西沥大桥栈桥稳定验算

栈桥稳定验算计算书1栈桥设计依据1.1《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021-89）1.2《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）1.3《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》、1.4《海港水文规范》（JTJ213-98）1.5《珠海市斗门区S365线西沥大桥改建工程 两阶段施工图设计》1.6、《珠海市斗门区S365线西沥大桥改建工程 工程地质详细勘察报告》1.7《珠海市斗门区S365线西沥大桥改建工程 总体施工组织设计》1.8西沥大桥改建工程招标文件，施工合同等资料设计荷载2.1、栈桥（1） 8m3混凝土输送车：自重151,载重量191,行驶速度控制在20Km/h，动载系数取1.3；（2） 起重机械：50吨履带吊，自重501。按在栈桥进行栈桥施工选取计算荷载,取施工吊重101。（3） 栈桥材料自重不计，包含在安全系数中。2、 钢平台（1） 8m3混凝土输送车：自重151,载重量191,动载系数取1.3；（2） 起重机械：50吨履带吊，自重501。按履带吊在在钢平台上吊装作业选取计算荷载，取施工吊重201。（3） 主要计算吊机作业平台，平台材料自重不计，包含在安全系数中（4） 均布堆载：10KN/m2（5） 施工期间河床冲刷深度按2m计算。荷载组合1） 恒载+汽车荷载+涌潮压力+制动力+风力；2） 恒载+履带吊车+涌潮压力+制动力+风力。本栈桥恒载主要为型钢桥面系并按以下安全系数进行荷载组合：恒载1.2,活载1.3。桥区自然条件4.1水流速度 V=2.18m/s4.2横向水流速度v=0.28m/s4.3风况年平均风速3.3m/s实测最大风速25m/s台风最大风速43m/s4.4地震烈度七度地震峰值加速度0.1g4.5通航等级内河I级4.6河床冲刷2m4.7涨退潮水位及流速涨潮始测水位：+1.41m终测水位：+1.53m流速0.34m/s 最大横向流速0.04m/s退潮始测水位：+1.51m终测水位：+1.29m流速0.66m/s 最大横向流速0.17m/s栈桥稳定计算钢管桩入土后，其泥中部分作为固定端，水中部分为悬臂端，受潮流、风力、波浪等水平力的影响，在泥水交接面处钢管桩产生最大弯矩，因此需验算其应力是否符合要求。在制动力和水流荷载和风荷载作用下桩顶产生最大水平位移，此时需验算其稳定性。A）桩顶水平位移稳定计算5.1风荷载根据气象部门提前使用了新标准：热带低压：6—7级（10.8—17.1米每秒）热带风暴：8—9级（17.2—24.4米每秒）强热带风暴：10—11级（24.5—32.6米每秒）

台风：12—13级（32.7—41.4米每秒）强台风：14—15级（41.5—50.9米每秒）超强台风：16—17级（大于51.0米每秒）本报告考虑在对称施工时遇台风影响下（取极值43m/s）的钢管桩安全度。风荷载计算考虑最不利情况：右侧桥面承受风荷载影响，其风荷载按照公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）4.3.7的相关条文计算：F=kkkWA（F为风荷载标准值，单位：kN）；wh013dwh whV=k・k・Vd2 5 10B二1m；H二3m，其中B取桥面长度，H取桥面宽度参数确定:k——设计风速重现期换算系数，对施工架设期桥梁，k=0.75；00k1—风载阻力系数，查表得k1=0.8;k2——风速高度变化修正系数，查表为A类地表粗糙度，用内插法得出:咼度51015K21.081.171.23在本桥桥面高度位置在本桥桥k二1.08；2k——地形、地理条件系数，查表得k=1；3 3k——阵风风速系数，对A/B类地表k=1.38；5 5V——桥梁设计基本风速（m/s），查表得V=43；1010AwhAwh竖向迎风面积，A=lX3=3m2；whY——空气重力密度，丫=1.205(kg/m3)二0.0118KN/m3(20°C)F=kkkWA=0.75x0.8x1x2.43x3=4.374(kN)wh 0 13dwhF二1.2F二1.2x4.374二5.25(KN)风 wh作用力等效位置距桩底处18-3/2=16.5m5.2潮流作用力根据《港口荷载规范》，采用如下公式计算潮流对钢管桩的作用力：Fw=C—V2Aw2式中，Fw—为水流力Cw—为水流力系数p—为密度v—为流速A—为遮流面积。