京杭运河特大 桥
防撞墩及助航设施施工图设计
计
算
书
浙江交通勘察设计有限公司
2010年1月
京杭运河特大 桥
防撞墩及助航设施施工图设计
证书等级：工程设计甲级
发证机关：中华人民共和国建设部
证书编号：121186－Sj
计算：
复核：
审核：
浙江交通勘察设计有限公司
2010年1月
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一、工程背景
京杭运河特大 桥为宁杭高速铁路浙江段中重要桥梁.京杭运河
特大 桥主桥为(84+152+84)米双薄壁连续刚构桥,桥址位于京杭运河
崇贤港区附近,即杭州绕城高速公路京杭运河大 桥北侧约1公里处.
由于受杭州市城市规划所限,桥轴线与航道夹角35°,双薄壁墩置于河
道内,容易受到过往船只的 碰撞,给铁路正常运营带来隐患.
受宁杭高铁有限公司的 委托,我公司对京杭运河特大 桥主墩防
撞设施及助航设施进行设计.
二、采用规范及设计依据
2.1 设计依据
1、《京杭铁路跨京杭运河防撞墩设施和导航助航设施设计》合同
编号：2009-gl-24;
2、《宁杭铁路(浙江段)京杭运河特大 桥通航净空尺度 和技术要
求论证报告》
浙江省交通规划设计研究院 2009年4月编制;
3、《关于宁杭铁路(浙江段)京杭运河特大 桥通航净空尺度 和技
术要求论证报告的 审查意见》 浙港航函【2008】74号文件;
4、《京杭运河特大 桥防撞和助导航设施方案 专家审查意见》
2009.11.29.
2.2 技术规范
1、《铁路桥涵设计基本规范》TB10002.1-2005
2、《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007
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3、《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004
4、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG
D62-2004
三、计算程序
本次计算采用桥梁博士3.03分析软件对局部冲刷线处桩的 作用
效应进行建模计算.
四、防撞墩主体结构设计要点
防撞墩主体结构采用群桩基础加防撞承台的 形式.
4.1设计原则
1、遵照国家现行的 技术规范和标准;
2、在满足防撞设施结构安全的 前提下,优化防撞设施的 尺寸,
使其满足Ⅲ级航道通行的 要求,并对航运的 影响最小 化,使前期投
入和后期维护效益最大 化.
3、以冲刷线下桩基的 最大 弯矩为控制指标,确定桩基直径及配
筋的 数量,根据地质情况及桩基承载力确定桩长.
4、此水域最高通航水位3.46米,最低通航水位0.6米(85国家高
程).
5、京杭运河规划为三级航道,选用1000t级机动驳船作为通航的
代表船型.
6、承台混凝土强度 等级为C30,承台顶面高程控制为3.66米.
4.2 设计参数
1、 混凝土容重取26KN/米3;
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2、 撞击点参见4.6.1图示位置,撞击角度 按《铁路桥涵设计
基本规范》推荐值a=20°选用;
3、 冲刷下位置按河床面下2米选取.
4.3 计算船舶撞击力F
根据《铁路桥涵设计基本规范》撞击力的 计算方法及《宁杭铁
路京杭运河特大 桥通航净空尺度 和技术要求论证报告》对代表性船
只航行速度 的 规定(10/kmh).
计算得船撞桥的 撞击力12sinwFvacc,
—动能折减系数,正撞取0.3,斜撞取0.2;
v
—船舶撞击时速率,10/Kmh;
a
取20°;
w
—船只重;
12
cc
—船及墩台变形系数,按规范选取.
计算得：
1、迎撞面处,船舶正面撞击防撞设施时撞击力1540FKN;
2、迎撞面处,船舶侧面撞击防撞设施时撞击力1027FKN;
4.4桩的 计算宽度 1b
1.0dm
时, 1(1)fbkkd
21
2
1
10.6bLkbh
—平行于水平作用方向的 桩间相互影响系数;
2
b
—与平行水平力作用方向的 一排桩的 桩数n有关的 系数;
1
L
—平行于水平力作用方向的 桩净间距;
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1
h
—局部冲刷线以下桩的 计算深度 ,本案取3(1)6.6dm;
f
k
—桩形状换算系数,本案取0.9,
计算得
1
1.548bm
4.5桩基中桩变形系数15mbaEI
m
—非岩石地基水平向抗力系数的 比例系数,
0.8cEIEI
—桩的 抗弯刚度 ,
c
E
—桩的 抗压弹性模量,
计算得
0.2895942/am
判断本工程桩基属于弹性桩.
4.6局部冲刷线处桩的 作用效应00MH、
4.6.1正面撞击
正面撞击时,按三排,8根桩计算,第一排桩由2~3号桩组成,第二排
桩由1、4号桩组成,第三排桩由5~8号桩组成.
计算得：冲刷线处的 单桩弯矩、水平力00MH、分别为976.4KN.
米,205. 4KN.
冲刷线下3米处弯矩最大 ,为1351.3KN.米,桩底弯矩零点位于冲
刷线下22米.确定桩长为24.56米.
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桩基布置图
4.6.2 侧面撞击
侧面撞击时,设2~4,7~8号桩共5根桩受力,4号桩为第一排桩,3、
8号桩为第二排桩,2、7号桩为第三排桩.
计算得：
冲刷线处的 单桩弯矩、水平力00MH、分别为602.4KN.
米,211.0KN.
冲刷线下4米处弯矩最大 ,为1064KN.米,桩底弯矩零点位于冲刷
线下20米.确定桩长为23.56米.
4.7 确定桩基相关参数
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根据4.6节计算所得局部冲刷线处桩的 作用效应00MH、,确定设
计参数如下：
1、承台按设计水位及构造要求确定其厚度 为3.0米(承台顶高于
最高通航水位0.2米);承台顶标高3.66米,桩顶标高为0.66米.
2、桩基桩径为1.2米,桩长按正面撞击时最不利效应选取,取桩长
25米.
3、桩基钢筋配置12根φ25HRB335通长钢筋,12根φ25HRB335
截断钢筋.桩基的 实际抗弯承载能力为1864KN.米,桩基设计最大 弯
矩值为1351.3KN.米.安全度 为138%.