榀I45a型工字钢、Φ529x8mm钢管桩。栈桥断面参见图1所示：2设计依据⑴《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021-89）⑵《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）=3\*GB2⑶《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）=4\*GB2⑷《钢结构设计规范》（GB50017-2003）=5\*GB2⑸Midas计算软件。⑹《装配式公路钢桥多用途使用手册》（黄绍金，刘陌生著.北京：人民交通出版社，2001.6）3主要技术标准⑴.道路等级：施工栈桥⑵.设计车速：5km/h=3\*GB2⑶.机动车设计荷载：后八轮运输车、50t履带吊=4\*GB2⑷.桥面布置：单向车道=5\*GB2⑸.桥上净空高度：——=6\*GB2⑹.桥下通航标准：不通航=7\*GB2⑺.桥上纵坡：0（8）主要材料及技术参数材料弹模(MPa)屈服极限(MPPa)容许弯拉应力((MPa))提高后容许弯曲曲应力(MPa))容许剪应力(MMPa)提高后容许剪应应力(MPa))参考资料Q2352.1E+5235145188.585110.5设计规范Q3452.1E+5345210273120156设计规范贝雷梁2.1E+5345240-245KN/肢肢-<装配式公路钢桥桥多用途手手册>根据《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ025-86，临时性结构容许应力按提高30-40%后使用，本表按提高1.3计。4场地工程地质条件概述4.1地层资料本栈桥按钢管桩基础设计，栈桥考虑使用时间1年，根据桩基承载力要求，钢管桩桩底支撑于粉土夹砂层。表1管段内地质情况统计底层序号底层名称层厚（m）层顶高程（m）桩侧摩阻力标准准值qik(Kpa))备注①素填土030②卵漂石24.7-18.62100②-1夹粉砂0.9-19.2530③含粘土卵石100④-1全风化花岗岩4.9-24.4270④-2强风化花岗岩3.9-28.32160④-3中风化花岗岩3-31.32④-4微风化花岗岩8-39.324.2水文情况xx县有xx贯穿全境。xx为xx省第二大江，它位于xxxx部，古名慎江，曾名永嘉江、温江。流域总的地势是西南高、东北低。xx发源于庆元、龙泉两县市交界的百山祖锅帽尖。流域面积18100平方公里，河源至河口黄华岐头全长384公里，落差1300米，平均坡降3.4‰。xx上游——米位置建立——控制闸，对xx的水文情势产生重大影响，水位流量受人为控制，很大程度上失去了天然特性。另外xx受潮汐影响，也在实时变化，根据xx县水文站2011.3.19~2016.3.19年统计资料分析，xx上近几年最高水位+11.25m，发生在2014.8.20，设计三年一遇最高水位为+12.3m。近几年最低水位+1.93m。有图标所示年水位最高月份为7-8月，其余月份水位标高在+7.0m左右，与设计常水位标高一致。表2.4.2近6年各月份xx最高水位统计表月份1234567891011122011年3.54.14.125.494.575.484.365.264.793.946.644.132012年5.34.398.065.756.369.714.985.034.923.354.053.922013年4.024.065.394.885.56.643.934.213.56.883.176.862014年3.43.585.094.626.349.295.5112.264.693.933.313.172015年2.872.953.843.446.296.875.87.544.794.344.595.262016年4.434.243.655设计原则5.1设计要求对于栈桥设计选取合适的标准，参考《钢结构设计规范》（GB50017-2003），《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）等相应规范、标准，保证桥梁的安全。