钢栈桥及便道施工方案.doc

目录 1 工程概况3 1.1 路线走向.3 1.2 工程地形.3 1.3 地质概况.3 1.4 水文条件.4 1.5 气象条件.5 2 施工工艺.7 2.1 钢栈桥施工方案.7 2.2 便道施工方案10 3 栈桥施工计算书11 3.1 主栈桥计算书11 3.2 副栈桥计算书25 4 便桥、便道施工进度计划39 4.1 便桥施工进度计划39 4.2 便道施工进度计划39 5 栈桥、便道施工用料40 5.1 施工栈桥40 5.2 回填拆房土、块石方案便道成本分析40 6 施工期环境保护措施.40 6.1 污染防范措施.40 6.2 现场文明施工措施.41 7 质量管理点的设置计划.44 附图： 钢栈桥及便道总平面图45 副栈桥平面图46 主栈桥横断面图47 主栈桥纵断面图48 1#6副栈桥横断面图49 1#6副栈桥纵断面图50 7#、10副栈桥横断面图51 7#、10副栈桥纵断面图52 8#9副栈桥横断面图53 8#9副栈桥纵断面图54 11#30副栈桥横断面图55 11#30副栈桥纵断面图56 主栈桥接岸结构示意图57 刚栈桥伸缩缝示意图58 刚栈桥剪力撑示意图59 刚栈桥各部位连接示意图60 便道断面图61 钻孔 ck2 地质图62 1 1 工程概况工程概况 1.11.1 路线走向路线走向 本项目起自永定新河河口南侧的海滨大道疏港三线立交 （k21386.208）,向北先后跨越疏港四线（规划港岛客运专线）和规 划的永定新河主河道。沿线以高架桥形式向北延伸,在 k23+200 处和 k24+200 处跨越泰达控股填海造陆的入海路,在 k27 处避让开贝壳堤缓 冲区.最终点位蛏头沽村东北侧(k30+506.808)接海滨大道北段高速公 路主线收费站。路线全长 9.12 公里，其中桥梁长 8.6 公里，工程大部 分处于海挡以外的沿海滩地之中。我部承担 k21386.208 k27551 段（1#159#排架）所有灌注桩、承台、系梁、墩柱、盖梁，及 0#3#、31#42#、58#62#，76#87#预应力砼现浇箱梁，以及永定河 特大桥全部。 1.21.2 工程地形工程地形 灌注桩施工区域位于华北平原北部海冲积平原，地貌特征为滨海低 地、泻湖洼地和海滩。地势低平，海相与陆相相交互沉积地层。 1.31.3 地质概况地质概况 按地质成因主要分为八个地质成因层，现根据各土层时代成因及物 理力学性质详细阐述如表 1-1。 表 1-1 土层 成因 年代 岩性 层厚 (m) 层底标高 (m) 承载力 (kpa) -1 夹粉质黏土 1.0010.0 0 1.448.26 90 2 粉土 100 第海相层 q42m 2 夹粉质黏土 4.6018.0 0 12.4818.5 6100 第陆相层 q4lal 粉质黏土 4.0010.8 0 19.4323.5 6 130 -1 粉质黏土 140 第陆相层 q3eal -2 粉土、粉砂 6.0013.1 0 -29.28-33.29 160 粉细砂 180 第海相层 q3dmc 粉质黏土 10.3018. 00 -42.83-47.79 170 第陆相层 q3cal 粉细砂 9.4017.0 0 -55.94-60.08 200 粉质黏土 220 第海相层 q3bm 夹粉细砂、粉 土 最大 13.30 240 粉质黏土 270 第陆相层 q3aal 粉细砂 最大 17.00 270 粉细砂 300 第海相层 q23mc 粉质黏土 最大 37.6 300 1.41.4 水文条件水文条件 1.4.11.4.1 潮汐潮汐 本区属不规则半日潮，每日两潮，滞后 45 分钟，一般涨潮时间为 6 小时，退潮时间为 6 小时 22 分钟，最大潮差可达 4m，一般潮差为 23m。 潮位特征值（以新港理论最低潮面起算，下同） 年最高高潮位 5.81m（1992 年 9 月 1 日） 年最低低潮位1.03m（1968 年 11 月 10 日） 年平均高潮位 3.77m 年平均低潮位 1.34m 平均海平面 2.56m 平均潮差 2.43m 最大潮差 4.37m（1980 年 10 月） 1.4.21.4.2 波浪波浪 根据塘沽海洋站多年波浪实测资料统计分析得：常浪向为 ene 和 e 向，其出现频率分别为 9.68%和 9.53%。强浪向 ene 向，次强浪向 h41.5 的出现频率为 1.35%,t7.0 秒的频率为 0.33%。 设计波浪要素： 波高五十年一遇 h1%3.340m 波长 l5.7s 本海区的年强浪向为 nnw，其次是 e 向；常浪向为 s。本海域的不利 浪向为 ene，e 向。 1.4.31.4.3 海流海流 本区基本为往复流型，涨潮主流向 nw，落潮主流向 se，涨潮主流向 se，涨潮流速大于落潮流速，最大流速垂直分布大致由表层向底层逐 渐减小。平面分布是由岸边向外海随着水深的增加而逐渐增大。流速 小于 40cm/s 的累计频率为 96.4%。 1.51.5 气象条件气象条件 本区域主要属于温暖带半湿润大陆性季风气候。