洞头峡跨海特大桥施工栈桥设计计算计算：复核：总工程师：二O一二年六月目录1工程简介 (12)2计算依据 (12)3荷载参数及组合 (13)3.1基本可变荷载 (13)3.2其他可变作用 (15)3.3荷载组合 (17)4主栈桥结构计算 (17)4.1桥面板计算 (17)4.2主梁计算 (23)4.3桩顶分配梁计算 (29)4.4桩基础计算 (30)5支栈桥结构计算 (32)5.130#-32#墩支栈桥贝雷梁计算 (32)5.2其余墩支栈桥贝雷梁计算 (36)5.3钢管桩计算 (40)1工程简介本标段为77省道延伸线龙湾至洞头疏港公路工程第7合同段，路线起于本项目主线（K34+271.518），起点桩号LK0+000，以隧道穿过内深门山后，与洞头五岛相连公路相接，建特大桥跨过洞头峡后，终于小朴码头，洞头新城二期海滨路交叉口，终点桩号LK3+720.279，路线长度3.72Km。

洞头峡跨海特大桥全长2630m，主桥采用（70+2×125+70）m连续刚构，引桥为预应力砼连续箱梁，跨径布置为5×30m+（30+50+2×30）m+4×（5×50）m+（70+2×125+70）m+6×50m+2×（5×50）m+5×30m。

水中墩施工需搭设栈桥及作业平台，栈桥分为主栈桥及支栈桥两种形式。

为满足通航需求，栈桥在30#、31#墩之间断开分为南、北两座，其中南侧主栈桥长约1170m，北侧主栈桥长约1200m。

栈桥桥面宽均为7m，顶面高程为7.0m。

主栈桥断面布置如图1，支栈桥断面布置如图2。

图1主栈桥断面布置图（单位：cm）图2支栈桥断面布置图（单位：cm）2计算依据(1）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）；(2）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）；(3）《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）；(4）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）；(5）《装配式公路钢桥多用途使用手册》（黄绍金等编著）人民交通出版社。

3荷载参数及组合作用于栈桥的荷载分为恒荷载及可变荷载。

恒荷载主要为栈桥结构自重，可变荷载包括基本可变荷载及其他可变荷载，基本可变荷载包括汽车荷载、50t履带吊、80t履带吊、10m3混凝土运输车；其他可变荷载包括风载、水流力。

3.1基本可变荷载（1）汽车荷载：公路I级，见图3、图4和表1所示。

车辆限速20km/h，不计冲击作用。

图3车辆荷载的立面、平面尺寸图4车辆荷载横向布置公路I级车辆荷载的主要技术指标表1项目单位技术指标项目单位技术指标车辆重力标准值kN550轮距m 1.8前轴重力标准值kN30前轮着地宽度及长度m0.3×0.2中轴重力标准值kN2×120中、后轮着地宽度及长度m0.6×0.2后轴重力标准值kN2×140车辆外形尺寸(长×宽)m15×2.5轴距m3+1.4+7+1.4（2）50t履带吊50t履带吊机自重50t,作为辅助起重设备，限制最大吊重为15t。

吊机履带长度4.66m，宽度0.76m，履带中心距3.54m，具体如图5。

计算时履带有效作用长度按4.5m，宽度按0.6m计。

图550t履带吊尺寸参数（3）80t履带吊机：自重按80t考虑,吊机履带长度6.285m，宽度0.85m，工作时履带中心距4.05m，具体如图6。

计算时履带有效作用长度按5.4m，宽度按0.76m 计。

80t履带吊机作为辅助起重设备，施工时最大吊重为20t。

图680t履带吊尺寸参数（4）10m3混凝土运输车：10m3混凝土运输车共3轴，其具体尺寸如图7，前轮着地面积为0.3×0.2m，后轮着地面积为0.6×0.2m。

单轮最大设计荷载为4.3t。

图710m3混凝土运输车轴距布置图（单位：mm）根据本栈桥的使用特点和设计意图及主桥施工需要，按照上述荷载只要保证混凝土运输车荷载，就能保证公路Ⅰ级车辆荷载包含在本平台上使用的所有汽车荷载。

3.2其他可变作用（1）行人荷载：2.5kN/m；（2）风载：栈桥工作状态允许风速为18.5m/s，当风速超过时，禁止在栈桥上作业。

风载按《公路桥涵设计通用规范》进行计算，013wh d whF K K K W A =其中：00.75K =（按施工架设期间取值）；11K K η=×＝0.45 1.2=0.54（桁架风载系数）；3 1.4K =（按最不利地形地理条件选取）；2 1.08K =（按A 类地表，离地面或水面5m 高度计）；5 1.38K =（按A 类取阵风风速系数）；22d d rV W g=0.00010.00050.0120170.0120170.01201Z r e e −−===5.1838.108.1052××==V K K V d =27.6m/s求得：8.926.2701201.0222××==g rV W d d =0.47kPa 单片贝雷片及桥面板迎风面积：20.40.4 1.7 3.0 2.04wh A A m ==××=；风载为：wh d wh A W K K K F 310==0.75×0.54×1.4×0.47×2.04=0.54kN则12m 跨径栈桥单桩水平风载为：254.064××=F =6.48kN （3）水流力：流流速取1.5m/s ，水流力为22rV R K A g=,K —水流阻力系数，桩为圆形，取0.8；r —水容重，取10kN/m ³；V —水流速度；g —重力加速度，取9.8m/s ²；A —单桩入水部分在垂直于水流方向的投影面积；水流力计算时，根据钢管自由长度、钢管面积以及水流速度按公式进行计算，在此以钢管桩自由长度为20m(含冲刷层厚度及4倍钢管直径长度)，水面流速为1.5m/s,河床处流速为0m/s ，Ф800×10mm 钢管桩为例进行计算。