栈桥上有施工人员作业，必须保证绝对的安全，要求各构件处于弹性，最大应力小于屈服强度。贝雷桁的允许跨中挠度按照桁架选取，为L/400的单跨跨径；桩顶的允许横向位移按照框架柱选取，为L/150的桩长；结构上的任何连接不破坏。5.2设计荷载5.2.1恒载本设计采用midas/civil2015结构分析软件建模分析，自重恒载由程序根据有限元模型设定的截面和尺寸自行计算施加，考虑到连接限位装置的重量，计算栈桥自重时考虑1.2的放大系数。5.2.2活载本栈桥考虑如下荷载：施工过程中50t履带吊在单跨跨中提振动锤打设钢管桩荷载图5.1.150t履带式旋挖钻立面荷载示意图2）后八轮运输车，荷载分布如图5.1.2.1所示。图3后八轮运输车立面荷载示意图程序分析时，汽车活荷载作为移动荷载分析，采用车道面加载。考虑到实际情况，桥面两侧预留0.5米为避让行人宽度，车道面宽度取值5.0米，砼运输车轮间距为1.8米。汽车限速为5km/h通过，通行的冲击系数由程序根据设定参数自动计算考虑，在“移动荷载分析控制中”中，临时钢栈桥结构基频取值为1.3Hz。xx水流速在栈桥处为2.87m/s。3）作用于钢管桩的流水压力可按下式计算（公路桥涵设计通用规范）：式中：钢管桩抗水流冲击检算主要是其抗倾覆性和抗滑移的检算。取K=0.73,g=9.81,=2.87m/s，则：P=0.73*0.6*10*2.87*2.87/（2*9.81）=0.64KN4）当洪水涨幅超过栈桥顶面标高8.5m时，作用于贝雷片的流水压力可按下式计算（公路桥涵设计通用规范）：式中：钢管桩抗水流冲击检算主要是其抗倾覆性和抗滑移的检算。取K=1.33,g=9.81,=4.2m/s，则：作用于单片贝雷片上的水平荷载P=1.33*0.9*10*4.2*4.2/（2*9.81）=10.76KN5.2.3荷载组合设计荷载按下式进行组合，验算构件强度荷载组合为：1.2恒载+1.4活荷载验算构件刚度的荷载组合为：1.0恒载+1.0活荷载：5.3主要材材料的设计计指标根据《钢结构设设计规范》（GB50017-2003）和《装配式公路钢桥多用途使用手册》以及《公路桥涵通用设计规范》，主要材料设计指标如表2所示：表2栈桥主要要材料设计计指标材料牌号抗拉、抗弯、抗抗压容许应应力（Mpa）抗剪容许应力（Mpa）一般型钢构件Q-235140*1.33=182280*1.3==104贝雷桁梁16Mn210*1.33=2733120*1.33=1566(注：临时结构容容许应力考考虑1.3的放大系系数)6计算分析6.1计算模模型及边界界条件设置置图6.1为钢栈桥桥midaas分析模型型图。其中中，贝雷架架上下弦及及直腹杆采采用梁单元元建模，斜斜腹杆采用用桁架单元元建模，材材质为16Mn，桥面小小分配横梁梁以及钢管管桩之间的的大分配横横梁以及钢钢管桩采用用梁单元建建模，材质质为Q235，贝雷架架剪刀撑及及钢管桩间间剪刀撑采采用桁架单单元建模，材材质为Q235，桥面板板采用板单单元建模，材材质为Q235级钢。图5栈桥mmidass分析模型型图边界条件及连接接设置如下下：1)桥面系构构件连接：：桥面板与与桥面分配配横梁I10采用共节节点连接，分分配横梁与与贝雷梁上上弦采用共共节点连接接。2)钢管桩桩桩底采用刚刚接，约束束六个自由由度。每组组贝雷片弦弦杆连接处处释放My。荷载处理恒载1：自重，软件根根据材料与与截面信息息自动计算算，并考虑虑1.2的放大系系数。活载1：后八轮渣土车车移动荷载载，记为HBL--60活载2:自重500t履带吊移移动荷载，记记为LD-550验算强度的荷载载组合1：1.2恒载1+1..4活载1验算强度的荷载载组合2：1.2恒载1+1..4活载2验算刚度的荷载载组合3：恒载1+活载1验算刚度的荷载载组合4：恒载1+活载26.2计算结结果分析由于midas计算算结果中，桥桥面系结构构构件总体体变形与贝贝雷桁架变变形一致，导导致桥面系系构件变形形输出结果果大于实际际变形，另另外在考虑虑桥面系构构件跨度均均较小，故故结果分析析中桥面系系构件仅以以强度满足足要求控制制；贝雷桁桁梁、分配配梁结果分分析中以强强度、刚度度均满足要要求进行控控制。