1、五、预制场设计与施工（一）、制梁台座检算1、设计依据（1）、青岛海湾大桥60m箱梁设计图（2）、建筑地基设计规范2、制梁台座结构布置图3计算假定由于制梁台座为三条条形基础及两排千斤顶共同承受梁重及施工荷载，为简化计算，假定同一断面3个条形基础承受4/5的荷载，两排千斤顶共同承受1/5的荷载。实际中中部条形基础持荷时间较长及受力不均匀，为安全计算，中部条形基础在计算后适当加大基底面积。设计箱梁和模板重为2600t，每个条形基础承受的荷载为26004/53=693.3t，换算为均布荷载：693.360=11.5t/m，近似取荷载按12t/m=120KN/m算地基容许承载力为【f】=120Kpa则基2、础宽取基础宽为1.5m，埋深0.4m 满足要求，取基础宽1.5m为防止地基不均匀沉降，适当配筋，配筋按照构造筋考虑4侧模轨道基础（1）荷载计算假定：侧模轨道在工作状态下，共有17个千斤顶共同支承侧模及上部传来的施工荷载，千斤顶间隔3.33m，为简化计算按基底均匀受力设计基础宽度；按倒梁法来计算条形基础的最不利内力及配筋，计算条形基础的配筋时，活载组合系数取1.4。每个千斤顶荷载为：26005217=15.3t 换算为基底均布荷载：q=15.3/3.331.4=6.43t/m=64.3KN/m计算得：Mmax=87.54KNm M-max=32.544KNm（2）配筋 混凝土强度：C30 Ra=3、17.5MPa钢筋：主筋HRB335 Rg=340Mpa 箍筋HRB335 jg =0.55 rc=rs=1.251、正弯距配筋设a=40mm，则h0=800-40=760mm0.2%bh0采用构造配筋。2、负弯距配筋设a=40mm，则h0=800-40=760mm0.2%bh0采用构造配筋。 （二）粉喷桩及强夯复合地基计算书1设计依据：（1）项目部提供的梁厂各结构的平面尺寸、地质情况简述和承载力要求。（2）建筑地基处理技术规范JGJ79-2002。（3）建筑地基基础技术规范DB42/242-2003。2设计要求：经加固后复合地基承载力特征值fspk150Kpa。3设计计算：（1）粉喷桩复合地4、基：根据结构的受力特点及地质情况，本方案采用500的粉体搅拌桩（简称粉喷桩）处理该软弱地基，具体方案设计如下：（2）桩长：本工程粉喷桩主要处理填土及淤泥质土，因此，粉喷桩应穿过填土及淤泥质土层，并进入其下相对较好的粉质粘土层一定深度，故此，本工程粉喷桩桩长定为11.0m。（3）桩身材料：本工程粉喷桩的粉体材料选用PO或PS32.5的普通硅酸盐水泥，水泥掺入量按50kg/m考虑。（4）单桩承载力特征值： 按桩身强度计算： 按地质情况计算：粉喷桩单桩承载力由桩身强度控制，取100KN。（5）粉喷桩面积置换率：则：本工程，不小于170Kpa，取80Kpa。则：因此，本工程的粉喷桩面积置换率不应小于05、.224。（6）粉喷桩的布置：根据本工程的结构型式，拟采用矩形布置。桩间距确定：由，得：则，当B=1.5m时，当B=1.6m时，因此，桩间距当B=1.5m时，不得大于1.17m，当B=1.6m时，不得大于1.09m。详见粉喷桩平面布置图。4置换强夯处理方案：（1）土层参数：人工填土：=120Kpa 淤泥质粉质粘土：=90Kpa 淤泥质粘土：=80Kpa 粉质粘土：=120Kpa（2）块石墩设计取值：平均墩长10.5m，墩体直径1.5m，单墩承载力R=400KN3、复合地基承载力：Kpa150Kpa （可行）：复合地基承载力（KPa）：墩间土承载力（KPa）S：单墩所占面积（m2）S1：单墩面积6、（m2）R：单墩承载力（KN）六出海码头设计计算书（一）设计采用规范及文件 1波浪力按行业标准海港水文规范(JTJ213-87)确定；2港口工程荷载规范（JTJ215-98）；3在钢管桩内灌注混凝土所形成的钢管混凝土桩，其桩身结构承载力按钢管混凝土结构设计与施工规程（CECS28）确定；4港口工程桩基规范（JTJ254-98）； 5钢管桩强度计算和稳定性验算，按钢结构设计规范（GBJ17）执行；6钢管桩采用Q235钢,应采用E4301、E4303型等E43XX系列焊条。