主要气候特征：季 风显著，四季分明，春季干燥多风，夏季湿暖适中，冬季寒冷少雪。 1.5.11.5.1 气温气温 多年平均气温 12.2（天津站）12(塘沽站),最高气温 39.6 (天津站)39.9（塘沽站） ，最低气温22.918.3(塘沽站)。 1.5.21.5.2 降雨量降雨量 多年平均蒸发量 1779.5 毫米（天津站）1909.6 毫米（塘沽站） 。 据 19511980 年天津和塘沽气象站观测资料，多年平均降水量 569.9 毫米（天津站）602.9 毫米（塘沽站）,年最大降水量 976.2 毫米 （天津站）1083.5 毫米（塘沽站） ，最小降水量 269.5 毫米(天津站) 178.4 毫米（塘沽站） ，汛期 69 月占全年降水量的 82%。 1.5.31.5.3 主导风向风速主导风向风速 区域年平均风速为 4.5 米/秒，最多风向为西南风。冬季多北风，夏 季多东南风和东风。多年各月最大风速值为 24 米/秒，出现在一月份。 1.5.41.5.4 冻结冻结 根据建筑地基基础设计规范（gb500072002）,本场区标准冻 土深度 0.60m。冻结期平均为 130 天，霜冻期可达 187 天。 1.5.51.5.5 海冰海冰 常年渤海湾冰期约为 3 个月（12 月上旬至次年 3 月初） ，其中 1 月 中旬至二月中旬冰况最严重，为盛冰期。盛冰期间，沿岸固定冰宽度 一般在 500m 以内，冰厚为 1025cm，位于北部浅滩地区的曹妃甸和南 堡一带沿岸固定冰宽度较宽，曹妃甸一带可达 34km，南堡 2km 左右； 流冰外缘大致在 1015m 等深线之间，流冰方向多为 senw 方向，流 速一般为 0.3m/s 左右。但重年份盛冰期间，渤海结冰范围占整个渤海 海面 70以上，除渤海中部外，其他海区全被海冰覆盖，渤海湾冰厚 一般为 3040cm，最大 60cm 左右。 1.5.6 海啸与风暴潮 2002 年出现风暴潮增水超过 0.5m 有 24 次，其中超过 1.0m 的有 8 次，最大增水出现在 2 月 8 日，增水 1.34m，因未与天文大潮遭遇，最 高潮位仅为 3.34m。2003 年是近年来风暴潮灾害最严重的一年，10 月 11 日天津近岸海域受东北 911 级大风和天文大潮的共同影响，出现 了特大温带风暴潮，最高水位 5.33m。最近一次是在 2007 年 3 月 4 日， 天津海域发生较大风暴潮，塘沽地区最高潮位达到 4.7m，汉沽地区最 高潮位达 4.35m。由于及时启动防潮应急预案，风暴潮未造成灾害，滨 海地区无人员、财产损失。 2 2 施工工艺施工工艺 2.1 钢栈桥施工方案钢栈桥施工方案 根据现场地形，钢栈桥拟从港航初头为起点修至第 1 排架 k21.423 长度为 60m,再从第 1 排架 k21.423 顺桥方向在桥梁的海侧 距桥边 2 米位置修至第 4 排架 k21.525,长度为 102m，第 4 排架第 6 排架为通航预留出航行通道，通道长 90m,从第 6 排架 k21.635 为 起点在桥梁的海侧距桥边 4 米位置修钢栈桥，修至第 17 排架 k22.403m, 长度为 768m,栈桥总长 870 米，宽 6m。等 4#、6#排架灌 注桩、承台、墩柱、盖梁修完后，拆除 3#4#排架间的栈桥，补在 6#排架至 5#排架之间，以供 5#排架施工 ，3#4#，4#5#之间为航 行通道。 2.1.1 钢栈桥施工钢栈桥施工 水上栈桥主要包括主栈桥、副工作平台，二者顶标高一致，为 保证副工作平台在施工期间重复利用的功能，要保证栈桥的各部分 的受力不影响其他部分受力情况，铺设桩以上部分结构时就断开。 栈桥桥面按照平均高潮位+3.77 米， （所有高程全部为大沽高程)设 计，再考虑 1 米浪高,确定桥面标高定为+4.5m。主副栈桥都满足 50t 履带吊和搅拌车进行施工作业的要求设计，副栈桥另外还要满 足堆货荷载（小于 3t/m2,实际施工中进行控制)。 2.1.1.1 基础形式基础形式 主栈桥：打入桩基础采用三根（横向间距 2.45+2.45m）600 钢管桩(壁厚 8mm 顶面厚 10mm,2m),吊车悬吊 90kw 振动锤振动打入 土 15m 深,桩顶面标高+3.54m,桩基纵向间距 6m。,由于地面地质条 件相差不大，在施工过程中拟采用 20m 长度的钢管桩。 副工作平台：1#6#排架为 2 排灌注桩，桩间距为 4m,工作平台 做成 12m*48m 平台,桩基础采用四根（横向间距 3+3+3m）600 钢管 桩(壁厚 8mm 顶面厚 10mm,2m),同主栈桥，见附图。11#34#为 1 排 灌注桩，工作平台做成 8m*48m 平台, 桩基础采用四根（横向间距 2.45+2.45+2.45m）600 钢管桩(壁厚 8mm 顶面厚 10mm,2m), 施工 方法同主栈桥，见附图。 8#及 9承台尺寸为 44.4*30.6m,承台较大,灌注桩为 70 根，为 此修建 54m*34m 工作平台。 2.1.1.2 结构形式结构形式 主栈桥（6m 宽）上部结构依次为：桩顶横梁为双拼 40a 工字钢, 9 道（间距 750mm）36 a 工字钢作为纵梁,横向走道满铺 200200mm 木方作路面,每隔 6m 加设一道 20 槽钢,桥面宽 6 米。