中交三航局合福高铁18 米栈桥计算书中交第三航务工程局有限公司2010年7月16日下承式栈桥验算书一、验算说明：栈桥上部结构为18米，跨径布置为9米+9米，桥面净宽为4.5米，桥面由I14工字钢和12mm钢板组合组成，采用下承式结构，桥面板纵向分配梁I14工字钢，间距为0.25m。

横向分配梁I36b工字钢，间距为1.5m，最大间距为1.625米，桥墩、台采用钢筋砼。

二、设计依据1、《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)2、《公路工程技术标准》JTG B01－20033、《钢结构设计规范》( GB 50017-2003)三、主要参考资料1、《钢结构设计手册》第三版2、《路桥施工计算手册》（周水兴等编著）3、《建筑结构静力计算手册》2004版四、主要技术标准设计荷载：80吨散装水泥罐车，考虑安全系数1.4,栈桥设计中选112吨荷载对整个桥梁结构进行验算；图一80吨随州散装水泥罐车荷载布置图（图中省略车头部分）五、结构恒重（1）钢便桥面层：12mm厚钢板，单位面积重106.8kg/m2。

（2）I14单位重16.9kg/m，则0.17kN/m，间距0.25m 。

（3）I36b单位重65.66kg/m，则0.66kN/m，4.29KN/根，最大间距1.59m。

（4）纵向主梁：321型贝雷梁， 4.67 KN/m。

（含附件）六、上部结构内力计算6.1、桥面板验算（1）荷载计算因桥面纵向工字钢的横向间距空隙仅为17cm，汽车轮宽度50cm，汽车轮宽远远大于工字钢间距，故此处对钢板不做单独验收。

仅对桥面纵向分配梁I14进行计算。

单边车轮作用在跨中时，I14弯矩最大，轮压力为简化计算可作为集中力。

荷载分析：1）均布荷载：0.267kN/m(面板)2）施工及人群荷载：不考虑与汽车同时作用3）汽车轮压：车轮接地尺寸为0.5m×0.2m, 最大轴重为224kN，每轴2组车轮，则单组车轮荷载为112kN，每组车轮压在3根I14上，则单根I14承受的荷载为37.3KN。

则单边车轮布置在跨中时弯距最大计算模型如下（以整个后轴建模按连续梁计算）钢分配梁I36b纵向工钢I1437.3KN37.3KN37.3KNq=0.27KNq=0.27KN6.1.1 受力模型（KN.m）经MIDAS/CIVIL软件计算得如下：6.1.2 反力图（KN）6.1.3 剪力图（KN）6.1.4 弯矩图（KN.m）6.1.5 变形图（m）以上Mmax=8.4kN.m ,Qmax＝29.58kN)，反力Nmax=48.6KN，挠度fmax=0.7mm 选用I14，则 Wx=102cm3；σ=M/W=8.4kN.m /102 cm3=82.3Mpa＜[δ] =188.5 Mpa；满足强度要求。

τ=QSx/Ixb=29.58*58.4*10/(712*0.55)=44.1Mpa<[τ]=85×1.3=110Mpa （根据公路桥涵钢结构及木结构设计规范第1.2.10条有：对于临时结构有1.3 [σ]＝145×1.3＝188.5Mpa）,[τ]=85×1.3=110Mpa（2）刚度验算该结构的容许挠度为不大于结构总长的1/400。

因此根据6.1.5变形图fmax=0.7mm < 1.375m/400=3.4mm，满足要求。

6.2 、I36b横向分配梁内力计算（1）荷载计算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）均布荷载：分配梁均布荷载：((1.625+1.375)/2*(4.5/0.25+1)*0.17+(1.625+1.375)/2*4.5*1.068)/4.5＝2.68kN/m2）施工及人群荷载：不考虑与汽车同时作用3）汽车轮压：80T 散装水泥罐车当后车轮中心布置在跨中时，计算模型如下：下横梁2I36b 贝雷300*150cm φ60*0.8cm钢管桩钢管桩横向加固[16钢板□75*75*1.2加强纵梁钢板(厚1.2cm)纵向槽钢I14b(间距30cm)钢分配梁I36b(间距150cm）]6.2.1 便桥断面图112KN112KN q=2.68KNq=2.68KN6.2.2 受力模型经MIDAS/CIVIL 软件计算得如下：6.2.3 反力图（KN）6.2.4 剪力图（KN）6.2.5 弯矩图（KN.m）6.2.6 变形图（m）以上可知最大弯矩Mmax=78.5kN.m ，最大剪力Qmax＝172kN，最大变形fmax=2.9mm。

选用I36b 则 A= 83.6cm2 ,W=920.8cm3，I/S=30.6cm(I=11080 cm4，S=400.5 cm3)，b=1.2cmσ=M/W=78.5/0.92=85.3MPa<188.2 MPaτ=QS/Ib=172*10/（30.6*1.2）=47Mpa<[τ]=85×1.3=110Mpa （2）刚度计算=0.003m﹤4.5m/400=0.011m挠度：wmax结构刚度与强度均满足要求。

