详细荷载栈桥计算书

详细荷载栈桥计算书 Revised as of 23 November 2020
高速公路
栈桥设计计算书
二零一七年十月
目录
1．概述。

2．设计规范及依据
（1）主线及互通匝道初步设计图
（2）《初步设计阶段工程地质勘查报告》；
（3）《港口工程荷载规范》（JTS 144-1-2010）；
（4）《港口工程桩基规范》（JTS 167-4-2012）；
（5）《海港水文规范》（JTS 145-2-2013）；
（6）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）；
（7）《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015) ；
3．设计条件
1、栈桥设计边界条件引用《初步施工图设计》设计说明相关数据。

2、主线栈桥设置在前进方向左侧。

3、栈桥宽度按9米设计。

4、栈桥荷载主要8方混凝土罐车、50t吊机、钢护筒重约30t，钢筋笼约20t，回旋
钻机和旋挖钻机。

4．结构布置型式及材料特性
结构布置型式
栈桥顶标高暂定+，宽9m。

面层体系自上而下依次为桥面板、横向分配梁I22a。

主纵梁采用321型单层9排贝雷片，承重梁采用2H600×200×11×17型钢；栈桥下部结构采用桩基排架，排架横向桩间距，纵向间距12m，每60m设置制动墩，每120m设计伸缩缝，排架桩基采用Φ630×8mm。

栈桥标准横断面
材料特性
1) Q235钢材的强度设计值：
弯曲应力 215MPa(16mm)f t =≤,205MPa(16mm<40mm)f t =< 剪应力
125MPa(16mm)v f t =≤,120MPa(16mm<40mm)v f t =<
2) Q345钢材的强度设计值：
弯曲应力 310MPa(16mm)f t =≤,295MPa(16mm<35mm)f t =< 剪应力
180MPa(16mm)v f t =≤,170MPa(16mm<35mm)v f t =<
端面承压400ce f kN = 3) 321型贝雷特性：
弦杆许用内力[]560kN N =；竖杆许用内力[]210kN N = 斜腹杆许用内力[]171.5kN N =
5．荷载计算
恒载
结构自重。

活载
车辆荷载
（1）10方混凝土罐车：载重时重量43t
总重：400 kN
轮距： m
轴距： m +
前轴重力标准值：70kN
后轴重力标准值：2×180kN
前轮着地面积：×
后轮着地面积：×
车辆荷载布置与桥面考虑两辆车并排行驶，如下图所示：
（2）80t履带吊通行；桩顶起吊，吊重30t，总重110t，侧吊考虑70%重量作用在同一条履带。

履带着地面积：5. 5m×履带中心距：
汽车制动力
纵向荷载考虑汽车制动力，根据《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)中查得，汽车制动力为汽车荷载的10％，此处栈桥按双车道设计，取水平制动力为
⨯KN，按单跨相邻两跨9根钢管桩分配制动力，每根桩的力为，受力点位2=
43
86
于桩顶部位。

6．桩嵌固点计算
钢管桩嵌固点计算引用《港口工程灌注桩设计与施工规程》(JTJ_248-2001)计算公式，，4t L T ≥
，T =
t T η=。

t L ：桩的入土深度（m ）
T ：桩的相对刚度系数（m ）
：桩的弹性模量（），Q235钢
：桩的截面惯性矩（），
φ630×8mm 钢管桩 Ip =0.756×10−3mm 4
：桩侧地基土水平抗力系数随深度增加的比例系数（），按《港口工程
灌注桩设计与施工规程》表取值。

流塑粘性土，淤泥m 取30004/kN m
：桩的受弯嵌固点距泥面的深度（m ）
η：系数，取～，当桩顶铰接或自由长度较大时取消值，这里取中位数。

φ630×8mm 钢管桩嵌固点计算： T =√EpIp
mb 0
5
=2.09m ，t=
泥面标高，嵌固点标高，取5m 。

钢管桩入土深度L ＞4T=，按弹性长桩考虑。

7．主栈桥计算
工况分析 计算工况
计算按二跨12米为模型，按两10方混凝土罐车和履带吊机分别作用，计算荷载工况如下：
p E 2/kN m 82210/P E kN m =⨯p I 4m m 4/kN m t
考虑①自重、②罐车、③履带吊、④车辆制动力（仅罐车）。

