特大桥D4合同段钢栈桥设计计算书第2页

水流速，1.4m/s；

g—为重力加速度，取9.81m/s2；

则：水流压力fw=0.80.631032/29.81=2.212kn/m

即钢管桩在水中的自由段承受2.212kn/m的水流压力。

五．结构计算工况的确定

1．主桥施工栈桥

工况一：

钢栈桥搭设施工时，50t履带吊悬吊振桩锤打桩。此时由于前面的钢管桩还在振打，50t履带吊必需停留在悬臂跨上，此工况下主要考虑悬臂时对贝雷的受力大小及钢管桩的承载力。计算荷载为履带吊的自重、振桩锤重同时考虑一定的冲击系数，最后荷载值取77t。

最大荷载组合为：恒载+活载+水流压力

工况二：

钢栈桥搭设好后，正常投入使用时，各种施工车辆在上面行驶或停留。在整个施工过程中，最大荷载有砼运输车满载时为30t左右，考虑冲击系数取33t；履带吊自重50t，吊重20t，考虑冲击系数取77t。

最大荷载组合为：恒载+活载+水流压力

2、主墩钻孔施工平台：

主墩钻孔施工平台结构搭设过程受力状态与使用过程受力状态基本一致，所以仅按照使用过程进行分析。

最大荷载有砼运输车满载时为30t左右，考虑冲击系数取33t；履带吊自重50t，吊重20t，考虑冲击系数取77t。

3、主墩码头：

主墩钻孔施工平台结构搭设过程受力状态与使用过程受力状态基本一致，所以仅按照使用过程进行分析。

最大荷载有砼运输车满载时为30t左右，考虑冲击系数取33t；履带吊自重50t，吊重20t，考虑冲击系数取77t。

经过初步分析：主桥钢栈桥、钻孔施工平台、码头均按照履带吊控制设计。

第三章：结构的设计计算及验算

一、主栈桥结构设计与验算:

1．工况一

在工况一里，主要考虑汽车吊的悬臂作用。单跨栈桥为18m，综合考虑50t履带吊的作业半径，履带吊的荷载布置为从悬臂端的桩顶开始，荷载分布为两中心距为3.6m（边到边为4.3m）的均布荷载，荷载宽度为0.7m，长度为5m。每条履带的均布荷载大小为770÷2÷5=77kn/m，履带吊在栈桥上居中布置，履带悬臂一半。其示意图如下：

一次分配梁[20的计算：

根据荷载分布情况以及履带宽度，按最不利考虑，单条履带荷载考虑由3条[20a型钢承担，其大小为77÷3=25.67kn/m,按5跨连续梁考虑，其计算结果如下：

由上图计算结果可知，[20a承受的最大组合应力为σ=-108.05mpa＜【σ】＝170mpa。

由上图计算结果可知，[20最大位移为f=0.66mm＜【f】＝l/400=2.5mm。

二次分配梁i28的计算：

根据一次分配梁[20的计算结果得知，在悬吊振桩的情况下，一次分配梁对二次分配两产生的作用力最大为29.32kn，则施加在二次分配梁上的作用力按单边最外侧3个23cm等间距29.32kn大小（实际要略小）的作用力计算，则二次分配梁的计算结果如下：

由上图计算结果可知，i28承受的最大组合应力为σ=87.04mpa＜【σ】＝170mpa。

由上图计算结果可知，i28最大位移为f=2.4mm＜【f】＝l/200=5mm。

整体计算：

由于悬吊振桩锤施工时，履带吊为居中布置，栈桥的各结构都是等间距对称布置的，所以贝雷计算时可将各重量简化为均布荷载进行计算。履带吊的履带长度为5m，则贝雷悬臂部分按2片贝雷6m考虑，每片贝雷加花架按300kg考虑，则施加在贝雷上的荷载为：

贝雷：3501/3=116.7kg/m

i28: 43.46561=260.79kg/m

[20: 22.632251=565.8kg/m

则施加在贝雷上的结构自重按均布荷载为9.44kn/m，单侧双排加强贝雷的均布荷载为2.36kn/m，施加的活载为单条履带77kn/m，贝雷的计算结果如下：

由上图计算结果可知，双排加强贝雷承受的最大组合应力为σ=167.43mpa＜【σ】＝210mpa。

由上图可知，双排加强贝雷最大位移为f=4.98mm＜【f】＝l/400=45mm。

由上图可知，钢管桩最大反力为570.63kn。

钢栈桥的整体稳定性计算：

由上图计算结果可知，钢栈桥第一阶失稳系数为15.2。

结论：综合上述结果可知，钢栈桥在工况一荷载作用下，有足够的刚度、强度、稳定性。结构安全可靠。

2．工况二

在工况二中，计算荷载取履带吊的55t。由于在工况一中计算荷载也为55t，所以在工况二里不再进行一次分配梁和二次分配梁的单独计算，而直接进行贝雷及栈桥的整体稳定计算。

