钢管桩栈桥计算及施工设计方案

'钢栈桥总长207m，标准桥面宽5m，每跨按9m，起于朱家河堤上K2+484，止于K2+691，其中在栈桥的第十三跨开始增设一个错车道，错车道宽度为8.5m，长27m；本钢栈桥承担着繁重的交通运输任务，它不仅承担着本标段大量材料、机械设备的运输任务，而且它还承担着全线所有标段大量材料、机械设备的运输任务，因此，高标准高质量的建设好钢栈桥是本项目全期工作的重点。本钢栈桥中心线与立交桥箱梁边缘线平行，栈桥两侧设栏杆，上部结构采用型钢结构，栈桥上部结构2榀钢桁梁拼装而成,其上铺设横、纵分配型钢及桥面板，下横梁采用双工字钢I40，桥墩采用桩基排架，栈桥基础为直径Φ630、壁厚8mm的钢管桩,桩长根据河床、承载力变化而变化,水中9排桩桩间设φ273mm×5mm的联系杆，陆上桩桩间用[14剪刀撑联系。为了考虑温度效应对钢栈桥的影响，在第十五排桩处设置一道温度缝，缝宽为6cm，温度缝处栈桥所有钢构件均需断开,钢桁梁交界处采用双排桩。其中朱家河断面图如下 栈桥的设计1、栈桥使用要求:（1）栈桥承载力应满足：500kＮ履带吊在桥面行走及起吊20t要求、450kN混凝土罐车行驶要求；（2）栈桥的调头平台宽度设置应满足车辆掉头的要求；（3）栈桥的平面位置不得妨碍钻孔桩施工、钢吊（套）箱及承台施工，能够满足整个施工期间全线通行的要求；（4）栈桥跨度、平面位置及高程应满足洪水和通航的要求。2、栈桥施工区域划分（1）浅滩区栈桥0#~7#墩及17#~23#墩之间，全长约126m，为栈桥浅滩区。河床高程在+17.5~+23.5m之间。（2）浅水区栈桥8#~17#墩之间，全长约81m，为栈桥浅滩区。河床高程在+11.5~+17.5m之间。3、栈桥布置形式栈桥从朱家河大堤起，沿桥箱梁右侧边缘线一直通至南湖村河堤，栈桥平面布置示意见图3.1-1所示。 4、栈桥构造栈桥桥面宽5m，高程+26.3m，栈桥桩采用φ630mm×8mm的Q235钢管。下横梁采用双I40。主纵梁一种是采用1.35m高，宽1.07m的钢桁梁共两榀，钢桁梁上铺[20的横向分配梁、间距0.5m，I10的纵向分配梁、间距30cm；桥面δ=8mm花纹钢板，最后安装栏杆、照明等附属结构。断面图如图下所示： 栈桥断面结构图（单位：mm）５、栈桥温度伸缩缝设置为适应栈桥钢构件温度变化,在钢栈桥第15排桩设一道温度缝,缝宽6cm，温度缝处栈桥所有钢构件均需断开,采用双排桩，具体结构尺寸见《栈桥施工图》。6、栈桥起始墩为保证栈桥与后方连接,作为栈桥起始墩0＃墩，栈桥第一跨上部结构为型钢组成，结构图如下： 7、栈桥基础钢栈桥基础采用钢管桩直径Φ630mm，壁厚8mm；根据栈桥各区域河床，水文条件，地质情况，以及承载力等因素分析，浅滩区、浅水区、深水区桩长根据位置不同而变化。钢栈桥的受力计算①设计说明钢栈桥按9m一跨布置，总长207m长，其中钢栈桥桥面标准宽度为5m，钢栈桥每跨承受的最大荷载80t，车速为10km/h。 ②栈桥计算参数栈桥荷载形式根据施工现场实际情况,栈桥荷载形式如下:钢材容重78.5kN/m3最大设计风速27.9m/s水流流速1m/s50t履带吊（考虑吊重20t）：45t砼运输车通行施工荷载4kN/m2③特征参数泥面高程见各典型断面设计冲刷深度考虑2m④工程地质结构序号层名埋深（m）厚度（m）空间分布岩性特征工程性质（1）素填土Qml0.3～7.7场区均有分布灰色、黄褐色，松散-中密，干-很湿，成份为以粘性土为主，夹少量植物根茎，局部上为砼地坪。密实度较不均匀。（2）粘土Q4al+pl0～2.01.3～2.4场区部分分布黄褐色、灰黄色，软塑，很湿，含少量Fe、Mn氧化物，高岭土，局部含白色螺壳、混粉砂。中等偏高压缩性，强度一般。（3）淤泥质亚粘土Q4al+l0～8.01.8～17.8场区部分缺失灰褐色、灰色，淤泥质土，流塑-软塑，很湿-饱和，含少量腐植物，偶夹有螺壳。部分地段表现为淤泥，高压缩性，强度低。（3）-1粘土Q4al+l0.5～10.01.0～7.3场区部分分布黄褐色，软塑，很湿，含少量Fe、Mn氧化物，少量高岭土，为③淤泥质亚粘土透镜体。中等压缩性，强度一般。（3）-2粘土Q4al+l4.0～8.52.0～5.0场区部分分布黄褐色，软塑，很湿，含少量Fe、Mn氧化物，少量高岭土，③淤泥质亚粘土透镜体。中等压缩性，强度一般。 （4）亚粘土Q4al+pl1.0～16.91.0～9.1场区部分分布黄褐色，软塑，很湿，含少量Fe、Mn氧化物，少量高岭土。中等压缩性，强度一般。（5）粘土Q4al+pl4.5～18.02.5～7.9场区部分分布黄褐色、褐色，软～硬塑，很湿，含少量Fe、Mn氧化物，及少量高岭土。中等压缩性，强度一般。(6)粘土Q4al+pl0.5～20.01.5～18.8场区局部缺失黄褐色、灰褐色，硬塑，很湿，含少量Fe、Mn氧化物，及少量高岭土、结核。低压缩性，强度高。