单桩所受水流力为：8.928.0205.1108.02×××××=w F =14.7kN 。

3.3荷载组合各部位栈桥的计算荷载组合表2结构部位荷载组合恒载基本可变荷载其他可变载主栈桥结构自重80t 履带吊机走行行人荷载、风载、水流力50t 履带吊机走行、施工（主要为“钓鱼法”施工栈桥时，不存在侧吊）10m 3砼运输车30#-32#墩支栈桥结构自重80t 履带吊机（存在侧吊）行人荷载、风载、水流力10m 3砼运输车其余墩支栈桥结构自重50t 履带吊机（存在侧吊）行人荷载、风载、水流力10m 3砼运输车4主栈桥结构计算4.1桥面板计算主栈桥桥面板采用20cm 厚钢筋砼板，其平面尺寸为7.0×2.0m ，砼设计标号为C30。

桥面板预制后直接吊放于纵桥向贝雷梁上，相邻桥面板通过预埋钢板焊机成整体，桥面板与贝雷梁之间一般不存在约束，计算根据不同作用荷载假定单元板为梁单元，计算其内力及支点反力（即传递给贝雷梁顶的荷载），采用midas 计算时假设桥面板与贝雷梁之间采用只受压连接。

经分析主栈桥砼桥面板不利受力工况主要有以下4种：工况1：80t 履带吊走行；工况2：50t 履带吊“钓鱼法”施工栈桥时，吊重限制为15t ；工况3:10m 3砼运输车会车时，且两辆车后轴在同一直线上；工况4：10m 3砼运输车作用在两组贝雷梁中间。

对上述4种工况进行计算如下：工况1：80t 履带吊走行。

单侧履带荷载：4.52800×=q =74.1kN/m 取单位宽桥面板，其自重：1q =0.2×1×26=5.2kN/m 单侧履带对桥面板作用荷载：2q =74.1/0.76=97.5kN/m 此工况下荷载分布如图8所示。

（a ）（b ）图8工况1荷载分布图（单位：kN/m ）（a ）弯矩最大时（b ）剪力最大时工况1-a 计算结果如下：图9工况1-a 支点反力图（单位：kN ）图10工况1-a 弯矩图（单位：kN.m ）图11工况1-a 剪力图（单位：kN ）工况1-b 计算结果如下：图12工况1-b 支点反力图（单位：kN ）图13工况1-b 弯矩图（单位：kN.m ）图14工况1-b 剪力图（单位：kN ）工况2：50t 履带吊“钓鱼法”施工栈桥时，吊重限制为15t ；单侧履带荷载：5.42)150500(×+=q =72.2kN/m 取单位宽桥面板，其自重：1q =0.2×1×26=5.2kN/m单侧履带对桥面板作用荷载：2q =72.2/0.6=120.4kN/m 此工况下荷载分布如图15所示。

图15工况2荷载分布图（单位：kN/m ）（a ）弯矩最大时（b ）剪力最大时工况2-a 计算结果如下：图16工况2-a 支点反力图（单位：kN ）图17工况2-a 弯矩图（单位：kN.m ）图18工况2-a 剪力图（单位：kN ）工况2-b 计算结果如下：图19工况2-b 支点反力图（单位：kN ）图20工况2-b 弯矩图（单位：kN.m ）图21工况2-b 剪力图（单位：kN ）工况3：10m 3砼运输车会车时，且两辆车后轴在同一直线上。

垂直于板跨径的荷载分布宽度为:a=3)2(1l h a ++=345.12.0+=0.68<345.12×=0.96m ，计算取0.96m 平行于板跨径的荷载分布宽度为：b=h b 21+=0.6m则：单位宽度砼板自重：1q =0.2×0.96×26=5.0kN/m10m 3砼运输车后轮作用荷载:2q =(43×2)/0.6=143kN/m此工况下荷载分布如图22所示。

图22工况3荷载分布图（单位：kN/m）计算结果如下：图23工况3支点反力图（单位：kN）图24工况3弯矩图（单位：kN.m）图25工况3剪力图（单位：kN）工况4：10m3砼运输车作用在两组贝雷梁中间。

此工况下荷载分布如图26所示。

图26工况4荷载分布图（单位：kN/m）计算结果如下：图27工况4支点反力图（单位：kN ）图28工况4弯矩图（单位：kN.m ）图29工况4剪力图（单位：kN ）由上述4个工况计算可知：Mmax 上=-11.5kN.m ，Mmax 下=17.1kN.m ，Qmax=67.1kN 。

桥面板采用C30砼，c f =14.3MPa ，钢筋采用Ⅱ级钢筋，y f =y f ′=300Mpa 。