栈桥详细计算书讲解

目录
1、编制依据及规范标准 (4)
1．1、编制依据 (4)
1.2、规范标准 (4)
2、主要技术标准及设计说明 (4)
2.1、主要技术标准 (4)
2.2、设计说明 (4)
2.2.1、桥面板 (5)
2.2.2、工字钢纵梁 (5)
2.2.3、工字钢横梁 (5)
2.2.4、贝雷梁 (5)
2.2.5、桩顶分配梁 (5)
2.2.6、基础 (6)
2.2.7、附属结构 (6)
3、荷载计算 (6)
3.1、活载计算 (6)
3.2、恒载计算 (7)
3.3、荷载组合 (7)
4、结构计算 (7)
4.1、桥面板计算 (8)
4.1.1、荷载计算 (8)
4.1.2、材料力学性能参数及指标 (9)
4.1.3、力学模型 (9)
4.1.3、承载力检算 (9)
4.2、工字钢纵梁计算 (10)
4.2.1、荷载计算 (10)
4.2.2、材料力学性能参数及指标 (11)
4.2.3、力学模型 (11)
4.2.4、承载力检算 (11)
4.3、工字钢横梁计算 (13)
4.3.1、荷载计算 (13)
4.3.2、材料力学性能参数及指标 (13)
4.3.3、力学模型 (14)
4.3.4、承载力检算 (14)
4.4、贝雷梁计算 (15)
4.4.1、荷载计算 (15)
4.4.2、材料力学性能参数及指标 (16)
4.4.3、力学模型 (16)
4.4.4、承载力检算 (17)
4.5、钢管桩顶分配梁计算 (18)
4.5.1、荷载计算 (18)
4.5.3、力学模型 (19)
4.5.4、承载力检算 (19)
4.6、钢管桩基础计算 (19)
4.6.1、荷载计算 (19)
4.6.2、桩长计算 (20)
4.7、桥台计算 (20)
4.7.1、基底承载力计算 (21)
附件：栈桥计算书
1、编制依据及规范标准
1．1、编制依据
（1）、现行施工设计标准
（2）、现行施工安全技术标准
1.2、规范标准
（1）、公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）
（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（JTJ 025-86）
2、主要技术标准及设计说明
2.1、主要技术标准
桥面宽度：4.5m
设计荷载：75t履带吊（负载10t）及公路—Ⅰ级汽车荷载
栈桥全长：105m、51m
起止里程：K18+980.5～K19+100、K19+320～K19+380，
2.2、设计说明
根据本工程特点和现场地形水文条件，考虑施工周期和地方资源，跨后横河及七工段直河施工便道采用下承式受力栈桥、路基相结合的结构形式，中间考虑
Ⅸ通航要求。

栈桥起止里程K18+980.5～K19+100、K19+320～K19+380，设计全长分别96m、48m.采用跨径布置形式：6×12m+2×10.5m、2×12m+2×10.5m.栈桥设计荷载主要考虑结构自重和75t履带吊（负载10t）及公路—Ⅰ级汽车荷载荷载。

