大橋鋼棧橋施工設(shè)計計算書22頁（含midas計算）

1、. 莆田聯(lián)十一線A5標三江口特大橋鋼棧橋施工設(shè)計計算書計 算 :復(fù) 核 :審 核 :審 定 中國建筑股份有限公司莆田聯(lián)十一線A5標項目部2016年4月1. 設(shè)計依據(jù)公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTG D60-2015）公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（JTG D63-2007）公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（JTJ025-86）公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范(JTJ041-2000)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50017-2003）港口工程設(shè)計荷載規(guī)范（JTJ215-98） 黃紹金 劉陌生 裝配式公路鋼橋多用途手冊 路橋施工計算手冊（人民交通出版社）ISBN 7-114-03855-0水文、地質(zhì)、潮汐、氣象資料：木蘭溪水文

2、資料：Q=3520m3/s，H1%=3.70m，V1%=1.05m/s。簡要地質(zhì)資料：1-1素填土 （Q4ml）；1-3耕值土（Q4ml）；3-1-1淤泥 （Q4ml-m），=55kpa；3-2淤泥質(zhì)黏土 （Q4ml-m），=70kpa；3-3粉質(zhì)黏土 （Q4ml-m）,=200kpa；3-4粉砂 （Q4ml-m）,=110kpa；3-5中砂 （Q4ml-m），=300kpa； 3-8卵石 （Q4ml-m），=550kpa； 6-1全風化花崗巖 (52),，=350kpa； 6-2-1 砂土狀強風化花崗巖（52），=450kpa；6-2-2 碎塊狀強風化花崗巖（52）,=750kpa；6-3

3、中風化花崗巖（53），=1800kpa；6-4 微風化花崗巖（53），=3800kpa。根據(jù)勘察地質(zhì)資料，橋址地面下20m范圍內(nèi)主要為沖海積層，下伏基巖為燕山晚期花崗巖及其風化層。2. 設(shè)計參數(shù) 設(shè)計控制荷載：A、50t履帶吊機，吊重20tB、主梁運輸車，重100tC、40t混凝土罐車 設(shè)計使用壽命：3年 橋面寬度：8m； 橋面標高：+6m； 設(shè)計車速：15km/h；3. 設(shè)計說明施工棧橋負擔三江口特大橋主橋以及部分引橋施工中的材料、機械、混凝土、主橋鋼梁等的運輸功能，同時也作為鉆孔平臺施工過程中的起始平臺。3.1 棧橋橋型布置棧橋總長為593m，荔城側(cè)第一跨為24m，其他為標準橋跨9m，布置

4、為4跨一聯(lián)（9x4=36m），棧橋橋面寬8m，鋼棧橋均布置在線路右側(cè)。3.2 結(jié)構(gòu)說明（1）下部結(jié)構(gòu) 鋼棧橋基礎(chǔ)采用鋼管樁，9m跨棧橋基礎(chǔ)連續(xù)墩采用63010mm螺旋鋼管，24m跨棧橋基礎(chǔ)采用82010mm螺旋鋼管，連續(xù)墩采用單排樁，橫橋向布置3根，間距3.15m；制動墩采用52910mm雙排樁，橫橋向布置3根，鋼管樁橫橋向間距3.15m，縱橋向間距1.8m。鋼管樁間用槽鋼橫向連接，以提高穩(wěn)定性。鋼管樁頂采用雙拼40a工字鋼作為橫梁，橫梁長度為9m。（2）上部結(jié)構(gòu) 棧橋主梁采用321貝雷梁，貝雷梁單跨跨度為9m、24m，橫橋向布置4組，每組2排，排間距為90cm，兩組貝雷梁間間距1.2m，24

5、m跨貝雷梁底板用加強弦桿加強。 棧橋橋面板采用板厚20cm預(yù)制鋼筋混凝土橋面板，橋面板采用C30混凝土。 棧橋總體布置圖、連續(xù)墩斷面圖及制動墩斷面圖見附件。3.3.荷載參數(shù)（1）基本可變荷載汽車荷載：混凝土罐車、主梁運輸車等，考慮最大重車100t（主梁運輸車），不允許50t以上重車會車。根據(jù)公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTG D60-2015）表4.3.1-3規(guī)定，其技術(shù)指標如下： 項目單位技術(shù)指標項目單位技術(shù)指標車輛重力標準值KN550輪距m1.8前軸重力標準值KN30前輪著地寬度及長度m0.3 x 0.2中軸重力標準值KN2 x 120中、后輪著地寬度及長度m0.6 x 0.2后軸重力標準值KN

