桥梁主墩防撞计算书

某桥通航孔主墩基础防撞设计计算书编制人： 校核人： 审核人： 审定人： 目录TOC\o"1-5"\h\z1、工程概况 1\o"CurrentDocument"2、设计依据 12.1基础资料 12.2主要技术标准 1\o"CurrentDocument"3、设计条件 1\o"CurrentDocument"4、结构布置型式 2\o"CurrentDocument"5、主要材料特性 2几何特性 25.2物理力学特性 2\o"CurrentDocument"6、钢管桩嵌固点计算 3\o"CurrentDocument"7、荷载分析 3荷载计算 3\o"CurrentDocument"8、工况分析及荷载组合 4计算工况 4荷载组合 49、模型计算 59.1工况一计算 59.2工况二计算 8\o"CurrentDocument"10、钢管桩桩长计算 1110.1地质条件 1110.2钢管桩受拔承载力计算 1110.3钢管桩受压承载力计算 11\o"CurrentDocument"11、钢管桩稳定性验算 12\o"CurrentDocument"12、平联1稳定性验算 12\o"CurrentDocument"13、平联2稳定性验算 13\o"CurrentDocument"14、钢管桩管壁局部强度验算 131、工程概况某特大桥为厦漳高速公路跨九龙江某段，本工程为确保某特大桥基础桥墩安全。并且在V级航道条件下，大部分船舶能安全通航，设计某桥主通航孔主墩基础防撞墩。2、设计依据基础资料1、 《厦漳高速公路某特大桥病害情况调查报告》2、 《厦漳高速公路D段详勘报告》3、《某大桥施工图设计》主要技术标准1、 《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)；2、 《钢结构设计规范》(GB50017-2003)；3、 《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)；4、 《钢结构设计手册》(第二版)；5、 《港口工程荷载规范》(JTJ144—1-2010)；6、 《港口工程桩基规范》(JTJ254-98)；7、 《高桩码头设计与施工规范》(JTS167-1-2010)3、设计条件1、地质条件(1)14、18#墩，取K28+130处地质条件岩土名称深度(m)层底标高(m)桩周土极限摩阻力(kPa)桩尖土极限承载力(MPa)含贝壳粗砂4.15-10.1535含贝壳淤泥中砂8.10-18.2520含卵石的圆砾8.70-26.95705.0(2)15〜17#墩，取K27+980处地质条件岩土名称深度(m)层底标高(m)桩周土极限摩阻力(kPa)桩尖土极限承载力(MPa)淤泥夹细砂6.4-13.6520细砂5.1-18.75402.0卵石19.2-37.95705.02、水流速度桥梁设计流速：2.4m/s3、 防撞设施设计船型：设计船型：300t驳船校核船型：1000t驳船4、 设计使用年限：30年5、 防撞水位根据相关数据分析、研究，考虑大船可乘潮过桥，某特大桥的防撞水位按：防撞高水位1.5m(最高通航水位)防撞低水位-3.0m(最低通航水位)6、 防腐蚀水下区，预留腐蚀厚度：A5二V[(1—P”+(t-1)]二0.16x[(1—0.8)x5+(30-5)]二4.4mm，取4.5mmt1 1泥下区，预留腐蚀厚度：A二V[(1—P)t+(t—t)]二0.05[(1—0.8)x5+(30—5)]二1.3mm，取1.5mmt1 14、结构布置型式防撞墩采用屮1000X16钢管桩，平联采用型钢2HM588X300及钢管屮351X14。钢管桩和平联上布置橡胶护舷，具体布置见施工图。5、主要材料特性5.1几何特性本设计使用的主要材料几何特性如下表序号构件名称材料类型几何参数(mm)截面积(cm2)每米重(kg/m)惯性矩(cm4)1钢管桩Q345屮1000X16494.6388.35987972平联1Q3452HM588X3003853022360003平联2Q345屮351X1414811621077建模计算时构件尺寸均减去防腐蚀厚度。5.2物理力学特性本设计使用的主要材料的物理力学特性如下表序号构件名称材料类型拉、压、弯强度设计值弹性模量剪切强度设计值剪切模量1~3普通钢材Q345f二310MPa206GPaf二180MPav79GPa6、钢管桩嵌固点计算按桩基规范取m=4000,钢管桩规格屮1000X16页 206x108x5.98x10-3'mb=5 6000X1.0x2 二2.5mt二耳T=1.8x2.5沁4.5m14、18#墩泥面标高-3.0m，考虑3m冲刷，取-6.0m。嵌固点标高取-10.5m。15〜17#墩泥面标高-6.0m,考虑3m冲刷，取-9.0m。嵌固点标高取-13.5m。7、荷载分析7.1荷载计算7.1.1、恒载系统自重。7.1.2、活载1、船舶撞击力根据《公路桥涵设计通用规范》表4.4.2-1，内河上船舶撞击作用的标准值：按照三级航道，船舶吨级1000t，横桥向撞击作用力800kN，顺桥向撞击作用力650kN。2、钢管桩水流力(1)14、18#墩采用屮1000钢管桩，高水位3.64m，泥面标高-6m。Pv24P=C2Am2P=0.73X1/2X2.42X(1.0X9.64)=20.3kN作用点标高：3.64-9.64/3=0.43m(2)15〜17#墩采用01000钢管桩，高水位3.64m,泥面标高-9m。m2P=0.73X1/2X2.42X(1.0X12.64)=26.6kN作用点标高：3.64-12.64/3=-0.57m8、工况分析及荷载组合8.1计算工况工况一:高水位防撞，船舶横向撞击力分别作用在点A~G,作用点标高3.5m。工况二:高水位防撞，船舶纵向撞击力分别作用在点A~G,作用点标高3.5m。如图示：8.2荷载组合每个工况考虑两种荷载组合形式，即标准组合和基本组合。组合形式如下标准组合二自重+水流力+船舶撞击力基本组合二1.2x自重+1.5x(水流力+船舶撞击力)

