i浅水区水上钢栈桥结构受力计算书10页

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
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编制时间：二OO六年九月十日
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500×1500cm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δ10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；Φ800×8mm 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δ10花纹钢板面
层；Ⅰ16 纵向分配梁，间距0.35m；Ⅰ36a 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Φ800×8mm、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/s
1.1.3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）
⑴δ10钢板：7.5×1×0.01×7.85×10=5.888KN/m
⑵I16纵向分配梁:5KN/m
⑶I32a横向分配梁:2.6KN/m
⑷贝雷梁:1KN/m
⑸2I56a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/m2
d、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812×6385mm
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
⑶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：φ800×8
A＝1.99×10-2m2 I＝1.56×10-3m4 W＝3.9×10-3m3
3.2、下横梁：2I56
A＝2.7×10-2m2I＝13.2×10-4m4W＝4.68×10-3m3
3.3、横向分配梁：I32a 横向分配梁间距1500mm
A＝6.7×10-3m2I＝1.1×10-4m4W＝6.92×10-3m3
3.4、纵向分配次梁：I16 纵向分配梁间距350mm
A＝2.61×10-3m2I＝1.13×10-5m4W＝1.41×10-4m3
3.5、面板：t=10mm
六、结构各构件强度验算
1、面板计算
1）有效板宽b c计算：
故有效板宽b c=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=0.48 0.01 78.5=0.377kN/m
3) 活载计算
a、汽超－20 q2=70/（0.6 0.2） 0.2=117kN/m
b、汽挂－120 q3=75/1=75kN/m
c、30t砼车q4=60/（0.6 0.2） 0.2=100kN/m
d、80t履带吊q5=0.18 103 0.48=86.4kN/m
4) 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/m
5) 强度验算
M=1/8ql2=1/8 117.4 0.352=1.44kN m
W=bh2/6=0.48 0.012/6=8.0 10-6 m3
σmax＝M/W
＝1.44 106/8.0 103＝180Mpa<σ＝1.4[σ]=1.4 145=200 Mpa 所以钢面板满足要求。

2、I16纵向分配次梁
1）恒载计算
I16
2) 活载计算
a、30t
b、汽超－
c
d、80t
3) 荷载组合
q=q1 +q2
q’=q1+q2
p= p1
4) 强度验算
①汽超－20
②80t
M =1/8q’l2
承担荷载作用，抵抗矩计算如下：
计算翼缘宽度b f'=b+12h f'=6+12 10=126mm
σmax＝M/W＝31.74 106/205 103
＝155 Mpa <[σ]＝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=1/4×140×2.55=89.25kN.m
汽挂－120有三个车轮作用在I32横梁时，剪力最大：
Qmax=300kN
σmax＝M/W＝89.25 106/692 103
＝129 Mpa <[σ]＝160 Mpa
τmax=Q/A=30 103/6.7 102=44.8 Mpa <[τ]＝85 Mpa
4、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=(0.25×80+90×15/4+90×6.1/2)×1.97
=1245kN.m
b、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= 76.8×5.5/2×4.75+76.8×5.5×5.5/8=1293.6kN.m
C、挂-120时，如下图布置时弯矩最大：
Mmax=75×2.8×9.8=2058kN.m
〈2〉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+70×13.6/15+60×6.6/15+60×5.2/15+30×2.2/15) ×1.97=365kN
b、履带-80+150kN前方临近支点时:
Qmax=12.25/15×478.5=391kN
c、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=600kN
Mmax=0.25×6000×6=900 kN.m
Wx=4684cm3
σ=Mmax/Wx=900×103/4684=192.3MP a<[σ]=215MPa
6、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：
会车时最不利轴间距
P=335.07+80.53=415.6kN
b、履带-80+吊重150kN时如下布置最不利：
P=408.75×（1+1.8/6）=531.4kN
C、挂-120时最不利位置如下图所示：
P=771.9kN
上部恒组合为:180kN
按单桩承载力950kN计算
（1）、钢管立柱计算λ
σ=P/A=47.3MP a<[σ]=215MPa
由于钢管桩的细长比较小，不考虑折减系数。

（2）、钢管桩入土深度：
根椐经验考虑冲刷1米。

据P=(UΣq fi L i+ q R A)/1.65
950＝{π×0.8×55L i+1.12×[200+2.1×15×(L i-3)]}/1.65 L i = 11.3m
取L=12.3m。