贝雷梁栈桥及平台计算书12.9

仁义桂江大桥

贝雷梁栈桥及作业平台计算书

编制：

复核：

审核：

西部中大建设集团有限公司

梧州环城公路工程N02合同段工程总承包项目经理部

二○一五年十二月

目 录

一、工程概述 ...................................................................................................................... 2 二、设计依据 ...................................................................................................................... 2 三、计算参数 ...................................................................................................................... 3

3.1、材料参数 ........................................................................................................................................... 3 3.2、荷载参数 ........................................................................................................................................... 3

3.3、材料说明 .................................................................................................................. 10

3.4、验算准则 ......................................................................................................................................... 10

四、栈桥计算 .................................................................................................................... 11

4.1、计算工况 ......................................................................................................................................... 11 4.2、建立模型 ......................................................................................................................................... 12 4.3、面板计算 ......................................................................................................................................... 12 4.4、工况一计算结果 ............................................................................................................................. 13 4.5、工况二计算结果 ............................................................................................................................. 16 4.6、工况三计算结果 ............................................................................................................................. 20 4.7、工况四计算结果 ............................................................................................................................. 23 4.8、工况五计算结果 ............................................................................................................................. 27 4.9、入土深度计算结果 ......................................................................................................................... 29 4.10、屈曲计算 ....................................................................................................................................... 30 4.11、栈桥计算结果汇总 ....................................................................................................................... 31

五、7#墩平台计算 ........................................................................................................... 33

5.1、建立模型 ......................................................................................................................................... 33

5.2、荷载加载 ......................................................................................................................................... 33 5.3、荷载工况 ......................................................................................................................................... 36 5.4、工况一计算 ..................................................................................................................................... 36 5.5、工况二计算 ..................................................................................................................................... 38 5.6、工况三计算 ..................................................................................................................................... 40 5.7、屈曲计算 ......................................................................................................................................... 43 5.8、7#墩平台计算结果汇总................................................................................................................. 44

六、8#墩平台计算 ........................................................................................................... 45

6.1、建立模型 ......................................................................................................................................... 45 6.2、荷载加载 ......................................................................................................................................... 45 6.3、荷载工况 ......................................................................................................................................... 48 6.4、工况一计算结果 ............................................................................................................................. 48 6.5、工况二计算结果 ............................................................................................................................. 51 6.6、工况三计算结果 ............................................................................................................................. 53 6.7、屈曲计算 ......................................................................................................................................... 56 6.8、8#墩平台计算结果汇总................................................................................................................. 57

七、结论 ............................................................................................................................ 58

1

一、工程概述

仁义桂江大桥位于梧州旺村水利枢纽库区，上游距离京南水利枢纽约33.9km，下游距离在建旺村水利枢纽7.5km。全桥采用双幅分离式结构，上部构造为：7×40mT梁+（64+120+64）m连续钢构+6×40mT梁，左幅桥梁全长781.99m,起止桩号为：K4+781.862～K5+563.853右幅全长872.45m，起止桩号为：K4+781.401～K5+563.853。

仁义桂江大桥为通航河流，航道等级升级为IV级，最高通航水位27.63m，最低通航水位15.96m，百年一遇洪水32.188m，常水位14.1m，汛期一般水位H=20.5m。按照设计文件，10年一遇的水位为27.63m，该水位也为栈桥的计算控制水位，水流流速为3m/s。车辆通行最高水位为+20.5m，此时水流流速按照2m/s进行控制。

仁义桂江大桥左幅最低河床冲刷标高为+5.0m,覆盖层为卵石，其中岩石层标高为-1.23m，覆盖层约6m左右，仁义桂江大桥右幅最低河床冲刷标高为+4.5m,覆盖层为卵石，其中岩石层标高为-1.09m，覆盖层约5.59m左右。实际测量结果显示，由于淘沙船的作业，河道内的覆盖层发生了较大变化，大体厚度在1-5m之间。

仁义桂江大桥工程上承式贝雷梁栈桥桥面宽度为6m，最大跨度为12m，设计承重为65t，而施工过程中采用25t汽车吊或50t履带吊进行施工作业，施工时应满足承载需要。

平台采用贝雷梁+分配梁的方式设置，主要施工设备为冲击钻机。 二、设计依据

1、新建梧州环城公路工程N02合同段仁义桂江大桥水文、地质资料 2、现场实际情况

2

3、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ 025-86） 4、《公路工程技术标准》（JTG B01-2014） 5、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ 041-2010） 6、《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015） 7、《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007） 8、《装配式公路钢桥多用途使用手册》。 9、《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008）。 10、《港口工程荷载规范》（JTS 144-1-2010） 三、计算参数 3.1、材料参数