整体计算：

由工况一的计算可得知贝雷上的结构自重荷载为11.8kn/m，单条履带活载为77kn/m（荷载长度为5m），贝雷弯矩计算时活载布置到跨中，剪力计算时布置到支点处，贝雷取一联4跨连续进行计算。计算结果如下：

由上图可知，双排加强贝雷最大组合应力为σ=195.08mpa＜【σ】＝210mpa。

由上图计算结果可知，双排加强贝雷最大变形挠度为f=27.39mm＜18000÷400=45mm。

由上图计算结果可知，钢管桩最大反力为f=541.33kn

钢栈桥的整体稳定计算：

由上图计算结果可知，钢栈桥第一阶失稳系数为10.61。

结论：综合上述结果可知，钢栈桥在工况二荷载作用下，有足够的刚度、强度、稳定性，结构安全可靠。

二、主墩钻孔施工平台：

1、一次分配梁[20的计算：

该分配梁计算结果与主栈桥的一次分配梁计算结果一致。

2、二次分配梁i28的计算：

该分配梁计算结果与主栈桥的一次分配梁计算结果一致。

3、整体计算：

由上图可知，不加强贝雷最大组合应力为σ=263.35mpa＜1.3【σ】＝273mpa。

由上图计算结果可知，不加强贝雷最大变形挠度为f=14.44mm＜10000÷400=25mm。

由上图计算结果可知，钢管桩最大反力为f=301.89kn

三、主墩码头计算：

1、一次分配梁[20的计算：

该分配梁计算结果与主栈桥的一次分配梁计算结果一致。

2、二次分配梁i28的计算：

该分配梁计算结果与主栈桥的一次分配梁计算结果一致。

3、整体计算：

由上图可知，双排加强贝雷最大组合应力为σ=169.14mpa＜【σ】＝273mpa。

由上图计算结果可知，双排加强贝雷最大变形挠度为f=17.49mm＜15750÷400=39.375mm。

由上图计算结果可知，钢管桩最大反力为f=311.73kn

第四章：钢管桩的入土深度计算

一．主桥钢栈桥

根据第三章中各工况的计算结果，钢管桩的单桩最大承载力为工况一570.63kn，考虑其它不确定的影响因素，φ6308mm钢管桩的最大单桩承载力按600kn进行计算。

根据地质勘察报告中22墩附近孔位土质力学性能，

qmc4 ：承载力取[σ]=100kpa，摩阻力取[τ]=40kpa，

层厚6.2m,层顶标高-1.5m；

pz1⑦1：承载力取[σ]=350kpa，摩阻力取[τ]=75kpa，层厚3m；

pz1⑦2：承载力取[σ]=550kpa，摩阻力取[τ]=130kpa，层厚13.2m；

则单桩进入pz1⑦1土层深度为：

l0=(6001.5-403.140.636.2)÷(3.140.6375)=2.759m

根据设计给出的勘察资料，河床标高为-1.5m，

桩顶标高为：+5.427m；

桩底标高为：-10.459m；

单桩桩长为：l=15.886m；

综合考虑：钢管桩设计长度取18m，实际过程中可以适当调整，但施工过程必须保证单桩承载力不小于60t。

二、钻孔施工平台及主墩码头：

比较钻孔施工平台及主墩码头钢管桩反力，钢管桩长度与主桥钢栈桥确定原则一致：钢管桩设计长度取18m，实际过程中可以适当调整，但施工过程必须保证单桩承载力不小于60t。

目 录

第一章、施工简介. 1

一、工程概况. 1

二、结构设计. 1

第二章、结构设计计算各相关参数的确定. 3

一、计算目的. 3

二、参考资料. 3

三、计算过程中采用的部分参数. 4

四、设计技术参数及相关荷载的确定. 4

五、结构计算工况的确定. 5

第三章、结构设计计算及验算. 6

一、主桥钢栈桥. 6

二、钻孔施工平台. 14

三、主墩码头. 16

第四章、钢管桩的入土深度计算. 18

一、主桥钢栈桥. 18

二、钻孔施工平台及主墩码头. 18