西南院栈桥计算书.doc

宜宾港重件码头工程
栈桥计算书

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安徽省交通规划设计研究院
三月
目录
一、基本参数 - 1 -
1.1钢平台布置 - 1 -
1.2荷载形式 - 1 -
1.3栈桥设计方案 - 2 -
1.4栈桥计算参数 - 2 -
二、结构检算 - 3 -
2.1 模型的建立 - 3 -
2.2 相关规范 - 3 -
2.3 墩顶分派梁检算 - 3 -
2.4 贝雷梁检算 - 4 -
2.5 I25a工字钢横梁检算 - 6 -
2.6 桥面板5mm花纹钢板检算 - 7 -
2.7钢管桩检算 - 8 -

宜宾港重件码头工程栈桥计算书
一、基本参数
1.1钢平台布置
钢栈桥采用型钢与321贝雷架组合结构，连接施工便道与1#、2#承台基础，以方便施工。纵向钢平台纵向长度18m，宽度5m；横向侧钢平台横向长度52.8m，宽度9m。桩基纵向间距6m，横向间距1.6~3.6m。钢平台与承台连接处设立活动分派梁，方便装拆。
1.2荷载形式
(1)混凝土搅拌运送车
通过栈桥车辆荷载按30t混凝土搅拌运送车考虑，混凝土搅拌运送车重轴（后轴）单侧为4轮，单轮宽30cm，双轮横向净距10cm，单个车轮着地面积=0.2*0.3 m2。两后轴间距135cm，左侧后双轮与右侧后双轮距190cm。车总宽为250cm。
混凝土搅拌运送车前轴重P1=50kN，后轴重P2=250kN。荷载图示如下：

图1-1 整体模型图
设计通车能力：车辆限重30t，限速10km/h，按通过栈桥车辆为30t混凝土搅拌运送车满载时考虑，后轴按250kN计算。不考虑船只和排筏的撞击力，施工及使用时做好安全防护措施。
(2) 履带式吊车
30t履带式吊车吊重10t，一侧履带接触宽度为0.6m，长度为4m，履带吊行走宽4m、工作宽4.3m；吊车按均布荷载+集中力进行加载，其活载比混凝土搅拌运送车活载作用效应小得多，故在此亦不做检算。

1.3栈桥设计方案
栈桥拟采用双排单层贝雷梁片桁架结构为梁体作为重要承重结构，进台通道桥面宽设计宽为6m,钢平台宽8m，总长52.8m。
具体设立情况见附图《宜宾港重件码头工程栈桥布置图》。
(1) 栈桥设立规定
栈桥承载力满足：30t混凝土搅拌运送车行走和32t履带吊车在桥面行走规定。栈桥的平面位置不得妨碍钻孔桩施工及承台施工，可以满足整个施工期间的规定。栈桥施工及运营保证航道正常通行。
(2)栈桥结构
栈桥至下而上依次为：
钢管桩基础：设计钢管在细圆砾土层入土深度约10m，栈桥普通墩采用φ600*8mm钢管桩基础，墩中心间距横桥向2.8米和5.8米；纵桥向2.7米和3.6米。钢管桩内填充河砂增长稳定性。依据钢管桩入土深度情况拟采用桩长9～15m不等的钢管桩。
I40a工字钢横梁：墩顶横梁采用焊接的I40a工字钢。
贝雷梁主梁：主梁采用双并321军用贝雷梁桁架结构，桁架由两排贝雷片加联系杆件拼装，贝雷片间距中心距0.90m，桁架间距1.1m。
桥面系：贝雷梁上横铺I25a工字钢@400mm的横向分派梁，I25a工字钢分派梁上满铺厚度为5mm的花纹钢板做为栈桥的桥面。
1.4栈桥计算参数
贝雷桥采用材料的允许应力按基本应力提高30%（查《公路施工手册》.桥涵1043页）。
(1)单片贝雷：每片贝雷重287kg（含支撑架、销子等），I=250497.2cm4，E=2×105Mpa，W=3578.5cm3，[M]=788.2 kN·m, [Q]=245.2 kN。
(2)I40a：截面积102.0 cm2，每米重量80.4kg , Ix=32240cm4，E=2×105Mpa，Wx=1433cm3,Sx=836.4 cm3，腹板厚11.5mm。
(3)5mm厚扁豆形花纹钢板。
(4)车辆冲击系数：由查《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2023)知，冲击系数采用1.3。
考虑栈桥实际情况，进台通道按单车道验算，钢平台采用双车道布置；车辆荷载按实际混凝土搅拌运送车轴重定义，人群荷载不计。
二、结构检算
2.1 模型的建立
整体模型采用MIDAS/CIVIL程序建立，如图2-1所示，上部结构采用空间梁格建立，墩顶I40a分派梁、贝雷梁、I25a横梁均采用空间梁单元模拟，上部结构与墩顶I40a分派梁采用弹性支座连接，桩顶采用固结约束。

图2-1 整体模型图
2.2 相关规范
(1) 《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2023
(2) 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2023
(3) 《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ 025-86
2.3 墩顶分派梁检算
墩顶分派梁采用I40a工字钢，点焊连结在钢管桩顶部，按设计施工图实际构造建立模型，按照《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2023第4.1.6条，进行主梁承载能力极限状态内力组合，并采用《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ 025-86，按允许应力法进行梁内力验算。承载能力极限状态最不利组合下应力验算结果如下图所示。

