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1、中國建筑股份有限公司莆田聯十一線A5標 莆田聯十一線A5標三江口特大橋主橋鋼箱梁拼裝平臺設計計算書計 算 :復 核 :審 核 :審 定 中國建筑股份有限公司莆田聯十一線A5標項目部2016年4月1. 設計依據公路橋涵設計通用規范（JTG D60-2015）公路橋涵地基與基礎設計規范（JTG D63-2007）公路橋涵鋼結構及木結構設計規范（JTJ025-86）公路橋涵施工技術規范(JTJ041-2000)鋼結構設計規范（GB50017-2003）港口工程設計荷載規范（JTJ215-98） 黃紹金 劉陌生 裝配式公路鋼橋多用途手冊 路橋施工計算手冊（人民交通出版社）ISBN 7-114-03852、5-0水文、地質、潮汐、氣象資料：木蘭溪水文資料：Q=3520m3/s，H1%=3.70m，V1%=1.05m/s。簡要地質資料：1-1素填土 （Q4ml）；1-3耕值土（Q4ml）；3-1-1淤泥 （Q4ml-m），=55kpa；3-2淤泥質黏土 （Q4ml-m），=70kpa；3-3粉質黏土 （Q4ml-m）,=200kpa；3-4粉砂 （Q4ml-m）,=110kpa；3-5中砂 （Q4ml-m），=300kpa； 3-8卵石 （Q4ml-m），=550kpa； 6-1全風化花崗巖 (52),，=350kpa； 6-2-1 砂土狀強風化花崗巖（52），=450kpa；6-2-2 碎塊狀強3、風化花崗巖（52）,=750kpa；6-3 中風化花崗巖（53），=1800kpa；6-4 微風化花崗巖（53），=3800kpa。根據勘察地質資料，橋址地面下20m范圍內主要為沖海積層，下伏基巖為燕山晚期花崗巖及其風化層。2. 設計參數 設計控制荷載：A、50t履帶吊機，自重50t，吊重20t。B、鋼箱梁荷載，重量約240t。C、80t龍門吊荷載，自重約65t，吊重80t。 設計使用壽命：3年 平臺規格：42m*59.75m 橋面標高：+6 m；3. 設計說明此平臺為三江口特大橋主橋邊跨鋼箱梁的拼裝平臺，主要承受的作用有鋼箱梁荷載、龍門吊荷載、履帶吊荷載、其他施工機具及堆載、平臺自重等。3.4、1 平臺橋型布置 平臺規格為42m*59.75m，橋跨布置5排鋼管柱，每排12根，平臺縱橋向跨度為12m+12m+9m+9m。3.2 結構說明（1）下部結構 平臺基礎采用鋼管樁，鋼管樁規格為52910mm，橫橋向布置12根，間距4.8m。鋼管樁間用槽鋼橫向連接，以提高穩定性。鋼管樁頂采用雙拼45a工字鋼作為橫梁。（2）上部結構 平臺主梁采用321貝雷梁，規格為3m*1.5m，縱橋向布置14片，貝雷梁橫橋向布置25組，每組2排，每排90cm支撐架連接成組，每組間距為2.4m。 貝雷梁上鋪I28工字鋼作為分配梁，分配梁間距為50cm，橋面板采用10mm花紋鋼板。3.3.荷載參數（1）基本可變荷載荷5、載1：50t履帶吊機，自重50t，吊重20t，接觸面積為24660760mm2 q1=（50+20）/2/4.66/0.76=98.825KN/m2荷載2：鋼箱梁荷載，鋼箱梁重量240t，箱梁尺寸9m*36m。 q2=240/9/36=7.407KN/m2荷載3：80t龍門吊荷載，龍門吊跨度40m，共有4個支座，支座間距10m， 龍門吊自重65t，最大吊重按80t計算。 q3=（80+65）/4=362.5KN（2）其他可變作用行人荷載：2.5kN/m；管道荷載：2.0kN/m；風載：最大風力按12級考慮，風速為32.6m/s。風載按公路橋涵設計通用規范進行計算，其中：（按施工架設期間取值）；6、 （桁架風載系數）； （按最不利地形地理條件選取）；（按A類地表，離地面或水面3高度計）； （按A類取陣風風速系數）；，12級風載時：求得: 單片貝雷片及橋面板迎風面積：；風載為：平臺風載水平力為：假定作用點在沖刷線上，鋼管樁在沖刷線上的長度為10m。水流力：水流流速1.05m/s，水流力為, K水流阻力系數，樁為圓形，取0.63；水容重，取10kN/m；V水流速度；重力加速度，取9.8m/s；A單樁入水部分在垂直于水流方向的投影面積；棧橋鋼管樁水中長度h=10m，水面流速為1.05m/s,河床處流速為0m/s。水流力沖刷線以上樁長 H =10m，作用點位于樁頂1/3H 4、主要材料設計指標 7、根據鋼結構設計規范（GB50017-2003) 以及 裝配式公路鋼橋多用途使作手冊主要材料的設計指標如下 材料名稱材質抗彎拉極限應力w（MPa）抗剪極限應力（MPa）一般型鋼構件Q235215125貝雷梁16Mn2732085、 平臺結構驗算 本次驗算通過MIDAS/Civil結構分析軟件計算完成，平臺支架Midas分析模型圖如下： 圖5.1 平臺Midas模型圖5.1 、設計工況的確定 取平臺在使用過程中的如下幾種設計工況作平臺結構受力分析： 工況一：鋼箱梁荷載與龍門吊荷載同時作用在平臺上。 