现将各部分结构详述如下：
2.2.1、桥面板
栈桥桥面板材料为A3钢板，钢板厚度为6mm，钢板焊接在中心间距150mm 的I12.6a工字钢纵梁上。

2.2.2、工字钢纵梁
桥面板下设置I12.6a工字钢纵梁，工字钢纵梁在车轮通过区域中心间距150mm，其余设置为300m顺桥向设置。

I12.6a工字钢纵梁搁置在中心间距1500mm 的I32a工字钢横梁上。

I12.6a纵梁与桥面板及横梁均焊接牢固。

2.2.3、工字钢横梁
I12.6a工字钢纵梁下设置中心间距1500mm的I32a工字钢横梁，横向穿过贝雷纵梁的下弦杆。

I32a横梁通过U型卡与贝雷片下弦杆连接。

2.2.4、贝雷梁
栈桥两侧采用每侧1组三排单层不加强型贝雷片作为承重梁。

每三片贝雷片通过450mm标准连接片连接成一组；每组贝雷片设上下均设平联。

两侧纵梁在贝雷片底部通过自制[14a连接系连接，保证贝雷梁的整体稳定性。

2.2.5、桩顶分配梁
贝雷梁支承在2根I25a工字钢分配梁上，2根I25a分配梁间采用间断焊接。

分配梁嵌入钢管桩内530mm，以保证分配梁的横向稳定性。

贝雷片与分配梁仍采用U型卡连接牢固。

2.2.6、基础
2.2.6.1、桥台
每处栈桥设重力式桥台，桥台基础底面尺寸为6200×1800mm，其余为钢管桩基础。

桥台台帽顶贝雷片位置预埋δ＝10mm的钢板，防止压碎桥台混凝土。

桥台基础采用C20混凝土，设一层Φ16钢筋网片，台背回填宕渣，分层碾压填筑。

2.2.6.2、钢管桩基础
基础采用Φ530×8mm钢管桩，每排3根，中心间距2000mm。

钢管桩间采用[14a连接系连接，桩顶设凹槽，2根I25a工字钢分配梁嵌入钢管桩中。

2.2.7、附属结构
栈桥栏杆立柱采用75角钢焊接在I20a横梁上，立柱间距1500mm，立柱间采用Φ20钢筋和75角钢连接。

栈桥两侧每隔10m设置一道警示灯，以便夜间起到警示作用，防止船舶撞击栈桥。

3、荷载计算
3.1、活载计算
本栈桥主要供混凝土罐车、各种机械设备运输及75t履带吊（负载10t）走行，因而本栈桥荷载按每孔一辆75t履带吊（负载10t）荷载及公路—Ⅰ级汽车荷载分别检算，则活载为：
履带吊：G=850kN；
公路—Ⅰ级汽车荷载：G=550kN。

3.2、恒载计算
本栈桥恒载主要为型钢桥面系、贝雷梁及墩顶分配梁等结构自重，见表-1
表-1
3.3、荷载组合
另考虑冰雪等偶然荷载作用，故按以下安全系数进行荷载组合：恒载1.2，活载1.3。

根据《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》规定：临时结构容许应力可提高1.3（组合Ⅰ）、1.4（组合Ⅱ～Ⅴ）。

4、结构计算
栈桥结构如下图所示，根据受力情况从上到下的原则依次计算如下：
桥面板采用δ＝6mm钢板，钢板下设中心间距300mm和150mm的I2.6a工字钢纵梁，桥面板净跨径为22.6cm（I12.6a工字钢翼板宽度为74mm），桥面板与工字钢纵梁间断焊接，桥面板计算跨径按22.6mm计。

4.1.1、荷载计算
履带吊机履带宽度（760mm）及公路—Ⅰ级汽车中、后轮宽度（600mm）均大于工字钢纵梁间距，故履带吊车及公路—Ⅰ级汽车荷载后轮荷载直接作用在工
字钢纵梁上，桥面板不作该种检算，仅对公路—Ⅰ级汽车荷载前轮作用于桥面板
跨中进行检算。

根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004)车辆荷载前轴轴重取30kN ，前轮着地宽度及长度为0.3m ×0.2m ，故按前轴单胎重作为均布荷载计算。

P=30÷2=15kN
m kN q /653.0153.1=÷⨯= （单胎宽b 按0.3米计）
4.1.2、材料力学性能参数及指标
取0.2m 板宽（顺桥向长度），δ＝6mm 钢板进行计算：
22
630.20.006 3.61066
bh W m -⨯===⨯ 33
930.20.006 3.6101212
bh I m -⨯===⨯ 20.20.0060.0012A b h m =⨯=⨯=
11922.110 3.610756EI Nm -=⨯⨯⨯=
4.1.3、力学模型
4.1.3、承载力检算
采用清华大学SM Solver 进行结构分析：
max 0.41M kNm = max 7.35Q kN =
a 、强度检算
[]6
max max
30.4110113.9145 1.42153.610M MPa MPa W σσ⨯===<=⨯=⨯，合格； []3max max 7.3510 3.11251200
Q MPa MPa A ττ⨯===<=，合格； b 、刚度检算
max
0.5f mm =，临时结构刚度对结构正常使用及安全运营影响不大，故可采用。