1、采用允许应力法进行检算。

⑴、Q235B钢参数：容许弯曲应力145MPa，容许剪应力85MPa。 ⑵、贝雷梁允许轴力如下表所示：

100型贝雷梁杆件特性表

杆件名称 弦杆 竖杆 斜杆 材料 16Mn 16Mn 16Mn 断面型式 2[10 I8 I8 断面面积(cm2) 2×12.74 9.52 9.52 容许承载能力 560kN 210 kN 171.5kN ⑶、钢弹性模量Es=2.1×105MPa；

⑷、考虑人群、栏杆等结构，钢栈桥及平台自重按照1.2倍选取。 ⑸、各荷载组合系数均为1.0。 3.2、荷载参数

3

根据本栈桥实际使用情况，桥面荷载考虑以下几种主要荷载： 1、12m3的混凝土运输车

12m3的混凝土运输车，型号为三一重工生产的SY312C-6w(LNG)，具体参数如下：

整备质量

16200kg 9950×2500×

整车外形尺寸(长×宽×高)

3975mm

满载总质量 轴距

47400kg 3220mm+1150mm

前轮荷载总重：P1=8t，后轮荷载总重：P2=39.4t。 2、50t履带吊

50t履带吊，参考三一重工SCC500E履带起重机，自重为50t，本设计中最大吊重为20t，吊装时，考虑荷载偏载系数为0.85。

履带吊接触面积为2—4650×760mm2，50t履带吊机限于墩顶起吊作业，严禁跨中起吊。

3、25t汽车吊

25t汽车吊主要用于栈桥及平台施工，参考PY25型汽车起重机，具体参数如下：

整备质量

29.2t 9200×2490×

整车外形尺寸(长×宽×高)

3880mm

轴距

4325mm+1350mm

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4、一般车辆

一般车辆包括普通的小车、运输小材料的货车，荷载均比50t履带吊小，可不进行检算。

5、水流力

栈桥按照10年一遇水位进行控制，H10%=+27.63m，最大流速3.0m/s计算，栈桥水位主要考虑渡洪影响，在水位达到警戒水位+20.5m时应禁止栈桥上车辆通行。

由于《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)规范中没有涉及桁架受水流力计算内容，水流力计算内容参照《港口工程荷载规范》（JTS 144-1-2010）执行。栈桥主要水流力荷载包括钢管桩和贝雷片所受的水流力，考虑1.2倍荷载放大系数，以平衡其它小构件所受水流力。

水流力标准值取值为：FwCwV2A，荷载也可以简化为倒三角形荷载，水面

22pCVww处水压力为，河床处水压力为0。

Cw—水流阻力系数；

—水密度，淡水取1t/m3，海水取1.025t/m3；

A—单桩入水部分在垂直于水流方向的投影面积； V—水流流速，该处取3m/s， ①、主栈桥钢管水流力计算

10年一遇水位进行控制，H10%=+27.63m，最大流速3.0m/s下水流力： 圆形结构，Cw=0.73，水面处水压力为：pwCwV20.731326.57kN/m2 第二排钢管受力应进行折减，按照规范表13.0.3-2要求进行折减系数计算。 L-钢管净距，L2.5m0.529m1.971m,D-钢管直径，D0.529m

5

L/D1.971m/0.5293.7,查表可知折减系数：m0.624

1第一排钢管水面处受力为：qw1pwD6.57kN/m20.5293.48kN/m 第二排钢管水面处受力为：qw2m1qw10.6243.482.17kN/m 第三排钢管水面处受力与第二排相同。

渡洪桩水流力计算与主钢管相同，渡洪桩直径为0.63m。

渡洪桩钢管水面处受力为：qw1pwD6.57kN/m20.634.14kN/m 此时栈桥水流力分布如下图所示：

第一排钢管水流力（KN/m） 第二排钢管水流力（KN/m） 渡洪钢管水流力投影（KN/m）

水位达到+20.5m时应禁止施工机械在栈桥通行，此时水流流速为2m/s,水流力为：

圆形结构，Cw=0.73，水面处水压力为：pwCwV20.731222.92kN/m2 第一排钢管水面处受力为：qw1pwD2.92kN/m20.5291.55kN/m

6

第二排钢管水面处受力为：qw2m1qw10.6241.550.97kN/m 第三排钢管水面处受力与第二排相同。 此时栈桥水流力分布如下图所示：

钢管水流力图（KN/m）

②、主栈桥贝雷梁水流力计算

贝雷梁为多片桁架结构，荷载取值应按照多片桁架结构进行计算。 弦杆投影面积：A10.1320.6m2

斜杆投影面积：

A20.05(0.9938)0.4m2 竖杆投影面积：A30.05(1.33)0.2m2 单片贝雷梁挡水面积为：AA1A2A31.2m2 单片贝雷梁整个面积为：A'31.54.5m2

挡水面积系数：A/A11.2m2/4.5m20.27，查表可得：Cw=2.05 12m跨贝雷梁所受水流力：F2w'Cw2VA2.0512321.2444.28kN对于多排桁架结构，第二排及以后多排桁架应根据桁片位置进行折减。