各工况荷载组合如下：
正常工作期
基本组合：
×①+×（②+④）
×①+×③
标准组合：①+②+④
①+③
履带吊通行时罐车不通行。

履带吊通行分别考虑作用在跨中（弯矩最大）及端部（剪力最大）贝雷上。

工况与计算模型
计算模型
采用MIDAS计算，各构件均采用梁单元。

一、主栈桥整体计算模型：
计算结果汇总
1）构件计算结果汇总
2）整体位移
3）φ630×8钢管桩反力（固结）
钢管桩稳定性验算
钢管桩φ630×8：
工况三下，最不利内力组合：N=800kN，M=m
工况九下，最不利内力组合：N=，M=m
钢管桩φ630×8： A=15632mm2 Ix=×109mm4 Wx=×106mm3 i=220mm 两端按铰接考虑，计算长度按L0=8000mm λ= L0/ i=
属于b类截面，查表得φx=φy=
1）弯矩作用平面内稳定计算：
工况三：σ=
N
Aφx
+βmx M x
γx W1x(1−0.8N/N’EX)
=<f=215Mpa
工况九：σ=
N
Aφx
+βmx M x
γx W1x(1−0.8N/N’EX)
=<f=215Mpa
2）弯矩作用平面外稳定计算：
工况三：σ=
N
φy A
+ηβtx M x
φb W1x
=<f=215Mpa
工况九：σ=
N φy A
+η
βtx M x φb W 1x
=<f=215Mpa
钢管桩稳定性验算满足要求。

8．钢管桩桩长计算
泥面标高参考《初步设计阶段工程地质勘查报告》。

根据《港口工程桩基规范》（JTS167—4—2012）第条：
式中：
Qd —单桩垂直极限承载力设计值（kN ）；
R γ—单桩垂直承载力分项系数，取；
U —桩身截面周长（m ）；
—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 ）；
R q —单桩极限桩端阻力标准值（kPa ）；
CQZK35钻孔地质条件：
CQZK38钻孔地质条件：
)
(1
A q l q U Q R i fi R
d +=
∑γfi q i l
CQZK39钻孔地质条件：
CQZK43钻孔地质条件：
钢管桩φ630×8桩端最大压力标准值748kN 。

以CQZK39地质资料计算，桩底标高-30m 。

1
1.92(5.212420 5.625 4.1350.6240)1.45
d Q =
⨯⨯⨯+⨯+⨯+⨯+⨯ 61
151301030006286171.45
kN kN -+
⨯⨯⨯=≥ Q=×(15×7+30×+15×/=780KN ＞748KN ，满足要求。

此处仅以海床线处为验算部位，其他部位钢管桩桩长根据桩基承载力公式及桩基规格计算，详见设计图纸。

9．上部结构计算
横向分配梁I22a@750
工况一、10方砼罐车作用（计算宽度取，计算跨度）
单边车轮作用在跨中时纵向分配梁的弯矩最大，在端部时剪力最大，轮压简化为集中力。

受力简图如下：
计算荷载：
（1）自重： 1.54kN/m q = （2）罐车轮压：P=90KN
M =1.4×14
Pl +1.2×18
ql 2
=V =1.4P +1.2×12
ql 工况二、100t 履带吊
作用（计算宽度取，计算跨度）
受力简图如下：
计算荷载：
（1）自重：1 1.54kN/m q = （2）履带吊轮压：q 2=m
均布荷载布置宽度，作用于跨中时弯矩最大，作用于跨端时剪力最大。

M= V=
综上：Mmax=， Vmax=
σ=
W
M
= ＜215 Mpa τmax=Ib QS x =＜125Mpa
所以栈桥横向分配梁满足要求。