(6)-1亚粘土Q4al+pl8.0～22.52.6～10.2局部分布黄色、灰褐色，软塑，很湿，含少量Fe、Mn氧化物。中等压缩性，强度一般。(7)粘土混碎石Q4al+pl7.4～2.40.9～14.5局部分布褐黄～黄褐色，饱和，硬塑，很湿，含少量Fe、Mn氧化物，及少量高岭土，碎石含量约5-30%,成分较杂，以石英为主，d=0.5～3.0cm，混较多角砾、砾砂，局部含较大块石。中等压缩性，强度较高。(8)残积土Q3.5～14.06.6～29.3局部分布褐黄～红褐色，饱和，可～硬塑，很湿，含少量Fe、Mn氧化物，间夹泥岩岩块。中等压缩性承载力较高（9）白云岩（T）10.2～34.0最大揭露厚度21.0mHZ31～HZ52分布浅灰～灰色，岩芯完整，呈长柱状，HZ35、HZ36、HZ37、HZ45、HZ46、HZ51、HZ53号孔发育溶洞，内充填软塑状粘性土，混少量白云岩碎块，取芯率一般90-100%,RQD为80-95%为较硬岩，岩体较完整，基本质量等级为Ⅲ级。承载力高不可压缩(10)-1-1泥岩强风化（C+P）20.0～38.02.2～10.0HZ26、HZ27、HZ28～HZ30分布棕红～红褐色，风化不均匀，大部分风化成砂土状，裂隙较发育，裂隙被Fe、Mn氧化物浸染。局部夹中风化岩块。承载力高压缩性低(10)-1-2泥岩弱风化（C+P）22.4～28.6最大揭露厚度11.9mHZ26～HZ30分布棕红～灰色，岩芯较完整，呈短柱状，取芯率一般80-95%,RQD为75-85%，裂隙较发育，裂隙被Fe、Mn氧化物浸染。为软岩，岩体较完整，基本质量等级为Ⅳ级。承载力高不可压缩(10)-2灰岩（C+P）14.2～48.0最大揭露厚度9.98mHZ23～HZ31分布灰～灰白色，岩芯完整，呈长柱状，HZ23—HZ31溶洞，内充填软-可塑状粘性土，混少量灰岩碎块，取芯率一般85-100%,RQD为80-90%，为硬岩，岩体较完整，基本质量等级为Ⅱ级。承载力高不可压缩各土层的极限摩擦力 地层编号层名岩土层状态土层的极限摩阻力值τi（kPa）（1）粘土Il=0.6335（2）淤泥质亚粘土Il=0.9925（3）-1粘土Il=0.4940（3）-2粘土Il=0.2553（4）亚粘土Il=0.5637（5）粘土Il=0.3547（6）粘土Il=0.2455（6）-1亚粘土Il=0.6236（7）粘土混碎石Il=0.3745（8）残积土Il=0.5438（9）白云岩Ra=44.5MPa(10)-1-1泥岩强风化N>50(击)140(10)-1-2泥岩弱风化Ra=4.2MPa250(10)-2灰岩Ra=61.4MPa上部结构内力计算：①工字钢I10验算1、45t砼车计算跨度为0.5m,计算按简支计算，单边后车轮布置在跨中时弯距最大Mmax1=1/4×90×0.5=11.25KN.m单边车轮布置在临近支点时剪力最大Qmax1=90KN其中I10受力图如下 2、履带-65（本施工机械为履带-50，计算时按履带-65计算）Mmax2=1/8×75.5×0.52=2.35KN.mQmax2=1/2×75.5×0.5KN.m=18.8KN无论履带吊还是砼罐车作用在I10上按两根计算，面板和自重忽略不计。Wx=49×2=98cm3A=214.3=28.6cm2σ=Mmax/Wx=11.25/98×104=114.7MPa<[σ]=200MpaQmax/A=90/28.6×10=31.4MPa<[τ]=115Mpa满足。I10布置为间距300mm。⑥[20的验算1、45t砼车时 砼罐车半边车轮布置在[20a横向分配梁的跨中情况为最不利，不考虑I10的分布作用。Mmax1=1/4×90×1.5=33.8kN.m砼罐车半边车轮布置在靠近支点时剪力最大：Qmax1=90kN2、履带-65履带－65的履带接地宽度700mm，如上图布置，履带吊布置在[20跨中时有8根[20a横向分配梁承受；布置在临近支点时考虑8根[20横向分配梁承受。履带－65的自重600KN和吊重200KN作用时考虑每个履带支点承受1/2荷载，即400KN。每根[20受力如下：Mmax2=1/4×800×1.5/8=37.5kN.mQmax2=800/8=100kN则σ=M/W=33.8×103/191=176MPa<[σ]=200MpaQmax/A=90/32.87×10=27.5MPa<[τ]=115Mpa查[20IX=1910cm4，E=2.1*105N/mm2,计算:ωmax=2.18mm 满足要求.⑦I40横梁计算假设横梁选用I40，钢管桩按两排布置，两排布置的间距3米布置，计算公式：ωmax=（FL3）/（48EIX）L=3.0m,F=560KN（按最大荷载，履带－65的自重600KN和吊重200KN作用，每两根桩承受的荷载为400KN，乘以一不均衡系数1.4，为560KN）E=2.1×105N/mm2,IX=21700cm4,ωmax=6.9mm