7

折减系数如下表所示：

桁架折减系数取值表

第5排贝雷梁折减系数与第3排相同，第6排贝雷梁折减系数与第4排相同。 6排贝雷梁整体荷载系数为：mmi10.550.720.622.97

6112m跨贝雷梁整体所受水流力：FwmFw'2.9744.28132kN,将该荷载作用在钢管顶上，并平均分配，每根钢管受力为：FFw/3132kN/344kN

③、支栈桥及平台钢管水流力计算

10年一遇水位进行控制，H10%=+27.63m，最大流速3.0m/s下水流力： 支栈桥及平台钢管水流力计算与主栈桥类似，主要区别为折减系数不同。 第二排钢管受力应进行折减，按照规范表13.0.3-2要求进行折减系数计算。 L-钢管净距，L5.5m0.529m4.971m,D-钢管直径，D0.529m

L/D4.971m/0.5299.4,查表可知折减系数：m10.84

第一排钢管水面处受力为：qw1pwD6.57kN/m20.5293.48kN/m 其它排钢管水面处受力为：qw2m1qw10.843.482.92kN/m 栈桥水流力分布如下图所示：

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第一排钢管水流力（KN/m） 其它排钢管水流力（KN/m）

水位达到+20.5m时应禁止栈桥通行，此时水流流速为2m/s,水流力为： 第一排钢管水面处受力为：qw1pwD2.92kN/m20.5291.55kN/m 第二排钢管水面处受力为：qw2m1qw10.841.551.3kN/m 第三排钢管水面处受力与第二排相同。

钢管水流力（KN/m）

④、支栈桥及平台水流力计算

此时贝雷梁结构与水流作用方向平行，可以参考规范表13.0.3-5进行计算。 矩形梁水力阻力系数：Cw=2.32

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规范表13.0.3-5为墩柱水流力横向影响系数。

贝雷梁横向间距：B0.9（取小值），贝雷梁宽度为：D0.216

B/D0.9/0.2164.2,查表可知：m11.21

2单排贝雷梁整个面积为：A'0.2161.50.324m

22单排贝雷梁所受水流力：Fw'm1Cw2VA1.212.32230.3244kN

1荷载直接作用在钢管桩顶部。 3.3、材料说明

栈桥上部结构为型钢和贝雷梁组拼结构，下部结构为钢管桩加型钢承重梁结构。贝雷钢栈桥采用连续梁结构，栈桥宽6m。栈桥钢管桩为φ529×10mm钢管桩，同排布置三根，间距为2.5m，墩顶分配梁为2根工45a型钢横梁。横向贝雷梁布置6片，间距为（0.9 m +1.15 m+0.9m+1.15 m+0.9m），贝雷梁顶分配梁为工28a，工28a间距为0.35m，工28a上顺桥向布置10mm厚桥面板。桥头设简易桥台，台后浇筑混凝土施工便道。

为确保渡洪安全，在下游增设斜桩，以降低栈桥横向变形量，从而提高栈桥的安全度。渡洪桩与竖直方向倾角为30°，钢管型号为φ630mm×12mm，在第二层连接与主栈桥钢管通过φ529mm×10mm作为连接系结构，连接系标高为水上0.5m，与下层内支撑位置对应，当覆盖层较浅（小于5m）时，应在斜桩内钻孔，并浇筑不小于4m的水下混凝土，确保形成稳定结构。

平台材料型号与栈桥相同，具体材料详见设计图纸。 3.4、验算准则

栈桥及平台作为一种重要的大临设施，其设计验算准则为：

在栈桥及平台施工状态下，栈桥应满足自身施工过程的安全，但6级风以上应

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停止栈桥施工；

在工作状态下，栈桥应满足正常车辆通行的安全性和适用性的要求，平台应满足钻孔安全要求，并具有良好的安全储备，此时水位低于+20.5m；

在非工作状态下，当栈桥及平台水位超过或达到10年一遇的洪水位时，栈桥及平台应能满足整体安全性的要求，允许出现局部可修复的损坏。 四、栈桥计算 4.1、计算工况

工况一：

三跨每跨依次布置12方混凝土罐车（满载47.4t）、12方混凝土罐车（空载16.2t ）及50t履带吊（空载50t）。各种车辆均作用在跨中位置，罐车考虑偏心形式，此时，最大水位小于20.5m。

工况二：

三跨每跨依次布置12方混凝土罐车（空载16.2t）、12方混凝土罐车（满载47.4t）及50t履带吊（空载50t），各种车辆均作用在跨中位置，罐车考虑偏心形式，此时，最大水位小于20.5m。

工况三：

三跨每跨依次布置12方混凝土罐车（满载47.4t）、空载（仅承受栈桥自重）、50t履带吊（空载50t）。各种车辆均作用在跨中位置，罐车考虑偏心形式。此时，最大水位小于20.5m。

