1、京杭运河特大桥防撞墩及助航设施施工图设计计算书浙江交通勘察设计有限公司2010年1月京杭运河特大桥防撞墩及助航设施施工图设计证书等级：工程设计甲级发证机关：中华人民共和国建设部证书编号：121186Sj 计算： 复核： 审核：浙江交通勘察设计有限公司2010年1月一、工程背景京杭运河特大桥为宁杭高速铁路浙江段中重要桥梁。京杭运河特大桥主桥为（84+152+84）m双薄壁连续刚构桥，桥址位于京杭运河崇贤港区附近，即杭州绕城高速公路京杭运河大桥北侧约1公里处。由于受杭州市城市规划所限，桥轴线与航道夹角35，双薄壁墩置于河道内，容易受到过往船只的碰撞，给铁路正常运营带来隐患。受宁杭高铁有限公司的委托2、，我公司对京杭运河特大桥主墩防撞设施及助航设施进行设计。二、采用规范及设计依据2.1 设计依据1、京杭铁路跨京杭运河防撞墩设施和导航助航设施设计合同编号：2009-gl-24；2、宁杭铁路（浙江段）京杭运河特大桥通航净空尺度和技术要求论证报告浙江省交通规划设计研究院 2009年4月编制；3、关于宁杭铁路（浙江段）京杭运河特大桥通航净空尺度和技术要求论证报告的审查意见 浙港航函【2008】74号文件；4、京杭运河特大桥防撞和助导航设施方案专家审查意见2009.11.29。2.2 技术规范1、铁路桥涵设计基本规范TB10002.1-20052、公路桥涵地基与基础设计规范JTG D63-20073、3、公路桥涵设计通用规范JTG D60-20044、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004三、计算程序本次计算采用桥梁博士3.03分析软件对局部冲刷线处桩的作用效应进行建模计算。四、防撞墩主体结构设计要点防撞墩主体结构采用群桩基础加防撞承台的形式。4.1设计原则1、遵照国家现行的技术规范和标准；2、在满足防撞设施结构安全的前提下，优化防撞设施的尺寸，使其满足级航道通行的要求，并对航运的影响最小化，使前期投入和后期维护效益最大化。3、以冲刷线下桩基的最大弯矩为控制指标，确定桩基直径及配筋的数量，根据地质情况及桩基承载力确定桩长。4、此水域最高通航水位3.46m，最低通航水位4、0.6m（85国家高程）。5、京杭运河规划为三级航道，选用1000t级机动驳船作为通航的代表船型。 6、承台混凝土强度等级为C30，承台顶面高程控制为3.66m。 4.2 设计参数1、 混凝土容重取26KN/m3；2、 撞击点参见4.6.1图示位置，撞击角度按铁路桥涵设计基本规范推荐值=20选用；3、 冲刷下位置按河床面下2m选取。4.3 计算船舶撞击力根据铁路桥涵设计基本规范撞击力的计算方法及宁杭铁路京杭运河特大桥通航净空尺度和技术要求论证报告对代表性船只航行速度的规定（）。计算得船撞桥的撞击力，动能折减系数，正撞取0.3，斜撞取0.2；船舶撞击时速率，；取20；船只重；船及墩台变形系数，按5、规范选取。计算得：1、迎撞面处，船舶正面撞击防撞设施时撞击力；2、迎撞面处，船舶侧面撞击防撞设施时撞击力；4.4桩的计算宽度时， 平行于水平作用方向的桩间相互影响系数；与平行水平力作用方向的一排桩的桩数n有关的系数；平行于水平力作用方向的桩净间距；局部冲刷线以下桩的计算深度，本案取；桩形状换算系数，本案取0.9，计算得 4.5桩基中桩变形系数非岩石地基水平向抗力系数的比例系数，桩的抗弯刚度，桩的抗压弹性模量，计算得 判断本工程桩基属于弹性桩。4.6局部冲刷线处桩的作用效应4.6.1正面撞击正面撞击时，按三排，8根桩计算，第一排桩由23号桩组成，第二排桩由1、4号桩组成，第三排桩由58号桩组成。6、计算得：冲刷线处的单桩弯矩、水平力分别为976.4KN.m，205. 4KN。冲刷线下3m处弯矩最大，为1351.3KN.M，桩底弯矩零点位于冲刷线下22m。确定桩长为24.56m。桩基布置图4.6.2 侧面撞击侧面撞击时，设24，78号桩共5根桩受力，4号桩为第一排桩，3、8号桩为第二排桩，2、7号桩为第三排桩。计算得：冲刷线处的单桩弯矩、水平力分别为602.4KN.m，211.0KN。冲刷线下4m处弯矩最大，为1064KN.M，桩底弯矩零点位于冲刷线下20m。确定桩长为23.56m。4.7 确定桩基相关参数根据4.6节计算所得局部冲刷线处桩的作用效应，确定设计参数如下：1、承台按设计水位及构造要求确定其厚度为3.0m（承台顶高于最高通航水位0.2m）；承台顶标高3.66m，桩顶标高为0.66m。2、桩基桩径为1.2m，桩长按正面撞击时最不利效应选取，取桩长25m。3、桩基钢筋配置12根25HRB335通长钢筋，12根25HRB335截断钢筋。桩基的实际抗弯承载能力为1864KN.m，桩基设计最大弯矩值为1351.3KN.m。安全度为138%。- 6 -