行车道满足 50 吨履带吊行走及砼罐车行走。边缘用 48 钢管设置护栏,护栏高度 1.2m,每隔 6m 一个竖杆,横杆中间及顶面设置两道。 副工作平台上部结构依次为：桩顶横梁为双拼 40a 工字钢,并且 焊接成为整体， 36 a 工字钢作为纵梁,横向走道满铺 200200mm 木方作路面,桥面宽 8 米、12m ,满足 50 吨履带吊行走及起吊工作。 边缘用 48 钢管设置护栏,护栏高度 1.2m,每隔 6m 一个竖杆,横杆 中间及顶面设置两道。 同时为考虑吊机从主栈桥向副栈桥移位时，扭矩较大，为此主 栈桥与副栈桥相交段的钢管桩全部用剪力撑连上，桩露出泥面 3m 以 上的部位亦加设剪力撑（详见附图） ，保证整体性和足够的刚度。同 时主栈桥与副栈桥连接处全部焊牢。 栈桥的所有结构连接处均采用焊接，钢管桩与横梁的焊角尺寸 为 1cm,双拼 40a 工字钢横梁连接方式为每隔 20cm 进行长 20cm 焊角 尺寸 1.5cm 的焊接，主梁与次梁的连接方式为焊接长度为主梁宽度， 焊角尺寸为 1.5cm，两条次梁连接方式为焊接长度为次梁揣手长度 (15cm),焊接厚度为 1.5cm，焊接整体性较好，可有效抵抗风浪冲 击，详见附图。主栈桥每隔 60m 设置伸缩缝，详见附图。 主栈桥接岸结构为用一排 20 工字钢作挡土墙，在其后回填坡度 为 1：1.5 的拆房土，详见附图。 主栈桥、副栈桥及吊车平台的结构形式及构造见附图。 2.1.1.3 施工流程及施工工艺施工流程及施工工艺 测量定位 导向杆固定 吊机就位 起吊钢管桩 将 钢管桩打至设计标高 切割限位槽 安装上部结构 扶手安 装 设备移位进行施工下一跨栈桥 陆上推进施工港航码头4#排架主栈桥,先用 50t 履带吊吊震动 锤施打 1 排3 排钢管桩，3排架先插上钢管桩立稳后再吊振动锤 施打达到标高，钢管桩施打完成后，安装横梁、纵梁、木方，然后 吊机向前移位施打 2排架，在安装上部结构，依次类推， 6#排 架14 排架为孤岛，施工方法先用方驳吊机组施打钢管桩,安装上 部结构,形成 12 米平台后,吊机爬上平台后向前推进施工,自航驳运 输钢管桩及上部结构,配辅助吊机及运输车供给.打桩采用定制导向 框架定位，即先由测量人员在已施工完的桥面上打出纵横轴线，由 50 吨吊车吊住导向框架依此纵横轴线向前延伸及左右平移，人员辅 助微调，经测量校核孔位准确后进行导向框架固定，之后 50 吨吊车 松吊，进行吊桩、打桩直至标高（导向框架同时可作为标高控制的 平台） 。为保证施工速度，钢管桩打设时不分节。为保证上部结构安 装方便，由于桩顶沉设标高和排距有一定的误差，按排距和标高切 割限位槽，深度严格按横梁底标高控制（测量配合，挂篮法施工） ， 排距严格按桩排距控制，以消除该误差。符合要求后直接安装上部 结构。详见附图； 2.2 便道施工方案便道施工方案 施工便道起点位置在 17 排架 k22.223，修至 159 排架 k27+551,与 四公司修筑的便道连接，在桥梁的海侧距桥边 4 米位置修筑,全长 5328m,此段经过两条海滨休闲工程修建的堤,位置位于 k23 及 k24 排 架,便道顶面标高为+4.5m, 上口宽 6m,自然放坡, 海侧修 0.5m 袋装 土挡浪墙。此便道为施工便道又同时作为海挡将施工区域变为陆地 施工双重功能。 2.2.1 断面形式及施工方法断面形式及施工方法 为减少沉降在泥面上铺两层荆芭，一层土工布一层土工隔栅， 直接回填拆房土，上口宽 6m，自然放坡，在每个排架处同时回填出 副便道，13m 宽，50m 长，兼做施工会车岛，考虑 1m 沉降，实际 施工中运用探坑的方法，安装沉降盘，分两头开始施工，从 k23 为 起点向两头推进，从 k24 点向两头推进，拆房土回填时将大块放在 外坡，以减少海浪对拆房土的冲刷，减少损失，副便道准备修 40 个。 详见附图。 3 3 栈桥施工计算书栈桥施工计算书 3.13.1 主栈桥（主栈桥（6m6m 宽）计算宽）计算 （1） 桥面荷载：一辆 50t 履带吊荷载 20t（履带吊有固定行走路 线，履带中心线与外侧桩中心连线重合，并且履带吊吊运重物时严 禁行走，在现场有标牌警告，并对驾驶司机进行教育） ，则为 p1=（50t20t1.3）10 =760 kn，或单辆满载混凝土的搅拌车 p2=1.330t10=390 kn。 （2） 200mm200mm 方木满铺形成面板: 一根木方 q1=500100.20.2/1000=0.2kn/m 面板跨中弯距：m1=1/8 q1l12=1/80.20.752=0.014knm 面板的核算: 搅拌车共有三排轮胎，其中后两排共八个轮胎，为按最不利荷 载情况计算，由搅拌车产生的荷载全部由后两排轮胎承受。设荷载 最大时为满载混凝土搅拌车的后两排轮胎中的两个轮胎在面板的跨 中,见图示。