工况四：

履带吊在墩顶侧向起吊20t，考虑履带的偏载系数0.75，此时，最大水位小于20.5m。

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工况五：

栈桥在10年一遇的水位下承受水流力作用，栈桥禁止通行。 4.2、建立模型

选取3跨12m连续梁用midas进行整体建模计算，模型如下，当检算桩顶分配梁与钢管桩受力时，钢管桩为主应进行适当调整，由于渡洪桩仅为渡洪需要，在工作状态和施工状态下对主栈桥受力影响不大，不进行计算。

钢管桩底部为固结结构，上下分配梁之间全部为铰接，即上层分配梁的弯矩不传递至下层分配梁。

栈桥整体模型图

4.3、面板计算

面板按照单向板进行计算，跨度为0.35m，比较荷载，在12m3的混凝土运输车荷载下面板受力最大，F394/849.3kN，轮压面积为0.2m×0.5m，单位长度

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1m进行计算，钢栈桥自重按照1.05选取，q1.0549.3103.5kN/m。

0.5Mql2/8103.5kN/m0.352/81.58kNm，Qql/218.1kN

6面板组合应力：M1.58102W100010/610001094.8MPa。

3面板剪应力：3Q318.1102.7MPa，满足要求。

2A24.4、工况一计算结果

工况一：三跨每跨依次布置12方混凝土罐车（满载47.4t）、12方混凝土罐车（空载16.2t ）及50t履带吊（空载50t）。各种车辆均作用在跨中位置，罐车考虑偏心形式，最大水位小于20.5m。

工况一作用下荷载的加载如下图所示：

满载罐车+空载罐车+履带吊荷载+水流力（未示）

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罐车荷载 履带吊荷载

工况一作用下：贝雷梁弦杆、竖杆、斜杆最大轴力如下图所示：

弦杆轴力图（kN）

竖杆轴力图（kN）

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斜杆轴力图（kN） 100型贝雷梁杆件特性表

杆件名称 材料 断面型式 断面面积(cm2) 2×12.74 9.52 9.52 容许承载力 最大轴力 弦杆 竖杆 斜杆 16Mn 16Mn 16Mn 2[10 I8 I8 560kN 210 kN 171.5 kN 146kN 88kN 69kN 由计算结果可知贝雷片的受力满足要求。

在工况一作用下：贝雷梁顶部工28a应力如下图所示：

工28a组合应力图（MPa）

分配梁工28a组合应力为

50MPa，截面最大剪应力20MPa，最大相对

15

变形为：l1.3mm1150/3003.8mm，满足要求。

工况一作用下：钢管桩及柱顶分配梁应力如下图所示：

分配梁组合应力为36.9MPa，截面最大剪应力23.5MPa，满足要求。

钢管桩反力入下图所示：

工况一钢管桩反力图（t）

工况一钢管桩最大反力为27t，钢管桩入土深度将在后文中集中计算。 4.5、工况二计算结果

工况二：三跨每跨依次布置12方混凝土罐车（空载16.2t）、12方混凝土罐车（满载47.4t）及50t履带吊（空载50t）。各种车辆均作用在跨中位置，罐车考虑偏心形式，此时水位不大于+20.5m。

工况二作用下荷载的加载如下图所示：

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空载罐车+满载罐车+履带吊荷载+水流力（未示）

罐车荷载 履带吊荷载

在工况二作用下：贝雷梁弦杆、竖杆、斜杆最大轴力如下图所示： 17

弦杆轴力图（kN）

竖杆轴力图（kN）

斜杆轴力图（kN） 100型贝雷梁杆件特性表

杆件名称 材料 断面型式 断面面积(cm2) 容许承载力 最大轴力 18

弦杆 竖杆 斜杆 16Mn 16Mn 16Mn 2[10 I8 I8 2×12.74 9.52 9.52 560kN 210 kN 171.5 kN 192kN 90kN 76kN 由计算结果可知贝雷片的受力满足要求。

工况二作用下：贝雷梁顶部工28a组合应力如下图所示：

工28a组合应力图（MPa）

分配梁28a组合应力为50MPa，截面最大剪应力20MPa，最大相对变

形为：l1.3mm1150/3003.8mm，满足要求。

在工况二作用下：钢管桩及柱顶分配梁应力如下图所示：

钢管桩及柱顶分配梁应力图（t）

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分配梁组合应力为40.5MPa，截面最大剪应力27.8MPa，满足要求。

钢管桩反力入下图所示：

工况二钢管桩反力图（t）

工况二钢管桩最大反力为32t，钢管桩入土深度将在后文中集中计算。 4.6、工况三计算结果

工况三：三跨每跨依次布置12方混凝土罐车（满载47.4t）、空载（仅承受栈桥自重）、50t履带吊（空载50t）。各种车辆均作用在跨中位置，罐车考虑偏心形式，此时水位不大于+20.5m。