6.3贝雷梁内力计算6.3.1、汽车荷载作用以最大跨径9米连续梁进行荷载分析：1）自重均布荷载： q 1 =1.068*4.5+19*0.17+4.29/1.5+4.67=15.566kN/m ； 2）施工及人群荷载: 不考虑与车辆同时作用；3） 80T 散装水泥罐车后轴中心布置在跨中，建立受力模型如下：224KNq=15.566KNq=15.566KN224KN224KN 6.3.1.1 受力模型1（m ）经MIDAS/CIVIL 软件计算得如下：6.3.1.2 反力图（KN ）6.3.1.3 剪力图（KN ）6.3.1.4 弯矩图（KN.m ）4） 80T 罐车后轮轴布置在跨端，建立受力模型如下：224KNq=15.566KNq=15.566KN224KN224KN6.3.1.5 受力模型2（m ）6.3.1.6 反力图（KN ）6.3.1.7 剪力图（KN ）6.3.1.8 弯矩图（KN.m ）综合以上跨中与跨端受力计算结果可得最大弯矩Mmax=1038.2kN.m, 最大剪力Qmax=521kN ，最大反力Nmax=898KN.纵向主梁选用2组双排单层贝雷架，则贝雷梁容许弯矩[M]=788.2×4+450*4=4952.8kN.m，容许剪力[Q]=245×4＝980kN，截面特性：[I]=5×105×2=10×105cm4。

=1038.2kN.m<[M]= 4952.8kN.mMmax= Mmax2=521kN<[Q] ＝981kNQmax= Qmax1刚度计算根据受力模型可知挠度最不利情况出现在后轮轴布置在跨中位置的情况，因此取6.3.1.1受力模型1进行取值计算，以及《路桥施工计算手册》第762页第1种荷载、第763页第4种荷载和第5种荷载叠加得=0.521ql4/100EI+(1.497+1.466)Pl3/100EI 跨中最大挠度：fmaxfmax =0.25cm+0.02=0.27cm﹤9m/400=2.2cm满足要求。

七、承重梁内力分析承重下横梁承重下横梁作为栈桥结构的主要承重结构，是栈桥结构稳定安全的生命线，拟采用的型材为2I36b。

根据第6.3节对贝雷梁的计算分析，得到最大节点反力为898kN，主纵梁为4排单层贝雷，则单排贝雷对承重下横梁的作用力为898kN/4=229kN。

下面对最不利情况下，承重梁的内力情况进行建模分析。

229KN229KN229KN229KN7.1、受力模型7.2 反力图（KN）7.3 剪力图（KN）7.4 弯矩图（KN.m）7.5 变形图（m）根据上述结果可知，取最大荷载Mmax=103kN·m，Qmax=229kN进行桩顶承重梁的截面设计。

选用2I36b,查《钢结构计算手册》得各相关力学参数如下：W=2×920.8cm3=1842cm3,A=2×83.64=167.3cm2,I/S=30.6,b=1.2×2＝2.4cm，下面对其强度进行验算：σ=M/W=103kN·m /1842cm3=56MPa<1.3[σ]=188.5MPAτ=QS/Ib=229kN×10/(30.6*2.4)=31.2MPa<1.3[τ]=110MPa挠度Wmax=0.8mm﹤1.5m/400=3.8mm满足要求，满足要求。

八、钢管桩承载力根据上述计算分析知，钢管桩基础单桩承载力最大的情况出现在车在单排桩基础顶施工作业时，单桩最大承受荷载约=457kN。

考虑本项目的地质条件及设计提供的相关地质资料，施工采用先在地基上浇筑承台，在承台面预埋钢板，与钢管桩焊接成整体。

钢管桩φ600mm×8mm，A=127.6cm2。

根据现场情况取钢管悬臂长度为3m。

下面重点计算φ600mm×8mm钢管桩。

8.1 单根钢管桩流水压力计算单根桩流水压力计算：Fw=kAγv2/(2g)式中：Fw――流水压力标准值（kN）；k ――形状系数（钢管取0.8）；A ――阻水面积（m2），计算至一般冲刷线处；γ――水的重力密度（kN/m3）；v ――设计流速（3m/s）；g ――重力加速度（9.81m/s2）。

Fw=kAγv2/(2g) ＝0.8×3.6×10×32÷2÷9.81＝13.2kN水流力作用在水深的1/3处，即为水深2m处（以最高水位在钢管桩顶，进行假设计算）水流力对钢管产生的弯矩：Mx1=8.8×2=26.4KN.m8.2 汽车水平制动力根据《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)查得，汽车制动力为汽车荷载重力的10％，计算由2个墩承担，此处每根桩取水平制动力为800/2/3=13.3KN。

水平制动力对钢管产生的弯矩：Mx2=13.3×3.96=52.7KN.m8.3 钢管强度及稳定性验算由以上分析可知：σ1=M/I×x=26.4KN.m/65147cm4×0.3m=12.1MPa<188.2 MPaσ2=M/I×y=52.7KN.m/65147cm4×0.3m=24.2MPa<188.2 MPa 回转半径rx=0.354D=21cm长细比λ=l0/rx=300/21=14.29查《钢结构设计规范》附表17得稳定系数ψ=1.0σ=N/ΨA+σ1+σ2=457/（1×127.6）+12.1+24.2=72.1Mpa<188.2 MPa故钢管强度及稳定性满足设计要求。