浅水区水上钢栈桥结构受力计算书.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除南通港洋口港区陆岛通道 黄海大桥工程SG-1合同段项目部浅水区水上钢栈桥结构受力计 算 书计算：复核：审核：审批：编制时间： 栈桥计算书一、工程概况 拟建黄海大桥是洋口港区开发建设的四大系统之一陆岛通道的控制性工程，施工图设计桥梁建设总长度10050m，位于浅水区长度为6090m、标准跨径30m的组合箱梁直线桥，及位于深水区直线段长2960m、曲线段长1000m、标准跨径40m的组合箱梁桥构成。本合同段浅水区桥梁基础工程量大，施工工期紧、要求栈桥能覆盖整个浅水区引桥。以便减少水位对本工程下部结构施工的干扰和限制。水上栈桥不仅承担大量的交通运输任务，而且还承担着浅水区各个桥墩下部构造施工操作平台的任务，变水上施工为陆上施工，同时也是人员撤离的通道。栈桥沿浅水区桥梁左侧布置，长6096m、标准宽7m，栈桥在每个桥墩处设置5001500cm支平台，以满足桥墩施工时设备的布置和错车需要。栈桥轴线离主桥轴线距离为13.5m，栈桥标高为9.6m，每隔约1.5km设倒车平台一座。二、栈桥设计1、栈桥承载力满足：80t履带吊在桥面行走、在桩位顶部起吊15t重量；30t砼罐车错车；汽超20、汽挂120单列通行设计。2、调头平台的宽度设置满足车辆调头的要求；3、栈桥的平面位置不妨碍钻孔桩、承台和墩身施工要求和满足整个浅水区施工期间的作业要求；4、栈桥的基本跨度位15m，栈桥标高按10年一遇潮水位设计，栈桥长度6096m；5、栈桥每隔约1500m设置一道调头平台，平台宽5m，长30m。6、栈桥上砼罐车的设计行走速度为10km/h。三、结构形式栈桥结构自上而下依次为：满铺10花纹钢板桥面；I16纵向分配梁，布置间距35cm；I32b横向分配梁，布置间距1.5m，长度为7.5m；纵梁选用3组“321”军用贝雷梁，两侧贝雷片主梁为双排单层，中间贝雷片主梁为单层三排；2I56a下横梁，长为7.2m；8008mm钢管桩，桩间距为6m。栈桥两侧设栏杆，在栏杆外布置同水、通电管道。栈桥前端码头结构形式从上到下依次为：满铺10花纹钢板面层；16 纵向分配梁，间距0.35m；36a 横向分配梁，间距1.5m；纵梁选用“321”贝雷梁7组、每组2片；下横梁采用2I56a；桥墩采用桩基排架，钢管桩为8008mm、间距为6m, 桩长根据河床承载力变化而变化。 四、设计条件1.1水文气象条件1.1.1设计潮水位设计高水位：6.89m（高潮累积频率10）。设计低水位：0.81m（低潮累积频率90）。1.1.2设计流速水流流速：1.5m/s1.1.3风全年主导风向为SE向，频率9.7%左右，最大风速为32.6m/s。1.2地质条件设计地质条件见南通洋口港区陆岛通道工程5km浅水引桥段工程地质勘查报告。五、设计荷载1、上部结构恒重（7.5米宽计算）10钢板：7.510.017.8510=5.888KN/mI16纵向分配梁:5KN/mI32a横向分配梁:2.6KN/m贝雷梁:1KN/m2I56a下横梁:15.9KN/根2、活荷载a、30t砼罐车（需在栈桥上错车）、汽超20、挂120。b、 800kN履带吊:自重750kN +吊重150kN，在栈桥上空载行走，定点（钢管桩附近）进行起吊作业（见栈桥支平台平面布置图）。c 、施工荷载及人群荷载：4KN/m2d、500kN履带吊：自重500KN，需要在栈桥和栈桥支平台指定位置（靠近钢管桩附近）空载错车（见栈桥支平台平面布置图）。e、500KN履带吊在栈桥支平台指定位置吊重150KN作业（见栈桥支平台平面布置图）。履带着地面积 8126385mm履带中心距 4200m空载时履带最大接地比压 0.076Mpa整机重量为 75t 施工荷载及人群荷载：4KN/m2考虑栈桥实际情况，同方向车辆间距不小于15米，即一跨内同方向最多只布置一辆重车，施工荷载及人群荷载与活荷载不参加组合。3、各构件规格及其几何性质如下3.1、桩： 8008A1.9910-2m2 I 1.5610-3m4 W3.910-3m33.2、下横梁： 2I56 A2.710-2m2 I 13.210-4m4 W4.6810-3m33.3、横向分配梁：I32a 横向分配梁间距1500mmA6.710-3m2 I 1.110-4m4 W6.9210-3m33.4、纵向分配次梁： I16 纵向分配梁间距350mmA2.6110-3m2 I 1.1310-5m4 W1.4110-4m33.5、面板： t=10mm六、结构各构件强度验算1、面板计算1）有效板宽bc计算：故有效板宽bc=0.48m，由于b/l$2，故按两边简支单向板计算。 