工况三作用下荷载的加载如下图所示：

满载罐车+栈桥空载+履带吊荷载+水流力（未示）

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罐车荷载 履带吊荷载

在工况三作用下：贝雷梁弦杆、竖杆、斜杆最大轴力如下图所示：

弦杆轴力图（kN）

竖杆轴力图（kN）

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斜杆轴力图（kN） 100型贝雷梁杆件特性表

杆件名称 材料 断面型式 断面面积(cm2) 2×12.74 9.52 9.52 容许承载力 最大轴力 弦杆 竖杆 斜杆 16Mn 16Mn 16Mn 2[10 I8 I8 560kN 210 kN 171.5 kN 152kN 71kN 65kN 由计算结果可知贝雷片的受力满足要求。

在工况三作用下：贝雷梁顶部工28a组合应力如下图所示：

工28a组合应力图（MPa）

分配梁工28a组合应力为50MPa，截面最大剪应力20MPa，最大相对

22

变形为：l1.3mm1150/3003.8mm，满足要求。

在工况三作用下：钢管桩及柱顶分配梁应力如下图所示：

钢管桩及柱顶分配梁应力图（MPa）

分配梁组合应力为30MPa，截面最大剪应力28MPa，满足要求。钢管桩反力入下图所示：

工况三钢管桩反力图（t）

工况三钢管桩最大反力为32.4t，钢管桩入土深度将在后文中集中计算。4.7、工况四计算结果

工况四：履带吊在墩顶侧向起吊20t，考虑履带的偏载系数0.75。 工况四作用下荷载的加载如下图所示：

23

履带吊跨中侧吊+水流力（未示）

履带吊侧吊荷载

工况四作用下：贝雷梁弦杆、竖杆、斜杆最大轴力如下图所示： 24

弦杆轴力图（kN）

竖杆轴力图（kN）

斜杆轴力图（kN）

25

100型贝雷梁杆件特性表

杆件名称 材料 断面型式 断面面积(cm2) 2×12.74 9.52 9.52 容许承载力 最大轴力 弦杆 竖杆 斜杆 16Mn 16Mn 16Mn 2[10 I8 I8 560kN 210 kN 171.5 kN 64kN 148kN 79kN 由计算结果可知贝雷片的受力满足要求。

工况四作用下：贝雷梁顶部工28a组合应力如下图所示：

工28a组合应力图（MPa）

分配梁工28a组合应力为50MPa，截面最大剪应力20MPa，最大相对

变形为：l1.3mm1150/3003.8mm，满足要求。

工况四作用下：钢管桩及柱顶分配梁应力如下图所示：

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分配梁组合应力为30MPa，截面最大剪应力28.5MPa，满足要求。

钢管桩反力入下图所示：

工况四钢管桩反力图（t）

工况四钢管桩最大反力为49.7t，钢管桩入土深度将在后文中集中计算。 4.8、工况五计算结果

工况五：栈桥在10年一遇的水位下承受水流力作用，栈桥禁止通行。 工况五作用下荷载的加载如下图所示：

27

栈桥水流力（kN/m）

工况五作用下：钢管桩及柱顶分配梁应力如下图所示：

钢管组合应力图（单位：MPa）

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栈桥横向位移（单位：mm）

钢管桩组合应力为35.8MPa，截面最大剪应力5MPa，最大横向位移为：

l8mm18500/40046mm，满足要求。

钢管桩反力入下图所示：

工况五钢管桩反力图（t）

工况五钢管桩最大反力为42.1t（斜钢管），此时钢管出现拉力，最大拉力为-16.6t，钢管桩入土深度将在后文中集中计算。 4.9、入土深度计算结果

工况一钢管桩最大反力为28t，工况二钢管桩最大反力为32t，工况三钢管桩最大反力为32.4t，工况四钢管桩最大反力为49.7t，工况五钢管桩最大反力为

29

42.1t，最大拉力为16.6t，比较几个工况，选取工况四、工况五进行入土深度计算。

栈桥区域内河床最低河床冲刷标高为+5.0m,覆盖层为卵石，其中岩石层标高为-1.23m，覆盖层约6m左右，仁义桂江大桥右幅最低河床冲刷标高为+4.5m,覆盖层为卵石，其中岩石层标高为-8.09m，覆盖层约12.5m左右。栈桥入土深度不得小于4.5m，如果小于4.5m，必须冲孔4m，灌注水下混凝土。