钢材的强度设计值为：抗拉、抗压和抗弯 f：200x0.95=190 Mpa抗剪 fV：115x0.95=110 Mpa7公路桥7、涵钢结构及木结构设计规范(JTJ02586)8杭州湾跨海大桥招标文件9杭州湾跨海大桥施工招标图纸（二）设计、计算项目1箱梁出海码头普通墩的设计；2栈桥端部防撞墩；3运架船靠船墩；4材料码头的设计计算；5钢箱梁的设计计算（三） 设计资料1设计船型设计船型为专用运架船。船长L=88.2m，船宽B=40m，型深D=7.0m，满载吃水T=3.5m，满载排水量10901t。满载梁航行时，抗风蒲氏8级及相应波浪。2水文及气象资料（1）水位(国家85高程系统)设计高水位：H=1.7m；极端高水位：H=3.2m;设计低水位：-2.3m；极端低水位：-3.44m。（2） 波浪波浪重现期为100年，设计高水位：H8、=3.0m；极端高水位：H=2.65m;（3）水流最大涨潮表面流速：V1=0.76m/s，流向339（与北向夹角）；最大落潮表面流速：V1=0.62m/s，流向182（与北向夹角）；（4）风工作风力按8级风，风速V=20.3m/s；非工作风力按12级风，风速V=32.2m/s。（四）荷载计算1预制梁自重约2000t，施工荷载按2400t控制设计；横移小车一个支点的压力按600t设计；2箱梁出海码头钢梁纵向水平力：G=1200x0.15=180t(由滑道自相抵消)；3专用架运船系缆力（1）船舶受风面积工作风速V=20.3m/s（8级风），非工作风速V=23m/s（9级风），按港口工程技术规范（J9、TJ 215-98）条计算。满载时，LogAxw=-0.036+0.742 log10000Axw=855m2I. LogAyw=-0.107+0.621 log10000Ayw=238m2压载时，LogAxw=0.238+0.727 log10000Axw=1552m2LogAyw=0.019+0.628 log10000Ayw=340m2（2）作用于船舶上的风压力计算风压力按（JTJ 215-98）条计算。工作状态，Fxw=73.6x10-5x855x20.32x0.9=233 kNFyw=49x10-5x238x20.32x0.9=43 kN非工作状态， Fxw=73.6x10-5x1510、52x232x0.9=544 kNFyw=49x10-5x340x232x0.9=79 kN（3）作用于船舶上的水流力水流力按（JTJ 215-98）附录E.0.11条计算。水流向与船舶纵轴夹角30度。船舶吃水线以下横向投影面积（E.）log B=0.484+0.612xlog10000B=855 m2Axc=Bsin30=428 m2 （E.0.14）Ayc=Bcos30=740 m2 （E.0.14）Cxc=1.72x3.1416x30/180+0.05=0.951 (E.0.12-1)Cyc=1.72x3.1416x30/180+0.1=1.0 (E.0.12-2)2x740/3=48711、 kN (E.0.11-1)2x428/3=432 kN (E.0.11-2)2x740/2=563 kN (E.0.11-1)2x428/2=342 kN (E.0.11-2)（4）系缆力系缆力按（JTJ 215-98）条计算。N =1.3/3x(843/sin30/cos30+265/cos30/cos30) =996.7kNNx=996.7xsin30xcos30=418KNNy=996.7xcos30xcos30=725KN(由栈桥中间的系缆墩承担)若按两个系缆墩计，N=1.2/2x(843/sin30/cos30+265/cos30/cos30) =1380kNNx=1380xsin12、30xcos30=597KN(4)、“专用架运船”挤靠力挤靠力按（JTJ 215-98）条计算。Fj=1.3x(544+487)/3=446KN对于防撞墩B为1031KN（5）撞击力船舶靠岸撞击力按（JTJ 215-98）条计算：专用架运船2=92 kJ初选标准型橡胶护舷，E=98KJ，反力R=274KN2=33.8 kJ（6）波浪引起的船舶撞击力按（JTJ 214-87）附录七计算：天一号对码头撞击的法向速度:13/7/40/3.2 =0.267m/s2=265.5KJ选用标准型橡胶护舷，E=302KJ，反力R=590KN船舶(1000t级)对码头撞击的法向速度:13/7/12/1.8)si13、n15=0.41m/s00x0.412=232.4 KJ选用标准型橡胶护舷，E=302KJ，反力R=590KN4水流力水流力按（JTJ 215-98）条计算。