9、模型计算9.1工况一计算9.1.1、15#~17#防撞墩计算模型9.1.2、9.1.2、15#~17#防撞墩计算结果船舶横向撞击力作用点A：构件名称最大轴应力（MPa）最大弯应力（MPa）最大压力（kN）最大拉力（kN）钢管桩屮1000X1618.9170525613平联2HM58X30015.7133441160平联p351X1410.241.661.5151船舶横向撞击力作用点B：构件名称最大轴应力（MPa）最大弯应力（MPa）最大压力（kN）最大拉力（kN）钢管桩p1000X1618.8181531609平联2HM58X30021.3146611517平联p351X1410.660.3143157

船舶横向撞击力作用点C：构件名称最大轴应力（MPa）最大弯应力（MPa）最大压力（kN）最大拉力（kN）钢管桩屮1000X1611.6203535606平联2HM58X30012.6163267351平联p351X1417.456.3257162船舶横向撞击力作用点D：构件名称最大轴应力（MPa）最大弯应力（MPa）最大压力（kN）最大拉力（kN）钢管桩p1000X1614.8223539602平联2HM58X30028.8177273825平联p351X1415.953.2234152船舶横向撞击力作用点E：构件名称最大轴应力（MPa）最大弯应力（MPa）最大压力（kN）最大拉力（kN）钢管桩p1000X1615.1243546599平联2HM58X30031.1192281890平联p351X1410.247.266.0151船舶横向撞击力作用点F：构件名称最大轴应力（MPa）最大弯应力（MPa）最大压力（kN）最大拉力（kN）钢管桩p1000X1620.8258872643平联2HM58X30019.7224567119平联p351X145.257.778.581.1船舶横向撞击力作用点G：构件名称最大轴应力（MPa）最大弯应力（MPa）最大压力（kN）最大拉力（kN）钢管桩p1000X1620.7257873644平联2HM58X30021.5225615584平联p351X145.857.785.983.8

9.1.3、14#、18#防撞墩计算模型nR0TF9.1.3、14#、18#防撞墩计算模型nR0TFACELH>EC27幼III!II媒：還還：249.1.4、14#、18#防撞墩计算结果船舶横向撞击力作用点F：构件名称最大轴应力（MPa）最大弯应力（MPa）最大压力（kN）最大拉力（kN）钢管桩屮1000X1622.02751010796平联2HM58X30019.6150561103平联p351X141.540.818.022.5船舶横向撞击力作用点G：构件名称最大轴应力（MPa）最大弯应力（MPa）最大压力（kN）最大拉力（kN）钢管桩p1000X1628.92771010795平联2HM58X30021.4267613595平联p351X142.275.332.432.4

9.2工况二计算9.2.1、15#~17#防撞墩计算模型9.2.2、15#~17#防撞墩计算结果船舶顺向撞击力作用点A：构件名称最大轴应力（MPa）最大弯应力（MPa）最大压力（kN）最大拉力（kN）钢管桩屮1000X1611.9287707426平联2HM58X30035.615610201010平联p351X144.6207102102船舶顺向撞击力作用点B：构件名称最大轴应力（MPa）最大弯应力（MPa）最大压力（kN）最大拉力（kN）钢管桩p1000X1618.3258696415平联2HM58X30020.5210631748平联p351X1413.2217196130船舶顺向撞击力作用点C：