根据设计院地质报告，卵石土桩侧土摩阻力标准值qsk为120kPa。 工况四钢管承载力计算，钢管直径为52910mm：

F0.7Dqskl0.73.140.5291204.562.8t49.7t，满足要求。

工况五钢管承载力计算，钢管直径为63012mm：

压力：F0.7Dqskl0.73.140.631204.574.7t42.1t

拉力：F'0.3Dqskl0.33.140.5291204.526.9t16.6t，满足要求。 4.10、屈曲计算

对栈桥进行屈曲计算，其中工况一至工况四一起进行屈曲分析，工况一至工况四分为三个模态，计算结果如下：

屈曲分析特征值

30

工况一至工况四最小屈曲值图

工况一至工况四最小屈曲特征值为4.78>3,满足要求。 工况五单独进行屈曲分析，分为三个模态，计算结果如下：

屈曲分析特征值

工况五屈曲分析图

工况五最小屈曲特征值为15.77>3,满足要求。 4.11、栈桥计算结果汇总

31

各工况下栈桥构件计算结果汇总如下：

栈桥构件计算结果汇总表 工28a 工况名称 组合应力 剪应力 20MP实际值 工况一 85MP允许值 145MPa a 20MP实际值 工况二 85MP允许值 145MPa a 20MP实际值 工况三 85MP允许值 145MPa a 20MP实际值 工况四 85MP允许值 145MPa a N kN N 560k210 171.5k145MPa 85MPa 51 MPa a 64kN N N kN 148k79kN 30MPa a N 28.5MP560k210 171.5k145MPa 85MPa 51 MPa a N N 152k71kN 65kN 30MPa 28MPa kN N 560k210 171.5k145MPa 85MPa 50Mn a N N 192k90kN 76kN 40.5MPa a kN N 27.8MP560k210 171.5k145MPa 85MPa 50MPa a N 轴力 146k88kN 69kN 36.9MPa a 轴力 轴力 组合应力 剪应力 23.5MP弦杆 竖杆 斜杆 分配梁、钢管等 32

实际值 工况五 允许值 145MPa a N kN N / / 85MP/ 560k/ 210 / 171.5k145MPa 85MPa 35.8MPa 5MPa

五、7#墩平台计算 5.1、建立模型

平台采用用midas进行整体建模计算，模型采用梁单元模拟，钢管桩底部为固结结构，上下分配梁之间全部为铰接，即上层分配梁的弯矩不传递至下层分配梁。平台的整体模型如下图所示：

平台模型图

5.2、荷载加载

1、钻机荷载

钻孔桩施工时按照相邻孔不允许同时钻孔，平台上最多可布置4台冲击钻。单

33

台钻机的荷载22t，由于钻机的荷载大部分由前支点承受，实际计算中，偏安全的考虑钻机荷载全部由前支点承受。钻机在施工过程中，计算考虑1.3的冲击系数。钻机的参数、布置、如下图：

钻机外形图

钻机参数

34

钻机布置图（单位：mm）

2、水流力荷载

水流力荷载按照3.2章第5条的计算进行平台及支栈桥水流力荷载的加载。 3、其他堆积荷载及人群荷载

人群荷载和堆积荷载考虑平台上部结构自重1.2倍计入计算结果。

模型加载图（kN/m）

35

5.3、荷载工况

工况一：4台钻机荷载+自重+其他堆载及人群荷载+一般水流力（+20.5m） 工况二：十年一遇水流力+自重+其他堆载及人群荷载

工况三：4台钻机荷载+自重+混凝土罐车荷载+其他堆载及人群荷载+一般水流力（+20.5m） 5.4、工况一计算

工况一：4台钻机荷载+自重+其他堆载及人群荷载+一般水流力（+20.5m） 工况一作用下：贝雷梁弦杆、竖杆、斜杆最大轴力如下图所示：

弦杆轴力图（单位：kN）

竖杆轴力图（单位：kN）

36

斜杆轴力图（单位：kN） 100型贝雷梁杆件特性表

杆件名称 材料 断面型式 断面面积(cm2) 2×12.74 9.52 9.52 容许承载力 最大轴力 弦杆 竖杆 斜杆 16Mn 16Mn 16Mn 2[10 I8 I8 560kN 210 kN 171.5 kN 77kN 95kN 64kN 由计算结果可知贝雷片的受力满足要求。