6、2 x 140 車輛荷載的主要技術(shù)指標 車輛立面布置圖 車輛平面布置圖本棧橋通行重車取相同輪距，荷載比例擴大，則為55KN、440KN、510KN。50t履帶吊荷載:自重50t，起吊作業(yè)20t。接觸面積為24660760mm2（2）其他可變作用行人荷載：2.5kN/m；管道荷載：2.0kN/m；風載：最大風力按12級考慮，風速為32.6m/s。風載按公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范進行計算，其中：（按施工架設(shè)期間取值）； （桁架風載系數(shù)）； （按最不利地形地理條件選?。唬ò碅類地表，離地面或水面5m計）； （按A類取陣風風速系數(shù)）；，12級風載時：求得: 單片貝雷片及橋面板迎風面積：；風載為：每聯(lián)棧橋風

7、載水平力為：假定風載作用點在沖刷線上，鋼管樁在沖刷線上的長度為10m。水流力：水流流速1.05m/s，水流力為, K水流阻力系數(shù)，樁為圓形，取0.63；水容重，取10kN/m；V水流速度；重力加速度，取9.8m/s；A單樁入水部分在垂直于水流方向的投影面積；棧橋鋼管樁水中長度h=10m，水面流速為1.05m/s,河床處流速為0m/s。水流力沖刷線以上樁長 H =10m，作用點位于樁頂1/3H 4、主要材料設(shè)計指標 根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50017-2003) 以及 裝配式公路鋼橋多用途使作手冊主要材料的設(shè)計指標如下 材料名稱材質(zhì)抗彎拉極限應(yīng)力w（MPa）抗剪極限應(yīng)力（MPa）一般型鋼構(gòu)件Q2

8、35215125貝雷梁16Mn2732085、混凝土橋面板計算混凝土橋面板寬2m，長8m，厚0.2m，按單向板計算。汽車荷載兩個后軸間距1.4m，小于橋面板寬2.0m，按一塊板承受兩個后軸車輪計算。 荷載計算汽車荷載輪壓 q=1.4x255/2/0.6/0.2=1487 KN/m2 （控制設(shè)計） 履帶吊機著地壓力 q=1.4x700/2/4.65/0.76=138.6 KN/m2 內(nèi)力計算由于55t汽車荷載控制設(shè)計，本算單以此為例計算。根據(jù)棧橋斷面布置圖，橋面板最大跨度為1.2米。輪寬20cm，考慮按45擴散角，板有效寬度0.6m，計算簡圖如下： 計算得： Mmax = 40.2 KN.MQm

9、ax = 89.3 KN 配筋計算橋面板有效寬度 b=600 mm(考慮按45擴散角，板有效寬度0.6m)梁高度 h = 200 mm，as = 20 mm，as= 20 mmh0 = 180 mm 梁自重 3 KN/m 混凝土選用C30，fc = 14.3 N/mm2 a1 = 1 ft = 1.43 N/mm2 b1 = 0.8鋼筋選用 HRB335 級鋼 fy = fy = 300 N/2 b = 0.55A、 單筋矩形截面在縱向受拉鋼筋達到充分發(fā)揮作用或不出現(xiàn)超筋破壞所能承受的最大彎矩設(shè)計值Mmax = 106.7 KN.MB、單筋矩形截面已知彎矩求配筋M實際 = 40.2 KN.M

10、673.19mm2 （需要的鋼筋截面積）取鋼筋直徑 16 mm ，實取4 根實際配筋面積 AS = 804.252 滿足構(gòu)造及受力要求。 抗剪計算混凝土橋面板截面抗剪如下：V = 0.7hftbh0 = 108 KN Q = 98KN滿足構(gòu)造及受力要求6、 棧橋結(jié)構(gòu)驗算 棧橋的設(shè)計荷載按以下兩種方式組合： 工況一 ：1.2倍自重荷載+1.4倍主梁運輸車汽車荷載，其中汽車荷載考慮1.3倍的沖擊系數(shù)。 工況二 ：1.2倍自重荷載+1.4倍履帶吊荷載，其中履帶吊荷載考慮1.3倍的沖擊系數(shù)。 棧橋的設(shè)計驗算按9m跨、24m跨分兩次驗算，本次驗算通過MIDAS/Civil結(jié)構(gòu)分析軟件計算完成。6.1 、