根据《港口荷载规范》Cw取0.73,p取1.025、最大落潮水的流速取2.85m/s,A=0.63*13.5=8.51M2,则Fw二C匕V2A二0.73X1.0255/2X285^X88>51=23.26KNw25.3汽车荷载及制动力汽车荷载制动力按同向行驶的汽车荷载(不计冲击力)计算，一个设计车道上由汽车荷载产生的制动力标准值按规定的车道荷载标准值在加载长度上计算总重力的10%计算，但公路I级汽车荷载的制动力标准值不得小于165KN。公路II级汽车荷载的制动力标准值不得小于90KN。5.3.1、栈桥汽车荷载8m3混凝土输送车：自重151,载重量191,行驶速度控制在20Km/h，动载系数取1.3；起重机械：50吨履带吊，自重501。按在栈桥进行栈桥施工选取计算荷载,取施工吊重101。栈桥材料自重不计，包含在安全系数中。8m3混凝土输送车荷载：1・3X(15+19)=44・2T50吨履带吊：50+10=60T>44.2T所以栈桥采用50吨履带吊荷载公路-II级车辆荷载时，根据规范，按汽车一超20级荷载布置，荷 载为5个集中荷载30kN、120kN、120kN和140kN、140KN，轮距为3.0m、1.4m、7.0m和1.4m，计入冲击系数1.1后，其集中荷载为33kN、132kN和132kN、154KN、154KN。总公有60.5T和60T接近。又因MIDAS上有直接加公路I级荷载的方法。所以栈桥汽车荷载选择公路II级。制动力F=0.1X60=6T且F>9T为确保栈桥安全制动力F取10T以节点荷载形式作用于桩顶.5.3.2、钢平台汽车荷载（1）8m3混凝土输送车：自重151,载重量19t,动载系数取1.3；（6）起重机械：50吨履带吊，自重501。按履带吊在在钢平台上吊装作业选取计算荷载，取施工吊重20t。8m3混凝土输送车荷载：1・3X（15+19）=44・2T50吨履带吊：50+20=70T>44・2T所以栈桥采用50吨履带吊荷载因钢平台上车辆基本静止作业，履带作用在I36上，履带长4.66m，所以吊车荷载以均布荷载的形式作用在4根I36上。Q=700/4X5=35KN制动力考虑吊车起吊瞬间的作用力，取F=10T，同样以节点荷载形式作用于桩顶节点。单桩受力图示：

整体模型:由以上分析可得：在栈桥上施加公路I级荷载，同时钢平台上考虑50T履带吊并加上制动力T，同时所有桩上考虑风荷载和潮流作用时。荷载为最不利组合。根据栈桥设计图纸，选取一跨进行空间建模：DEFORMEDSHAPEas13：'85.443349'6.6|5.8-&.41；>5.27'00113.010010000.010010.0010.010.0000.013.193SS•65.87^50.013010.0006.03S57----ALfcai^-5.6405.609ill■搀?mj7i>僖―严\&915-—文件2挨析"1单妆：匚m日朗：02/10/2012CBall:111MAX:127Yi-U.yj?X-DIR=»1.309E4-000DEFORMEDSHAPEas13：'85.443349'6.6|5.8-&.41；>5.27'00113.010010000.010010.0010.010.0000.013.193SS•65.87^50.013010.0006.03S57----ALfcai^-5.6405.609ill■搀?mj7i>僖―严\&915-—文件2挨析"1单妆：匚m日朗：02/10/2012CBall:111MAX:127Yi-U.yj?X-DIR=»1.309E4-000NODE=50Y-DIR=S.316E4-000NODE=263Z-DIR=-S.975E-001NODE=20SCOMB.