构件名称最大轴应力（MPa）最大弯应力（MPa）最大压力（kN）最大拉力（kN）钢管桩屮1000X1618.3180696415平联2HM58X30013.2122370377平联p351X1431.1217460290船舶顺向撞击力作用点D：构件名称最大轴应力（MPa）最大弯应力（MPa）最大压力（kN）最大拉力（kN）钢管桩p1000X1619.7188749467平联2HM58X30014.6175417345平联p351X1431.2176464285船舶顺向撞击力作用点E：构件名称最大轴应力（MPa）最大弯应力（MPa）最大压力（kN）最大拉力（kN）钢管桩p1000X1620.4235773492平联2HM58X30017.6223502155平联p351X146.315593.993.3船舶顺向撞击力作用点F：构件名称最大轴应力（MPa）最大弯应力（MPa）最大压力（kN）最大拉力（kN）钢管桩p1000X1618.9211717489平联2HM58X30032.4119927510平联p351X149.747.8144131船舶顺向撞击力作用点G：构件名称最大轴应力（MPa）最大弯应力（MPa）最大压力（kN）最大拉力（kN）钢管桩p1000X1614.0148543319平联2HM58X30010.3132278296平联p351X1434.770.45139.8

9.2.3、14#、18#防撞墩计算模型9.2.4、14#、18#防撞墩计算结果船舶顺向撞击力作用点F：构件名称最大轴应力（MPa）最大弯应力（MPa）最大压力（kN）最大拉力（kN）钢管桩屮1000X1619.42881480603平联2HM58X30023.1232662571平联p351X143.296.146.228.3船舶顺向撞击力作用点G构件名称最大轴应力（MPa）最大弯应力（MPa）最大压力（kN）最大拉力（kN）钢管桩p1000X1619.62411490610平联2HM58X30014.7197420369平联p351X1434.881.95159.810、钢管桩桩长计算10.1地质条件1、地质条件1)14、18#墩，取K28+130处地质条件岩土名称深度(m)层底标高(m)桩周土极限摩阻力(kPa)桩尖土极限承载力(MPa)含贝壳粗砂4.15-10.1535含贝壳淤泥中砂8.10-18.2520含卵石的圆砾8.70-26.95705.02)15~17#墩，取K27+980处地质条件岩土名称深度(m)层底标高(m)桩周土极限摩阻力(kPa)桩尖土极限承载力(MPa)淤泥夹细砂6.4-13.6520细砂5.1-18.75402.0卵石19.2-37.95705.010.2钢管桩受拔承载力计算按照《港口工程桩基规范》计算单桩极限承载力设计值：(1)14、18#墩，采用屮1000X16钢管桩，最大拔力796kN。泥面标高-3.0m，冲刷3m,取泥面标高-6.0m，受拔桩桩底标高-21m。钢管桩抗拔承载力计算如下：T=丄(U》gql+Gcosa)=丄x[兀x1.0x0.8x(35x4.15+20x8.1+70x2.75)+86.3]d丫 ifi 1.45R=926kN>796kN(2)15~17#墩，采用屮1000X16钢管桩，最大拔力644kN。泥面标高-6.0m，冲刷3m,取泥面标高-9.0m，受拔桩桩底标高-20m。钢管桩抗拔承载力计算如下：T=丄(U》gql+Gcosa)=丄x[兀x1.0x0.8x(20x4.65+40x5.1+70x1.25)+82.9]dY ifii 1.45R=723kN>644kN满足要求。10.3钢管桩受压承载力计算按照《港口工程桩基规范》计算单桩极限承载力设计值：(1)14、18#墩，采用屮1000X16钢管桩，最大压力1490kN。泥面标高-3.0m，冲刷3m,取泥面标高-6.0m，受压桩桩底标高-19m。钢管桩抗拔承载力计算如下：Q=丄(U工ql+qA)d丫 fiiRR=p1^x[兀x1.0x(35x4.15+20x8.1+70x0.75)+5000x(0.8x兀x0.52)]=2946kN>1490kN(2)15~17#墩，采用屮1000X16钢管桩，最大压力873kN。泥面标高-6.0m，冲刷3m,取泥面标高-9.0m，受压桩桩底标高-16m。钢管桩抗压承载力计算如下：T=丄(U工ql+qA)d丫 fiiRR=1^5x[兀X1.0x(20x4.65+40x2.35)+2000x(0.8x兀x0.52)]=1271kN>873kN满足要求。11、钢管桩稳定性验算钢管桩屮1000X16,泥下区防腐蚀预留厚度1.5mm，按照屮1000X14.5计算。钢管桩在工况二作用点F时受力最不利。轴应力19.4MPa，弯应力288MPa。i=0.348m计算长度为，l0=12.5mX=l/i=12.5/0.348=360x按b类截面进行计算查表得：屮=0.914NM19.4——+——= +288=309MPa<f=310MPa0AW0.914稳定性满足要求。12、平联1稳定性验算平联1采用2HM588X300，水下区防腐蚀预留厚度4.5mm，在工况二作用点B时受力最不利。轴应力18.3MPa，弯应力258MPa。i=0.254m计算长度为，l0=8m九二l/i二8/0.254二320x按b类截面进行计算查表得：屮=0.929NM18.3一+一= +258=278MPa