邕江四線大橋施工棧橋計算書

附件2-3新建云桂鐵路引入南寧樞紐站前及部分站后工程新南寧邕江四線特大橋棧橋計算書編制:復核：審核:中鐵四局集團有限公司南寧樞紐I標工程指揮部二O一0年六月工程概況南寧樞紐東起湘桂線邕寧站，西至云桂線江西村DK21+500,南至南防線吳圩站.新南寧邕江四線特大橋梁中心里程為：DK3+619.80,孔跨式樣為13x32m+(36+64+36)m連續梁+2x24m+1x32m+(72+2x128+72)m連續梁+(52+88+52)m連續梁+2x32m+(36+64+36)m連續梁+8x32m預應力混凝土梁。橋梁全長為1723。68m,橋梁里程范圍為D1K2+765。408~D1K4+489。088。本橋依次跨越江北大道、邕江、江南大道、五一路。邕江在本橋位處屬內河口級航道，橋位跨越邕江處江面寬約370m，江面至軌面約33.5m。連續梁主墩采用圓端型實體墩，邊墩及其余橋跨橋墩均采用矩形墩,鉆孔樁基礎。本橋主跨(72+2x128+72)m連續梁20#~22#橋墩基礎位于邕江水中，現施工常水位水深約5.3~13.8m,且河床覆蓋層較厚，下為巖層，30m內地質大致情況是第一層覆蓋層粘土厚1.5m，第二層細圓礫土厚10m,第三層泥巖夾泥質粉砂巖夾褐煤20m,19#、23#采用鋼板樁圍護施工，20#~22#橋墩承臺砼施工之前設置雙壁鋼圍堰并進行水下砼封底施工、20#~22#鉆孔樁均采用鉆孔平臺施工。為了對河中墩提供物資設備等修建棧橋連接鋼平臺。棧橋橋址處于施工水位63.85m,百年一遇流速2。1m/s,棧橋橋面標高68。28m.棧橋基礎采用?630mm鋼管樁，樁頂設置分配梁采用兩根工字鋼I40a型鋼。棧橋標準跨度12m,4跨一聯.設計標準2。1設計原則棧橋的設計原則按下述的工作狀態和非工作狀態計算設計，“工作狀態”是指有施工人員在棧橋上，必須保證絕對的安全，設防標準最高。要求各構件處于彈性,最大應力小于屈服強度;結構具有足夠的耐疲勞性能;工字梁的允許跨中撓度按照桁架選取，為1/400的單跨跨徑；樁頂的允許橫向位移按照框架柱選取，為1/150的樁長且穩定因子大于4，即小于1/600樁長;樁基的豎向承載力安全系數大于2;結構上的任何連接不破壞。“非工作狀態”是指由于出現概率較小、荷載值較大，且棧橋停止施工并封閉，因而要求可以相對放寬,允許發生可修復性的破壞，棧橋經簡單的修復后能夠迅速地投入使用。2。2基本結構形式主體結構:棧橋跨度12m,4*12m一聯，主梁采用“321”型貝雷桁架,每聯之間設置雙墩,斷面采用八片貝雷片,布置形式見附圖。橋面系：由I28a作橫梁,114作分配梁，面板采用10mm花紋板。樁基礎鋼管樁直徑?630mmQ=10mm;鋼管樁所用鋼管材質Q235,采用鋼板卷焊.2。3設計荷載設計荷載為公路I級；(2)施工車輛，按混凝土罐車車輛組(單輛混凝土罐車總重40t，前后軸分別為10。5t,2*14.75t)計算，車輛間距10m。50t履帶吊(履帶吊接地面積2—4660*760mm2)(4)設計流速：2.1m/s.2.4主要計算依據(1)《公路橋涵設計通用規范》(JTGD60—2004)(2)《公路橋涵地基與基礎設計規范》(JTGD63—2007)(3)《公路橋涵鋼結構與木結構設計規范》(JTJ025-86)《裝配式公路鋼橋多用途使用手冊》《橋梁工程》(合肥工業大學出版社)《南寧樞紐工程設計說明與圖紙》橋面系計算3.1橋面系基本材料棧橋橋面板采用10mm花紋鋼板，分配梁I14和橫梁I28a.分配梁間距30cm,橫梁間距75cm。橋面系構造見圖1.圖1.橋面系構造3。2計算荷載橋面系的設計荷載為公路-I級，混凝土罐車，履帶吊一50t。經過計算，公路-I級和履帶吊—50t在橋面系分析中不起控制作用，攵只考慮混凝土罐車車輪輪壓.3.3計算模型根據彈性理論，采用有限元法對橋面系進行應力分析。彈性模量取2。06未103,泊松比取0。