荷載組合=1.2*自重+1.4*（q2+q3） 工況二：履帶吊在12m跨平臺中間作業，且作用在一組貝8、雷梁上。 荷載組合=1.2*自重+1.4*q1 工況三：履帶吊在鋼管樁頂部作業。 荷載組合=1.2*自重+1.4*q1下面是以上幾種工況下平臺的Midas模型圖 圖5.2工況一平臺Midas模型圖 圖5.3工況二平臺Midas模型圖（側面圖） 圖5.4工況三平臺Midas模型圖（側面圖）5.2 、平臺面板驗算三種工況下面板受力結果如下： 圖5.5 工況一平臺面板應力結果圖 圖5.6工況二平臺面板應力結果圖 圖5.7工況二平臺面板應力結果圖 可知，工況二面板應力最大，面板最大應力，滿足要求。 5.3 、工字鋼分配梁驗算 三種工況下平臺分配梁受力結果如下： 圖5.8工況一平臺分配梁應力結果圖 圖59、.9工況二平臺分配梁應力結果圖 圖5.10工況三平臺分配梁應力結果圖可知，工況二分配梁應力最大，最大應力，滿足要求。 5.4 、貝雷梁驗算 三種工況下平臺貝雷梁受力結果如下 圖5.11 工況一貝雷梁應力結果圖 圖5.12 工況二貝雷梁應力結果圖 圖5.13 工況三貝雷梁應力結果圖 圖5.14 工況一貝雷梁位移結果圖 圖5.15 工況二貝雷梁位移結果圖 圖5.16 工況三貝雷梁位移結果圖可知，工況一貝雷梁應力最大，最大應力，滿足要求。 工況二貝雷梁擾度最大，最大擾度，滿足要求。5.5 、樁頂工字鋼橫梁驗算三種工況下工字鋼橫梁受力結果圖如下： 5.17 工況一工字鋼橫梁應力結果圖 5.18 工況二10、工字鋼橫梁應力結果圖 5.19 工況三工字鋼橫梁應力結果圖 5.20 工況一工字鋼橫梁位移結果圖 5.21 工況二工字鋼橫梁位移結果圖 5.22 工況三工字鋼橫梁位移結果圖可知： 工況二橫梁應力最大，最大應力，滿足要求。 工況二橫梁擾度最大，最大擾度，滿足要求。5.6 、鋼管樁驗算 三種工況下工字鋼橫梁受力結果圖如下： 5.23 工況一鋼管樁應力結果圖 5.24 工況二鋼管樁應力結果圖 5.25 工況三鋼管樁應力結果圖 5.26 工況一鋼管樁反力結果圖 5.27工況二鋼管樁反力結果圖 5.28 工況三鋼管樁反力結果圖（1） 鋼管樁強度分析 由以上結果圖可知： 工況二鋼管樁應力最大，最大應力，滿11、足要求。（2） 鋼管樁穩定性分析由上面結果圖可知，工況二鋼管樁反力最大，最大反力為753.4KN。 a、鋼管樁長細比鋼管樁規格為630*10mm，回轉半徑，鋼管樁長度按30m計算，長細比=150，鋼管樁長細比滿足要求。b、鋼管樁穩定性驗算： 查鋼結構設計與計算 P520頁知：穩定系數0.357， A19400mm2， w=215MPa，鋼管樁穩定性滿足要求。（3） 鋼管樁承載能力分析 根據公路橋涵地基與基礎設計規范沉樁的單樁軸向受壓容許承載力： 鋼管樁參數：鋼管樁采用外徑 D = 630 mm，壁厚d = 10mm鋼管樁樁底投影面積 A = 0.312m2鋼管樁周長 U = 1.979m 土層12、摩阻力統計見下表： 土層摩阻力統計表編號土層名稱土層厚度（m）樁側土摩阻力標準值 (kPa)地基承載力基本允許值 (kPa)3-1-1淤泥1512553-8卵石3.61805506-2-1砂土狀強風化花崗巖9.91104506-2-2碎塊狀強風化花崗巖2.1150750 不計地基承載力，鋼管樁長度按穿過淤泥層與卵石層，打入強風化花崗巖1m，打入深度共19.6m。鋼管樁單樁容許承載力： 由上面計算可知鋼管樁最大反力N=753.4kN=928.151KN 承載力滿足要求。5.5、棧橋整體穩定性驗算(1)、荷載分析鋼平臺最不利受力為在最高潮水位時水流力、風荷載產生的同向傾覆彎矩，取整個平臺進行整體穩13、定性分析。(2)、傾覆力水流傾覆力矩：風力傾覆力矩：整體傾覆力矩：(3)、抗傾覆力水流力、風荷載產生的同向力矩作用下，平臺有向水流方向傾覆的趨勢，平臺通過自身重量和鋼管樁與土層的摩阻力產生的抗傾覆彎矩來保持平臺穩定。平臺外側兩根鋼管樁橫橋向間距為57.6m,所以抗傾覆力臂取28.8m。 (4)、整體穩定分析棧橋整體穩定安全系數，滿足整體穩定性要求。6、 結論 經驗算，鋼平臺的結構受力滿足要求。 現場實際施工中，可對鋼平臺的某些主要部位進行加強，提高平臺的安全可靠性。施工中需注意以下事項： 1、樁頂橫梁腰部用加勁鋼板加強，鋼板間距40cm，樁頂處鋼板間距加密為10cm。 2、平臺橫向每組貝雷梁用工字鋼或槽鋼連接，平臺每跨貝雷梁至少用連接2道，提高貝雷梁的整體性。 3、每根工字鋼分配梁與貝雷梁需用U型螺栓相連接。 4、樁頂橫梁設置在鋼管樁槽口內，并在底部與鋼管樁間焊接牛腿加固，且兩側與鋼管樁用鋼板焊接固定。