海上钢栈桥施工方案及计算书

1、0 目 录 一一 概述概述.1 1 设计说明.1 1.2 设计依据.2 1.3 技术标准.3 1.4 荷载工况.3 二二 荷载工况验算荷载工况验算.4 2.1 上部结构恒重（6 米宽计算）.4 2.2 车辆荷载.4 三三 荷载工况荷载工况.5 3.1 荷载工况一.5 3.1.1 履带吊荷载.5 3.1.2 计算分析.6 3.2 荷载工况二.8 3.3 荷载工况三.10 3.4 荷载工况四.12 3.5 荷载工况五.14 4.2 630 钢管计算.16 4.1 入土深度计算.16 4.2钢管桩稳定性计算.17 4.2.1 单根钢管桩流水压力计算.17 4.2.3钢栈桥横桥向风力计算.18 中铁十

2、四局集团有限公司省道 263 线南北长山联岛大桥项目经理部 1 一 概述 1 1 设计说明设计说明 根据*大桥的具体地质情况、水文情况和气候情况，施工海 域受季风、大雾及风浪影响较大，为满足施工总体进度要求以及安 全生产和环保方面的需要，我部拟采用全栈桥方案。 拟建栈桥长约 1.2km，桥面宽 6m，设计顶标高+5.4m，结构形式 为 3 榀 6 道单层贝雷桁架，桁架间距 0.9m、1.22m、0.9m、1.22m、0.9m，每双片桁架间使用花架连接； 栈桥标准跨径为分为 12m 和 15m 两种，跨度分布为(3m+712m) +(612m)2+（615 m）10+（215m+212m+3m）

3、；栈桥基础 采用两根 7208mm 钢管桩基础，为加强基础的整体稳定性，每排 钢管桩间均采用16 号槽钢附加缀板连接成整体，栈桥每 90 米设置 一道伸缩缝，宽度为 0.1m，该处设置双排钢管桩基础；桥面系由 I16 工字钢横梁、U 型卡栓、I12 工字钢分配纵梁、1cm 厚桥面板、 为 12 防滑钢筋、防护栏杆组成。栈桥结构形式如下图示。 侧面图 中铁十四局集团有限公司省道 263 线南北长山联岛大桥项目经理部 2 标准断面图 效果图 1.21.2 设计依据设计依据 1）公路桥涵设计通用规范 （JTG D60- 2004） 中铁十四局集团有限公司省道 263 线南北长山联岛大桥项目经理部 3

4、 2）公路桥涵地基与基础设计规范 （JTJ024-85） 3）公路桥涵钢结构及木结构设计规范 （JTJ025-86） 4）公路桥涵施工技术规范 （JTJ041 2000） 5）海港水文规范 （JTJ213-98） 1.31.3 技术标准技术标准 1）设计顶标高+5.40m，与设计桥梁基本平行； 2）设计控制荷载：挂-120、履-50（最大吊重按 50t 考虑）； 3）设计使用寿命：3 年； 4）水位：取 20 年一遇最高水位+3.04m； 5）河床高程取-5.20m，最大冲刷深度考虑 3m，即冲刷后地面 线高程为-8.2m； 6）流速： v=1.53m/s； 7）河床覆盖层：淤泥，厚度 4.5

5、m； 8）基本风速：27.3m/s；最大风速 40m/s； 9）浪高： 3.01m； 10）设计行车速度 15km/h。 1.41.4 荷载工况荷载工况 工况一：履带吊位于栈桥端头位置； 工况二：履带吊位于跨中位置； 中铁十四局集团有限公司省道 263 线南北长山联岛大桥项目经理部 4 工况三：9m3满载罐车位于跨中偏载位置； 工况四：履带吊位于墩顶偏载位置； 工况五：两台 9m3满载罐车位于同跨位置； 二 荷载工况验算 2.12.1 上部结构恒重（上部结构恒重（6 6 米宽计算）米宽计算） 1）面层：间距为 0.35m 的 I12 工字钢分配纵梁，荷载为 0.142kN/m;上部铺设 1cm