3，容重為78。5kN/m3。橋面板按四輪荷載作用下連續板計算，考慮混凝土罐車最不利荷載為后軸P=147。5kN，輪壓面積為0。6*0.2m2，為了方便計算，取輪壓面積0.375*0.15m2,則壓力荷載147。5/（2*0。375*0。15）=1306。7kN/m,每軸共兩處，間距1.8m.圖2。橋面系計算模型（混凝土罐車）3。4計算結果3.4。1橋面板和分配梁的計算通過midas建模計算，計算結果匯總于下表：工況10mm橋面鋼板I14工字鋼橫梁橋面板撓度混凝土罐車輪壓何載131MPa83MPa1.4mm以上計算結果，橋面板最大應力131MPa，14分配梁最大應力83MPa，都在容許應力145MPa的范圍內。橋面板豎向位移為1。4mm，滿足設計要求。圖3.橋面板應力圖圖4。 I14工字鋼分配梁應力圖圖5。橋面板撓度圖3.4。2橫梁的計算橋面系橫梁最不利布置車輪是車輪剛好壓在橫梁上，最不利荷載情況下，橫梁的應力圖見下：圖6.橫梁組合應力圖圖7橫梁剪應力圖圖8.橫梁豎向撓度圖由上可得橫梁彎曲應力最大值是43。9MPa,剪應力最大值是39.1MPa,豎向位移0。40mm。Q235鋼材容許彎曲應力值145MPa,容許剪應力值85MPa，容許撓度1500/400=3。75mm，滿足要求！貝雷桁架計算4。1棧橋結構分析計算荷載為公路I級荷載，驗算荷載為混凝土混凝土罐車車輛組、單輛50t履帶吊。貝雷梁計算考慮的工況為：（1）計算荷載:恒載+公路一級（2）驗算荷載工況一：橫載+雙列混凝土罐車車輛組（3）驗算荷載工況二：恒載+單輛50t履帶吊貝雷梁結構形式為4未12m一聯的聯系梁，其橋梁立面圖見圖9.圖9.一聯棧橋立面圖4。2計算結果4。2。1結構內力計算貝雷片主梁按整體單梁計算，結果如下：貝雷梁在恒載+兩車道公路-I級作用下的彎矩、剪力包絡圖見下圖.圖10.恒載+兩車道公路一級作用下彎矩包絡圖圖11.恒載+兩車道公路一級作用下剪力包絡圖貝雷梁在恒載+兩列混凝土混凝土罐車罐車的作用下的彎矩、剪力包絡圖見下。圖12。恒載+兩車道混凝土罐車荷載作用下彎矩包絡圖圖13.恒載+兩車道混凝土罐車荷載作用下剪力包絡圖貝雷梁在恒載+單輛50t的履帶吊的作用下彎矩、剪力包絡圖見下圖14。恒載+單輛50t履帶吊荷載作用下彎矩包絡圖圖15。恒載+單輛50t履帶吊荷載作用下剪力包絡圖彎矩剪力計算結果匯總如下計算工況彎矩（kN。m）剪力（kN）最大值最小值最大值最小值1.恒載+公路I級170313148918812。恒載+混凝土罐車205215809989563.恒載+履帶吊11708685935934。2.2撓度計算貝雷梁的位移分為彈性和非彈性變形，下面參考《裝配式公路鋼橋多用途使用手冊》計算.A彈性變形計算單片不加強貝雷梁的截面抗彎慣性矩Ix=4*（198.3+702*12。74）=250497cm4,四組雙排貝雷片抗彎慣性矩是20039776cm4，彈性模量2。06*105MPa，根據以上建模利用midas計算撓度值,得到在自重和混凝土罐車組合下，豎向撓度值最大，結果如下：圖16。恒載+兩車道混凝土罐車荷載作用下豎向撓度圖B非彈性變形計按貝雷梁撓度計算經驗公式：=3.556＊42＊/8=7.112mmC。撓度計算結果見下表工況恒載+公路I級恒載+混凝土罐恒載+履帶車吊撓度(mm)11。413.010.74.2.3結果驗算A內力驗算查閱《裝配式公路鋼橋多用途使用手冊》，“321”貝雷桁架容許內力表:雙排單層:容許彎矩1576.4kN＊m容許剪力490。5kN。本橋采用四組雙排單層貝類桁架，取折減系數0.85，則:1576.4*4*0.85=5359。8kN*m〉2052kN*m490。5*4*0。85=1667.7kN>998kN滿足設計要求!B位移驗算從上可得，貝雷梁的豎向位移最大值是13。0mm,與跨度比為1/923,小于1/400，因此棧橋的剛度能滿足使用要求.

