15m 栈桥检算书

中铁十四局第四工程有限公司

京沪高铁第四合同段

栈桥计算书

中铁十四局第四工程有限公司

二○○八年三月

1 概述

1.1 设计说明

中铁十四局第四工程有限公司施工京沪高铁DK739+988-DK757+700段共跨越洪路河、永安中沟、双庆河、濉支河、股河、濉河、唐河、新河和唐河与新河之间2条无名小河，根据施工便道贯通需要，跨越这8条河流采用贝雷梁式栈桥方案，2条无名小河采用埋设双排υ1.5m圆管方案。

贝雷梁式（中间墩为钢管桩）：栈桥宽4.0m，桥台为钢筋混凝土桥台,根据现场调查情况,桥台位于所跨河流的第二道河堤上。墩柱采用υ600×8mm钢管桩，桩间采用剪刀撑连接，横桩距为3.2m，纵向跨度15m，桩顶横梁采用2I32a工字钢，其上纵向铺设贝雷桁架做主梁；贝雷桁架顶部横向布设I28a工字钢，间距1.5cm；其上纵向为间距0.3m的I12.6工字钢。见附件1：

贝雷梁式（中间墩为木桩）：栈桥宽4.0m，墩柱采用直径为υ22cm的木桩，桩间采用剪刀撑连接，横桩距为1.5m，纵向间距1.05m，其他同中间墩为钢管桩贝雷桥。见附件2：

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》 （JTJ041—2000） 5） 《装配式公路钢桥多用途使用手册》 1.3 技术标准

1）设计顶标高：与既有河流的第一道河堤顶相同； 2）设计控制荷载：1台9m3罐车-35t； 3）设计行车速度5km/h。 2 荷载布置 2.1 上部结构恒重

1）面层：6mm厚度钢板；0.471KN/m2

1

2）纵向背肋：I12.6，14.2Kg/m； 3）横向分配梁：I28a，43.4Kg/m 4）纵向主梁：321型贝雷梁，270Kg/片； 2.2 车辆荷载

1）罐车荷载（轮着地宽度和长度为0.6m×0.2m）

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：m）

2）施工荷载及人群荷载：4KN/m2

表2.2.1 旋挖钻机与罐车的主要技术指标

主要指标 车辆重力 履带数或车轴数 各条履带压力或每个车轴重力 履带着地长度或纵向轴距 每个车轴的车轮组数目 履带宽度或每对车轮着地宽和长 单位 kN 个 kN m 组 m 9m罐车 350 3 200 1.8+3.2 2 0.6×0.2 3

3 上部结构内力计算

3.1 面板内力计算

汽车荷载：单边车轮作用在跨中时，面板弯矩最大。面板在横桥向是连续的，故按两端固定梁计算。

荷载分析：

1）自重均布荷载：0.471kN/m2

2）施工及人群荷载：不考虑与汽车同时作用

3）罐车轮压：前轴重70 kN，中后轴重为140kN，中后轴有2组车轮，则单组车轮荷载为70kN，每个车轮荷载为35kN，前轴车轮着地宽度和长度为0.3m×0.2m，后轴车

2

轮着地宽度和长度为0.6m×0.2m,q1=35kN /0.2m=175kN/m,q2=0.471×0.6=0.283kN/m。钢面板下背肋I12.6每隔300mm间距布置，考虑背肋翼缘板宽度后，计算跨度为224mm，则单边车轮布置在跨中时弯距最大计算模型如下：

图3.1.1受力模型

图3.1.2 弯矩图(Mmax=0.73kN.m)