6、 厚钢板荷载为：0.785kN/m2； 2）面层横向分配梁：I16，0.205kN/m ，1.23kN/根，间距 0.5m； 3）纵向主梁：321 型贝雷梁，6.66 KN/m； 4）桩顶分配主梁：2I32a，1.054kN/m ，6.324kN/根。 验算时软件自动加载自重部分，取用荷载系数为 1.2。 2.22.2 车辆荷载车辆荷载 1）9m3罐车荷载（以三一搅拌车为例） 计算模型 主要参数：整备车重 140kN；载重 9m3砼重 216kN；轴距为 3545 中铁十四局集团有限公司省道 263 线南北长山联岛大桥项目经理部 5 +1350；前轴重 76kN，后轴重 140kN，前轮轮胎着

7、地尺寸为 300 200；后轮轮胎着地面积 600200；后轮轮距为 1.8m。 按照公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）要求，结构 重要系数 0取为 1.0，汽车荷载效应系数 Q1取为 1.4，冲击系数 取为 0.05，前轮均载，后轮均载 2 1 76 633.33/ 20.3 0.2 k qkNm 。 2 2 140 583.33/ 20.60.2 k qkNm 图 2.2.1 罐车荷载的纵向排列和横向布置（重力单位：kN；尺寸单位：cm） 2）履带吊 50t（计算中考虑最大吊重 20t） 图2.2.2 50T履带吊车荷载的纵向排列和横向布置（重力单位：kN；尺寸单位：m） 3

8、）施工荷载及人群荷载：4KN/m2 履带吊与 9m3罐车的主要技术指标 主要指标单位履带-509m3罐车 车辆重力kN500356 履带数或车轴数个23 各条履带压力或每个车轴重力kN56 kN/m140 履带着地长度或纵向轴距m4.53.545+1.35 每个车轴的车轮组数目组-4 中铁十四局集团有限公司省道 263 线南北长山联岛大桥项目经理部 6 履带或车轮横向中距m2.51.8 履带宽度或每对车轮着地宽和长m0.70.60.2 三 荷载工况 3.13.1 荷载工况一荷载工况一 3.1.1 履带吊荷载 履带吊位于便桥顶部时，每条履带承重为 3 根 I20 工字钢，长 度为 4.5m，每根

9、承受的荷载值为：，荷 3 560.7 10 13.067/ 3 qkNm 履 载模型如下： 荷载模型 3.1.2 计算分析 中铁十四局集团有限公司省道 263 线南北长山联岛大桥项目经理部 7 受力模型 计算结果 中铁十四局集团有限公司省道 263 线南北长山联岛大桥项目经理部 8 Mn16 材料应力图 Q235 材料应力图 反力图 通过计算满足要求 中铁十四局集团有限公司省道 263 线南北长山联岛大桥项目经理部 9 3.23.2 荷载工况二荷载工况二 履带吊位于跨中位置时 受力模型 计算模型 中铁十四局集团有限公司省道 263 线南北长山联岛大桥项目经理部 10 Mn16 材料 Q235

10、材料 中铁十四局集团有限公司省道 263 线南北长山联岛大桥项目经理部 11 反力图 3.33.3 荷载工况三荷载工况三 罐车满载时：罐车荷载值：最不利荷载形式就是满载罐车形式 至履带吊位置处，该处单轴后轮为一根 I20 工字钢承重。每个双后 轮的荷载值为，当下部为 2 根工字钢时荷载 3 70 10 350/ 0.2 qkNm 后罐 值为，前轮一根 I20 工字钢的荷载值为 3 1 70 10 175/ 0.2 qkNm 后罐 。 3 76 10 380/ 0.2 qkNm 罐前 荷载模型 中铁十四局集团有限公司省道 263 线南北长山联岛大桥项目经理部 12 受力模型 Q235 材料 中铁

11、十四局集团有限公司省道 263 线南北长山联岛大桥项目经理部 13 Mn16 材料 反力图 3.43.4 荷载工况四荷载工况四 履带吊位于墩顶偏载位置处时 中铁十四局集团有限公司省道 263 线南北长山联岛大桥项目经理部 14 受力模型 计算结果 Mn16 材料 中铁十四局集团有限公司省道 263 线南北长山联岛大桥项目经理部 15 Q235 材料 反力图 3.53.5 荷载工况五荷载工况五 两辆罐车间距为 5m 位于同一跨度时，该种不利条件，存在极少， 现取用该荷载模型计算如下： 中铁十四局集团有限公司省道 263 线南北长山联岛大桥项目经理部 16 模型图 计算结果 中铁十四局集团有限公司