5。樁頂橫梁計算5.1樁頂橫梁最不利受力主梁支撐點反力值見下表：工況恒載+公路I級恒載+混凝土罐車恒載+履帶吊反力kN11521206764樁頂橫梁支撐貝雷片，其受到最不利集中力P=1206/8=150.75KN.5。2橫梁結構計算樁頂橫梁受到上部貝雷梁傳遞的荷載，其支撐點在鋼管樁上，支撐點按鉸點考慮，則樁頂橫梁應力圖如下所示圖19.樁頂橫梁彎曲應力圖圖20.樁頂橫梁剪應力圖由上知樁頂橫梁彎曲應力最大值71MPa，剪應力最大值49。2MPa。Q235鋼材容許彎曲應力值145MPa，容許剪應力值85MPa，滿足要求!鋼管樁自身強度的計算鋼管樁自身強度的計算6。1計算荷載（1）豎向荷載。由上述計算的一排四個墩荷載最大值按平均計算，1206/4=301.5kN。（2）流水壓力.橋址處百年一遇流水速度是2.1m/s。河道在豐水期水深達20m,此時鋼管樁入水深度20m，則流水壓力計算如下：=0。8*0.63*3。14/2*20*10＊2。12/2/9.81=35。6kN作用位置在水面以下0.3倍水深處。汽車制動力。單車道一聯制動力值按照公路I級車道荷載計算，一聯長度48m,則：F=10.5*48*0.1=50.4KN，但是對于公路I級汽車荷載制動力不小于165kN,公路口級汽車荷載的制動力不小于90kN。然而施工棧橋道路等級較低，設計速度僅是10km/h，其產生的制動力較小，且棧橋又是臨時結構，因此單車道制動力按照F=60kN計算。又在棧橋上禁止車輛超車，則一聯的橋梁制動力是F=60kN。下面計算橋墩抗推剛度。單排墩：I=3.7445*10-am48i=lia/(3EI)=20a/(3*2.06*105*0。0037445)=3。45則抗推剛度k=0.289雙排墩：1=(3。7445*10-3+0.3152*1.9478*10-2*4)*2=0。0229&=li3/(3EI)=203/(3*2.06*105*0.0229)=0.565則抗推剛度k=1.769則制動力橋墩分布是，單排墩60*0。289/(0。289*3+1.769)=6。6kN雙排墩60*1.769/(0。289*3+1.769)=40.2kN。制動力均作用于墩頂。6。2鋼管樁結構檢算6。2。1荷載組合鉆孔鋼平臺頂面高程+68.28m,21#墩位河床標高+50.37m.因此鋼管自由樁長17。91m,，在考慮河床底2m覆蓋層，樁的自由長度按20m計算。荷載按以下組合：組合一：豎向荷載+制動力組合二:豎向荷載+流水壓力豎向力按301.5kN計算，雙排墩每根鋼管受到制動力40.2/8二8。04kN，作用于樁頂單排墩每根鋼管樁受到制動力6.6/4=1。65kN，作用于樁頂夕卜側鋼管受到水流壓力35。6kN，作用點樁頂下6.7m。6。2.2鋼管樁豎向穩定性驗算豎向力F=301。5KN,樁底彎矩Mmax=35.6*(20—6.7)=437。5KN＊m壓應力o二F/A+M/w=37.4MPa拉應力o二F/A-M/w=—6.4MPa剪應力t=35.6KN鋼管樁自由長度按兩端鉸接考慮，則計算長度20m,鋼管樁回轉半徑i=21。923cm，所以入=20/0。21923=91.3.查得屮=0。573,貝切[o]=0.573*145=83MPa>37.4MPa，滿足要求!剪切應力容許值85MPa,滿足要求！6。2.3鋼管樁橫向穩定性計算鋼管樁在制動力或流水壓力作用下產生橫向的位移,各組合對單排和雙排墩的橫行位移計算如下:圖21.雙排墩在豎向力+制動力作用下水平位移圖圖22。雙排墩在豎向力+流水壓力作用下水平位移圖圖23。單排墩在豎向力+制動力作用下水平位移圖

圖24.雙排墩在豎向力+流水壓力作用下水平位移圖計算結果匯總于下表何載組合雙排墩水平位移m單排墩水平位移m豎向力+制動力0。0270.023豎向力+流水壓力0.0210。021由上可得鋼管樁的位移最大值o。027m與樁長比值0.027/20=1/7401/600，因此鋼管樁橋墩剛度滿足使用要求。7。鋼管樁入土深度計算7.1樁頂荷載由上可知，樁頂受到荷載取值301。5KN7。2地址參數選取根據設計院施工圖紙，地層情況如下:⑴覆蓋層粘土，厚1.5m:Ti=25kPa(2)細圓礫土，厚10m,Ti=80kPa(3)泥巖夾泥質粉砂巖夾褐煤，厚20m,Ti=200KPa以下省略。7。3單樁承載力驗算考慮洪水期水流較大的情況，沖刷層厚考慮1。5m,鋼管樁入土深度擬定為7m，承載力部分均在細圓礫石土層中，細圓礫石摩阻力取80kPa,由于鋼管樁截面積較小，不考慮樁端阻力。則鋼管樁單樁承載力值:=0。5＊(3.14*0.63*1。0＊5.5*80+0)=435.20kN〉301.5KN滿足要求！目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1.工程概況 0\o"CurrentDocument"2。設計標準 12。 1設計原則 12.2基本結構形式 12.3設計荷載 22.4主要計算依據 2\o"CurrentDocument"3?橋面