栈桥每根钢管桩所受水流力：Fw=0.73x(1.025/2)x1.12x1.2x13.5+1.5x(1.025/2)x1.12x1.2x7.5=15.7kN5波浪力波浪力按（JTJ 213-87）4条计算。由H/d=4.2/14=0.3，查图-1，波峰在静水面以上的高度max=0.67m,Z1=0Z2=14+0.67=14.67mZ212.57mZ2/L=14.67/63.4=0.23Z2/L=12.57/63.4=0.20d/L=14/14、63.4=0.22查图-2，得K1=0.158查图-3，得K2=0.77查图-5，得K3=0.064查图-7，得K4=0.455作用于整个柱体高度上的最大速度分力为(式-1):PDmax2x0.158/2=22.23KN1.19xPDmax=1.19x22.23=26.5KNPDmax对桩在地面处的力矩为MDmax2x63.4x0.064/2/3.14=181.8KNm1.19x MDmax=216KNmPImax对桩在地面处的力矩为MImax=2.0x10.868x4.1526x4.2x63.4x0.455/4/3.14=887.56 KNm作用于整个柱体高度上的最大惯性分力为(式-1):P15、Imax当PDmax 0.5PImax时，最大水平总波浪力Pmax= PImax=144.11KN对水底面的最大总力矩Mmax2/324.52)=367KNm换算成桩顶水平力P=367/14=26KN波浪对钢箱梁的水平力P=15x6x2=180KN每组4根桩的总水平力P总=26x4+180x2=464KN6竖向力栈桥双桩竖向力V=6000+6000x（6-5.45）/6+250+150=6900KN单桩设计竖向承载力3500KN。（五）荷载组合1栈桥桩设计控制组合：设计高水位时风力+波浪力+横移箱梁荷载V=3500KN（单桩）校核组合：极端高水位时风力+波浪力+横移箱梁荷载V=3500KN（单16、桩）H=464KN（每组桩）2靠船墩设计控制组合：设计高水位时风力+波浪力+船挤靠力专用架运船：V=1800KNH=12+26x6+446=614KN1000t铁驳：V=2000KNH=11+56x2+90=213KN校核组合：极端高水位时风力+波浪力天一号：V=1800KNH=6+26x6x1.3=209KN1000t铁驳：V=2000KNH=26x4+6=110KN（六）设计拟定的主要数据1栈桥第一跨跨度12米，其余跨度均为6米，除第一跨内桩基础采用钻孔桩外，其余均为砼管桩+钢管桩的形式。钢箱梁第一跨海侧桩基础采用2-1.5米钻孔摩擦桩，入土深度60米，单桩桩顶设计承载力500t；第29跨17、（地面标高-2以上）桩基础采用2-1.0米A型砼管桩（顶节采用壁厚18mm同直径钢管桩），入土深度45米；其余跨（地面标高-2以下）桩基础采用2-1.2米A型砼管桩（顶节采用壁厚18mm同直径钢管桩），入土深度40米。管桩地面以下2米至桩顶填充C30砼，以增强抵抗水平力，单桩桩顶设计承载力350t。栈桥普通墩外侧桩基础采用0.7米A型砼管桩（顶节采用壁厚12mm同直径钢管桩）。管桩入土深度15米，单桩桩顶设计承载力60t。每相邻两排共6根钢管桩间设桩间联结系以进一步增强抵抗纵、横向水平力。2专用架运船靠船墩分别采用6-1.0、5-1.0砼管桩（顶节采用壁厚16mm同直径钢管桩），靠船侧两根桩采18、用直桩，其余采用斜桩，斜度4:1。3材料码头系缆墩采用钢管桩结构，每个系缆墩下设4-1.2米垂直A型砼管桩（顶节采用壁厚16mm同直径钢管桩），桩顶设联接系，壁厚16毫米，入土深度15米，靠船侧管桩地面以下2米至桩顶填充C30砼，每个系缆墩上设一个25T系缆柱。4箱梁出海码头钢箱梁、桩顶分配梁截面尺寸：第一跨钢箱梁截面高2.8m，宽0.8m；其余跨主钢箱梁截面高1.7m，宽0.8m。钢箱梁最大计算跨度12m，最小计算跨度6m。桩顶分配梁截面高1.2m，宽0.6m，跨度1.2+2.3+1.2m。