=S.420E+000NODE=1272.494E+001＞：：：-U,48：： Z分折塔累5.2545.3$915.298O.OtiOI0.000100.000i°-ooi|O,OTo.noo0.000O.OlJOI0.000]0.0III010.0000.0l；l010.0008B4CMBEAMSTRESS担合(最大11)_CT'g.65753e+0017.41607e+0015.17461e+0012.93314e+0010.00000e+000k■--1.54'979e+001kW-3.79125e+001-6.03271e+001-8.27418e+001■--l.i：i5156e+002-1.2757le+002系数=MAX:256MIN:437BEAMSTRESS担合(最大11)_CT'g.65753e+0017.41607e+0015.17461e+0012.93314e+0010.00000e+000k■--1.54'979e+001kW-3.79125e+001-6.03271e+001-8.27418e+001■--l.i：i5156e+002-1.2757le+002系数=MAX:256MIN:437女件:章■徨：N/mm"202/10/20122.4940E+001Call;111X：-121,48：： ZY：-0,837 J X桩底最大应力149MPaB)单桩压弯应力复核及稳定计算钢栈桥的钢管桩为2X630@8,钢管桩上部外露长度18m。钢管桩的截面特性为：A=0.0156m2 Ix=Iy=0.000756m4W=gD3xG-a4)=^x0.633xG—0.974)=0.0024加332 32i=i=0.175x(D+d)=0.175x(0.63+0.622)=0.22mx y长细比：入=九=折=异=%22=82xzy当履带吊车直接压在桩顶时，桩受的竖向压力最大，有两排桩所以，F=700/2=350KN,假定此时制动力T也平均分配到两根桩顶：T=90/2=45KN此时单桩承受最不利荷载，其受力模型如下：

F=.5bGKNF=.5bGKN单桩受力模型M二Tx/二22.5x18二405KNXM二Fx/+Fx/二5.25x17+25.88x11.5二386.87KNY / 1 w2F二350KN5.2.1弯矩作用在主平面内的拉弯构件和压弯构件，其强度应按F列规定计算：式中人、人-与截面模量相应的截面塑性发展系数，应按表5.2.1采用o查表得Y=Y=1-15x yN M M /350+ 一+―=(A yW N M M /350+ 一+―=(A yW yWn xx yy=304MPa405II(5.2*5*1)+ + 386"7 )X10_30.01561.15x0.00245 1.15x0.002455.2.5弯矩作用在两个主平面内的双轴对称实腹式工字形（含H形）和箱形（闭口）截面的压弯构件，其稳定性应按下列公式计算：式中＜pR、＜pj对强轴t-X和弱轴y—y的轴心受压构件稳定系数*仏、他—均匀弯曲的受弯构件整体稳定性系数，按附录B计算•其中工字形（含H型钢）截面的非悬臂（悬伸）构件仇%可按附录B第B5节确定■咒『可取1•0；对闭口截面，取咒％=仇y=1•0；mx.mv 所计算构件段范围内对强轴和弱轴的最大弯矩；N；：x、Nd"-参数*NJ=兀'KA/（1.lAx）♦N£=n2EA/（1.Up;Wx、Wy-对强轴和弱轴的毛截面模量；0、0-一-等效弯矩系数，应按5.2.2条弯矩作用平面内稳1nut1my定计算的有关规定采用；p、B一一等效弯矩系数，应按5.2.2条弯矩作用平面外稳1?x1ty定计算的有关规定采用。根据长细比九=九x yx=根据长细比九=九x yx=%.22=82查表得申=0.77申=1.0