4.2、工字钢纵梁计算
I12.6a 工字钢纵梁焊接于间距1500mm 的I32a 工字钢横梁上，按三跨连续梁检算。

4.2.1、荷载计算
分别按75t 履带吊（负载10t ）及公路—Ⅰ级汽车荷载验算，I12.6a 工字钢纵梁自重0.142/g kN m =，桥面板自重不计。

4.2.1.1、75t 履带吊荷载
75t 履带吊履带长宽按4.66m ×0.76m 计算，自重850kN ，顺桥向荷载集度：m kN q /2.91)66.42(8501=⨯÷= ，工字钢纵梁中心间距300mm 和150mm ，最不利情况应为两根工字钢纵梁受力。

则均布荷载为：1 1.391.2 1.20.142118.8/q q g kN m =+=⨯+⨯=。

4.2.1.2、公路—Ⅰ级汽车荷载
根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）相关规定，公路—Ⅰ级汽车荷载为550kN ，（布置图见I12.6a 工字钢纵梁力学模型），按集中力计算。

汽车轴重：.330=39,2 1.3120156,2 1.3140182P kN KN P kN P kN ⨯=⨯⨯==⨯⨯=后前中＝1，轴距：3.0m+1.4m+7m+1.4m 。

4.2.2、材料力学性能参数及指标
I12.6a 工字钢：
644.8810I mm =⨯
21810A mm =
116622.110 4.8810 1.0310EI Nm -=⨯⨯⨯=⨯
4.2.3、力学模型
4.2.3.1、履带吊荷载作用力学模型:
4.2.3.2、公路—Ⅰ级汽车荷载作用力学模型：
4.2.4、承载力检算
采用清华大学SM Solver 进行结构分析：
53
0.7710W mm =⨯
4.2.4.1、履带吊荷载作用下I12.6a 工字钢纵梁检算
max 28.11M kNm = max 138.5Q kN =
a 、强度检算
[]6max max
5
28.1110182.521520.7710M MPa MPa W σσ⨯===<=⨯⨯，合格； []3max max
1381038.212521810
Q MPa MPa A ττ⨯===<=⨯，合格； b 、刚度检算
max 1500
2.3
3.75400
f
mm mm =<
=，合格。

4.2.4.2、公路—Ⅰ级汽车荷载作用下I12.6a 纵梁检算
max 37.1M kNm = max 182.4Q kN =
a 、强度检算
[]6max max
5
37.110120.521540.7710M MPa MPa W σσ⨯===<=⨯⨯，合格； []3max max
1821025.112541810
Q MPa MPa A ττ⨯===<=⨯，合格； b 、刚度检算
max 1500
0.3 3.75400
f
mm mm =<
=，合格。

4.3、工字钢横梁计算
横梁采用I32a工字钢，工字钢横梁安装在6组中心间距4950mm的贝雷梁的下弦杆上，横梁与工字钢用U型螺栓锁定。

（每组贝雷梁由三片间距225mm的贝雷片拼组而成）。

4.3.1、荷载计算
I32a工字钢横梁荷载按75t履带吊（负载10t）及公路—Ⅰ级汽车荷载分别验算；恒载为I12.6a纵梁及桥面板自重，按均布荷载考虑，每根I32a横梁承受恒载：
=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯÷⨯=。

g kN m
1.3[(1.5 4.50.006785025 1.514.2) 4.510]
2.46/
4.3.1.1、75t履带吊荷载
由于不同厂家的产品履带中心距不尽相同，故按最不利情况检算，即：履带作用于跨中，履带长度按4660mm计，则履带荷载至少由4根I32a工字钢横梁承受。

