蒿子港澧水河钢栈桥设计计算书
一. 工程概况
岳常高速TJ-22合同段为独立特大桥标段，合同工程为蒿子港澧水特大桥。
蒿子港澧水特大桥是岳阳至常德高速公路跨越澧水的一座特大桥，大桥总长2712.08m。
具体桥型布置自岳阳至常德岸为14×25m预应力先简支后连续小箱梁+43+66+40m预应力悬浇连续箱梁+37×40m预应力先简支后连续小箱梁+66+3×106+66m预应力悬浇连续箱梁+11×25m预应力先简支后连续小箱梁。
为方便施工，经项目经理部研究决定，在66+106×3+66m预应力悬浇连续箱梁段修建一座施工栈桥。
二. 结构设计
钢栈桥采用型钢组合的结构形式，标准跨径9m。
钢栈桥采用630×8mm钢管桩作为基础，钢栈桥横桥向中心间距281cm，在钢管桩上面设置双肢I36a型钢作为承重梁，并设置牛腿与钢管桩连接。
承重梁上面设置I45a型钢作为第一层分配梁，上面铺设［20a型钢作为第二层分配梁，中心距为25cm，形成栈桥。
栈桥两侧设置φ48mm钢管作为防护栏。
三. 计算过程中采用的部分参数
1. Q2353钢材的允许应力［σ］=180Mpa
2. Q2353钢材的允许剪应［τ］=110 Mpa
3. 16MN钢材的允许应力［σ］=237 Mpa
4. 16MN钢材的允许剪应力［τ］=104 Mpa
5. 16MN钢材的弹性模量E=2.1×105Mpa
四. 设计技术参数及相关荷载大小选定
1. 根据实际施工情况，栈桥通过最重车辆为10m3砼罐车和50T履带吊，则计算荷载为50T履带吊及砼罐车。
取最大荷载50T履带吊，自重约为50T，其计算工况为最重荷载在栈桥上行驶时对栈桥的影响，考虑可能出现的履带吊停留在栈桥上吊装作业时的情况，吊重按20T考虑，则考虑1.15的冲击系数最后取80.5T进行验算。
2. 结构自重按实际重计入。
3. 流水压力
施工区域流水较缓，流速取2.0m/s。
根据《公路桥涵设计通用规范》，则流水压力为：F w=Kaλv2/2g=0.8×0.63×10×22/2×9.81=1.03KN/m。
即钢管桩在水中自由段承受1.03KN/m的水流压力。
4. 风荷载
不考虑风荷载。
5. 河道地质情况
根据施工图纸及实际勘测，河道地质情况如下表所示：
河道地质情况一览表
编号土层名称厚度(m) 极限摩阻力(Kpa)
1 淤泥质粉质粘土10.0 10
2 粘土 2.7 45
3 淤泥质粉质粘土9.3 10
五. 栈桥结构设计与验算
1. 钢管桩计算
采用φ630×8mm钢管桩作为基础，考虑不利情况即50T履带吊作业时，荷载由两根管桩承担，则单根钢管桩承受P=80.5×9.81÷2=394.9KN。
钢管桩回转半径i=（D2+d2）0.5÷4=（6302+6142）0.5÷4=220mm
钢管桩的长度l0=27m
钢管桩的截面面积Am=15632mm2
长细比：λ=l0/i=27000/220=123
查附表，稳定系数ψ=0.421
φ630×8mm钢管桩的容许压力：
［N］=ψ×Am×［σ］=0.421×15632×180=1185KN＞394.9KN 满足要求
φ630×8mm钢管桩的容许压承载力：
［P］=1/1.55UΣαi l iτi
=1÷1.55×0.98×（10×10+2.7×45+9.3×10）
=404.6KN＞394.9KN
其中：［P］──端桩受压容许承载力，KN
U──桩的周长，本桩U＝ΠD＝3.14×0.63＝1.98m
l i──桩尖入土各土层厚度，
τi──各土层与桩壁的极限摩阻力
αi──振动沉桩对各土层的影响系数，查表知本桩αi＝1.0 钢管桩承载力满足要求。
2. 承重梁设计
承重梁采用双肢I36a工字钢，取承重梁最大跨径281cm计算，取最不利荷载即由2根承重梁承受履带吊重量，则单根受力如下：
最大弯距M=96.2 KN·m
最大剪力Q=394.9KN
取Q235钢的弯曲应力
［σW］=180Mpa ［τ］=110 Mpa
最大弯曲正应力为Mmax=M/W=96.2×106/（0.877556×106）=109.6Mpa＜［σW］
最大剪应力为τmax=Q/A=394.9×106/7644=51.6Mpa＜［τ］
满足要求
3. 第一层分配梁设计
第一层分配梁采用I45a工字钢，间距0.7m，最大跨径900cm，取最不利荷载即在跨中由4根承重梁受履带吊重量，则单根受力如下：
弯距M=326.5 KN·m
剪力Q=98.7KN
最大弯曲正应力为Mmax=M/W=326.5×106/（2.342×106）=139.4Mpa＜［σW］
最大剪应力为τmax=Q/A=98.7×106/10200=9.7Mpa＜［τ］
4. 第二层分配梁设计
第二层分配梁采用［20a槽钢，间距25cm，最大跨径cm，取最不利荷载即在跨中由10根承重梁承受履带吊重量，则单根受力如下：
弯距M=2.4KN·m
剪力Q=13.5KN
最大弯曲正应力为Mmax=M/W=2.4×106/（0.646425×106）=37.1Mpa＜［σW］
最大剪应力为τmax=Q/A=13.5×106/2884=4.68Mpa＜［τ］
满足要求。