6.2.1桥桥面板计算算结果图6、图7分别为组合1、组组合2桥面板强强度计算结结果：图6组合11桥面板应应力图由计算结果可知知：荷载组组合1作用下桥桥面板最大大应力为，满满足要求。图7组合22桥面板应应力图由计算结果可知知：荷载组组合2作用下桥桥面板最大大应力为，满满足要求。由以上分析可知知：桥面板板最大应力力为<2115Mpaa,故桥面板板设计满足足安全要求求。6.2.2I10aa桥面板工工字钢分配配横梁计算算结果图8、图9分别为为I100工字钢分分配横梁强强度计算结结果：图8组合1桥桥面分配横横梁应力图图由计算结果可知知：荷载组组合1作用下桥桥面分配梁梁最大应力力为，满足足要求。图9组合2桥桥面分配横横梁应力图图由计算结果可知知：荷载组组合2作用下桥桥面分配梁梁最大应力力为，满足足要求。由分析可知：桥桥面分配横横梁最大应应力为：，故故桥面板分分配梁设计计满足安全全要求。6.2.3I25aa工字钢分分配横梁计计算结果图8、图9分别为为I255a工字钢分分配横梁强强度计算结结果：图8组合1桥桥面分配横横梁应力图图由计算结果可知知：荷载组组合1作用下桥桥面分配梁梁最大应力力为，满足足要求。图9组合2桥桥面分配横横梁应力图图由计算结果可知知：荷载组组合2作用下桥桥面分配梁梁最大应力力为，满足足要求。由分析可知：桥桥面分配横横梁最大应应力为：，故故桥面板分分配梁设计计满足安全全要求。6.2.4贝贝雷桁梁计计算结果图10、图11分别为组组合1、组合2作用下的的贝雷架强强度计算结结果：图10组合1贝贝雷架应力力图由计算结果可知知：荷载组组合1作用下贝贝雷梁最大大应力为，满满足要求。图11组合合2贝雷架应应力图由计算结果可知知：荷载组组合2作用下贝贝雷梁最大大应力为，满满足要求。由以上分析可知知当贝雷架架应力最大大，应力最最大位置为为支点处立立杆，最大大应力<2273Mppa,贝雷架强强度满足要要求。图10、图11分别为组合1、组组合2作用下的的贝雷架挠挠度计算结结果：图10组合11贝雷架位位移图由计算结果可知知：荷载组组合1作用下贝贝雷梁最大大位移向下下，最大位位移为，满满足要求。图11组合22贝雷架位位移图由计算结果可知知：荷载组组合2作用下贝贝雷梁最大大位移向下下，最大位位移为，满满足要求。由以上分析可知知贝雷架位位移最大，位位移最大位位置为下弦弦杆跨中，最最大位移,,贝雷架刚刚度满足要要求。6.2.52I455a工字钢分分配横梁计计算结果图12、图13分别为组合1、组组合2双拼I45a分配横梁梁强度计算算结果：图12组合合12II45a应力图由计算结果可知知：荷载组组合1作用下双双拼36a工字钢最最大应力为为，满足要要求。图13组组合2I445a应力图由计算结果可知知：荷载组组合2作用下双双拼36a工字钢最最大应力为为，满足要要求。由以上分析可知知，荷载组组合2作用下双双拼36a工字钢最最大应力，故故分配横梁梁强度满足足要求。图14、图15分别为双双拼45a工字钢在在组合1、组合2作用下的的挠度计算算结果：图14组合合12II45a位移图由计算结果可知知：荷载组组合1作用下桩桩顶分配梁梁最大位移移向下，最最大位移为为，满足要要求。图15组合合222I455a位移图由计算结果可知知：荷载组组合2作用下桩桩顶分配梁梁最大位移移向下，最最大位移为为，满足要要求。由以上分析可知知，在荷载载组合2作用时，2I455a分配横梁梁位移出现现最大值，故故分配横梁梁刚度满足足要求。6.2.6钢钢管桩剪刀刀撑计算结结果钢管桩剪刀撑采采用10工字钢构构成，材质质为Q235钢，图18、图19分别为组组合1、组合2作用下剪剪刀撑强度度计算结果果：图18组合1剪刀撑应应力图由计算结果可知知：荷载组组合1作用下剪剪刀撑最大大应力为，满满足要求。图19组合2剪刀撑应应力图由计算结果可知知：荷载组组合2作用下剪剪刀撑最大大应力为，满满足要求。由以上分析可知知，荷载组组合2作用下剪剪刀撑最大大应力，故故剪刀撑强强度满足要要求。6.2.7钢钢管桩计算算结果1)钢管桩支反力图20为钢管桩桩支反力包包络图，由由分析结果果可知钢管管桩最大支支反力为：：F=5221.8KKN。