浅水区水上钢栈桥结构受力计算书

南通港洋口港区陆岛通道 黄海大桥工程SG-1合同段项目部

浅水区水上钢栈桥结构受力

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编制时间：二OO六年九月十日

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栈桥计算书

一、工程概况

拟建黄海大桥是洋口港区开发建设的四大系统之一——陆岛通

道的控制性工程，施工图设计桥梁建设总长度10050m，位于浅水区长度为6090m、标准跨径30m的组合箱梁直线桥，及位于深水区直线段长2960m、曲线段长1000m、标准跨径40m的组合箱梁桥构成。

本合同段浅水区桥梁基础工程量大，施工工期紧、要求栈桥能覆盖整个浅水区引桥。以便减少水位对本工程下部结构施工的干扰和限制。

水上栈桥不仅承担大量的交通运输任务，而且还承担着浅水区各个桥墩下部构造施工操作平台的任务，变水上施工为陆上施工，同时也是人员撤离的通道。

栈桥沿浅水区桥梁左侧布置，长6096m、标准宽7m，栈桥在每个桥墩处设置500×1500cm支平台，以满足桥墩施工时设备的布置和错车需要。栈桥轴线离主桥轴线距离为13.5m，栈桥标高为9.6m，每隔约1.5km设倒车平台一座。

二、栈桥设计

1、栈桥承载力满足：80t履带吊在桥面行走、在桩位顶部起吊15t重量；30t砼罐车错车；汽超－20、汽挂－120单列通行设计。

2、调头平台的宽度设置满足车辆调头的要求；

3、栈桥的平面位置不妨碍钻孔桩、承台和墩身施工要求和满足整个浅水区施工期间的作业要求；

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4、栈桥的基本跨度位15m，栈桥标高按10年一遇潮水位设计，栈桥长度6096m；

5、栈桥每隔约1500m设置一道调头平台，平台宽5m，长30m。 6、栈桥上砼罐车的设计行走速度为10km/h。

三、结构形式

栈桥结构自上而下依次为：满铺δ

10花纹钢板桥面；I16

纵向分

配梁，布置间距35cm；I32b横向分配梁，布置间距1.5m，长度为7.5m；纵梁选用3组“321”军用贝雷梁，两侧贝雷片主梁为双排单层，中间贝雷片主梁为单层三排；2I56a下横梁，长为7.2m；Φ800×8mm钢管桩，桩间距为6m。栈桥两侧设栏杆，在栏杆外布置同水、通电管道。

栈桥前端码头结构形式从上到下依次为：满铺δ

10

花纹钢板面

层；Ⅰ16 纵向分配梁，间距0.35m；Ⅰ36a 横向分配梁，间距1.5m；纵梁选用“321”贝雷梁7组、每组2片；下横梁采用2I56a；桥墩采用桩基排架，钢管桩为Φ800×8mm、间距为6m, 桩长根据河床承载力变化而变化。

四、设计条件

1.1水文气象条件 1.1.1设计潮水位

设计高水位：6.89m（高潮累积频率10％）。 设计低水位：0.81m（低潮累积频率90％）。 1.1.2设计流速

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水流流速：1.5m/s 1.1.3风

全年主导风向为SE向，频率9.7%左右，最大风速为32.6m/s。 1.2地质条件

设计地质条件见《南通洋口港区陆岛通道工程5km浅水引桥段工程地质勘查报告》。

五、设计荷载

1、上部结构恒重（7.5米宽计算） ⑴δ

10

钢板：7.5×1×0.01×7.85×10=5.888KN/m

⑵I16纵向分配梁:5KN/m ⑶I32a横向分配梁:2.6KN/m ⑷贝雷梁:1KN/m

⑸2I56a下横梁:15.9KN/根

2、活荷载

a、30t砼罐车（需在栈桥上错车）、汽超－20、挂－120。 b、 800kN履带吊:自重750kN +吊重150kN，在栈桥上空载行走，定点（钢管桩附近）进行起吊作业（见栈桥支平台平面布置图）。

c 、施工荷载及人群荷载：4KN/m2

d、500kN履带吊：自重500KN，需要在栈桥和栈桥支平台指定位置（靠近钢管桩附近）空载错车（见栈桥支平台平面布置图）。 e、500KN履带吊在栈桥支平台指定位置吊重150KN作业（见栈桥支平台平面布置图）。

