高速公路栈桥计算书

高速公路

栈桥设计计算书

二零一七年十月

目录

1.概述.......................................................1

2.设计规范及依据............................................1

3.设计条件...................................................1

4.结构布置型式及材料特性....................................1

4.1结构布置型式..........................................1

4.2材料特性.............................................2

5.荷载计算..................................................3

5.1恒载..................................................3

5.2活载..................................................3

6.桩嵌固点计算..............................................4

7.主栈桥计算................................................4

7.1工况分析..............................................4

7.2工况与计算模型.......................................5

7.3计算结果汇总..........................................9

7.4钢管桩稳定性验算.....................................10

8.钢管桩桩长计算............................................11

9.上部结构计算..............................................12

临时工程•栈桥设计计算书

1.概述

2.设计规范及依据

(1)主线及互通匝道初步设计图

(2)《初步设计阶段工程地质勘查报告》；

(3)《港口工程荷载规范》(JTS144-1-2010)；

(4)《港口工程桩基规范》(JTS167-4-2012)；

(5)《海港水文规范》(JTS145-2-2013)；

(6)《钢结构设计规范》(GB50017-2003)；

(7)《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-20I5)；

3.设计条件

1、栈桥设计边界条件引用《初步施工图设计》设计说明相关数据。

2、主线栈桥设置在前进方向左侧。

3、栈桥宽度按9米设计。

4、栈桥荷载主要8方混凝土罐车、50t吊机、钢护筒重约301,钢筋笼约201,回旋

钻机和旋挖钻机。

4.结构布置型式及材料特性

4.1结构布置型式

栈桥顶标高暂定+3.0m,宽9m。面层体系自上而下依次为桥面板、横向分配梁122a。

主纵梁采用321型单层9排贝雷片，承重梁采用2H600X200X11X17型钢；栈桥下部

结构采用桩基排架，排架横向桩间距3.825m,纵向间距12m,每60m设置制动墩，每

120m设计伸缩缝，排架桩基采用中630x8mm。

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栈桥标准横断面

4.2材料特性

1)Q235钢材的强度设计值：

弯曲应力/=215MPa(/<16mm),/=205MPa(16mm<Z<40mm)

剪应力=125MPa(/<16mm),fv=120MPa(16mm</<40mm)

2)Q345钢材的强度设计值：

弯曲应力/=310MPa(Z<16mm),/=295MPa(l6mmy<35mm)

剪应力fv=180MPa(Z<16mm),fv=170MPa(l6mm<Z<35mm)

端面承压£=40(UN

3)321型贝雷特性：

弦杆许用内力[N]=560kN；竖杆许用内力[N]=21OkN

斜腹杆许用内力[N]=17L5kN

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5.荷载计算

5.1恒载

结构自重。

5.2活载

5.2.1车辆荷载

(1)10方混凝土罐车：载重时重量43t

总重：400kN

轮距：1.8m

轴距：4.05m+1.35m

前轴重力标准值：70kN

后轴重力标准值：2X180kN

前轮着地面积：0.30mX0.20m

后轮着地面积：0.60mX0.20m

车辆荷载布置与桥面考虑两辆车并排行驶，如下图所示:

30JUCUCO

一1.8一一L3J一1.8一

(2)80t履带吊通行；桩顶起吊，吊重303总重1103侧吊考虑70%重量作用在

同一条履带。

履带着地面积：5.5mx0.8m履带中心距：4.2m

5.2.2汽车制动力

纵向荷载考虑汽车制动力，根据《公路桥涵设计通用规范》QTGD60-2004)中4.3.5

查得，汽车制动力为汽车荷载的10%,此处栈桥按双车道设计，取水平制动力为

2x43=86KN,按单跨相邻两跨9根钢管桩分配制动力，每根桩的力为9.6KN,受力

点位于桩顶部位。

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6.桩嵌固点计算

钢管桩嵌固点计算引用《港口工程灌注桩设计与施工规程》（JTJ_248-2001）计算公

\EI

式431-1,4.3.1-2,L>4T,T=?t=r）T。

Vmb。

L,：桩的入土深度（m）

T：桩的相对刚度系数（m）

Ep：桩的弹性模量QkN/m1）,Q235钢斗=2X10MN/〃J

Ip：桩的截面惯性矩（M*）,

巾630X8mm钢管桩Ip=0.756x10-3mm4

m,桩侧地基土水平抗力系数随深度增加的比例系数（%N/M（）,按《港口工程灌

注桩设计与施工规程》表4.3.1取值。流塑粘性土，淤泥m取3000雨/一

Z：桩的受弯嵌固点距泥面的深度（m）

7：系数，取L8〜2.2,当桩顶较接或自由长度较大时取消值，这里取中位数2.0。

4）630X8mm钢管桩嵌固点计算：

T=5座=2.09m,t=4.18

\岫）

泥面标高-0.5m,嵌固点标高-0.5-4.18=-4.68m,取5m。

钢管桩入土深度L>4T=8.36m,按弹性长桩考虑。

7.主栈桥计算

7.1工况分析

7.2.1计算工况

计算按二跨12米为模型，按两10方混凝土罐车和履带吊机分别作用，计算荷载

工况如下：

工况荷载

工况一自重+双罐车偏载作用边墩

工况二自重+双罐车偏载作用跨中

工况三自重+双罐车偏载作用中墩

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工况四自重+履带纵向偏载作用边墩

工况五自重+履带纵向偏载作用跨中

工况六自重+履带纵向偏载作用中墩

工况七自重+履带横向偏载作用边墩

工况八自重+履带横向偏载作用跨中

工况九自重+履带横向偏载作用中墩

考虑①自重、②罐车、③履带吊、④车辆制动力（仅罐车）。

各工况荷载组合如下：

正常工作期

基本组合：

1.2义①+1.4X（②+④）

1.2X①+L4X③

标准组合：①+②+④

①+③

履带吊通行时罐车不通行。履带吊通行分别考虑作用在跨中（弯矩最大）及端部

（剪力最大）贝雷上。

7.2工况与计算模型

7.2.2计算模型

采用MIDAS计算，各构件均采用梁单元。

一、主栈桥整体计算模型:

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12m跨单排墩分析模型

双罐车偏载作用边墩

双罐车偏载作用跨中

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履带纵向偏载作用中墩

履带横向偏载作用边墩

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履带横向偏载作用中墩

7.3计算结果汇总

1)构件计算结果汇总

构件类型工况一工况二工况三工况四工况五

组合应力(MPa)78.469.490.748.351.5

钢管桩

弯矩(kN•m)97.375.295.79.915.8

(t)630X8

轴力(kN)630.4597.8800694.2702.3

承重梁组合应力(MPa)44405132.435.2

2H600X200剪应力(MPa)30.230.740.434.431.9

弦杆轴力(kN)95.4223.357.2305.8365.3

12m跨

竖杆轴力(kN)113.283.797.1189.1131.5

贝雷

斜杆轴力(kN)65.37649.8146.1129.9

构件类型工况六工况七工况八工况九备注

组合应力(MPa)63.449.551.565.6

钢管桩

弯矩(kN-m)2.4610.32.4基本组合

4)630X8

轴力(kN)980.2743.5737.71017.2

承重梁组合应力(MPa)43.455.755.569.3

基本组合

2H600X200剪应力(MPa)52.135.637.650.8

弦杆轴力(kN)96.6218.8269.5112.8

12m跨

竖杆轴力(kN)181.1143.3107.4114.8标准组合

贝雷

斜杆轴力(kN)103.679.5100.393.7

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2)整体位移

类别工况一工况二工况三工况四工况五

竖向位移(mm)6.312.93.91520.9

类别工况六工况七工况八工况九备注

竖向位移(mm)4.912.015.75.6标准组合

3)4)630X8钢管桩反力(固结)

工况工况工况工况工况工况工况工况工况

类别备注

四五八七八九

标准

轴力(kN)459.1448.3592.7501.8515.6714.2539.9548.2747.9

组合

7.4钢管桩稳定性验算

钢管桩6630x8：

工况三下，最不利内力组合：N=800kN,M=95.7kN*m

工况九下，最不利内力组合：N=1017.2kN,M=2.4kN«m

钢管桩“630x8：A=15632mm2Ix=0.756X109mm4Wx=2,4X106mm3i=220mm

两端按较接考虑，计算长度按Lo=8OOOmmA=Lo/i=36.4

属于b类截面，查表得q)x=(Py=O.912

1)弯矩作用平面内稳定计算：

NBEYMY

工况三：CJ=­+卬=小〃、=91.8Mpa<f=215Mpa

A<PxYXW1X(1-0.8N/N,EX)

工况九：(7=—+-----/㈣/=72.4Mpa<f=215Mpa

A(pxyMixQ一0-8N/N'EX)

2)弯矩作用平面外稳定计算：

N,九工乂工

工况三：G=----Fri_84.0Mpa<f=215Mpa

0yA(Pb^lX

,N,BtxMx

工况九：(J=----1-Tl=66.lMpa<f=215Mpa

(Pb^lx

钢管桩稳定性验算满足要求。

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8.钢管桩桩长计算

泥面标高参考《初步设计阶段工程地质勘查报告》。

根据《港口工程桩基规范》(JTS167—4—2012)第4.2.4条:

2/」（①4+型）

YR

式中:

Qd—单桩垂直极限承载力设计值(kN)；

力―单桩垂直承载力分项系数，取1.45；

U—桩身截面周长(m)；

单桩第i层土的极限侧摩阻力标准值(kPa)；

4—桩身穿过第i层土的长度(m)；

%—单桩极限桩端阻力标准值(kPa)；

CQZK35钻孔地质条件:

桩侧摩阻力桩端阻力

岩土名称标高(m)

(kPa)(kPa)

淤泥质粉质粘土-1.5〜-7.515——

粉砂-7.5〜75.430——

淤泥质粉质粘土-15.4〜-33.21560

粉质粘土-33.2〜-52.230120

细砂-52.2〜-59.965200

CQZK38钻孔地质条件:

岩土名称标高(m)桩侧摩阻力(kPa)桩端阻力(kPa)

淤泥质粉质粘土-0.47〜-7.8715——

粉砂-7.87〜-15.7730——

淤泥质粉质粘土-15.77〜-39.871560

粉质粘土-39.87〜-41.7740160

粉质粘土-41.77〜-59.6730120

细砂-59.67〜-68.7765200

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CQZK39钻孔地质条件:

岩土名称标高(m)桩侧摩阻力(kPa)桩端阻力(kPa)

淤泥质粉质粘土1.37〜-5,6315——

粉砂-5.63—12.3330——

淤泥质粉质粘土-12.33〜-42.831560

粉质粘土-42.83—58.6330120

细砂-58.63〜-68.6365200

CQZK43钻孔地质条件:

岩土名称标高(m)桩侧摩阻力(kPa)桩端阻力(kPa)

淤泥质粉质粘土1.15—7,6515一

粉砂-7.65〜-14.3530—

淤泥质粉质粘土-14.35〜-38.051560

粉质粘土-38.05〜-45.5540160

粉质粘土-45.55〜-58.9530120

粉质粘土-58.95〜-69.0550180

钢管桩“630X8桩端最大压力标准值748kN。以CQZK39地质资料计算，桩底标

高-30m。

Qd=p^-x1.92x(5.2x12+4x20+5.6x25+4.1x35+0.62x40)

+—!-x15130x10