11、9m標準跨棧橋驗算下圖為兩跨9m跨度棧橋的Midas分析模型圖 圖6.1 棧橋Midas分析模型圖6.1.1、貝雷梁驗算結(jié)果分析 （1）貝雷梁強度驗算 圖6.2 工況一貝雷梁應(yīng)力計算結(jié)果 圖6.3 工況二貝雷梁應(yīng)力計算結(jié)果圖 由以上計算結(jié)果圖可知，工況一下貝雷梁所受應(yīng)力為188MPa，工況二下貝雷梁所受應(yīng)力為135MPa。最大應(yīng)力188MPa w =273MPa。故貝雷梁強度滿足要求。（2） 貝雷梁擾度驗算 6.4 工況一貝雷梁位移計算結(jié)果圖 6.5 工況二貝雷梁位移計算結(jié)果圖 由以上計算結(jié)果可知，工況一下貝雷梁最大擾度為5.5mm，工況二下貝雷梁最大擾度為4.7mm。貝雷梁最大擾度5.5mm

12、 f = L/400=22mm，故貝雷梁擾度滿足要求。6.1.2、樁頂橫梁驗算結(jié)果分析 （1）橫梁強度分析 6.6 工況一橫梁應(yīng)力計算結(jié)果圖 6.7 工況二橫梁應(yīng)力計算結(jié)果圖由以上計算結(jié)果圖可知，工況一橫梁的最大應(yīng)力為79.8MPa，工況二橫梁的最大應(yīng)力為62.2MPa。橫梁所受最大應(yīng)力79.8MPa w =215MPa，故橫梁強度滿足要求。（2） 橫梁擾度分析 6.8 工況一橫梁位移計算結(jié)果圖 6.9 工況一橫梁位移計算結(jié)果圖 由以上計算結(jié)果可知，工況一和工況二橫梁的最大位移均為2mm。 橫梁最大位移2mm f = L/400=7.8mm，故橫梁擾度滿足要求。6.1.3、鋼管樁驗算結(jié)果分析

13、（1） 鋼管樁強度分析 6.10 工況一鋼管樁應(yīng)力計算結(jié)果圖 6.10 工況二鋼管樁應(yīng)力計算結(jié)果圖 由以上計算結(jié)果可知，工況一與工況二鋼管樁最大應(yīng)力均為13.5MPa。鋼管樁所受最大應(yīng)力13.5MPa w =215MPa，故鋼管樁強度滿足要求。（2） 鋼管樁穩(wěn)定性分析 6.11 工況一鋼管樁反力計算結(jié)果圖 6.12 工況二鋼管樁反力計算結(jié)果圖 由以上計算結(jié)果可知，工況一鋼管樁反力為837KN，工況二鋼管樁反力為676KN。取工況一鋼管樁反力837KN為計算依據(jù)。 a、鋼管樁長細比鋼管樁規(guī)格為630*10mm，回轉(zhuǎn)半徑，鋼管樁長度按30m計算，長細比=150，鋼管樁長細比滿足要求。b、鋼管樁穩(wěn)定

14、性驗算： 查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算 P520頁知：穩(wěn)定系數(shù)0.357， A19400mm2， w=215MPa，鋼管樁穩(wěn)定性滿足要求。（3） 鋼管樁承載能力分析 根據(jù)公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范沉樁的單樁軸向受壓容許承載力： 鋼管樁參數(shù)：鋼管樁采用外徑 D = 630 mm，壁厚d = 10mm鋼管樁樁底投影面積 A = 0.312m2鋼管樁周長 U = 1.979m 土層摩阻力統(tǒng)計見下表： 土層摩阻力統(tǒng)計表編號土層名稱土層厚度（m）樁側(cè)土摩阻力標準值 (kPa)地基承載力基本允許值 (kPa)3-1-1淤泥1512553-8卵石3.61805506-2-1砂土狀強風化花崗巖9.91104506-2-

