1、正本1.2km海上钢栈桥结构形式荷载工况验算安全环保生产施工方案编 制： 审 核： 批 准： 版 本 号: ESZAQDGF001 编制单位： 编 制: 审 核： 批 准： 一 概述 1 设计说明根据*大桥的具体地质情况、水文情况和气候情况，施工海域受季风、大雾及风浪影响较大，为满足施工总体进度要求以及安全生产和环保方面的需要，我部拟采用全栈桥方案。拟建栈桥长约1.2km，桥面宽6m，设计顶标高+5.4m，结构形式为3榀6道单层贝雷桁架，桁架间距0.9m、1.22m、0.9m、1.22m、0.9m，每双片桁架间使用花架连接；栈桥标准跨径为分为12m和15m两种，跨度分布为(3m+712m)+(2、612m)2+（615 m）10+（215m+212m+3m）；栈桥基础采用两根7208mm钢管桩基础，为加强基础的整体稳定性，每排钢管桩间均采用16号槽钢附加缀板连接成整体，栈桥每90米设置一道伸缩缝，宽度为0.1m，该处设置双排钢管桩基础；桥面系由I16工字钢横梁、U型卡栓、I12工字钢分配纵梁、1cm厚桥面板、为12防滑钢筋、防护栏杆组成。栈桥结构形式如下图示。侧面图标准断面图效果图1.2 设计依据1）公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004）2）公路桥涵地基与基础设计规范 （JTJ024-85）3）公路桥涵钢结构及木结构设计规范 （JTJ025-86）4）公路桥涵施工技术规范 3、（JTJ0412000）5）海港水文规范 （JTJ213-98）1.3 技术标准1）设计顶标高+5.40m，与设计桥梁基本平行；2）设计控制荷载：挂-120、履-50（最大吊重按50t考虑）；3）设计使用寿命：3年；4）水位：取20年一遇最高水位+3.04m；5）河床高程取-5.20m，最大冲刷深度考虑3m，即冲刷后地面线高程为-8.2m；6）流速： v=1.53m/s；7）河床覆盖层：淤泥，厚度4.5m；8）基本风速：27.3m/s；最大风速40m/s；9）浪高： 3.01m；10）设计行车速度15km/h。1.4 荷载工况工况一：履带吊位于栈桥端头位置；工况二：履带吊位于跨中位置；工况三：4、9m3满载罐车位于跨中偏载位置；工况四：履带吊位于墩顶偏载位置；工况五：两台9m3满载罐车位于同跨位置；二 荷载工况验算2.1 上部结构恒重（6米宽计算） 1）面层：间距为0.35m的I12工字钢分配纵梁，荷载为0.142kN/m;上部铺设1cm厚钢板荷载为：0.785kN/m2；2）面层横向分配梁：I16，0.205kN/m ，1.23kN/根，间距0.5m；3）纵向主梁：321型贝雷梁，6.66 KN/m；4）桩顶分配主梁：2I32a，1.054kN/m ，6.324kN/根。验算时软件自动加载自重部分，取用荷载系数为1.2。2.2 车辆荷载 1）9m3罐车荷载（以三一搅拌车为例）计算模型5、主要参数：整备车重140kN；载重9m3砼重216kN；轴距为3545+1350；前轴重76kN，后轴重140kN，前轮轮胎着地尺寸为300200；后轮轮胎着地面积600200；后轮轮距为1.8m。按照公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）要求，结构重要系数0取为1.0，汽车荷载效应系数Q1取为1.4，冲击系数取为0.05，前轮均载，后轮均载。