[福建]特大橋主橋鋼箱梁拼裝平臺設(shè)計計算書

1、. 莆田聯(lián)十一線A5標(biāo)三江口特大橋主橋鋼箱梁拼裝平臺設(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(biāo)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

2、蘭溪水文資料：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(fēng)化花崗巖 (52),，=350kpa； 6-2-1 砂土狀強風(fēng)化花崗巖（52），=450kpa；6-2-2 碎塊狀強風(fēng)化花崗巖（52）,=750kpa；

3、6-3 中風(fēng)化花崗巖（53），=1800kpa；6-4 微風(fēng)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(fēng)化層。2. 設(shè)計參數(shù) 設(shè)計控制荷載：A、50t履帶吊機，自重50t，吊重20t。B、鋼箱梁荷載，重量約240t。C、80t龍門吊荷載，自重約65t，吊重80t。 設(shè)計使用壽命：3年 平臺規(guī)格：42m*59.75m 橋面標(biāo)高：+6 m；3. 設(shè)計說明此平臺為三江口特大橋主橋邊跨鋼箱梁的拼裝平臺，主要承受的作用有鋼箱梁荷載、龍門吊荷載、履帶吊荷載、其他施工機具及堆載、平臺自重等。3.1 平臺橋型布置 平臺規(guī)格為42m*

4、59.75m，橋跨布置5排鋼管柱，每排12根，平臺縱橋向跨度為12m+12m+9m+9m。3.2 結(jié)構(gòu)說明（1）下部結(jié)構(gòu) 平臺基礎(chǔ)采用鋼管樁，鋼管樁規(guī)格為ø529×10mm，橫橋向布置12根，間距4.8m。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45a工字鋼作為橫梁。（2）上部結(jié)構(gòu) 平臺主梁采用321貝雷梁，規(guī)格為3m*1.5m，縱橋向布置14片，貝雷梁橫橋向布置25組，每組2排，每排90cm支撐架連接成組，每組間距為2.4m。 貝雷梁上鋪I28工字鋼作為分配梁，分配梁間距為50cm，橋面板采用10mm花紋鋼板。3.3.荷載參數(shù)（1）基本可變荷載荷載1：50t

5、履帶吊機，自重50t，吊重20t，接觸面積為24660×760mm2 q1=（50+20）/2/4.66/0.76=98.825KN/m2荷載2：鋼箱梁荷載，鋼箱梁重量240t，箱梁尺寸9m*36m。 q2=240/9/36=7.407KN/m2荷載3：80t龍門吊荷載，龍門吊跨度40m，共有4個支座，支座間距10m， 龍門吊自重65t，最大吊重按80t計算。 q3=（80+65）/4=362.5KN（2）其他可變作用行人荷載：2.5kN/m；管道荷載：2.0kN/m；風(fēng)載：最大風(fēng)力按12級考慮，風(fēng)速為32.6m/s。風(fēng)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）；

6、 （桁架風(fēng)載系數(shù)）； （按最不利地形地理條件選?。?；（按A類地表，離地面或水面3高度計）； （按A類取陣風(fēng)風(fēng)速系數(shù)）；，12級風(fēng)載時：求得: 單片貝雷片及橋面板迎風(fēng)面積：；風(fēng)載為：平臺風(fēng)載水平力為：假定作用點在沖刷線上，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/m³；V水流速度；重力加速度，取9.8m/s²；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

7、 4、主要材料設(shè)計指標(biāo) 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(biāo)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Q235215125貝雷梁16Mn2732085、 平臺結(jié)構(gòu)驗算 本次驗算通過MIDAS/Civil結(jié)構(gòu)分析軟件計算完成，平臺支架Midas分析模型圖如下： 圖5.1 平臺Midas模型圖5.1 、設(shè)計工況的確定 取平臺在使用過程中的如下幾種設(shè)計工況作平臺結(jié)構(gòu)受力分析： 工況一：鋼箱梁荷載與龍門吊荷載同時作用在平臺上。 荷載組合=1.2*自重+1.4*（q2+q3） 工況二：履帶吊在12m跨平臺