若选用δ＝6mm钢板，则 Wx=3.6cm （假设轮胎对钢板的纵向影响范围为0.6m）；

M0.73103σ193.1MPa1.3[σ]188.5MPa

γw1.053.610-63

(193.1-188.5)/188.5=0.0244=2.4%<5%,（满足要求）

桥面板为整体受力结构，在集中荷载作用下产生应力扩散，实际受力比假设更为有利。

3.2 I12.6内力计算 3.2.1 汽车荷载

罐车单侧车轮作用在I12.6跨中时，I12.6弯矩最大，轮压力为简化计算可作为集中力，计算跨度为1.5m。

荷载分析：

1）自重均布荷载：0.471×0.3＋0.142=0.283kN/m 2）施工及人群荷载：不考虑与汽车同时作用

3）汽车轮压：汽车轮压：前轴重70kN，中后轴重为140kN，中后轴有2组车轮，则单组车轮荷载为70kN，每个车轮荷载为35kN。钢面板下背肋I12.6a每隔300mm间距

布置，单个车轮作用在一根I12.6上，则单根I12.6受到的荷载为：P=35KN。

3

图3.2.1.1 受力模型（单位：KN，M）

剪力计算：Qmax=（35+0.283*1.5）/2=17.7KN

弯矩计算: Mmax=35*1.5/4+0.283*1.5*1.5/8=13.2

3.2.3 结论

经以上分析可知，Mmax=13.2kN.m,，Qmax=17.7kN

选用I12.6，则 Wx=77cm ,Ix=488 cm ,S =44.2cm

M13.2103σ163.2MPa1.3[σ]188.5MPa（满足要求）

γw1.057710-6QmaxS*17.710344.210-6τ32.07MPa1.3[τ]110MPa（满足要求）

Ixb48810-8510-334

*

3

3.3 I28a横向分配梁内力计算

3.3.1 汽车荷载

单边车轮作用在跨中时，横向分配梁的弯矩最大，轮压力为简化计算可作为集中力。

荷载分析：

1）自重均布荷载：（0.142kN/m×1.0×14＋0.471×1.0×4）/4m+0.434kN/m＝1.4kN/m

2）施工及人群荷载：不考虑与汽车同时作用

3）汽车轮压：9m3罐车不考虑错车，当单侧车轮布置有2种可能情况下产生最大的弯矩和剪力,

计算模型1如下：

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图3.3.1.1 受力模型

图3.3.1.2 弯矩图(Mmax=18.96kN.m)

图3.3.1.3 剪力图(Qmax＝71.32kN)

计算模型2如下：

5

图3.3.1.2 弯矩图(Mmax=11.65kN.m)

图3.3.1.3 剪力图(Qmax＝59.31kN)

经以上分析可知，Mmax=18.96kN.m,，Qmax=71.32kN

选用I28a，则 Wx=508cm3

,Ix=7110 cm4

,S*

=292.7cm3

σMγw18.961031.0550810-637.3MPa1.3[σ]188.5MPa（满足要求）

Q*3τmaxSI71.3210292.710-6711010-812210-324.07MPa1.3[τ]110MPa（满足要求）xb3.4 贝雷梁内力计算

3.4.1 罐车荷载作用阶段

a、荷载分析：当两个后轮作用于跨中时，弯矩最大。

1）自重均布荷载：q1=（0.471*5*15+0.142*15*14+0.434*6*11+2.7*9*4）/15=9.KN/m 2）施工及人群荷载:不考虑与车辆同时作用； 3）利用SAP2000建立受力模型如下：

图3.4.1.1 受力模型（单位：KN，M）

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3.4.1.3 剪力图(Qmax=266.66kN)

3.4.1.4 弯矩图(Mmax=1333.75kN.m)

B、荷载分析：当罐车最后轮作用于跨端时，产生的剪力最大（考虑最后轮距离跨端0.1m）。

图3.4.1.1 受力模型（单位：KN/m，M）

3.4.1.3 剪力图(Qmax=377.23kN)

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3.4.1.4 弯矩图(Mmax=655.71kN.m)