按集中力检算：kN
⨯
=。

3.1=
2/
850
P553
4.3.1.2、公路—Ⅰ级汽车作用下荷载
汽车后轮纵向间距1.4m，按两后轮作用在跨中考虑，集中力大小kN
P70
=。

4.3.2、材料力学性能参数及指标
I32a工字钢：
84
I mm
=⨯
1.10810
53
=⨯
6.9210
W mm
26700A mm =
115722.11011.0810 2.326810EI Nm -=⨯⨯⨯=⨯
4.3.3、力学模型
4.3.3.1、75t 履带吊作用力学模型
4.3.3.2、公路—Ⅰ级汽车荷载作用力学模型
4.3.4、承载力检算
采用清华大学SM Solver 进行结构分析： 4.3.4.1、履带吊荷载作用下I32a 工字钢横梁检算
max 422M kNm = max 2344.2Q kN =
a 、强度检算
[]6max max
5
42210152.52154 6.9210
M MPa MPa W σσ⨯===>=⨯⨯，合格； []3max max
23441087.512546700
Q MPa MPa A ττ⨯===<=⨯，合格；
b 、刚度检算
max 4500
2.711.25400
f
mm mm =<
=，合格。

最大支反力：max 725.5F kN =。

4.3.4.2、公路—Ⅰ级汽车荷载作用下I32a 工字钢横梁检算
max 85.3M kNm = max 473.5Q kN =
a 、强度检算
[]7max max
5
8.5310123.32156.9210M MPa MPa W σσ⨯===<=⨯，合格； []3max max
473.51070.71256700
Q MPa MPa A ττ⨯===<=，合格； b 、刚度检算
max 4500
2.2811.3400
f
mm mm =<
=，合格。

最大支反力：max 612.5F kN =。

4.4、贝雷梁计算
贝雷梁为两组，每组3片，共6片。

贝雷梁按单孔1台75t 履带吊及单孔一辆公路—Ⅰ级汽车荷载分别验算，均按三跨连续梁检算。

4.4.1、荷载计算
贝雷梁以上恒载为桥面板、I12.6a 纵梁及I32a 横梁自重，其荷载大小为：
1.2[0.01(1 4.50.006785012514.20.675
2.7 5.8)]9.26/g kN m
=⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=4.4.1.1、75t 履带吊作用下荷载计算
履带长度按4.66m 计算，则均布荷载大小为：m kN q /23766
.4850
3.1=⨯=。

4.4.1.2、公路—Ⅰ级汽车荷载计算
汽车自重荷载：kN P kN P kN P 1402,1202,30⨯=⨯=后中前＝，安全系数为1.3。

轴距：3.0m+1.4m+7m+1.4m 。

4.4.2、材料力学性能参数及指标
3000mm ×1500mm 单排单层不加强贝雷桁片：
[]kN M 2.788=m []kN Q 2.245=
49105.2mm I ⨯=
461057.3mm W ⨯=
283111025.5105.2101.2Nm EI ⨯=⨯⨯⨯=-
4.4.3、力学模型
4.4.3.1、75t 履带吊作用力学模型
4.4.3.2、公路—Ⅰ级汽车荷载作用力学模型
4.4.4、承载力检算
采用清华大学SM Solver 进行结构分析： 4.4.4.1、履带吊荷载作用下贝雷梁检算
max 1076.8M kNm = max 607.4Q kN =
最大支反力：max 752.7F kN = a 、强度检算
[]max 1076.867884729M kNm M kNm =<=⨯=，合格；
max 607.462451470Q kN kN kN =<⨯=，合格；
b 、刚度检算
max 12000
20.230400
f
mm mm =<
=，合格。

4.4.4.2、公路—Ⅰ级汽车荷载作用下贝雷梁检算
max 457.6M kNm = max 410Q kN =
最大支反力：max 504F kN = a 、强度检算
[]max 457.667884729M kNm M kNm =<=⨯=，合格；
max 41062451470Q kN kN kN =<⨯=，合格；
b 、刚度检算
max 12000
9.430400
f
mm mm =<
=，合格。