(右下图为轮胎触地尺寸) 取受力状况最不利的跨段(l=0.75m 跨)计算： l=0.75m ln0.750.136=0.614m 计算跨度为 0.6141.1=0.675m 一台轮胎的触地宽度为 0.23m 故其传递宽度为 0.23+0.2+0.2=0.63m 两并列轮胎传递面积为 0.6+0.2+0.2=1m(如下图) q=1.33001/41=97.5kn/m m2=1/8 ql12=1/897.50.6752=5.55 knm =6 mpa w=1/6bh2=1/60.20.22=0.00133 m3 e=10gpa i=1/120.20.23=0.000133m4 = (m1+m2)/w=（0.0145.55）/0.00133 =4.2mpa =6 mpa（满足强度要求） w=5ql4/(384ei) =597.50.6754/(384101060.000133) =0.198mm w=l/600=700/600=1.17mm（满足挠度要求） （3） 9 根 36a 工字钢纵梁： 受力计算: 考虑由最不利荷载为履带吊的一条履带正好处于一根次梁的 正上方，履带中心线与一根次梁中心线重合。 面板自重：q面板0.5100.750.2=0.75kn/m 次梁自重：q次梁52.710/1000=0.527kn/m m自重1/8(q面板+q次梁)l2=5.75knm 首先计算履带吊通过面板传递给次梁的力： l=0.75m 一条履带的触地宽度为 0.75m，长度为 5.8m 故其传递宽度为 0.75+0.2+0.2=1.15m(如下图) 履带吊履带产生的作用力为 5002001.3760kn(严禁履 带吊调运重物时行走，故只有重物乘以动荷载系数）,考虑最不利为 履带吊调运 20t 重物，此时有其中一条履带受整体重量的 3/4，即 7603/4570kn。考虑履带吊压在次梁上时，次梁会产生弯曲，但 履带为刚性结构，只产生微小变形，经核算次梁挠度比履带钢梁大， 故整体的重量全部作用在履带的两端。 （若考虑成履带产生均布荷载， 则抗弯模量应等于履带吊钢梁与一根次梁的抗弯模量之和，经调查， 履带吊的钢梁抗弯模量非常大，足以抵抗以上均布荷载产生的弯矩， 故只考虑把履带吊的履带钢梁看作刚性结构，不产生变形，整体的 重量全部作用在履带的两端) q履带=7603/4/2/1.15=247.83kn/m 受力简图如下： 由简支计算得： fb=2247.830.575(0.75-0.575/2)/0.75 =175.75kn 履带吊作用点可能有偏差（约 20cm)，为了偏不利计算，使 履带的作用点分别在距次梁端头 0.3m，即两作用点相距 5.4m,计 算简图如下： fa=175.75kn 最大弯矩为 175.750.3=52.73knm =170 mpa w=0.000875m3 截面面积为 0.00763m2 e=200gpa i=0.0001576m4 = (m+m自重)/w=58.48/0.000875 =66.83mpa =170mpa（满足强度要求） =fa/a=175.75/0.00763 =23.03mpa=170mpa0.5=85mpa（满足强度要求） w=2fb(3l2-4b2)/(48ei) =2175.750.3(362-40.32)/(48200106 0.0001576) =7.5mm w=l/600=6000/600=10mm（满足挠度要求） （4） 双拼 40a 工字钢横梁： 方木面板自重:d面板=0.7560.20.510=4.5kn 次梁自重： d次梁=652.710-310=3.162kn 横梁自重： q横梁=0.0676210=1.352kn/m 对于主梁的最不利荷载为满载的混凝土搅拌车的后两排轮胎 中心位于主梁的跨中，为了偏不利计算，搅拌车的一侧后两排轮胎 产生的作用力全部由位于主梁跨中的两根次梁承受，即传递给一根 次梁的作用力为 f1=f2=3001.31/2/2=97.5kn，再传递给主梁， 主梁的受力简图，如下图： 受力计算: l=1.1ln=1.11.85=2.035m =170mpa w=20.00109=0.00218m3 e=200gpa i=20.0002172=0.000434m4 m自重=（4.5+3.162）0.64+1/81.3522.0352=5.25 knm m轮胎=97.5(2.035-0.75)/2=62.64 knm m总=62.645.2567.89 knm =67.89/0.00218 =31.14mpa =170 mpa （满足强度要求） wmax=w次梁所传力+w横梁自重 2fb(3l2-4b2)/(48ei)5ql4/(384ei) 2(4.5+3.162+97.5)(32.0352-40.642)/(48200 1060.000434)51.3522.0354/(384200106 0.000434) 0.54mm w=l/600=2035/600=3.39mm（满足挠度要求） (5)栈桥桩的计算 荷载的确定： 方木面板自重：1.77560.20.510=11.25kn 次梁自重：60.0527103=9.49 kn 横梁自重：0.067626/3=0.27 kn 钢管桩自重：785020（3.140.62/4-3.140.5922/4） 10/1000=11.75kn 最不利受力墩的受力状况： 取最不利受力状态即 50t 吊车荷载 20t 作用情况考虑（考虑栈桥 自重由各个墩的钢管桩平均分摊，现在仅计算加荷载后的受力状况。 ） 综合分析，最不利受力状态为履带吊吊 20t 重物，履带的中心与 钢管桩中心重合时,考虑吊机的作业面的那条履带承受吊机与重物的 重量总和的 3/4, 此 3/4 重量由 3 根桩来承受,中心桩承受 3/4 的重 量,同时考虑严禁吊机吊运重物时行走,即这根桩承担履带吊与重物 总和的(3/4)*(3/4)，(50+201.3) 103/43/4=427.5kn。履 带吊作业时， 一根桩可能承受的最大荷载为： 11.259.490.27+11.75427.5460.26kn 侧摩阻力的确定： 根据港口工程桩基规范,桩基宜选择中密或密实砂层,硬粘性土 层,碎石类土或分化岩等良好土层作为桩基持力层。根据地质资 料,第五层为粉质黏土,中密。 单桩垂直极限承载力设计值: pu= ufili+rak 式中 u-桩身截面周长,u=3.140.6=1.885m fi-桩在地基中穿过的各土层桩侧单位面积摩阻 力（kpa） li-桩侧各土层的厚度（m） r-单位桩端阻力（kpa） a-桩身的截面面积 k-桩端闭塞系数，0.8-0.85 由地质资料可以看出，ck2 处地质条件最差（详见附图） ，故按 ck2 地质情况计算： 土层名称 fi 深度范围桩长土深 il 淤泥 0 -0.23-5.73 5.52.751.47 粉质黏土 30 -5.73-6.63 0.95.951.13 粉土 33 -6.63-13.63 79.90.55 粉质黏土 36 -13.65-14.43 0.813.80.71 粉质黏土 32 -14.43-16.46 2.0315.450.71 第五层粉质黏土层单桩桩端承载力标准 r=800kpa 则 pu =1.885(05.5300.9337360.8322. 03)800(3.140.62/40.8) =843.9kn最大桩力 460.26kn 安全系数为 843.9/460.26=1.83 打入第五层即可满足要求 桩长为 l=20m 为保证桩基的安全性，我部准备采取压载的方式检验桩基承载 力，压载吨位为 50t。上部结构也采取压载的方法进行检验，检验 合格后方可进行使用。 (6)通过单桩水平承载力的值进行验算： 由于栈桥结构处于海水之中，海浪、水的流动以及风荷载、车 动荷载等均会对桩产生一定的水平荷载，但是由于栈桥的设计顶标 高为+4.5m，高出年平均高潮位（+3.77m）为 0.73m。根据地质资料 可以知道栈桥地处浅海，水深不大，并且从当地海浪的资料显示出 现 2.0m 以上浪高的情况就比较少见。因此，在本计算书中不考虑海 浪对栈桥桥面的冲击作用，只考虑水流及制动力、风载等的水平荷 载作用。由建筑桩基技术规范可以查得计算水平荷载的公式为： rh=a3eixoa/vx 其中 e弹性模量； i桩截面惯性距； xoa桩顶容许水平位移值； vx桩顶水平位移系数； a桩的水平变形系数； a=(mb0/ei)1/5 其中 m桩侧土水平抗力系数的比例系数； b0桩身的计算宽度，圆形桩(d=600)取值为 b0=0.9(1.5d+0.5)； 查得 m=2000kn/m4，计算得 b0=1.26m，i=(d4-d4) /64=(0.64-0.5844)/64=6.5210-4，则 a=(mb0/ei)1/5=20001.26/（2.01086.5210-4)1/5 =0.454 (1/m) 因为桩的换算埋深 ah=0.45416.23=7.374，由此可以知道 桩身的变形及内力较小，可以忽略不计，土中应力区和塑性区的主 要范围也在上部的浅土层中。并通过 ah 值可以查表得出 vx =2.441(按照 ah=4 进行计算)，假定桩顶的容许偏移值为 xoa =7.6mm（详见桩的水平位移计算）进行计算： rh=a3eixoa/vx= 0.45432.01086.5210-40.0076/2.441 =38 kn a考虑海水的流动对桩产生的影响，由公路桥涵设计规范 可以得到： p=kav2 /2g 其中 p水流压力； k形状系数，圆形取 0.8； v水流速度，在此取 1m/s； 水的容重,取海水的容重为 10kn/m3； a阻水面积，按照入水 8.4m 计算，则 a=0.68.4=5.04m2； 可以算出 p=0.85.041012/(29.8)=2.06kn； b. 考虑栈桥上车辆制动力产生的水平荷载对桩的影响： 由公路桥涵设计规范对汽车制动力计算的规定为：当桥涵 为一或二车道时，为布置在荷载长度内的一行汽车车队总重量的 10%， 但不得小于一辆重车的 30%。根据现场的实际情况，由于栈桥上不 会出现车队的情况，因此仅考虑单辆重车（满载的砼搅拌车，总重 为 30t）的工况，此时的水平制动力为： 30t9.80.3=88.2kn 即车辆的制动荷载 88.2kn 作用在栈桥上，方向于车辆的制动切 线方向一致。 