重慶港主城港區(qū)果園作業(yè)區(qū)二期工程

鋼平臺計算闡明書

1概述

1.1設計闡明

根據(jù)重慶果園碼頭周圍的地質(zhì)狀況、水紋狀況和氣候狀況，擬建鋼便橋78

米三座，便橋?qū)挾葹?米、馬道兩道，寬度和構(gòu)造形式與棧橋相似，設置鉆孔樁

平臺4個。鋼便橋兩側(cè)設欄桿，下部構(gòu)造采用鋼管樁基礎(chǔ)，上部構(gòu)造采用貝雷和

型鋼日勺組合構(gòu)造。

鋼便橋的構(gòu)造形式為橫向六排單層貝雷桁架，桁架間距0.9m,原則跨徑為

12m；鋼便橋橋面系采用原則橋面板，平臺面層采用［20a型槽鋼（臥放）滿鋪；

面系分派橫梁為122a,間距為50cm；基礎(chǔ)采用小529X8mm/小630X8mm鋼管樁，

為加強基礎(chǔ)的整體穩(wěn)定性，每排鋼管樁間均橫向采用［20號槽鋼、縱向采用325nmi

鋼管樁連接成整體。522m平臺縱向原則跨徑設計為7.5m,共設置四聯(lián)，每聯(lián)設置

寬度為0.2m的伸縮縫。鋼便橋基礎(chǔ)布置構(gòu)造形式如下圖1。

圖1、鋼便橋墩基礎(chǔ)構(gòu)造圖（單位：cm）

1.2設計根據(jù)