工况一作用下：钢管桩及柱顶分配梁应力如下图所示：

钢管桩及柱顶分配梁组合应力图（单位：MPa）

37

钢管桩及柱顶分配梁得最大组合应力为满足要求。

钢管桩反力入下图所示：

51.8MPa，最大剪应力18MPa，

工况一钢管桩反力图（t）

工况一钢管桩最大反力42t，与栈桥最大反力（49.7t）相比偏小，满足要求。 5.5、工况二计算

工况二：十年一遇水流力+自重+其他堆载及人群荷载。

工况二下平台主要承受水平方向的水流力作用，计算结果主要给出下部结构钢管及连接系的受力：

38

钢管桩及连接系组合应力图（单位：MPa）

钢管桩及连接系剪应力图（单位：MPa）

平台位移图（单位：mm）

钢管桩组合应力为94MPa，钢管桩最大剪应力最大纵向位移为：14MPa，

39

l38mm18500/40046mm，满足要求。

该工况下反力如下：

钢管桩反力图（单位：t）

工况二钢管桩最大反力为25.5t，此时钢管出现拉力，最大拉力为-7.9t，与栈桥相比偏小，可不进行单独计算。 5.6、工况三计算

工况三：4台钻机荷载+罐车荷载+自重+堆载及人群荷载+一般水流力（+20.5m）。

工况三作用下：贝雷梁弦杆、竖杆、斜杆最大轴力如下图所示：

弦杆轴力图（单位：kN）

40

竖杆轴力图（单位：kN）

斜杆轴力图（单位：kN） 100型贝雷梁杆件特性表

杆件名称 材料 断面型式 断面面积(cm2) 2×12.74 9.52 9.52 容许承载力 最大轴力 弦杆 竖杆 斜杆 16Mn 16Mn 16Mn 2[10 I8 I8 560kN 210 kN 171.5 kN 178kN 170kN 107kN 由计算结果可知贝雷片的受力满足要求。

工况三作用下：钢管桩及柱顶分配梁应力如下图所示：

41

钢管及桩顶分配梁组合应力图（单位：MPa）

钢管及桩顶分配梁组合应力钢管桩反力入下图所示：

61MPa，最大剪应力25.6MPa，满足要求。

工况三钢管桩反力图（t）

工况三钢管桩最大反力53t，钢管直径为52910mm：

F0.7Dqskl0.73.140.5291204.562.8t53t，满足要求。

工况三作用下：平台顶工25分配梁应力如下图所示：

42

平台顶工25分配梁组合应力图（单位：MPa）

平台顶工25分配梁剪应力图（单位：MPa）

分配梁最组合应力5.7、屈曲计算

99MPa，最大剪应力46MPa，满足要求

对7#墩平台进行屈曲计算，分为三个模态，计算结果如下：

屈曲分析特征值

43

最小屈曲值图

最小屈曲特征值为23.8>3,满足要求。 5.8、7#墩平台计算结果汇总

各工况下7#墩平台各构件计算结果汇总如下：

7#墩平台构件计算结果汇总表 工25b 工况名称 组合应力 剪应力 34MP实际值 工况一 85MP允许值 145MPa a 实际值 工况二 允许值 145MPa a N kN N / / 85MPN / 560kkN / 210 N / 171.5k145MPa 85MPa 94MPa 14MPa 560k210 171.5k145MPa 85MPa 78MPa a 77kN 95kN 64kN 51.8MPa 18MPa 轴力 轴力 轴力 组合应力 剪应力 弦杆 竖杆 斜杆 分配梁、钢管等 44

46MP实际值 工况三 85MP允许值 145MPa a N kN N 560k210 171.5k145MPa 85MPa 99MPa a N 152k71kN 65kN 61MPa a 25.6MP

六、8#墩平台计算 6.1、建立模型

平台采用用midas进行整体建模计算，模型采用梁单元模拟，钢管桩底部为固结结构，上下分配梁之间全部为铰接，即上层分配梁的弯矩不传递至下层分配梁。平台的整体模型如下图所示：

平台模型图

6.2、荷载加载

45

1、钻机荷载

钻孔桩施工时按照相邻孔不允许同时钻孔，平台上最多可布置9台冲击钻。单台钻机的荷载22t，由于钻机的荷载大部分由前支点承受，实际计算中，偏安全的考虑钻机荷载全部由前支点承受。钻机在施工过程中，计算考虑1.3的冲击系数。钻机的参数、布置、如下图：

钻机外形图

46

钻机参数

钻机布置图（单位：mm）

47

2、水流力荷载

水流力荷载按照3.2章第5条的计算进行平台及支栈桥水流力荷载的加载。 3、其他堆积荷载及人群荷载

人群荷载和堆积荷载考虑平台上部结构自重1.3倍计入计算结果。

模型加载图

6.3、荷载工况

工况一：9台钻机荷载+其他堆载及人群荷载+水流力（+20.5m） 工况二：水流力+其他堆载及人群荷载

工况三：9台钻机荷载+罐车荷载+其他堆载及人群荷载+水流力（+20.5m） 6.4、工况一计算结果

工况一：9台钻机荷载+其他堆载及人群荷载+水流力（+20.5m） 工况一作用下：贝雷梁弦杆、竖杆、斜杆最大轴力如下图所示：

48

弦杆轴力图（单位：kN）

竖杆轴力图（单位：kN）

100型贝雷梁杆件特性表

杆件名称 材料 断面型式 断面面积(cm2) 容许承载力 最大轴力 49

弦杆 竖杆 斜杆 16Mn 16Mn 16Mn 2[10 I8 I8 2×12.74 9.52 9.52 560kN 210 kN 171.5 kN 78kN 115kN 57kN 由计算结果可知贝雷片的受力满足要求。