图20钢管桩支支反力包络络图2)钢管桩强度计算算图21为钢管桩应力包包络图：图21钢管桩应力包络络图由上图可知：钢钢管桩最大大应力为，强强度满足要要求。3）钢管桩稳定性性计算钢管桩外露高度度为6.7mm(河床以上)，剪刀撑撑采用I10工字钢平平联及斜撑撑，纵向未未连接，自自由高度取取6.7米，计算算时钢管桩桩按一端自自由，一段段固定考虑虑。钢管桩最大反力力为F=4880.6KKN,钢管桩截截面尺寸为为Φ529xx8mm。计算长度：有效截面面积：：A=1330.9442cm22回转半径：长细比：查钢结构设计规规范，可知知轴心压杆杆容许长细细比：，稳稳定系数，故故钢管桩稳稳定应力大大小为：故钢管桩稳定性性设计满足足要求。钢管桩入土深度度需满足承承载力要求求，钢管桩桩单桩极限限承载力特特征值不应应小于576..72kNN。6.2.8栈桥整体体计算结果果栈桥各各构件计算算结果汇总总如下：表3栈桥各构构件计算结结果表构件名称最大应力(Mppa)最大变形(mmm)是否满足要求报警值8mm厚桥面板板10-是-I10背肋13.05-是-I25a分配横横梁104.2-是-贝雷架45.14.3是10剪刀撑21.5-是-2I45a分配配横梁142.90.95是4剪刀撑62.33-是-Φ529x8mmm钢管桩51.7-是-6.2.9钢钢管桩入土土深度计算算桥址区域长江支支流地基为为粘土，按按沉桩承载载力计算，查《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJD63-2007）得沉桩的容许承载力：式中：[Ra]——单单桩轴向受受压容许承承载力（kN）；（临临时结构安安全系数取取1/2）；u——桩的周长（m）,1.6662m；——地面以下各土层层厚度(m)；——桩端截面面积((m2)，0.222m2；n——土层数；——与li对应的各土层与与桩侧摩阻阻力标准值值(kpaa)；——桩端处土的承载载力标准值值(kpaa)，取80kppa；、r——分别为震动沉桩桩对各土层层桩周摩擦擦力和桩底底承压力的的影响系数数，采用液液压式振动动沉桩其值值均取为1.0。采用φ529*8mmm无缝钢管管立柱，有有效桩长从从河床面向向下计算。承承载力计算算时考虑钢钢管桩端承承力，、按土取值1.0。底层序号底层名称层厚（m）层顶高程（m）桩侧摩阻力标准准值qik(Kpa))备注①素填土030②卵漂石24.7-18.62100②-1夹粉砂0.9-19.2530③含粘土卵石100④-1全风化花岗岩4.9-24.4270④-2强风化花岗岩3.9-28.32160④-3中风化花岗岩3-31.32④-4微风化花岗岩8-39.32钢管桩入土深度度为：暂定管桩沉入②②层，，通过过计算得,,所以河床床以下桩长长，总桩长L=133.64mm，考虑卵卵石层地址址特殊，如如土长度取取13m，总桩长长取20m，实际现场场要求管桩桩以贯入度度控制。振振动锤的类类型选择钢管桩入土深度度6.944m，桩顶高高程6.7m，总长度度为13.664m。根据钢钢管桩入土土6.944m所承受摩摩阻力为480..6KN。拟选择DZJ990A振动锤。其具体参数如下下：激振力0～546KN，空载振振幅0～6.6mm，锤体质质量58000kg，导向中中心距0～403mm，电机功功率90KW，偏心轴轴转速11000r/miin。振动锤的激振力力是反映振振动桩锤综综合能力的的参数,桩在土中中沉入时,激振器的的激振力F必须大于于桩与土之之间的摩擦擦阻力。静静止于土壤壤中的桩,桩与土之之间的摩擦擦力为静摩摩擦力,当给它施施加振动的的作用力后后,会造成桩桩与土间摩摩擦力的急急剧下降。如如用f表示桩与与土间的静静摩擦力,fvv表示有振振动作用时时桩与土间间的摩擦力力,则F、f与fv之间的关关系可表示示为F≥fv=uuf式中:u—振动作作用下摩擦擦力的降低低系数。在特定的土层条条件下u主要受振振动加速度度大小的支支配,故随着振振动加速度度的加大,将会带来来土的液化化现象,引起振动动粘着阻力力。实验表表明,振动加速速度超过10倍的重力力加速度以以后,土的降低低率变得十十分微小,甚至接近近零,因此它存存在某个极极限值fvmin。查