1）《公路橋涵設計通用規(guī)范》JTGD60-2023

2）《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設計規(guī)范》JTJ024-85

3）《公路橋涵鋼構(gòu)造及木構(gòu)造設計規(guī)范》JTJ025-86

4）《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》JTJ041—2023

5）《水運工程質(zhì)量檢查原則》JTS257-2023；

6）《港口工程嵌巖樁設計與施工規(guī)程》JTJ285-2023；

7）《高樁碼頭設計與施工規(guī)范》JTS167-1-2023；

8）《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》JTJGB01-2023

9）《水運工程測量規(guī)范》JTJ203-2023

10）《裝配式公路鋼橋多用途使用手冊》

11）《鋼構(gòu)造計算手冊》

1.3技術(shù)原則

1）橋面設計頂標高+174m。

2）設計荷載：設計荷載：9n13混凝十罐車雙車道布?置、履700（最大吊重按

30t考慮）。

3）驗算荷載：

9m混凝土罐車：考慮1.3的沖擊系數(shù)后按60T計，對于各軸口勺承載力狀況見

圖。

80T履帶吊機：80T（自重）+30T（吊重）=110T,履帶接地尺寸5.48mX1%

詳細布置狀況見圖。

30T沖擊鉆機：鉆機走桿施工時，橫向走桿最大距離為2.4米。

4）水位：施工水位+170m。

5）設計河底高程T49.77m。

6）河床覆蓋層：卵石土、粉土、粉質(zhì)粘土。

7）設計行車速度5km/h。

IfcX乃淤MNlilBKRX

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oooooooooooooo

圖2、罐車荷載布置

I.13r

oo-<xxx>xx>

I

Mss2

圖3、履帶吊車荷載布置

2荷載記錄

1）鋼便橋面層：8mm厚鋼板,單位面積重62.8kg,則4.08kN/m。

2）面板加勁肋工12.6,單位重14.21kg/m,則0.14kN/m,間距0.24m0

3）橫向分派梁：3,0.33kN/m,1.98kN/根，間距0.5m。

4）縱向主梁：32：型貝雷梁，6.66KN/nio

5）樁頂分派主梁：2140a,1.35kN/m,8.1KN/根。

3上部構(gòu)造內(nèi)力計算

3.1橋面系

由于本項目橋面系8mm面板與112.6焊接成框架構(gòu)造，其構(gòu)造穩(wěn)定可靠，在此

不再對面板進行計算，僅對面板主加強肋112.6進行驗算，其荷載分析如下：

1）自重均布荷載:0.84kN/mo

2）施工及人群荷載：不考慮與車輛荷載同步作用。

3）H2.6斷面內(nèi)間距為24cm,橫向分派梁間距為0.5m其受力計算按照跨徑

為0.5m的持續(xù)梁進行驗算。

汽車輪壓：車輪接地尺寸為0.5n】X0.2m,每組車輪壓在2根D2.6上，則單根

H2.6承受H勺荷載按照集中力計算為250kN+2+2=62.5kN,轉(zhuǎn)換成線性荷載為

62.5kN4-0.2=312.5kN/m；

履帶寬1口，單側(cè)履帶壓在11根H2.6梁上，履帶長5.48m,則單根112.6受力

按線性荷載計算為200.7kN/m+2+ll=9kN/ni,此線性荷載在1m長的）范圍內(nèi)換算成

集中荷載的大小為9kN/，mXl=9kN<62.5kN日勺汽車輪壓，為此對于112.6梁的驗算

選擇罐車輪壓進行控制驗算。

計算模型如下：

圖5、受力模型

結(jié)果剪力

圖6、計算成果(Qmax=4L05N,Mmax=l.5kN.m)

沖擊鉆機：最不利工況為走桿支點處壓2根112.6上，則單根112.6承受H勺荷

載按照集中力計算為75kN,計算模型如下：（作用在跨中彎矩最大，跨端剪力

最大）

工況一、作用在跨中

圖7、受力模型

結(jié)戛EJ力

圖8、計算成果(Qmax=53.18N,Mmax=7.72kN.m)

工況二、作用在跨端

3

圖9、受力模型

結(jié)果剪力

圖10、計算成果(Qmax=60.73N,Mmax=4.8kN.m)

由以上分析可知，30T沖擊鉆機對橋面系分派梁作用最大，最大彎矩為：

7.72KN.m,最大剪力為60.73KN

選用112.6,查《鋼構(gòu)造計算手冊》得各有關(guān)力學參數(shù)如下：

Wx=87.4cm3,A=14.33cm2,Ix/Sx=l1.04cm（Ix=488cm,Sx=44.2cm3）,b=0.5cmo

。=M/W=7.72kN?n/87.4cm3X103=88.3MPa<l.3[o]

33973KNX1O=UOM&<1.3[T]

Ixb11Memx0.5

（根據(jù)公路橋涵鋼構(gòu)造及木構(gòu)造設計規(guī)范第條有：對于臨時構(gòu)造彎曲應力

[。]=1.3X145=188.5Mpa,剪應力[i]=1.3X85=110.5Mpa）

撓度幾%=3.4x10—6/05〈幾，滿足規(guī)定。

計算中忽視了8nlm厚面板及鋼框架整體分派作用，為此上述計算中是偏安全

FI勺，該橋梁面系構(gòu)造設計滿足臨時鋼構(gòu)造強度剛度規(guī)范規(guī)定。

3.2122橫向分派梁內(nèi)力計算

罐車輪式荷載分析

1）施工及人群荷載：不考慮與車輛同步作用;

2）罐車輪壓：根據(jù)上節(jié)對橋面肋112.6日勺驗算，可得到橫向分派梁對橋面肋

各支點的反力，即為車輪作用在橫向分派梁122荷載。

圖11、112.6各支點反力成果

選擇其中最大的荷載56.88kN對122進行控制驗算（取最不利工況，兩輛罐車

并行且偏載時）。

圖12、計算模型

圖13、計算成果(Qmax=94.91kN,Mmax=12.94kN.m)

履帶荷載分析

1）施工及人群荷載：不考慮與車輛同步作用；

2）履帶長5.48m,縱向可以同步壓在11根T22橫梁上，單側(cè)履帶予以單根122

橫梁的集中荷載：1100KN+2+11=50KN（單組車憑壓300kN+2=150kN,為此選

擇對履帶荷載不再進行驗算。

3.2.3沖擊鉆機荷載分析

1)施工及人群荷載：不考慮與車輛同步作用;

2)沖擊鉆機：根據(jù)上節(jié)對橋面肋H2.6口勺驗算，可得到橫向分派梁對橋面肋

各支點的反力，即為車輪作用在橫向分派梁122荷載。

S

C3C9

圖14、H2.6各支點反力成果

選擇其中最大日勺荷載62.77kN對122進行控制驗算。

圖15、計算模型

斯價荷族自由以體國原中力在KN.ConcertedMomer^nWM-m)

圖16、計算成果(Qmax=I0L36kN,Mmax=U.46kN.m)

選用122,查《鋼構(gòu)造計算手冊》得各有關(guān)力學參數(shù)如下：

選用122,則A=42.1cm'，歸310cm',I/S=18.9(1=3400cm',S=174.9),

b=0.75cm；

o=M/W=11.46kN-m/310cm3X103=37MPa<l.3[o]=1.3X145=188.5MPa

1=QmaxS\=101.36KNxio=715MPa<1.3[。]=1.3X85=110.5Mpa

Ixb18.9(77?x0.75

（根據(jù)公路橋涵鋼構(gòu)造及木構(gòu)造設計規(guī)范第條有：對于臨時構(gòu)造彎曲應力

[o]=l.3X145=188.5Mpa,剪應力[T]=1.3X85=110.5Mpa)

4

撓度7m%=1.3xl0-/1.35<%X),滿足規(guī)定。

根據(jù)上述計算成果知，強度滿足施工規(guī)定。

3.3321型貝雷梁內(nèi)力驗算

分析本鋼便橋構(gòu)造形式，計算中選用5X12m進行構(gòu)造H勺強度、剛度及桿件穩(wěn)

定性日勺驗算。將5X1211聯(lián)鋼便橋簡化成一持續(xù)梁模型進行建模分析，綜合分析施

工荷載作用情形，履帶吊要比罐車和沖擊鉆機更為不利，現(xiàn)對構(gòu)造物日勺兩種工況

進行分析.：（自重均部荷載=7.6+1.98/0.5+6.66=18.22KN/m）

工況一：當履帶吊機位于12m跨中是貝類梁承受最大彎矩。

工況二：當?shù)鯔C位于鋼管樁頂區(qū)域作業(yè)時，貝類梁承受最大剪力。

詳細的荷載布置狀況見本計算書開篇的“荷載分析布置圖”，下面分別對工

況一、工況二下縱梁內(nèi)力狀況進行建模分析。

工況一：履帶吊機位于跨中區(qū)域作業(yè)

QQ

6

6.

8

CROE

N—

8I

T

-

圖、型鋼便橋貝雷縱梁簡化計算受力模型

1751nxi2nl

圖18、貝雷縱梁跨中彎矩圖

圖19、內(nèi)力電算成果(Qmax=660.7kN,Mmax=1687kN.m)

工況二：履帶吊機位于樁頂區(qū)域

工

N

C\、J

8

8

丕

圖20、51nxi2m型鋼便橋貝雷縱梁簡化計算受力模型

rrrTTTTmnTlP__rrTrnnlT1

...................j

,叫皿臚I加3^^

O

O

I

圖21、貝雷縱梁跨中剪力圖

圖22、內(nèi)力電算成果(Qmax=983kN,Mmax=H66kN.m)

通過上述分析知，履帶吊施工過程中貝雷梁最大剪力Q^二983kN,最大彎矩

MTOx2=1687kN.mo

本鋼便橋貝雷梁內(nèi)力狀況為：

KQ=[245.2kNX6片】/983kN=l.5（安全）;

KM=[788.2kN.mX6片】/1687kN.m=2.8（安全）;

因此，整體構(gòu)造強度滿足臨時鋼構(gòu)造施工設計規(guī)范規(guī)定。

結(jié)合上述計算，單排貝雷梁內(nèi)力為：

Qmax=982kN/6=163.7kN,Mmax=1687kN.ni/6=281.2kN.m

根據(jù)《裝配式公路鋼橋多用途使用手冊》第22頁貝類梁構(gòu)造分析簡圖可知,

貝雷梁日勺內(nèi)力可分為受純彎和純剪登加而成。

一）受純彎時

弦桿內(nèi)力8=±竺=±&=±214.3利，

h1.4

弦桿截面積25.48cnF,閃此弦桿應力：

Wr714

<T=±—=±---：----=±42.05MRz<1.3x210=273Mpa，滿足強度規(guī)定。

A2x25.48c"

弦桿的穩(wěn)定性：一衛(wèi)=2"MPa=6.5〉嗎,穩(wěn)定性足夠；

gcr42.05MP””

二）受純剪時

查《裝配式公路鋼橋多用途使用手冊》第59頁“桁架容許內(nèi)力表”可知不加

強的I單排單層貝雷的容許剪力為245.2kN；

斜桿內(nèi)力：SF=±—^—=±—x128.7=91^,

2sinO2

1927

端豎桿內(nèi)力：邑=±二…4.35日斜桿、豎桿采用18,截面積為9.53而

因此，

斜桿、豎桿應力o-=±—=±,=±95AMPa<1.3x210=273MR/

A9.53cm2

弦桿的穩(wěn)定性：.=睦=273M4=2.86>幾,穩(wěn)定性足夠；

'b95AMPa

三)撓度驗算

1)橋梁總慣性矩I

查《裝配式公路鋼橋多用途使用手冊》第59頁表3-5可知，單排單層桁架

J二250497.2cm4,縱向的橋面層的Ix=77.4cm',6米寬橋沿橋梁方向共有6片桁架和

27根112.6橋面縱向梁。

因此，其總慣性矩為I=6XJ+27XIx=1505073cm=0.0151m\

2)非彈性撓度

按照《裝配式公路鋼橋多用途使用手冊》第39頁貝雷桁架撓度計算經(jīng)驗公式,

當桁架節(jié)數(shù)為奇數(shù)時，簡支梁其跨中最大撓度為：

C=d(n2-l)/8

其中：

n為桁架節(jié)數(shù)，d為常數(shù)；

單層桁架d=0.3556cm,雙層桁架d=0.1717cm；

對于一聯(lián)橋型跨徑組合為5X12m,為簡化計算，驗算中12m單跨徑進行驗算，

跨內(nèi)共有4節(jié)桁架，且為單層桁架。

將上述數(shù)據(jù)代入公式得fa=0.3556cmX(42-l)/8=0.67cm,而對于持續(xù)梁，其

非彈性撓度一般為簡支梁的2/3,因此其67cmX2/3=0.44cm。

3)彈性撓度

查《路橋施工計算手冊》第764頁附表2-9中日勺計算系數(shù)可知，均布荷載產(chǎn)生

日勺撓度為：

f=0.677Xql7(100ED,其中EI=2.1X105MpaX0.0151m'=0.3X10,oN.m2.

10

因止匕，fq=O.677Xql7(100EI)=0.677X167X121^-(100X0.3XIO)=7.8

X105m=7.8X100078cm。

4)總撓度

由以上計算可得到桁架在自重及8()T履帶吊工況下產(chǎn)生日勺最大撓度為：fe=f

非+f卯=0.44cm+0.0078cm=0.45cm。

按照《公路橋涵鋼構(gòu)造及木構(gòu)造設計規(guī)范》JTJ025-86第條”對于臨時或特

殊構(gòu)造，其豎向撓度容許值可與有關(guān)部門協(xié)商確定”以及參照《裝配式公路鋼橋

多用途使用手冊》第49頁計算示例，其豎向撓度容許值需滿足f/L=l/250,即本橋

12nl跨日勺撓度容許值為f容=1200cm/250=4.8cm。

因此，上述計算得到日勺量=0.45cmVf容=4.8cm,滿足規(guī)定。

4樁頂承重梁的驗算

對于下橫梁受力最不利狀況為：(1)掛罐車沿棧橋的邊側(cè)行駛到樁頂時；

(2)履-80在棧橋墩頂上吊裝30t重物時(單側(cè)履帶q=550/5.48*1=100.4kN〈罐車

單軸重300KN)；(3)沖擊鉆機在樁頂沖孔時。綜合對比狀況(1)比狀況(2)

受力嚴重，為簡化計算，將罐車荷載以集中力的形式對下橫梁H勺內(nèi)力進行分析。

(1)罐車沿棧橋H勺邊側(cè)行駛到樁頂時

1)自重均布荷載:ql=18.22X12/6+0.68X2=37.8kN/m

2)施工及人群荷載：不考慮與履帶吊同步作用

3）罐車輪壓：Ql=Q2=Q3=Q4=300kN

第一步：運用SAP2023建模，求解貝雷梁支點反力。（偏載時圖中顯示了六

片貝雷梁）

F.2R3R4R5R6

圖23.受力模型

員:'0

?

0?c\$J

66一_

一

一

一

R2R3R4R5R6

圖24.支點反力（Rmax=365.46kN）

根據(jù)上面的分析成果，模擬貝雷加載分析2140a內(nèi)力。

^

^3寸

()

R1R2R3

圖25受力模型

99

.6,

86所

AA

圖26支點反力(Rmax=589.96kN)

根據(jù)上面的計算分析，取Mmax=164.46kN?m,Qmax=365.46kN進行下橫梁時

截面設計。

Wx-Mmax/[。]-164.46kN-m/140Mpa-1175cm3

A=Qmax/[T]=365.46kN/85Mpa=43cm2

選用2140a,W=2X1090cm;=2180cm3,A=2X86.1=172.2cm2,

I/S=34.l(I=21720cm',S=631.2cm：i),b=l.42X2=2.84cm。

o=M/W=164.46kN?m/2180cm3=75.4MPa<1.3[o]

經(jīng)=365.46N=377MR?i3[刊

lb34.1cmx2.84?！?/p>

撓度：fmax=2.84X103m<2.25m/400=5.6X10：n

滿足強度及剛度規(guī)定。

5鋼管樁強度驗算

經(jīng)上述建模分析知，鋼管樁單樁承載力力為589.96kNo

32

中529X8mm鋼管樁Wx=3360.24cm,A=130.9cmo

中529X8nim鋼管回轉(zhuǎn)半徑ix=18.42cm

長細比入=%=2423cm/1SA2cm=132

查鋼構(gòu)造設計規(guī)范表c-2可知，穩(wěn)定系數(shù)為4=0.378

根據(jù)上述計算，鋼管樁在壓力作用下，最大應力為：

ormax=—=589.96=n92MPa<13fa］,強度滿足規(guī)定;

A130.9x0.378

6鉆孔平臺、馬道驗算

6.1鉆孔平臺、馬道構(gòu)造形式

馬道的主體構(gòu)造形式及用材均與鋼便橋一致，本處不做單獨驗算。平臺面層

使用［20平放滿鋪替代鋼便橋橋面系中的專用橋面板，其構(gòu)造形式見下圖：

圖28、平臺一般構(gòu)造圖（單位：cm）

6.2平臺面層［20a的驗算

選用9m3碎罐車荷載進行驗算，當單邊車輪作用在跨中時，［20a彎矩最大,

輪壓力為簡化計算可作為集中力。

荷載分析:

1）自重均布荷載:0.23kN/m,Wy=24.2cm3

2）施工及人群荷載：不考慮與汽車同步作用

3）汽車輪壓：最大軸重為250kN,每軸2組車輪，則單組車輪荷載為62.5kN,

車輪著地寬度和長度為0.5mX0.2m,單組車輪作用在3根［20a上，則單根［20a受到

H勺荷載為：

ql=l/3X62.5kN/0.2m=104.2kN/m0則單邊車輪布置在跨中時彎距最大值為:

單根槽鋼的最大彎距為Mw="（2—-）=20.83x0.5一絲）=2.1KM"?

槽鋼最大應力o=——w1.3［。,滿足強度規(guī)定。

W24.2x103卯〃3=868MPa

6.3橫向分派梁122驗算

對于分派梁受力最不利狀況為：（1）罐車單邊車輪作用在跨中時；（2）

履-80單側(cè)履帶作用在跨中施工時；（3）沖擊鉆機在跨中作業(yè)時。綜合分析：履

-80單側(cè)履帶作用在橫向分派梁跨中日勺彎矩最大。

荷載分析：

橫向分派梁122a間距50cm、最大跨徑2.6m,

履帶吊-80壓力：U00/5.48/1.0=200.7KN/m2

1）橫梁自重均布荷載：0.23kN/mX0.5/0.2m+0.33kN/m=0.9kN/m。

2）工況一：履帶作用與橫向分派梁平行（單側(cè)作用3根分派梁）：

200.7*1.0/3=66.9KN/m（最大作用長度2.6米）

33

3）工況二：履帶作用與橫向分派梁垂直：1100/2/5.48/l/*0.5=50.2KN/ni（作

用長度1.0米）

4）施工及人群荷載：不考慮與汽車同步作用。

平行作用工況：橫向分派梁內(nèi)力

5）工況三：罐車作用與橫向分派梁平行（單側(cè)作用1根分派梁）：最大作用長度2.6

米

圖31.內(nèi)力電算成果(Qmax=65.83kN,Mmax=25.62N.m)

3)工況四：罐車作用與橫向分派梁垂直：250/2/2/2=62.5KN(橫向單側(cè)作用2根分

派梁)：最大作用長度2.6米

占__________、.工______________

由上述計算可知：最大彎矩和最大剪力出目前工況一，分別為

(Qmax=88.8kN,Mmax=29.4N.m)

選用122a，查《鋼構(gòu)造計算手冊》得各有關(guān)力學參數(shù)如下：

Wx=309cm',A=42cm;，,Ix/Sx=18.9cm(Ix=3400cn',Sx=177.7cm3),b=0.75cm。

。=M/W=29.4kN?n/309cm3X10=95.lMPa<1.3[o]

T=88800*177.7/(34*0.0075)=62.6MPa<1.3[i]

4

fnnx=3.58X10m<2.6/400=0.0065m

（根據(jù)公路橋涵鋼構(gòu)造及木構(gòu)造設計規(guī)范第條有：對于臨時構(gòu)造彎曲應力

[01=1.3X145=188.5Mpa,更應力[T]=L3X85=110.5Mpa）

6.4貝雷片驗算

分析本鋼便橋構(gòu)造形式，計算中選用2X9m進行構(gòu)造的|強度、剛度及桿件穩(wěn)

定性的驗算。將2X9m聯(lián)鋼便橋簡化成一持續(xù)梁模型進行建模分析，綜合分析施

工荷載作用情形，履帶吊要比罐車和沖擊鉆機更為不利，現(xiàn)對構(gòu)造物的兩種工況

進行分析：（自重均部荷載二0.23*150+0.33*30/0.5+26.6=80.9KN/m）

工況一：當履帶吊機位于9m跨中是貝雷梁承受最大彎矩（平行于貝雷片，單側(cè)履

帶壓在2排貝雷上q=l100/5.48=200.7KN/m）。

工況二：當?shù)鯔C位于鋼管樁頂區(qū)域作業(yè)時，貝雷梁承受最大剪力（平行于貝雷片）。

詳細的荷載布置狀況見本計算書開篇日勺“荷載分析布置圖”，下面分別對工

況一、工況二下縱梁內(nèi)力狀況進行建模分析。

工況一：履帶吊機位于跨中區(qū)域作業(yè)

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圖33.內(nèi)力電算成果(Qmax=1094.27kN,Mmax=1783.94N.m)

工況二：履帶吊機位于樁頂區(qū)域作業(yè)

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圖34.內(nèi)力電算成果(()01義、=970.791<1>1411112'=1672.95201)

通過上述分析知，履帶吊施工過程中貝雷梁最大剪力Q.=1094.27kN,最大彎

矩M^2=1783.94kN.m。

本鋼便橋貝雷梁內(nèi)力狀況為：

K廣[245.2kNX6片】/1094.27kN=l.3（安全）;

K?=[788.2kN.n】X6片】/1783.94kN.m=2.65（安全）；

因此，整體構(gòu)造強度滿足臨時鋼構(gòu)造施工設計規(guī)范規(guī)定。

6.5承重梁驗算

對于下橫梁受力最不利狀況為：（1）掛罐車沿平臺的邊側(cè)行駛到樁頂時;

（2）履-80在棧橋平臺墩頂上吊裝30t重物時（3）沖擊鉆機在樁頂沖孔時。

1）自重均布荷載：ql=80.9*9/30+0.68X2=25.63kN/m