经过上述分析知，在旋挖钻机作用阶段贝雷梁最大弯矩Mmax2=1333.75kN.m，最大剪力Qmax2=377.23kN。

纵向主梁选用2组二排单层贝雷架，则贝雷梁容许弯矩： [M]=788.2×4=3152.8kN.m， 容许剪力：

[Q]=245.2×4＝980.8 kN。

Mmax=1333.75kN.m<[M]= 3152.8kN.m Qmax1=377.23kN<[Q] =980.8kN 满足强度要求。

4 钢管桩承载力计算

钢管桩最大需承力出现在罐车沿栈桥的边侧行驶到桩顶时，根据上述“2I25a垫梁内力”分析可知，桩顶最大作用力为494.42kN 。

设计钢管桩长度为23.5m，桩顶标高为：+3.2m，桩底标高为：-20.3m，入土深度为15.2m。

计算依据：《港口工程桩基规范》(JTJ254-98)，在本项目岩土工程勘察报告中，我标段K17+510处，地质最为薄弱，具体如下：

序号 层号 1 2

岩性 淤泥 顶标高 底标高 -5.1 -14.4 -18.6 厚度 9.34 4.2 容许承载力[σ](kpa) 0-40 200-240 桩周土极限摩阻力τi(kpa) 20 50-55 8

①1 ③1 亚粘土、粘土 -14.44 3 ⑤1 亚粘土、粘土 -18.64 -24.4 5.8 280-300 55-60 23.5m钢管桩的顶标高为+3.2，穿过①1淤泥、③1亚粘土、粘土、⑤1亚粘土、粘土，即⑤1亚粘土、粘土为钢管桩持力层。

根据《港口工程桩基规范》(JTJ254-98)第2页 桩基极限承载力计算式 Qd = (U*Σqfi*Li + qR*A)/K （4.2.4） 式中：

Qd——单桩总极限侧阻力标准值 U———桩身周长

qfi——桩侧第i层土的极限侧阻力标准值 Li———桩穿越第i层土的厚度 qR——极限端阻力标准值 A———桩端面积

K———单桩承载力分项系数，取1.45 υ600钢管桩的参数： U=3.14*0.6=1.884m2

A=3.14*(0.3*0.3--0.292*0.292)= 0.0149 m2 摩阻力取最小值(冲刷考虑3m)

计算承载力结果如下：

Qd = (1.884*(6.34*20+4.2*50+1.66*55)+280*0.0149)/1.45 =559KN

由以上计算可知栈桥钢管桩最大受力为494.42KN＜559KN，故单桩承载力满足要求。

5 桥台设计

根据现场调查情况，便桥分为上承式和下承式，桥台的位置设置与所跨河流的第二道河堤上，桥台的设计尺寸如下图：

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砼砼浆砌石

桥台计算： 5.1 承载力计算：

桥台底面积S=1.6m*6.5m=10.4m

地基承载力F=S*σ=10.4*120=1248KN=124.8T

桥台自重F1=1.0*1.0*6*2.4+0.3*1.6*6.5*2.4+0.5*1.6*6.5*2.0=32.3T 贝雷梁压力F2=0.27/3*4*30=10.8T

桥台底可承受荷载为F3=F-F1-F2=124.8T-32.3T-10.8T=81.7T F3/50T=1.603

5.2 桥台后填土压力计算(主动土压力):

Ea=γ*h2*Ka/2 （根据《施工计算手册》按挡土墙计算P226） Ea——主动土压力（KN/m）

γ——填土重度（KN/m3），为1.8 KN/m3 h——挡土墙高度（m）

Ka——主动土压力系数，根据土质情况，取“粗砂土砾、砂土、砾石”，ψ=350，Ka=0.271 5.3 桥台稳定性验算 Ks=G*μ/ Ea*≥1.3 Ks——抗滑安全系数

G——每延米桥台自重（KN/m）

μ——土对桥台基底的摩擦系数，取硬塑性粘土，μ=0.32

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7 计算结论

经分析计算，栈桥各主要受力构件强度和刚度均满足受力要求。

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