c. 考虑风产生的水平荷载对桩的影响： 由公路桥涵设计规范对风荷载的计算式为： k=k1k2k3k40 式中 k为风荷载的标准值； k1为对设计风速频率换算系数，取 0.85； k2为风压体型系数，取 0.5； k3为风压高度变化系数，取 1.0； k4为地形、地理条件系数，取 1.4； 0为基本风压值（kn/m2） ； 0=v02/1600，取多年各月最大风速为 24m/s，求得基本风压的 值为 0.36kn/m2。 得出风荷载的标准值为：k =0.214kn/m2。 可以计算栈桥的单跨横向挡风面积为 4.98 m2单跨受风荷载产 生力的大小为 1.07kn；纵桥向挡风面积为 7.63 m2，栈桥纵向受风 荷载产生力的大小为 1.63kn。 由以上计算可以得出水流的冲击力、车辆制动力以及风荷载作 用力的值都小于栈桥桩基的单桩水平承载力。 (7)通过钢管桩的应力及水平位移值进行验算： a单桩压杆稳定计算： 钢管桩的长细比为：=l/i=l0/i 其中 l 为计算长度； l0为钢管长度，取 8.2m 进行计算； i 为惯性半径，i=（i/s）1/2，600 内壁 8mm 的钢管桩 i=0.208； 为长度系数，在计算中取 0.7。 可以求得钢管桩的长细比为 =27.540，因此可以认为钢管 桩为短杆构件，不需要再进行稳定校核计算。 此时最不利的情况为 4#附近的钢管桩，此时水深为最大 5m 左 右，桩顶距海底面高度为 5m。 计算单桩桩顶的水平位移： 在进行单桩桩顶水平位移的验算过程中，考虑单桩在风荷载、 水流荷载、车辆动荷载等外部荷载同时作用在单桩且相互夹角为零 的最不利情况。 对于前面计算多种外部荷载考虑情况如下： 车辆制动荷载为 88.2kn，考虑由 6 根钢管桩受力，则单根桩受 力为 14.7kn，作用点为作用在桩顶上； 纵桥向的风荷载作用力为 1.63kn，考虑由 3 根桩进行承担，则 单桩受力为 0.54kn，作用点考虑作用在桩顶上。 水流荷载为 2.06kn（由公式 p=kav2 /2g 求得） ，作用点为水 深的 h/3m 处（h=5m） ，即桩与海床分界点上 1.67m 处。 单桩的受力情况如下图，其中 ha为车辆动荷载、hb为风荷载、 hc为水流荷载，同时可以求得等效水平力 h=17.3kn；弯矩 m=79.63kn.m； 由港口工程桩基设计规范可以查到计算水平位移公式为： y=h0t3/(epip)ay+m0t2/(epip)by m=h0tam+m0bm t=(epip/mb0)0.2 zm=ht mmax=m0c2 或 mmax=h0td2 式中 y桩身在泥面或泥面以下的变形（m） ； h0作用在泥面处的水平荷载（kn） ； t桩的相对刚度系数（m） ； ep桩材料的弹性模量（kn/m2)； ip桩截面的惯性矩（m4） ； ay、by、am、bm分别为变形和弯矩的无量纲系数； m0作用在泥面处的弯矩（knm） ； m桩侧地基土的水平抗力系数随深度增长的比例系数 （kn/m4)； b0桩的换算宽度（m） ； zm桩身最大弯矩距泥面深度（m） ； h换算深度（m） ，根据 c1=m0/h0t 或 d1=h0t/m0按表 查得； mmax桩身最大弯矩（knm） ； c2、d2无量纲系数。 t(epip/mb0)0.2(2.01086.5210-4/20001.2)2.2m c1m0/h0t79.63/(17.32.2)2.092 d1h0t/m017.32.2/79.630.478 查表得 h0.75m 查表得 ay1.292、by0.588 zmht0.752.21.65m mmaxm0c279.631.22297.3knm 或 mmaxh0td217.32.22.641100.5knm 取 mmax为 100.5knm yh0t3/(epip)ay+m0t2/(epip)by 17.32.23/(2.01086.5210-4)1.29279.63 2.22/(2.01086.5210-4)0.588 0.00356m 当采用假想嵌固点法计算时，弹性长桩的受弯嵌固点深度可用 m 法并按下式确定： tt 式中 t受弯嵌固点距泥面深度（m） ； 系数，取 1.82.2。 t桩的相对刚度系数（m） 。 oatt22.24.4m 求桩顶的水平位移量为： l=(ob/oa) =9.4/4.40.00356 =0.0076m 即钢管桩桩顶的位移量为 7.6mm。 计算桩的应力 max、min n/am/w 460.26/0.015（100.5+460.260.0076） /1.08710-3 3.071049.57104(kn/m2) max=3.071049.57104=126mpa170mpa，满足要求。 min=3.071049.57104=65mpa(拉应力)170mpa， 满足要求。 在实际使用过程中，对桩基承载力和变形情况进行定期（每周） 和不定期（大海潮、冰冻等）检查，做好记录。 