栈桥、钢平台设计方案

龙海市龙江大桥工程

钢栈桥及钻孔平台

设计方案和安全保证措施

中国水利水电建设集团路桥工程有限公司

2013年05月

龙海市龙江大桥钢栈桥设计

一、基本资料

设计中采用流量Q1%=9010m3/s，流速V1%=2.33m/s，潮水位标高为4.77m，最大潮差5.00m，设计风压为800Pa（计算风速：35.8m/s，12级以上飓风）；根据《龙海市龙江大桥工程地质勘察报告》,栈桥范围内河床多为淤泥、中砂、卵石土所覆盖，下卧花岗岩，河床标高-7.63m～0m。

二、方案设计计算参考资料

1、《龙海市龙江大桥工程两阶段施工图设计》

2、《龙海市龙江大桥工程地质勘察报告》

3、《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004

4、《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB 50068-2001）

5、《钢结构设计规范》GB50017-2003

6、公路施工手册《桥涵》上、下册人民交通出版社

7、《路桥施工计算手册》人民交通出版社

8、《钢结构（第二版）》中国建筑工业出版社

9、《装配式公路钢桥多用途使用手册》（广州军区工程科研设计所）

10、公路工程《简明施工计算手册》中国建筑工业出版社

三、栈桥结构拟定

栈桥纵向等跨径9m，五孔一联，每联两端为制动墩，制动墩设2排钢管桩间距3米；桥面宽6m，栈桥桥面标高6.79m。

Ⅰ

钢栈桥立面布置图

钢栈桥横桥向布置图

每墩台钢管桩采用3根φ426×12mm钢管桩，钢管桩入土深度由计算分析及地质条件决定；管桩横向采用［16槽钢作剪刀撑；刚性墩的纵向和横向采用［16槽钢作为剪刀撑，以增强其稳定性。

钢管桩横桥向支撑大样图

钢管桩制动墩纵桥向支撑大样图

钢管桩顶帽梁采用2I36a工字钢，帽梁钢管桩焊接形成整体框架体系；纵梁采用3组国产贝雷梁,双排单层布置；贝雷梁纵梁上采用I16工字钢上分配梁横桥向布设，间距30cm；桥面板采用δ＝6mm防滑钢板。桥面安全护栏采用φ48mm钢管。

工字钢横梁加劲构造详图

贝雷片横向连接及横向位移限位设施

四、 设计方法

1、采用容许应力法设计计算

2、容许应力法安全储备系数的设定

钢栈桥属临时结构；钢结构容许应力提高系数～见《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ 025-86））；本方案取容许应力法计算时的最小安全储备系数K=～(重要构件不小于。

3、重要设计参数

(1)结构重要性系数0.10=γ(根据《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB 50068-2001）；

(2)取荷载冲击系数、偏载系数；

(3)钢材容许应值取

A 3钢材抗拉、抗压轴向力[]Mpa 175=σ；

弯曲应力[]Mpa w 181=σ；

剪力[]Mpa 106=τ；

弹性模量：Mpa E 210000=

五、 施工荷载

1、荷载

车辆荷载取8m 3混凝土搅拌运输车、25吨吊车、50吨履带吊及吊重20吨组成的车队组合,各车辆后轮为双桥双排轮。

8m 3混凝土搅拌运输车：

整备质量；载重质量(实测质量～37t)

25吨吊车整备质量28t ；

履带吊整备质量50t,吊重20t?(工作时)。

2、车队组合

图1 车队组合(Kn ，m)

六、 桥面系验算

1、工字钢上分配梁验算

I16a 上分配梁最大计算跨径为1.35m ；其截面参数如下：

226.11A cm =，20.50/g kg m =，41127I cm =， 3140.9W cm =，380.8S cm =，

0.6w t cm =。

荷载分析

活载

车辆后轴触地宽度为600mm ，长度为200mm(图2)，8m 3混凝土搅拌运输车车轮位于I16a 工字钢上分配梁时，为不利荷载位置.则每根上横梁承受车辆单轮轴荷为:

Kn N 1.522.115.12

2101.15=⨯⨯⨯⨯=轴 3030

图2 车轮作用示意图

恒载

桥面板和横梁自重：m

3.0(=

.0

+

⨯

=

⨯

006

⨯

3463

q/

KN

..0

10

20

)5.

7850

砼

受力简图

采用清华大学的SMSOLVER软件进行内力计算,弯矩、剪力及支点反力计算,结果如下：

1.2.1 一部8m3混凝土搅拌运输车行驶时受力简图

图3车辆分轴荷布图(Kn，m)

支点①、②、⑦、⑧在车辆轴荷作用下有翘起的趋势,组合恒荷载受力简图如下:

图4横梁荷载简图(Kn，m)

图5弯矩图

图6剪力图(Kn)

1.2.1 二部8m3混凝土搅拌运输车并排行驶时横梁受力简图

图7车辆分轴荷布图(Kn，m)组合恒荷载受力简图如下:

图8荷载简图(Kn，m)

图9弯矩图

图10剪力图(Kn)

承载力验算

根据分计结果, 一部8m 3混凝土搅拌运输车行驶, I16a 工字钢上横梁为最不利荷载工况。

根据图5,m KN M .9.21max = []Mpa Mpa W M w 1814.15510

9.140109.2136

=〈=⨯⨯==σσ 满足承载力要求 根据图6,KN Q 96.88max =

[]Mpa Mpa Ib QS 1066.1056

101127103.801096.8843

3=〈=⨯⨯⨯⨯⨯==ττ 满足承载力要求 挠度验算（偏安全的按简支梁集中荷载计算）：

mm EI ql f 01.010

1127101.234813503436.053485454

42=⨯⨯⨯⨯⨯⨯== []mm f mm f f f 3.3400

13507.21.06.221==〈=+=+=总 满足承载力要求 结构优化设计

为提高I16a 工字钢上分配梁安全储备系数，工字钢两端通过自制U 型

螺栓与贝雷梁联结成整体，形成连续梁受力体系，达到应力调幅目的。