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履带着地面积 812×6385mm 履带中心距 4200m

空载时履带最大接地比压 0.076Mpa 整机重量为 75t

⑶ 施工荷载及人群荷载：4KN/m2

考虑栈桥实际情况，同方向车辆间距不小于15米，即一跨内同方向最多只布置一辆重车，施工荷载及人群荷载与活荷载不参加组合。

3、各构件规格及其几何性质如下

3.1、桩： φ800×8

A＝1.99×10-2m2 I ＝1.56×10-3m4 W＝3.9×10-3m3 3.2、下横梁： 2I56

A＝2.7×10-2m2 I ＝13.2×10-4m4 W＝4.68×10-3m3 3.3、横向分配梁：I32a 横向分配梁间距1500mm A＝6.7×10-3m2 I ＝1.1×10-4m4 W＝6.92×10-3m3 3.4、纵向分配次梁： I16 纵向分配梁间距350mm A＝2.61×10-3m2 I ＝1.13×10-5m4 W＝1.41×10-4m3 3.5、面板： t=10mm

六、结构各构件强度验算

1、面板计算 1）有效板宽bc计算：

kB/lo2.50.77

1.00.9B/lo3.25第 5 页 共 12 页 南通港洋口港区陆岛通道黄海大桥工程SG-1合同段 浅水区栈桥受力计算书

bcklo0.770.350b1h0.20.010.48

0.80.1lo/x0.80.12故有效板宽bc=0.48m，由于b/l2，故按两边简支单向板计算。 2）恒载计算

面板自重：q1=0.480.0178.5=0.377kN/m 3) 活载计算

a、汽超－20 q2=70/（0.60.2）0.2=117kN/m b、汽挂－120 q3=75/1=75kN/m

c、30t砼车 q4=60/（0.60.2）0.2=100kN/m d、80t履带吊q5=0.181030.48=86.4kN/m 4) 荷载组合

由上述计算可知，面板按汽超－20控制 q= q1+ q2=0.377+100=117.4 kN/m 5) 强度验算

M=1/8ql2=1/8117.40.352=1.44kNm

W=bh2/6=0.480.012/6=8.010-6 m3 σmax＝M/W

＝1.44106/8.0103＝180Mpa<σ＝1.4[σ]=1.4145=200 Mpa 所以钢面板满足要求。 2、I16纵向分配次梁 1）恒载计算

面板自重：q1=0.350.0178.5=0.275kN/m I16自重： q2=0.205kN/m

第 6 页 共 12 页 南通港洋口港区陆岛通道黄海大桥工程SG-1合同段 浅水区栈桥受力计算书 2) 活载计算 a、 30t砼车 p1=60/0.60.35=35kN b、汽超－20 q2=70/0.60.35=41kN c、汽挂－120 q3=75/10.35=26.3kN d、 80t履带吊q4=0.181030.35=63kN/m 3) 荷载组合 q=q1 +q2=0.275+0.205=0.48 kN/m q’=q1+q2 +q3 =0.275+0.205+63=63.48 kN/m p= p1=41kN 4) 强度验算 ①汽超－20砼车 M=1/4pl+1/8ql2=1/4411.5+1/80.482.02=15.62 kNm ② 80t履带吊 M =1/8q’l2=1/863.481.52=31.74 kNm 由上述计算可知，I16纵梁按80t履带吊控制。考虑面板参与次梁承担荷载作用，抵抗矩计算如下： 计算翼缘宽度bf=b+12hf=6+1210=126mm x0.010.1260.1650.002610.080.108m 0.010.1260.002610.1260.013I(0.1650.108)20.1260.011130108 120.00261(0.1080.08)21.745105m4 第 7 页 共 12 页 南通港洋口港区陆岛通道黄海大桥工程SG-1合同段 浅水区栈桥受力计算书