15、2碎塊狀強風化花崗巖2.1150750 不計地基承載力，鋼管樁長度按穿過淤泥層與卵石層，打入強風化花崗巖1m，打入深度共19.6m。鋼管樁單樁容許承載力： 由上面計算可知鋼管樁最大反力N=837kN=928.151KN 承載力滿足要求。6.1.4、棧橋整體穩(wěn)定性驗算(1)、荷載分析棧橋最不利受力為在最高潮水位時水流力、風荷載產(chǎn)生的同向傾覆彎矩，取一聯(lián)棧橋（4孔）進行整體穩(wěn)定性分析。(2)、傾覆力水流傾覆力矩：風力傾覆力矩：整體傾覆力矩：(3)、抗傾覆力水流力、風荷載產(chǎn)生的同向力矩作用下，棧橋有向水流方向傾覆的趨勢，棧橋通過自身重量和鋼管樁與土層的摩阻力產(chǎn)生的抗傾覆彎矩來保持棧橋穩(wěn)定。棧橋外側(cè)兩

16、根鋼管樁橫橋向間距為6.3m,所以抗傾覆力臂取3.15m。 (4)、整體穩(wěn)定分析棧橋整體穩(wěn)定安全系數(shù)，滿足整體穩(wěn)定性要求。6.2、24m跨棧橋驗算由上面9m跨棧橋驗算結(jié)果可知，工況一較工況二對棧橋結(jié)構(gòu)影響大，故本次只驗算工況一時棧橋的受力情況，下圖為24m單跨棧橋的Midas分析模型圖。 圖6.13棧橋Midas分析模型圖6.2.1、貝雷梁驗算結(jié)果分析 （1） 貝雷梁強度驗算 圖6.14工況一貝雷梁應(yīng)力結(jié)果圖 由以上計算結(jié)果圖可知，工況一下貝雷梁所受最大應(yīng)力為235MPa。 最大應(yīng)力235MPa w =273MPa。故貝雷梁強度滿足要求.（2） 貝雷梁擾度驗算 圖6.15工況一貝雷梁位移結(jié)果圖

17、 由以上計算結(jié)果圖可知，工況一貝雷梁所受最大擾度為18mm。 最大擾度18mm L/400=60mm。故貝雷梁擾度滿足要求6.2.2、樁頂橫梁結(jié)果分析 （1） 橫梁強度分析 圖6.16工況一橫梁應(yīng)力結(jié)果圖 由以上計算結(jié)果圖可知，工況一橫梁所受最大應(yīng)力為155MPa。 最大應(yīng)力155MPa w =215MPa。故貝雷梁強度滿足要求（2） 橫梁擾度分析 圖6.17工況一橫梁位移結(jié)果圖 由以上計算結(jié)果圖可知，工況一橫梁所受最大擾度為7.5mm。 最大擾度7.4mm L/400=7.8mm。故貝雷梁擾度滿足要求6.2.3、鋼管樁驗算結(jié)果分析 （1） 鋼管樁強度分析 圖6.18工況一鋼管樁應(yīng)力結(jié)果圖由以

18、上計算結(jié)果可知，工況一鋼管樁最大應(yīng)力均為18MPa。鋼管樁所受最大應(yīng)力18MPa w =215MPa，故鋼管樁強度滿足要求。（2）鋼管樁穩(wěn)定性分析 6.19 工況一鋼管樁反力計算結(jié)果圖 由以上計算結(jié)果可知，工況一鋼管樁反力為1222.2KN。 a、鋼管樁長細比鋼管樁規(guī)格為820*10mm，回轉(zhuǎn)半徑，鋼管樁長度按30m計算，長細比=150，鋼管樁長細比滿足要求。b、鋼管樁穩(wěn)定性驗算： 查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算 P520頁知：穩(wěn)定系數(shù)0.536， A25729mm2， w=215MPa，鋼管樁穩(wěn)定性滿足要求。（4） 鋼管樁承載能力分析 根據(jù)公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范沉樁的單樁軸向受壓容許承載力： 鋼管樁參數(shù)：鋼管樁采用外徑 D = 829 mm，壁厚d = 10mm鋼管樁樁底投影面積 A = 0.539m2鋼管樁周長 U = 2.604m 土層摩阻力統(tǒng)計見下表： 土層摩阻力統(tǒng)計表編號土層名稱土層厚度（m）樁側(cè)土摩阻力標準值 (kPa)地基承載力基本允許值 (kPa)3-1-1淤泥1512553-8卵石3.61805506-2-1砂土狀強風化花崗巖9.91104506-2-2碎塊狀強風化花崗巖2.1150750 不計地基承載力，鋼管樁長度按穿過淤泥層與卵石層，打入強風化花崗巖3m，打入深度共21.6m。鋼管樁單樁容許承載力： 由上面計算可知鋼管樁最大反力N