图2.2.1罐车荷载的纵向排列和横向布置（重力单位：kN；尺寸单位：cm）2）履带吊50t（计算中考虑最大吊重20t）图2.2.2 50T履带吊车荷载的纵向排列和横向布置（重力单位：kN；尺寸单位：m）3）施工荷载及人群荷载：4KN/m2履带吊6、与9m3罐车的主要技术指标主要指标单位履带-509m3罐车车辆重力kN500356履带数或车轴数个23各条履带压力或每个车轴重力kN56 kN/m140履带着地长度或纵向轴距m4.53.545+1.35每个车轴的车轮组数目组-4履带或车轮横向中距m2.51.8履带宽度或每对车轮着地宽和长m0.70.60.2三 荷载工况3.1 荷载工况一3.1.1 履带吊荷载履带吊位于便桥顶部时，每条履带承重为3根I20工字钢，长度为4.5m，每根承受的荷载值为：，荷载模型如下：荷载模型3.1.2 计算分析受力模型计算结果Mn16材料应力图Q235材料应力图反力图通过计算满足要求3.2 荷载工况二履带吊位于跨中7、位置时受力模型计算模型Mn16材料Q235材料反力图3.3 荷载工况三罐车满载时：罐车荷载值：最不利荷载形式就是满载罐车形式至履带吊位置处，该处单轴后轮为一根I20工字钢承重。每个双后轮的荷载值为，当下部为2根工字钢时荷载值为，前轮一根I20工字钢的荷载值为。荷载模型受力模型Q235材料Mn16材料反力图3.4 荷载工况四履带吊位于墩顶偏载位置处时受力模型计算结果Mn16材料Q235材料反力图3.5 荷载工况五两辆罐车间距为5m位于同一跨度时，该种不利条件，存在极少，现取用该荷载模型计算如下：模型图计算结果Mn16材料应力图Q235材料应力图反力图4.2 630钢管计算通过以上计算630钢管桩8、基础最大承重荷载为384.19kN，施工时使用DZJ-90振动锤打设。表4.1 DZJ-90振动锤性能表电机功率偏心力矩振动频率r/min激振力机重允许拔桩力(kW)NmkNkgkN900403110054673002544.1 入土深度计算根据港口工程桩基规范（JTJ254-98）第4.2.4条：式中：Qd单桩垂直极限承载力设计值（kN）；单桩垂直承载力分项系数，取1.45；U桩身截面周长 （m），本处为1.978m；单桩第i层土的极限侧摩阻力标准值（kPa）； 桩身穿过第i层土的长度（m）； 单桩极限桩端阻力标准值（kPa）；A 桩身截面面积，63012mm钢管桩A=232.981cm2；9、查看地质资料可得，在275号墩(RK24+890.00)处的地质资料最为不利，该区域土层磨阻力如表4.2：序号土层名称极限摩阻力标准值顶层标高底层标高层厚承载力1卵石0-7.36-10.02.642粉质粘土35-10.0-17.07484.613粘土40-17.0-29.112.1957.3524中风化石英岩-29.1-34.35.2由计算得知：2.64米厚的卵石层作为从刷层，钢管桩入土深度10米，即穿过粉质粘土7米、进入粘土层3米即可满足承载力要求。4.2 钢管桩稳定性计算河床面高程为-7.36m，按3m冲刷深度考虑，则可假定钢管桩悬臂固结点在-15m处，桩顶标高取+4.0m，钢管悬臂长度为10、19m。4.2.1 单根钢管桩流水压力计算单根桩流水压力计算：式中：流水压力标准值（kN）；形状系数（钢管桩取0.8）；阻水面积（m2），计算至一般冲刷线处；海水的重力密度1.025（kN/m3）；设计流速（1.53m/s）；4.2.2 单根钢管桩横桥向风力计算根据公路桥涵设计通用规范(JTJ-02189) 第2.3.8条计算横桥向风压：设计风速重现期系数取1.0；风载阻力系数，取1.0；地形地理条件系数，1.0；设计基准风压取为0.8kPa；迎风面积11.39m2；横桥向风载：4.2.3钢栈桥横桥向风力计算4.2.4 单根钢管桩顺桥向风力计算纵桥向风压按横桥向风压的70%计算。横桥向风载：4.2.5 波浪力浪高按3.01m计算，根据盖拉德经验公式计算浪长：（为浪高），取。对于圆形柱桩当D/L0.2时为小尺寸桩柱（D为桩径）用下式计算波浪力：式中：水平波压速度分力的最大值，出现在波峰位置处；水平波压惯性分力（由加速度引起）的最大值，出现在波峰和1/4波长之间；建筑物附近速度修正值，所以取1.00；桩径，取为0.63m；静水水深，取7.36m；浪高3.01m；水的容重10kN/m3；当0.5时，最大波压可用下式计算：