2）恒载计算面板自重：q1=0.4830.01378.5=0.377kN/m 3) 活载计算a、汽超20 q2=70/（0.630.2）30.2=117kN/mb、汽挂120 q3=75/1=75kN/mc、30t砼车 q4=60/（0.630.2）30.2=100kN/md、80t履带吊q5=0.18310330.48=86.4kN/m4) 荷载组合 由上述计算可知，面板按汽超20控制 q= q1+ q2=0.377+100=117.4 kN/m5) 强度验算 M=1/8ql2=1/83117.430.352=1.44kN.m W=bh2/6=0.4830.012/6=8.0310-6 m3maxM/W1.443106/8.03103180Mpa1.4=1.43145=200 Mpa 所以钢面板满足要求。2、I16纵向分配次梁 1）恒载计算面板自重：q1=0.3530.01378.5=0.275kN/mI16自重： q2=0.205kN/m 2) 活载计算 a、 30t砼车 p1=60/0.630.35=35kN b、汽超20 q2=70/0.630.35=41kNc、汽挂120 q3=75/130.35=26.3kNd、 80t履带吊q4=0.18310330.35=63kN/m3) 荷载组合 q=q1 +q2=0.275+0.205=0.48 kN/m q=q1+q2 +q3 =0.275+0.205+63=63.48 kN/m p= p1=41kN4) 强度验算汽超20砼车M=1/4pl+1/8ql2=1/434131.5+1/830.4832.02=15.62 kN.m 80t履带吊M =1/8ql2=1/8363.4831.52=31.74 kN.m由上述计算可知，I16纵梁按80t履带吊控制。考虑面板参与次梁承担荷载作用，抵抗矩计算如下：计算翼缘宽度bf=b+12hf=6+12310=126mmmaxM/W31.743106/2053103155 Mpa 160 Mpa 所以I16纵梁满足要求。3、I32横向分配梁汽挂120有两个车轮作用在I32横向分配梁的跨中时弯矩为最不利，不考虑I16的分布作用，计算示意图如下。Mmax=1/41402.55=89.25kN.m汽挂120有三个车轮作用在I32横梁时，剪力最大：Qmax=300kNmaxM/W89.253106/6923103129 Mpa 160 Mpatmax=Q/A=303103/6.73102=44.8 Mpa t85 Mpa4、贝雷梁内力计算 计算跨径为L计=15m(按简支计算)。1 弯矩M:a、汽车超20级重车会车，通过分析轴力如下图布置时产生的弯矩最大：Mmax=(0.2580+9015/4+906.1/2)1.97=1245kN.mb、履带-80布置在跨中时，两侧贝雷片所承受的荷载弯矩最多。履带-80履带接触桥面长度为5.5m，近似按集中荷载计算:Mmax= 76.85.5/24.75+76.85.55.5/8=1293.6kN.mC、挂-120时，如下图布置时弯矩最大：Mmax=752.89.8=2058kN.m2对支点剪力Q: a、汽车20重车行驶临近支点会车时剪力最大：Qmax=(70+7013.6/15+606.6/15+605.2/15+302.2/15)1.97=365kNb、履带-80+150kN前方临近支点时:Qmax=12.25/15478.5=391kNc、挂-120临近支点时 Qmax2=210(1+13.8/15+9.8/15+8.6/15)=661kN通过上述计算，栈桥纵梁设置3道贝雷片，两侧为单层双排，中间为单层三排。 5、2I56a下横梁内力汽挂120车轮作用在横梁正上方的栈桥中央（横桥向）时，下横梁受力最大。Pmax=600kNMmax=0.2560006=900 kN.mWx=4684cm3=Mmax/Wx=900103/4684=192.3MPa=215MPa6、单桩最大承载力a、汽超-20会车时，如下布置时单桩最承受力最大：P=335.07+80.53=415.6kNb、履带-80+吊重150kN时如下布置最不利：P=408.75（1+1.8/6）=531.4kNC、挂-120时最