8、中間作業(yè)，且作用在一組貝雷梁上。 荷載組合=1.2*自重+1.4*q1 工況三：履帶吊在鋼管樁頂部作業(yè)。 荷載組合=1.2*自重+1.4*q1下面是以上幾種工況下平臺的Midas模型圖 圖5.2工況一平臺Midas模型圖 圖5.3工況二平臺Midas模型圖（側(cè)面圖） 圖5.4工況三平臺Midas模型圖（側(cè)面圖）5.2 、平臺面板驗算三種工況下面板受力結(jié)果如下： 圖5.5 工況一平臺面板應(yīng)力結(jié)果圖 圖5.6工況二平臺面板應(yīng)力結(jié)果圖 圖5.7工況二平臺面板應(yīng)力結(jié)果圖 可知，工況二面板應(yīng)力最大，面板最大應(yīng)力，滿足要求。 5.3 、工字鋼分配梁驗算 三種工況下平臺分配梁受力結(jié)果如下： 圖5.8工況一平

9、臺分配梁應(yīng)力結(jié)果圖 圖5.9工況二平臺分配梁應(yīng)力結(jié)果圖 圖5.10工況三平臺分配梁應(yīng)力結(jié)果圖可知，工況二分配梁應(yīng)力最大，最大應(yīng)力，滿足要求。 5.4 、貝雷梁驗算 三種工況下平臺貝雷梁受力結(jié)果如下 圖5.11 工況一貝雷梁應(yīng)力結(jié)果圖 圖5.12 工況二貝雷梁應(yīng)力結(jié)果圖 圖5.13 工況三貝雷梁應(yīng)力結(jié)果圖 圖5.14 工況一貝雷梁位移結(jié)果圖 圖5.15 工況二貝雷梁位移結(jié)果圖 圖5.16 工況三貝雷梁位移結(jié)果圖可知，工況一貝雷梁應(yīng)力最大，最大應(yīng)力，滿足要求。 工況二貝雷梁擾度最大，最大擾度，滿足要求。5.5 、樁頂工字鋼橫梁驗算三種工況下工字鋼橫梁受力結(jié)果圖如下： 5.17 工況一工字鋼橫梁應(yīng)力

10、結(jié)果圖 5.18 工況二工字鋼橫梁應(yīng)力結(jié)果圖 5.19 工況三工字鋼橫梁應(yīng)力結(jié)果圖 5.20 工況一工字鋼橫梁位移結(jié)果圖 5.21 工況二工字鋼橫梁位移結(jié)果圖 5.22 工況三工字鋼橫梁位移結(jié)果圖可知： 工況二橫梁應(yīng)力最大，最大應(yīng)力，滿足要求。 工況二橫梁擾度最大，最大擾度，滿足要求。5.6 、鋼管樁驗算 三種工況下工字鋼橫梁受力結(jié)果圖如下： 5.23 工況一鋼管樁應(yīng)力結(jié)果圖 5.24 工況二鋼管樁應(yīng)力結(jié)果圖 5.25 工況三鋼管樁應(yīng)力結(jié)果圖 5.26 工況一鋼管樁反力結(jié)果圖 5.27工況二鋼管樁反力結(jié)果圖 5.28 工況三鋼管樁反力結(jié)果圖（1） 鋼管樁強度分析 由以上結(jié)果圖可知： 工況二鋼管

11、樁應(yīng)力最大，最大應(yīng)力，滿足要求。（2） 鋼管樁穩(wěn)定性分析由上面結(jié)果圖可知，工況二鋼管樁反力最大，最大反力為753.4KN。 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

12、 = 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(biāo)準(zhǔn)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(fēng)化花崗巖9.91104506-2-2碎塊狀強風(fēng)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(fēng)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=753.4kN=928.151KN 承載力滿足要求。5.5、棧橋整體穩(wěn)定性驗算(1)、荷載分析鋼平臺最不利受力為在最高潮水位時水流力、風(fēng)荷載產(chǎn)生的同向傾覆彎矩，取整個平臺進行整體穩(wěn)定性分析。(2)、傾覆力水流傾覆力矩：風(fēng)力傾覆力矩：整體傾覆力矩：(3)、抗傾覆力水流力、風(fēng)荷載產(chǎn)生的同向力矩作用下，平臺有向水流方向傾覆的趨勢，平臺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平臺穩(wěn)定。平臺外側(cè)兩根鋼管樁橫橋向間距為57.6m,所以抗傾覆力臂取28.8m。 (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、 結(jié)論 經(jīng)驗算，鋼平臺的結(jié)構(gòu)受力滿足要求。 現(xiàn)場實際施工中，