图2-2 墩顶分派梁应力图
由图2-2计算结果可以看出，进台通道与钢平台车道荷载交汇处，组合应力值最大，达34.2Mpa≤[σw]＝145×1.3=188.5MPa符合规定。（允许应力[σw]值按《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ025-86按临时结构取允许弯曲应力值乘以1.3倍系数）
挠度验算亦按照《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2023第4.1.6条，进行主梁承载能力极限状态组合内力下计算挠度。挠度验算结果如下图所示：

图2-3 墩顶分派梁挠度计算图
组合内力下的最大扰度＝3.43mm＜[]＝＝＝12mm 满足规定。
2.4 贝雷梁检算
贝雷桥采用材料的允许应力按基本应力提高30%进行临时结构验算。
单片贝雷：计算参数取I=250497.2cm4，E=2×105Mpa，W=3578.5cm3，允许内力按[M]=788.2 kN·m, [Q]=245.2 kN控制。
按照《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2023第4.1.6条，进行贝雷梁承载能力极限状态内力组合，进行抗弯和抗剪验算；并采用《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ 025-86，按允许应力法进行梁内力验算。承载能力极限状态最不利组合下验算结果如下图所示。

图2-4 贝雷梁弯矩图

图2-5 贝雷梁剪力图
由上图计算结果可以看出，进台通道与钢平台车道荷载交汇处，贝雷出现梁弯矩和剪力最大值。
最大弯距197 kN·m≤2[M]＝2×788.2=1576.4kN·m
最大剪力206.4 kN≤2[F]= 2×245.2=490.4kN
故双排单层贝雷桁架梁弯矩和剪力验算满足规定。
主桁最大挠度计算:
按照《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2023第4.1.6条，进行主梁承载能力极限状态组合内力下计算挠度。挠度验算结果如下图所示：

图2-6 贝雷梁挠度计算图
组合内力下的最大扰度＝0.32mm＜[f]＝＝＝20mm 满足规定。
2.5 I25a工字钢横梁检算
按照《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2023第4.1.6条，进行主梁承载能力极限状态内力组合，并采用《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ 025-86，按允许应力法进行梁内力验算。承载能力极限状态最不利组合下应力验算结果如下图所示。

图2-6 I25a工字钢应力图
由图2-2计算结果可以看出，最大组合应力值154.4Mpa≤[σw]＝145×1.3=188.5MPa符合规定。（允许应力[σw]值按《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ025-86按临时结构取允许弯曲应力值乘以1.3倍系数）
挠度验算按照《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2023第4.1.6条，进行主梁承载能力极限状态组合内力下计算挠度。挠度验算结果如下图所示：

组合内力下的最大扰度＝4.82mm＜[]＝＝＝7.5mm 满足规定。
2.6 桥面板5mm花纹钢板检算
按照《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2023第4.1.6条，进行主梁承载能力极限状态内力组合，并采用《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ 025-86，按允许应力法进行梁内力验算。承载能力极限状态最不利组合下应力验算结果如下图所示。

图2-6 桥面板5mm花纹钢板应力图
由图2-2计算结果可以看出，最大组合应力值91.8Mpa≤[σw]＝145×1.3=188.5MPa符合规定。（允许应力[σw]值按《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ025-86按临时结构取允许弯曲应力值乘以1.3倍系数）
挠度验算按照《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2023第4.1.6条，进行主梁承载能力极限状态组合内力下计算挠度。挠度验算结果如下图所示：

组合内力下的最大扰度＝3.21mm＜[]＝＝＝7.5mm 满足规定。
2.7钢管桩检算
普通墩横桥向桩中对中间距为3.6m，采用φ600×8mm钢管桩。以承台底面标高249.15计，水深按施工水位计算取7.28m，钢管桩露出水面按4.615m计。经分析：混凝土搅拌运送车加恒载作用下为普通墩钢管桩荷载最不利荷载，故仅检算该工况。
(1)桩基承载力检算
由模型提取桩顶支撑反力，如下图所示。

桩基承载力：每根钢管桩设计承载力为Pmax=303kN。
管内填砂密实，采用打桩振动锤击下沉,不计钢管桩桩侧摩阻，按支承桩考虑。
桩身强度：桩基采用φ600mm钢管桩，用砂填实。
(2)钢管桩长度拟定
单桩轴向承载力按303kN考虑。不考虑土侧摩阻力对承载力的奉献，
由[P]＝Apfrk+u∑C2ihifrki≥303kN
查宜宾港一期工程初步设计阶段工程地质勘察报告，见下表。
工程区岩土物理力学参数建议值表
岩土名称
分层号
天然含水率
W (%)
压缩模量
Es (MPa)
变形模量
E0 (MPa)
承载力设计值
[f’d] (KPa)
渗透系数
K(10-3cm/s)
钻（冲）孔灌注桩
极限侧阻力标准值qsik(Kpa)
极限侧阻力标准值qsik(Kpa)
粉质粘土
①
35.13
4.13

120
13.0
40

粉 土
②
37.7
3.54

110
7.51
30

卵 石
③-1

22.4
300
3.76
180

③-2

11.0
800

250

强风化泥岩
④-1

300

300

中风化泥岩
④-2

500

天然单轴抗压强9.55MPa
强风化砂岩
⑤-1

350

400

中风化砂岩
⑤-2

1200

饱和单轴抗压强度28.8MPa

frk由地质资料知取500KPa，U＝п×0.6＝1.885m，
A＝п×0.6×0.08＝0.015，＝0.6，＝0.05
解得h≥6m，故钢管桩长度为（6+7.28+4.615）=17.895m，实际桩长按18m取值。
综合以上检算：该栈桥设计安全，可以满足施工需要。