3.23.2副栈桥计算副栈桥计算 3.2.13.2.1 1#6#1#6#副栈桥副栈桥 16副栈桥为 12m 宽，结构形式为 200mm200mm 木方满铺 形成面板，次梁为 36a 工字钢，间距 750mm，主梁为双拼 40a 工字 钢，桩基为 600mm 钢管桩，间距为 3m+3m+3m，两侧横梁各悬臂 1.5m。详见附图。 荷载：堆货荷载(小于 3t/m2)、流动机械荷载 堆货荷载(小于 3t/m2)：对面板进行验算，16副栈桥上部 结构形式与主栈桥一样，由自重和堆荷产生的单米宽面板跨中弯距 m自重1/850.20.67520.057knm m堆荷1/8300.67521.71knm m=m自重+m堆荷0.057+1.711.767knm 经核算，堆货荷载对面板、次梁、主梁产生的弯距都小于履带 吊或搅拌车荷载产生的弯距，故不必再进行验算，只需验算流动机 械荷载即可。 流动机械荷载：16副栈桥的上部结构形式于主栈桥一样， 故只需对横梁和桩基进行验算。 （1）双拼 40a 工字钢横梁： 方木面板自重:d面板=0.7560.20.510=4.5kn 次梁自重： d次梁=652.710-310=3.162kn 横梁自重： q横梁=0.0676210=1.352kn/m 对于主梁的最不利荷载为履带吊的一条履带正好位于横梁的 跨中,履带产生的作用力由三根次梁承受。履带吊通过次梁传递给横 梁的作用力： f2=351.5kn，f1=f3=109.25kn （f1、f2、f3 是考虑由最不利荷载计算所得，即履带正好处 于次梁正上方，履带中心线与一根次梁中心线重合，为了偏不利计 算，一条履带的作用力全部由一个排架的的横梁承受，然后由简支 计算得履带作用在次梁上的作用力，再传递给横梁。具体计算如下： 7603/4/1.15=495.65kn/m，fb=f2=2495.651.15/2(0.75- 1.15/4)/0.75=351.5 kn, f1=f3=(570-351.5)/2109.25kn ) 钢管桩 双拼40 工字钢 受力计算: l=1.1ln=1.12.4=2.64m =170mpa w=20.00109=0.00218m3 e=200gpa i=20.0002172=0.000434m4 m自重=（4.5+3.162）3/22.64/2-（4.5+3.162） 0.75+1/81.3522.642=10.63 knm m履带=570/22.64/2-109.250.75=294.3 knm m总=294.310.63304.9 knm =304.9/0.00218 =139.86mpa =170 mpa （满足强度要求） wmax=w次梁所传力+w横梁自重 fb(3l2-4b2)/(48ei)5ql4/(384ei) 2.14mm w=l/600=2640/600=4.4 mm （满足挠度要求） (2)栈桥桩的计算 荷载的确定： 方木面板自重：3.2560.20.510=19.5kn 次梁自重：60.0527105=15.81 kn 横梁自重：0.067623.25=0.44 kn 钢管桩自重：785020（3.140.62/4-3.140.5922/4） 10/1000=11.75kn 最不利受力墩的受力状况： 综合分析，最不利受力状态为履带吊的一条履带与搅拌车的一侧 后轮胎产生的作用力之和全部由一根钢管桩承受，但当履带吊吊运 重物时严禁搅拌车在其旁边经过（在现场有标牌警告，并对驾驶司 机进行教育） ，履带的中心与钢管桩中心重合时,一条履带承受吊机 重量的 1/2, 此 1/2 重量由 3 根桩来承受,中心桩承受 3/4 的重量, 即这根桩承担履带吊重量的(1/2)*(3/4)， 501.3101/23/4=243.75kn。搅拌车的一侧后轮胎产生的作 用力为 301.3101/2=195kn 履带吊作业时，一根桩可能承受的 最大荷载为： 19.515.810.44+11.75243.75+195486.25kn 侧摩阻力的确定： 根据港口工程桩基规范,桩基宜选择中密或密实砂层,硬粘性土 层,碎石类土或分化岩等良好土层作为桩基持力层。根据地质资 料,第五层为粉质黏土,中密。 单桩垂直极限承载力设计值: pu= ufili+rak 式中 u-桩身截面周长,u=3.140.6=1.885m fi-桩在地基中穿过的各土层桩侧单位面积摩阻力 （kpa） li-桩侧各土层的厚度（m） r-单位桩端阻力（kpa） a-桩身的截面面积 k-桩端闭塞系数，0.8-0.85 由地质资料可以看出，ck2 处地质条件最差（详见附图） ，故按 ck2 地质情况计算： 土层名称 fi 深度范围桩长土深 il 淤泥 0 -0.23-5.73 5.52.751.47 粉质黏土 30 -5.73-6.63 0.95.951.13 粉土 33 -6.63-13.63 79.90.55 粉质黏土 36 -13.65-14.43 0.813.80.71 粉质黏土 32 -14.43-16.46 2.0315.450.71 第五层粉质黏土层单桩桩端承载力标准 r=800kpa 则 pu =1.885(05.5300.9337360.8322. 