1.74510733W20510mm 30.08510σmax＝M/W＝31.74106/205103 ＝155 Mpa <[σ]＝160 Mpa 所以I16纵梁满足要求。 3、I32横向分配梁

汽挂－120有两个车轮作用在I32横向分配梁的跨中时弯矩为最不利，不考虑I16的分布作用，计算示意图如下。

150

Mmax=1/4×140×2.55=89.25kN.m

汽挂－120有三个车轮作用在I32横梁时，剪力最大： Qmax=300kN σ

max＝M/W＝89.2510

6

/692103

＝129 Mpa <[σ]＝160 Mpa

max=Q/A=30103/6.7102=44.8 Mpa <[]＝85 Mpa

4、贝雷梁内力计算

计算跨径为L计=15m(按简支计算)。 〈1〉 弯矩M:

a、汽车－超20级重车会车，通过分析轴力如下图布置时产生的弯矩最大：

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P=70KNP=70KNP=80KNP=90KNP=90KN

Mmax=(0.25×80+90×15/4+90×6.1/2)×1.97

=1245kN.m

b、履带-80布置在跨中时，两侧贝雷片所承受的荷载弯矩最多。

履带-80履带接触桥面长度为5.5m，近似按集中荷载计算: Mmax= 76.8×5.5/2×4.75+76.8×5.5×5.5/8=1293.6kN.m C、挂-120时，如下图布置时弯矩最大：

P=75KNP=75KNP=75KNP=75KNP=75KNP=75KNP=75KNP=75KN

Mmax=75×2.8×9.8=2058kN.m 〈2〉对支点剪力Q:

a、汽车－20重车行驶临近支点会车时剪力最大：

P=30KNP=60KNP=60KNP=70KNP=70KN

Qmax=(70+70×13.6/15+60×6.6/15+60×5.2/15+30×2.2/15)

×1.97=365kN

b、履带-80+150kN前方临近支点时:

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Qmax=12.25/15×478.5=391kN c、挂-120临近支点时

P=75KNP=75KNP=75KNP=75KN

Qmax2=210×(1+13.8/15+9.8/15+8.6/15)=661kN

通过上述计算，栈桥纵梁设置3道贝雷片，两侧为单层双排，中间为单层三排。

5、2I56a下横梁内力

600

汽挂－120车轮作用在横梁正上方的栈桥中央（横桥向）时，下横梁受力最大。 Pmax=600kN

Mmax=0.25×6000×6=900 kN.m Wx=4684cm3

σ=Mmax/Wx=900×103/4684=192.3MPa<[σ]=215MPa

6、单桩最大承载力

a、汽超-20会车时，如下布置时单桩最承受力最大：

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P=15KNP=60KNP=60KNP=70KNP=70KNP=35KNP=35KNP=30KNP=30KNP=15KN会车时最不利轴间距P=335.07+80.53=415.6kN

b、履带-80+吊重150kN时如下布置最不利：

P=408.75×（1+1.8/6）=531.4kN C、挂-120时最不利位置如下图所示：

P=75KNP=75KNP=75KNP=75KN

P=771.9kN 上部恒组合为:180kN 按单桩承载力950kN计算 （1）、钢管立柱计算λ σ=P/A=47.3MPa<[σ]=215MPa

由于钢管桩的细长比较小，不考虑折减系数。 （2）、钢管桩入土深度：

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根椐经验考虑冲刷1米。据P=(UΣqfiLi+ qRA)/1.65 950＝{π×0.8×55Li+1.12×[200+2.1×15×(Li-3)]}/1.65 Li = 11.3m 取L=12.3m

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