（七）计算结果使用桩基计算程序及结构计算程序计算，结果如下：1出海码头第一跨钻孔桩墩：墩顶最大水平位移19、16.7mm；沉降量3.8mm，（单桩桩顶设计承载力竖向V=500t，水平H=10t）；2出海码头普通墩（按四根一组）：墩顶最大水平位移24.6mm；沉降量4.6mm，（单桩桩顶竖向力V=350t，群桩水平力H=46t，桩顶铰接）。3出海码头端部防撞墩A：墩顶最大水平位移11mm； （群桩设计水平力H=60t，桩顶按铰接计算）；4专用架运船靠船墩：墩顶最大水平位移15.6mm, （群桩设计承载力竖向V=180t，水平H=61t，桩顶按铰接计算）；5栈桥中部“天一号”系缆墩：墩顶最大水平位移15.4mm, （群桩设计承载力竖向V=200t，水平H=50t，桩顶按铰接计算）；6材料码头系缆墩：墩顶20、最大水平位移25.1mm；沉降量2.1mm， （群桩设计承载力竖向V=200t，水平H=25t,桩顶按固接计算）；7首跨（12m）主钢箱梁最大挠度fmax=5.1 mm, f/L=1/23501/600 ，max=128Mpa190Mpamax=86Mpa110Mpa其余跨（6m）主钢箱梁最大挠度fmax=2mm, f/L=1/30001/600，max=120Mpa190Mpa，max=98Mpa110Mpa8桩顶分配梁最大挠度fmax=0.45mm，f/L=1/51001/600，应力max=130Mpa190Mpa，max=89Mpa110Mpa满足规范及施工要求。七箱梁预制、移位（一）21、纵横移轨道计算1 设计依据：青岛海湾大桥设计图纸2 参考规范：（1）公路桥涵设计通用规范（2）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTJ023-85）（3）公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ024-85）（4）公路桥涵施工技术规范3 .计算施工荷载：(1) 预制梁自重按2000t控制设计。(2) 横移小车一个支点的压力按525t设计。4. 设计拟订数据： (1) 纵横移滑道梁为普通钢筋混凝土连续梁，梁高3.0米，梁宽1.4米。(2) 在横移滑道上横移主梁时两支点间距5.45米，纵移滑道上纵移时两支点间距57米。(3) 横移滑道最大计算跨度8.5米，纵移滑道最大计算跨度9.5米。(4)为简22、化计算，横移滑道按五等跨连续梁计算，纵移滑道按单集中荷载五等跨连续梁计算。5. 横移滑道计算结构在自重作用下弯距如图所示结构在活载作用下最大正弯距： 结构在活载作用下最大负弯距：故设计弯距M+max=1.2549+1.48914=13138.4故设计弯距M-max=1.2799+1.47316=11201配筋计算根据结构受力特点，取轨道梁截面尺寸为梁高3m、宽1.4m。混凝土为C30，钢筋为HRB335直径32mm。出于安全考虑按单筋截面配筋。由公式根据材料，混凝土轴心抗压设计强度取Ra=17.5MPa,级钢筋抗拉设计强度Rg=340MPa,混凝土安全系数c=1.25.分别带入最大正负弯距算得23、下缘所需钢筋数量Ag=17113mm2,选取32钢筋，需22根；上缘所需钢筋数量Ag=14483mm2,选取32钢筋，需18根。6. 纵移滑道计算结构在自重作用下弯距如图所示结构在活载作用下最大正弯距： 结构在活载作用下最大负弯距：故设计弯距M+max=1.2686+1.410248=15170.4故设计弯距M-max=1.2997+1.45155=8413.4配筋计算 根据结构受力特点，取轨道梁截面尺寸为梁高3m、宽1.4m。混凝土为C30，钢筋为HRB335直径32mm。 出于安全考虑按单筋截面配筋。由公式根据材料，混凝土轴心抗压设计强度取Ra=17.5MPa,级钢筋抗拉设计强度Rg=3424、0MPa,混凝土安全系数c=1.25.分别带入最大正负弯距算得下缘所需钢筋数量Ag=23058.8mm2,选取32钢筋，需29根；上缘所需钢筋数量Ag=13691.2mm2,选取32钢筋，需18根。7. 结论通过桥梁博士演算分析，结构在承载能力极限状态下满足强度要求，在正常使用状态下裂缝均满足要求。(二) 钻孔桩计算1. 