青島海灣大橋施工方案檢算書

1、青島海灣大橋四合同段棧橋、鉆孔平臺、臨時碼頭及鋼吊箱計算書中鐵十四局集團(tuán)技術(shù)開發(fā)部2007-51. 工程概況青島海灣大橋土建工程第4合同段，起止樁號為：左幅K16+010K19+130，長度為3120m；右幅K15+830K19+130，長度為3300m。主要施工標(biāo)準(zhǔn)跨度的主線非通航孔橋下部樁基、承臺、墩身及支座墊石施工。線路經(jīng)過區(qū)域位于海灣中北部，因沉積物淤積，地勢較平坦，在水深小于510m的區(qū)域，形成大片淺水灘，地形坡度小于13°。本標(biāo)段施工期平均水深6.2m左右。由于紅島連接線D匝道外側(cè)棧橋已經(jīng)搭設(shè)完畢，棧橋橋頭即在本標(biāo)起點(diǎn)處，并且水深較淺，為方便施工，本標(biāo)接既有棧橋繼續(xù)搭設(shè)重

2、型棧橋，棧橋從兩墩中間穿過。2. 重型棧橋設(shè)計與計算棧橋搭設(shè)根據(jù)所用材料的不同分兩種形式：貝雷架式和軍用梁式。貝雷梁式：棧橋?qū)?.0m，每300m設(shè)一個匯車點(diǎn)，墩柱采用600mm鋼管樁，樁間采用剪刀撐連接，橫樁距為2.6m，縱樁距15m，樁頂橫梁采用2-I16a工字鋼，其上縱向鋪設(shè)貝雷桁架做主梁；貝雷桁架頂部橫向滿布I20a工字鋼，間距75cm；其上縱向鋪設(shè)I12.6工字鋼，間距30cm；頂面鋪設(shè)厚5mm鋼板，如下圖所示。軍用梁式：跨度分24 m和36 m兩種，如下圖所示。棧橋?qū)?.0m，每300m設(shè)一個匯車點(diǎn)，基礎(chǔ)采用600mm鋼管樁，樁間采用剪刀撐連接，橫樁距為2.4m，樁頂橫梁采用2-I

3、25a工字鋼；其上縱向鋪設(shè)軍用梁做主梁，共4片，24 m跨單層布設(shè)，36 m跨雙層布設(shè)；軍用梁頂部橫向滿布I16工字鋼，間距1.0m；其上縱向鋪設(shè)I14工字鋼，間距30cm；頂面鋪設(shè)厚5mm鋼板。2.1貝雷梁方案2.1.1荷載本方案設(shè)計荷載為：單跨通過一輛載重8方的混凝土攪拌車。罐車總重量為30噸，考慮沖級系數(shù)1.4，那么檢算荷載為：300×1.4420KN。2.1.2工況工況一：車輛位于跨中，如圖所示；工況二：車輛位于靠近鋼管樁位置，如圖所示。2.1.3檢算采用SAP2000建立整體模型（如下圖所示），對兩種工況進(jìn)行分析。2.1.4檢算結(jié)果2.1.4.1工況一：縱向I12.6：Mm

4、ax=9.18KN·m Qmax=30.1KN 橫向分配梁：Mmax=14.8KN·m Qmax=75.7KN 貝雷梁：弦桿：Nmax=256.7KN<613KN；斜桿：Nmax=87.1KN<187KN；豎桿：Nmax=109.4KN<232KN； 接頭：Nmax=256.7KN<613KN；Qmax=55.7KN<361KN。 墊梁：Mmax=26.1KN·m Qmax=175.3KN 2.1.4.2工況二：縱向I12.6：Mmax=9.18KN·m Qmax=30.1KN 橫向分配梁：Mmax=14.8KN·

5、m Qmax=75.7KN 貝雷梁：弦桿：Nmax=275.3KN<613KN；斜桿：Nmax=125KN<187KN；豎桿：Nmax=169.1KN<232KN； 接頭：Nmax=275.3KN<613KN；Qmax=56.5KN<361KN。墊梁：Mmax=28.2KN·m Qmax=174.4KN 2.2 軍用梁方案2.2.1 軍用梁棧橋（36m）1 荷載本方案設(shè)計荷載為：單跨通過一輛載重8方的混凝土攪拌車。罐車總重量為30噸，考慮沖級系數(shù)1.4，那么檢算荷載為：300×1.4420KN。2 工況工況一：車輛位于跨中；工況二：車輛位于靠近

6、鋼管樁位置。3 檢算采用SAP2000建立整體模型，對兩種工況進(jìn)行分析。建模如下：4 檢算結(jié)果工況一：1 縱向I12.6：Mmax=3.17KN·m最大剪應(yīng)力為28MPa125MPa，滿足要求2 橫向鋼枕：Mmax=17KN·m最大剪應(yīng)力為47.9MPa125MPa，滿足要求3 軍用梁：跨中N1受最大軸力為：524KN1000KN，滿足受力要求。工況二：罐車位于靠近鋼管樁位置，因橋面系相同，故不必檢算，僅檢算軍用梁梁端桿件即可。經(jīng)計算，軍用梁斜桿最大軸力為188KN1000KN，端構(gòu)件豎桿213KN540KN，撐桿受力為82KN450KN，各桿件均滿足受力要求。當(dāng)罐車靠近鋼

7、管樁位置時，此時鋼管樁基礎(chǔ)受力最大，受力包括兩部分：相鄰兩跨重量，合計為：330KN85KN415KN。此時，鋼管樁受力最大為415KN428KN，滿足受力要求。鋼管樁單樁承載力計算如下： 計算依據(jù)：建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ94-94和本項(xiàng)目巖土工程勘察報告 單樁豎向承載力設(shè)計值(R)計算過程: 樁型:預(yù)制樁、鋼管樁 樁基豎向承載力抗力分項(xiàng)系數(shù):s=p=sp=1.65 樁類別:圓形樁 直徑或邊長d/a=600mm 截面積As=.282743334m 周長L=1.88495556m 第1土層為:淤泥,極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsik=20Kpa 層面深度為:-4.5m; 層底深度為:-13m 土層厚度h=

8、 8.5 m 土層液化折減系數(shù)L=1 極限側(cè)阻力Qsik=L×h×qsik×L=1.88495556× 8.5 ×20×1= 320.4424452 KN 第2土層為:粘土,極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsik=50Kpa 層面深度為:-13m; 層底深度為:-16.5m 土層厚度h= 3.5 m 土層液化折減系數(shù)L=1 極限側(cè)阻力Qsik=L×h×qsik×L=1.88495556× 3.5 ×50×1= 329.867223 KN 總極限側(cè)阻力Qsk=Qsik= 650.309668

9、2 KN 極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值qpk=200KN 極限端阻力Qpk=qpk×As=200×.282743334= 56.5486668 KN 總側(cè)阻力設(shè)計值QsR=Qsk/s= 394 KN 端阻力設(shè)計值QpR=Qpk/p= 34 KN 基樁豎向承載力設(shè)計值R=Qsk/s+Qpk/p= 650.3096682 /1.65+ 56.5486668 /1.65= 428 KN2.2.2 軍用梁棧橋（24m）24m軍用梁棧橋在SAP2000里建模如下圖所示：24m軍用梁棧橋與36m軍用梁棧橋橋面系部分設(shè)計相同，在此不進(jìn)行檢算，現(xiàn)檢算軍用梁受力情況： 荷載位于跨中，受力分析后，跨中處桿

10、件最大軸力為413KN1000KN，故受力滿足要求。 當(dāng)荷載位于邊上時，受力分析如下圖所示：端構(gòu)件最大軸力為131KN540KN，N3桿受最大軸力為141KN550KN，各桿件受力均滿足軍用梁承載力要求。 基礎(chǔ)部分與36m軍用梁相同，而其跨度較小，檢算參考36m跨度軍用梁棧橋，受力滿足要求。3. 鉆孔平臺檢算鉆孔平臺基礎(chǔ)采用600×8mm的鋼管樁，鋼管樁頂部設(shè)置2I32a墊梁，梁部結(jié)構(gòu)采用貝雷梁，跨度15m，貝雷梁頂部設(shè)I20a橫梁，間距40cm，I20a橫梁頂部滿鋪8mm鋼板，在SAP2000中建模如下圖所示：在鉆孔平臺上加載如下：經(jīng)程序分析得：I25a橫梁：Mmax32KN.mQ

11、max=144.65KN貝雷梁：弦桿：Nmax=435KN<613KN；斜桿：Nmax=74KN<187KN；豎桿：Nmax=104KN<232KN； 接頭：Nmax=435KN<613KN；Qmax=55.7KN<361KN。2I32a墊梁：Mmax141.3KN.mQmax=144.65KN鋼管樁：Nmax=220.6KN800KN（單樁承載力）4. 吊箱圍堰檢算單壁式鋼吊箱圍堰采用圓形，直徑10.2 m，承臺和內(nèi)壁有很大的空隙，最大處1.7 m，對角線處最小0.71 m，以便于質(zhì)量檢查和防腐工程施工。根據(jù)施工區(qū)段的水位變化確定鋼吊箱的高度，由涌潮時的最高水位

12、控制，高度設(shè)計為7.0m，分上下2節(jié)，每節(jié)6塊，底模由主橫梁和鋼筋砼底板組成，鋼筋砼底板厚0.1m，側(cè)模采用單壁形式，壁厚0.4 m ，周圍邊箱板可拆除后多次倒用，底板部分可視作一次性消耗材料。1、單壁式鋼吊箱圍堰設(shè)計介紹受力體系介紹套箱底模為槽鋼組成的主橫梁上承鋼筋砼底板，槽鋼選用I40b，共8組，槽鋼通過拉壓桿吊起，拉壓桿焊接在鋼護(hù)筒上，作為套箱支撐受力點(diǎn)，用以支撐鋼吊箱和封底混凝土以及承臺混凝土的重量。鋼吊箱無論是承受承臺砼壓力還是承受高潮位時的上浮力，都會通過拉壓桿將壓力或拉力傳給鉆孔灌筑樁、鋼護(hù)筒和鋼管樁上。鋼吊箱圍堰結(jié)構(gòu)鋼吊箱圍堰由側(cè)模、底模2部分組成，設(shè)計總重約38t。底模I40

13、b為主橫梁，共8組，按照2.0m間距布置。主橫梁中間位置通過拉壓桿吊起，同時把拉壓桿焊接在鋼護(hù)筒上，兩端用倒鏈掛在鋼管樁上，形成框架后，上面鋪設(shè)套箱底板。套箱底板用鋼筋砼制作，厚度0.15m，并預(yù)埋法蘭，法蘭上焊接拉壓桿。套箱的側(cè)板采用6mm 的鋼板、四周由75號和100號角鋼組成的環(huán)形行架，10號槽鋼豎向背肋，10橫向背肋組成，分塊加工制作而成，塊與塊之間采用法蘭連接，法蘭之間采用止水橡膠圈，防止?jié)B漏。根據(jù)承臺施工過程，對吊箱圍堰的檢算可分如下工況：工況一：倒鏈下放吊箱圍堰，該施工過程中，底板主梁承擔(dān)吊箱重量、底板混凝土重量，需對底板主梁進(jìn)行檢算。工況二：吊箱圍堰下放到位后，澆注封底混凝土階

14、段，該階段由主梁承擔(dān)封底混凝土重量，需檢算底板主梁。工況三：將吊箱圍堰連通管封堵后，抽出圍堰內(nèi)的海水，且位于高潮水位，此時，吊箱圍堰側(cè)壁承受海水壓力，底板承擔(dān)浮力，需檢算吊箱圍堰側(cè)壁強(qiáng)度、拉壓桿及焊縫強(qiáng)度。4.1 工況一如下圖所示，倒鏈下放鋼吊箱，此時，吊箱及底板重量由倒鏈承擔(dān)，需對底板主梁進(jìn)行檢算：以上工況在SAP2000下建模如下：計算后，彎矩如下圖所示：縱向I40b：Mmax=73KN·m Qmax=58KN 4.2 工況二混凝土澆注階段：建模如下圖所示：4.2.1 底模主梁：縱向I40b：Mmax=120KN·m Qmax=58KN 4.2.2 拉壓桿214砼澆注階

15、段，拉壓桿受拉力，經(jīng)計算為307KN，215MPa，滿足受力要求。4.3 工況三如下圖所示：4.3.1 吊箱強(qiáng)度檢算此時，吊箱封底混凝土處收水壓力最大，最大水壓力為：取吊箱靠近封底混凝土處1m高度進(jìn)行檢算，受力如下圖所示：根據(jù)計算可知： 該截面承受應(yīng)力為373/0.000662MPa（滿足受力要求）4.3.2 拉壓桿檢算（214）抽水后，拉壓桿承受吊箱圍堰浮力，F(xiàn)浮力g圍堰重量封底砼重量 1.1×3.14×5.42×6.3×1038024×3.14×5.12×0.9 4201KN每根拉壓桿承受壓力為262KN，檢算如下：1

16、輸入數(shù)據(jù)1.1 基本輸入數(shù)據(jù) 構(gòu)件材料特性 材料名稱:3號鋼第1組 設(shè)計強(qiáng)度:215.00(N/mm2) 屈服強(qiáng)度:235.00(N/mm2) 截面特性 截面名稱:槽鋼組合截面(GB707-88):xh=14a(型號) 槽鋼型號:14a (型號) 截面寬度100w600:500 (mm) 綴件類型:方鋼綴板 構(gòu)件高度:4.500(m) 容許強(qiáng)度安全系數(shù):1.00 容許穩(wěn)定性安全系數(shù):1.001.2 荷載信息 恒載分項(xiàng)系數(shù):1.00 活載分項(xiàng)系數(shù):1.40 是否考慮自重:考慮 軸向恒載標(biāo)準(zhǔn)值: 262.000(kN) 軸向活載標(biāo)準(zhǔn)值: 0.000(kN) 偏 心 距Ex: 0.0(cm) 偏 心

17、 距Ey: 0.0(cm)1.3 連接信息 連接方式:普通連接 截面是否被削弱:否1.4 端部約束信息 X-Z平面內(nèi)頂部約束類型:固定 X-Z平面內(nèi)底部約束類型:固定 X-Z平面內(nèi)計算長度系數(shù):0.65 Y-Z平面內(nèi)頂部約束類型:固定 Y-Z平面內(nèi)底部約束類型:固定 Y-Z平面內(nèi)計算長度系數(shù):0.652 中間結(jié)果2.1 截面幾何特性 面積:37.04(cm2) 慣性矩Ix:1128.00(cm4) 抵抗矩Wx:161.00(cm3) 回轉(zhuǎn)半徑ix:5.52(cm) 慣性矩Iy:20197.79(cm4) 抵抗矩Wy:807.91(cm3) 回轉(zhuǎn)半徑iy:23.35(cm) 塑性發(fā)展系數(shù)x1:1

18、.05 塑性發(fā)展系數(shù)y1:1.00 塑性發(fā)展系數(shù)x2:1.05 塑性發(fā)展系數(shù)y2:1.00 分肢的Ix:564.00(cm4) 分肢的Iy:53.20(cm4) 分肢的ix:5.52(cm) 分肢的iy:1.70(cm)2.2 材料特性 抗拉強(qiáng)度:215.00(N/mm2) 抗壓強(qiáng)度:215.00(N/mm2) 抗彎強(qiáng)度:215.00(N/mm2) 抗剪強(qiáng)度:125.00(N/mm2) 屈服強(qiáng)度:235.00(N/mm2) 密度:7850.00(kg/m3)2.3 穩(wěn)定信息 繞Y軸屈曲時最小穩(wěn)定性安全系數(shù):2.54 繞X軸屈曲時最小穩(wěn)定性安全系數(shù):2.43 繞Y軸屈曲時最大穩(wěn)定性安全系數(shù):2.56 繞X軸屈曲時最大穩(wěn)定性安全系數(shù):2.45 繞Y軸屈曲時最小穩(wěn)定性安全系數(shù)對應(yīng)的截面到構(gòu)件頂端的距離:4.500(m) 繞X軸屈曲時最小穩(wěn)定性安全系數(shù)對應(yīng)的截面到構(gòu)件頂端的距離:4.500(m) 繞Y軸屈曲時最大穩(wěn)定性安全系數(shù)對應(yīng)的截面到構(gòu)件頂端的距離:0.000(m) 繞X軸屈曲時最大穩(wěn)定性安全系數(shù)對應(yīng)的截面到構(gòu)件頂端的距離:0.0