12、省道 263 线南北长山联岛大桥项目经理部 17 Mn16 材料应力图 Q235 材料应力图 反力图 4.24.2 630630 钢管计算钢管计算 通过以上计算 630 钢管桩基础最大承重荷载为 384.19kN，施 工时使用 DZJ-90 振动锤打设。 4.14.1 入土深度计算入土深度计算 表 4.1 DZJ-90 振动锤性能表 电机功率偏心力矩激振力机重允许拔桩力 (kW)Nm 振动频率 r/min kNkgkN 90040311005467300254 中铁十四局集团有限公司省道 263 线南北长山联岛大桥项目经理部 18 根据港口工程桩基规范（JTJ254-98）第 4.2.4 条：

13、 )( 1 AqlqUQ Rifi R d 式中： Qd单桩垂直极限承载力设计值（kN） ； 单桩垂直承载力分项系数，取 1.45； d U桩身截面周长 （m） ，本处为 1.978m； 单桩第 i 层土的极限侧摩阻力标准值（kPa） ； fi q 桩身穿过第 i 层土的长度（m） ； i l 单桩极限桩端阻力标准值（kPa） ； R q A 桩身截面面积，63012mm 钢管桩 A=232.981cm2； 查看地质资料可得，在 275 号墩(RK24+890.00)处的地质资料最为不利，该区域土层磨阻力 如表 4.2： 序号土层名称 极限摩 阻力标 准值 顶层标高底层标高层厚 承载力 1卵石

14、0-7.36-10.02.64 2粉质粘土35-10.0-17.07484.61 3粘土40-17.0-29.112.1957.352 4中风化石英岩-29.1-34.35.2 由计算得知：2.64 米厚的卵石层作为从刷层，钢管桩入土深度 10 米，即穿过粉质粘土 7 米、进入粘土层 3 米即可满足承载力要求。 4.24.2钢管桩稳定性计算钢管桩稳定性计算 河床面高程为-7.36m，按 3m 冲刷深度考虑，则可假定钢管桩悬 臂固结点在-15m 处，桩顶标高取+4.0m，钢管悬臂长度为 19m。 4.2.1 单根钢管桩流水压力计算 单根桩流水压力计算： 2 2 w FCwV A 式中：流水压力标

15、准值（kN）； w F 中铁十四局集团有限公司省道 263 线南北长山联岛大桥项目经理部 19 形状系数（钢管桩取0.8） ； w C 阻水面积（m2） ，计算至一般冲刷线处；A 海水的重力密度1.025（kN/m3） ； 设计流速（1.53m/s） ；V 22 1.025 =0.81.530.63 13=7.861 22 ww FCV AkN 4.2.2 单根钢管桩横桥向风力计算 根据公路桥涵设计通用规范(JTJ-02189) 第 2.3.8 条计算 横桥向风压： 013whdwh Fk k k W A 设计风速重现期系数取 1.0； 0 k 风载阻力系数，取 1.0； 1 k 地形地理条件

16、系数，1.0； 3 k 设计基准风压取为 0.8kPa； d W 迎风面积 11.39m2； wh A 横桥向风载： 013 =1.0 1.0 1.00.8 11.39=9.112 whdwh Fk k k W AkN 4.2.3 钢栈桥横桥向风力计算 013 =1.0 1.0 1.00.8 12.626=10.1 whdwh Fk k k W AkN 4.2.4 单根钢管桩顺桥向风力计算 纵桥向风压按横桥向风压的 70%计算。 横桥向风载： 013 =1.0 1.0 1.00.80.7 14.95=8.372 whdwh Fk k k W AkN 4.2.5 波浪力 浪高按 3.01m 计算

17、，根据盖拉德经验公式计算浪长： （为浪高），取。对于圆形柱桩9 15LHH12=12 .301=36.12LHm 当 D/L0.2 时为小尺寸桩柱（D 为桩径）用下式计算波浪力： 中铁十四局集团有限公司省道 263 线南北长山联岛大桥项目经理部 20 22 ax 14 0.167 4 sinh() DMv d pkDH d L L 2 2 0.785tanh LMaxv d pkDH L 式中： 水平波压速度分力的最大值，出现在波峰位置处； DMax p0t 水平波压惯性分力（由加速度引起）的最大值，出现 IMax p 在波峰和 1/4 波长之间；270t 建筑物附近速度修正值，所以取 v k0.0370.12 D L v k