03)800(3.140.62/40.8) =843.9kn最大桩力 486.25kn 安全系数为 843.9/486.25=1.74 打入第五层即可满足要求 桩长为 l=20m 副栈桥与主栈桥受力相同，但比主栈桥桩数量多，更加稳定， 所以不必验算水平承载力。 3.2.23.2.2 11#30#11#30#副栈桥副栈桥 1130副栈桥为 8m 宽，结构形式为 200mm200mm 木方满 铺形成面板，次梁为 36a 工字钢，间距 750mm，主梁为双拼 40a 工 字钢，桩基为 600mm 钢管桩，间距为 2.45m+2.45m+2.45m。详见 附图。履带吊和搅拌车都可以任意行走。 1130副栈桥的上部结构形式于主栈桥一样，故只需对横 梁和桩基进行验算。 （1）双拼 40a 工字钢横梁： 方木面板自重:d面板=0.7560.20.510=4.5kn 次梁自重： d次梁=652.710-310=3.162kn 横梁自重： q横梁=0.0676210=1.352kpa 履带吊通过次梁传递给横梁的作用力： f2=351.5kn，f1=f3=109.25kn （f1、f2、f3 是考虑由最不利荷载计算所得，即履带正好处 于次梁正上方，履带中心线与一根次梁中心线重合，然后由简支计 算 得履带作用在次梁上的作用力，再传递给横梁。具体计算如 下： 7603/4/1.15=495.65kn/m，fb=f2=2495.651.15/2(0.75- 1.15/4)/0.75=351.5 kn, f1=f3=(570-351.5)/2109.25kn ) 受力计算: l=1.1ln=1.11.85=2.035m =170mpa w=20.00109=0.00218m3 e=200gpa i=20.0002172=0.000434m4 m自重=（4.5+3.162）3/22.035/2-（4.5+3.162） 0.75+1/81.3522.0352=6.65 knm m履带=570/22.035/2-109.250.75=208.05 knm m总=208.056.65214.7 knm =173.75/0.00218 =98.49mpa =170 mpa （满足强度要求） wmax=w次梁所传力+w横梁自重 fl3/(48ei)+2fb(3l2-4b2)/(48ei)5ql4/(384ei) 0.88mm w=l/600=2035/600=3.39 mm （满足挠度要求） (2)栈桥桩的计算 荷载的确定： 方木面板自重：2.260.20.510=13.2kn 次梁自重：60.0527104=12.65 kn 横梁自重：0.067628/4=0.27 kn 钢管桩自重：785020（3.140.62/4-3.140.5922/4） 10/1000=11.75kn 最不利受力墩的受力状况： 取最不利受力状态即 50t 吊车荷载 20t 作用情况考虑（考虑栈桥 自重由各个墩的钢管桩平均分摊，现在仅计算加荷载后的受力状况。 ） 综合分析，最不利受力状态为履带吊吊 20t 重物，履带的中心与 钢管桩中心重合时,考虑吊机的作业面的那条履带承受吊机与重物的 重量总和的 3/4, 此 3/4 重量由 3 根桩来承受,中心桩承受 3/4 的重 量,同时考虑严禁吊机吊运重物时行走,即这根桩承担履带吊与重物 总和的(3/4)*(3/4)，(50+201.3) 103/43/4=427.5kn。履 带吊作业时， 一根桩可能承受的最大荷载为： 13.212.650.27+11.75427.5465.37kn 侧摩阻力的确定： 根据港口工程桩基规范,桩基宜选择中密或密实砂层,硬粘性土 层,碎石类土或分化岩等良好土层作为桩基持力层。根据地质资 料,第五层为粉质黏土,中密。 单桩垂直极限承载力设计值: pu= ufili+rak 式中 u-桩身截面周长,u=3.140.6=1.885m fi-桩在地基中穿过的各土层桩侧单位面积摩阻 力（kpa） li-桩侧各土层的厚度（m） r-单位桩端阻力（kpa） a-桩身的截面面积 k-桩端闭塞系数，0.8-0.85 由地质资料可以看出，ck2 处地质条件最差（见附图） ，故按 ck2 地质情况计算： 土层名称 fi 深度范围桩长土深 il 淤泥 0 -0.23-5.73 5.52.751.47 粉质黏土 30 -5.73-6.63 0.95.951.13 粉土 33 -6.63-13.63 79.90.55 粉质黏土 36 -13.65-14.43 0.813.80.71 粉质黏土 32 -14.43-16.46 2.0315.450.71 第五层粉质黏土层单桩桩端承载力标准 r=800kpa 则 pu =1.885(05.5300.9337360.8322. 03)800(3.140.62/40.8) =843.9kn最大桩力 465.37kn 安全系数为 843.9/465.37=1.81 打入第五层即可满足要求，桩长为 l=20m 为保证桩基的安全性，我部准备采