工况一作用下：钢管桩及柱顶分配梁应力如下图所示：

钢管及柱顶分配梁组合应力图（单位：MPa）

钢管及柱顶分配梁组合应力为大满足要求。

钢管桩反力入下图所示：

54.7MPa，分配梁最组合应力37MPa，最

工况一钢管桩反力图（t）

50

工况一钢管桩最大反力44t，钢管直径为52910mm：

F0.7Dqskl0.73.140.5291204.562.8t44t，满足要求。

6.5、工况二计算结果

工况二：水流力+其他堆载及人群荷载

工况二下平台主要承受水平方向的水流力作用，计算结果主要给出下部结构钢管及连接系的受力：

钢管桩及连接系组合应力图（单位：MPa）

51

钢管桩及连接系剪应力图（单位：MPa）

平台位移图（单位：mm）

钢管桩组合应力为钢管桩最大剪应力13MPa，最大横向位移为：85MPa，

l35mm18500/40046mm，满足要求。

该工况下反力如下：

52

钢管桩反力图（单位：t）

工况二钢管桩最大反力为21.8t，此时钢管出现拉力，最大拉力为-9.3t，与栈桥相比偏小，可不进行单独计算。 6.6、工况三计算结果

工况三：9台钻机荷载+罐车荷载+自重其他堆载及人群荷载+水流力（+20.5m）。

工况三作用下：贝雷梁弦杆、竖杆、斜杆最大轴力如下图所示：

弦杆轴力图（单位：kN）

53

竖杆轴力图（单位：kN）

100型贝雷梁杆件特性表

杆件名称 材料 断面型式 断面面积(cm2) 2×12.74 9.52 9.52 容许承载力 最大轴力 弦杆 竖杆 斜杆 16Mn 16Mn 16Mn 2[10 I8 I8 560kN 210 kN 171.5 kN 187kN 151kN 91kN 由计算结果可知贝雷片的受力满足要求。

工况三作用下：钢管桩及柱顶分配梁应力如下图所示：

54

钢管及柱顶分配梁组合应力图（单位：MPa）

钢管桩及柱顶分配梁组合应力为最大满足要求。

钢管桩反力入下图所示：

104.6MPa，分配梁最组合应力36MPa，

工况三钢管桩反力图（t）

工况三钢管桩最大反力54t，钢管直径为52910mm：

F0.7Dqskl0.73.140.5291204.562.8t54t，满足要求。

工况三作用下：平台顶工25分配梁应力如下图所示：

55

平台顶工25分配梁组合应力图（单位：MPa）

平台顶工25分配梁剪应力图（单位：MPa）

分配梁最组合应力117MPa，最大剪应力45MPa，满足要求。

6.7、屈曲计算

对8#墩平台进行屈曲计算，分为三个模态，计算结果如下：

屈曲分析特征值

56

最小屈曲值图

最小屈曲特征值为15.7>3,满足要求。 6.8、8#墩平台计算结果汇总

各工况下8#墩平台各构件计算结果汇总如下：

8#墩平台构件计算结果汇总表 工25b 工况名称 组合应力 剪应力 45MP实际值 117MPa a 工况一 85MP允许值 145MPa a 实际值 工况二 允许值 145MPa a 工况三 实际值 117MPa 45MPN 187kkN 151kN 91kN 104.6M36MPa / / 85MPN / 560kkN / 210 N / 171.5k145MPa 85MPa 85MPa 13MPa 560k210 171.5k145MPa 85MPa 78kN N 轴力 轴力 115k57kN 54.7MPa 37MPa 轴力 组合应力 剪应力 弦杆 竖杆 斜杆 分配梁、钢管等 57

a 85MP允许值 145MPa a N kN N N 560kN 210 171.5k145MPa 85MPa Pa

七、结论

1、栈桥及平台结构强度、刚度及稳定性满足规范要求。

2、栈桥允许车速不得大于5Km/h，最大混凝土运输车辆不得大于12m3的混凝土运输车，50t履带吊必须在钢管桩顶进行吊装，严禁在跨中进行吊装，最大吊重荷载不得大于20t。

3、为确保渡洪安全，在下游增设斜桩，以降低栈桥横向变形量，从而提高栈桥的安全度。当覆盖层较浅（小于5m）时，应在斜桩内钻孔，钢管桩入土深度达到5m，确保形成稳定结构。

4、栈桥在10年一遇的水位+27.63m，水流流速3m/s的情况下是安全、可靠的。

5、7#、8#平台在10年一遇的水位+27.63m，水流流速3m/s的情况下是安全、可靠的。

6、为了渡洪需要，钢管桩入土深度不得小于4.5m，如果入土深度达不到要求，应钻孔，并灌注混凝土。

58