4.5、钢管桩顶分配梁计算
钢管桩顶分配梁采用2I25a 工字钢，工字钢分配梁嵌于钢管桩内150mm 并与之焊接牢固，分配梁与贝雷梁用U 型卡连接。

4.5.1、荷载计算
承重梁一作为便桥结构的主要承重结构，是便桥结构稳定安全的生命线，采用的型材为2I25a 。

根据第5.5节对贝雷梁的计算分析，得到最大节点反力为752.7kN 。

下面对最不利情况下，承重梁一的内力情况进行建模分析。

752.7F kN =和贝雷片自重作集中力验算，集中力大小为：752.7 1.243767.1P kN =+⨯⨯=。

4.5.2、材料力学性能参数及指标
I25a 工字钢：
845.0210I mm =⨯
534.0210W mm =⨯
24850A mm =
114822.110 5.0210 1.05410EI Nm -=⨯⨯⨯=⨯
4.5.3、力学模型
4.5.4、承载力检算
采用清华大学SM Solver 进行结构分析：
max 28.8M kNm = max 127.94Q kN =
a 、强度检算
[]6max max
5
28.81035.82032 4.0210M MPa MPa W σσ⨯===<=⨯⨯，合格； []3max max
127.941013.211924850
Q MPa MPa A ττ⨯===<=⨯，合格； b 、刚度检算
max 1900
0.01 4.75400
f
mm mm =<
=，合格。

最大支反力：max 255.7F kN =
4.6、钢管桩基础计算
本栈桥钢管桩基础每墩采用单排四根Φ530×8mm 钢管，钢管间用[14a 槽钢连接形成排架。

4.6.1、荷载计算
本便桥结构基础采用单排4根钢管桩桩基础，桩顶最大承载力为履带吊负重
驶到桩顶时，最大荷载为约255.7kN 。

考虑本项目的地质条件及设计提供的相关地质资料。

施工中，理论设计值作为钢管桩施工的参考，施工选用振动锤进行施打钢管桩，实际入土深度结合现场实际地质情况确定。

4.6.2、桩长计算
根据《港口工程桩基规范》（JTJ254-98）第4.2.4条：
)(γ1
∑A q l q U Q R i fi R
d +=
式中：
Q d —单桩垂直极限承载力设计值（kN ）；
R —单桩垂直承载力分项系数，取1.45；
U —桩身截面周长（m ），本处为530mm*8mm 钢管桩取1.664m ；
fi q —单桩第i 层土的极限侧摩阻力标准值（kPa ）；
i l —桩身穿过第i 层土的长度（m ）；
R q —单桩极限桩端阻力标准值（kPa ）；
A — 桩身截面面积； 地质情况统计如下：
粉砂X 带入上述计算公式中（因端部摩阻力很小，计算时不予考虑），则有：
（单排4根桩）255.7kN ＝1/1.45×1.664×（40×4.7+45×L X ）求解得：L X ＝0.2m 。

由计算可知，钢管桩打入粉砂层0.2米。

桩底标高为-3.59m，桩顶标高为+8.8m,则单根桩总长为12.39m。

4.6.3 钢管桩稳定性计算
水深3m，按1m冲刷深度考虑，则可假定钢管桩悬臂固结点在-8.8m处，桩顶
标高取+8.8m，钢管悬臂长度为17.6m，根据压杆原理，
17.6
33.240 D0.530
L
μ===<，满足稳定要求。

4.7、桥台计算
桥台底面尺寸为6200mm×2000mm，基础高度60mm，每30cm一个台阶；台背高度600mm，长×厚＝6200mm×500mm，如下图所示：
4.7.1、基底承载力计算
桥台位于K18+935.5附近处，采用此处地质资料，地基容许应力为
[]0130KPa σ=。

4.7.1.1、荷载计算
恒载为桥台自重：(6.220.3 6.2 5.20.3+6.20.60.5)24366G kN =⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯=； 活载按75t 履带吊（负载10t ）荷载直接作用在桥台上计算为800kN ； 荷载组合： 1.2366 1.38001479.2P kN =⨯+⨯=；
4.7.1.2、基底承载力计算
[]01479.2119.31306.2 2.0P KPa KPa A σσ===<=⨯，合格。