设计依据：青岛海湾大桥设计图纸2. 参考规范：(1)公路桥涵设计通用规范(2)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTJ023-85）(3)公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ024-85）3.设计地质数据：地层分布从上向下为淤泥混砂、粘土、砂层、粘土、泥岩层、角砾岩层，25、各单元土层承载力标准值，桩基础设计参数按规范要求并结合当地建筑经验如下： 单元土体名称本层土底面所在深度（m）每层土厚度（m）地基承载力标准值(KPa)钻孔桩极限侧阻力标准值（KPa）人工填土2.32.390 18淤泥质粉质粘土8.1 5.890 18淤泥质粘土10.182.0880 20粉质粘土13.483.3120 28粗砾砂17.083.6420 116粉质粘土18.481.4120 28 粗砾砂25.487420 116粉质粘土26.981.5120 28粗砾砂32.685.7420 116强风化泥岩 34.682400 80强风化角砾岩38.684450 90强风化泥岩400 80426、.横移滑道钻孔桩计算 由桥梁博士计算得桩顶外力为 Nj=9780KN. 计算桩长 Nj=ULii+m0A0+K22(h-3)计算时取以下数据：桩的成孔直径1.3m,桩周长U=1.3=4.082m，A=1.27m 2 ，=0.7，m0 =0.6，K2=5.0，h40，取40，0=400kPa，2=15kN/m3（已扣除浮力）。带入资料估算出桩长h= 51.25， 取h=52m。按轴心受压构件配筋 NjNu=b(RaA/c+RgAg/s) 混凝土满足抗压强度，只需按构造配筋2422根就可以。5. 纵移滑道钻孔桩计算 由桥梁博士计算得桩顶外力为 Nj=6530KN. 计算桩长 Nj=ULii+m0A27、0+K22(h-3)计算时取以下数据：桩的成孔直径1.3m,桩周长U=1.3=4.082m，A=1.27m 2 ，=0.7，m0 =0.6，K2=5.0，h40，取40，0=400kPa，2=15kN/m3（已扣除浮力）。带入资料估算出桩长h= 35m。按轴心受压构件配筋 NjNu=b(RaA/c+RgAg/s) 混凝土满足抗压强度，只需按构造配筋2422根就可以。6 .存梁台位钻孔桩计算 由桥梁博士计算得桩顶外力为 Nj=5000KN. 计算桩长 Nj=ULii+m0A0+K22(h-3)计算时取以下数据：桩的成孔直径1.3m,桩周长U=1.3=4.082m，A=1.27m 2 ，=0.7，28、m0 =0.6，K2=5.0，h40，取40，0=400kPa，2=15kN/m3（已扣除浮力）。带入资料估算出桩长h= 32m。按轴心受压构件配筋 NjNu=b(RaA/c+RgAg/s) 混凝土满足抗压强度，只需按构造配筋2422根就可以。八箱梁运输、架设（一）龙门吊轨道基础计算（设计依据）1地基基础设计规范2混凝土结构设计规范 3龙门吊机设计参数（二）基本假定：1在最大荷载情况下，吊机每个轮子均匀受压； 2在最大荷载情况下，地基基础均匀受力，按倒梁法建立计算模型，计算截面最大内力；（1）最不利荷载计算：180吨龙门吊机在最大载重情况下每个轮子承重30T，考虑钢轨的扩散作用，最外侧轮子两侧29、各取1.0m作为条形基础计算长度，假定基础底部均匀受力：则 图一（2）确定基础宽度： 地基采用0.5m粉喷桩加固后使地基承载力不小于。则基础宽 取b=1.5m；则在实际最不利荷载情况下，基底压力为：满足条件，故基础宽度定为1.5m。 由于龙门吊轨道基础属于扩展基础，倒梁法计算模型截面最大正弯矩为97.5,最大负弯矩为52.2；（3）基础配筋：混凝土强度C25，级螺纹钢筋，j=0.55 rc=rs=1.5 Ra=14.5Mpa 图二图三Rg=340MPa；其余尺寸见图二： 钢筋保护层取40mm；则h0=660mm，截面最大正弯矩为97.5,活载系数为1.4；由式： 97.5106x1.4即：故：取416螺纹钢筋 AS = 8O4mm2截面最大负弯矩为52.2,则由可得：52.2106x1.4=求解得有效值x=6.5mmmm2截面配筋按构造配筋，配筋如下: