乐昌至广州高速公路——乳源河大桥
钢栈桥设计计算方案书
一、 钢便桥设计要点 （一） 刚便桥设计结构体系
钢便桥拟采用梁柱式钢管贝雷梁简支结构设计，跨径设计9m,横向钢管间距为3m，每排3根，采用直径529mm钢管。桥面宽6m设计，在钢管上横向布置2根I36b工字钢，纵向布置3组6排贝雷简支纵梁。贝雷纵梁上横向铺设20#槽钢，槽钢间距为7cm，槽钢上铺设5mm防滑板做桥面系。 （二） 支架纵梁
纵向布置3组6排贝雷简支纵梁（布置图见附图），纵梁跨径为9m，纵梁端头剪切力最大，端头竖向采用20#槽钢或工字钢1.5m范围进行加固处理。54m阶段设置一个制动墩，间距为2m，6根钢管组成。
（三） 跨径9m验算
1、竖向荷载计算
A、机械自重考虑:W=60t=600KN;即W1=600KN/9m=66.6 KN/m B、钢板自重： W2=94.2/10*0.008=0.075KN/m2 C、I36b工字钢自重：W3=65.6*1.0=0.656 KN/m D、贝雷梁自重：W4=0.3*10/3=10KN/m E、人群及机具工作荷载：Q5=2.0 KN/m 2、竖向荷载组合：
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A、q=机械荷载+钢板自重+贝雷梁自重+人、机具荷载 =66.6 KN/m+6.0*0.075 KN/m2+6*10 KN/m+2.0*6 =139.05 KN/m 3、贝雷纵梁验算
四跨等跨连续梁静载布置图q9m9m9m9m
四跨等跨连续梁活载布置图
9m跨选用3组6排国产贝雷，最大跨按9m计算为最不利荷载，贝雷片布置间距布置110cm 为一组,其力学性质：
I=250500 cm4 [M]=78.8 t.m [Q]=24.5 t
（1）贝雷片在荷载作用下最大弯矩：
Mmax=qL2/8=139.05*92/8=1407.8813KN.m 单片贝雷片承受弯矩：
M=1407.8813/8=175.9852KN.m＜[M]=788KN.m满足要求。 注:[M]单片贝雷片容许弯矩。
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Qmax C= Qmax D段剪力相等：计算C支点 Qmax C =Qmax D= q*l/2 =139.05*9/2 =625.725KN 单片贝雷片承受剪力：
C、D支点:Q=625.725/6=104.2875KN＜[Q]=280.0 KN满足要求。 注[Q] 单片贝雷片容许剪力。
(2)挠度计算
9m跨选用6排国产贝雷 贝雷纵梁最大挠度：
fmax=5ql4/(384EI*6)
=(5*139.05*9004)/(384*2.1*106*250500*6)
=0.376cm
[f]=L/400=900/400=2.25cm
fmax＜[f]满足规范要求。
4、20#槽钢强度检算：（按最不利腹板荷载位置）
q=(400/4)/4=25kN/m(为安全起见1.2的荷载分布不均匀系数)
即：q1=25*1.2=30kN/m
槽钢自重：g=22.63*6*10/1000=1.36kN/m
跨中M：M=1/8（q+g）l2=（1/8）*（30+1.36）*1.12=4.83kN-m 支点剪力Q：Qc=Qd=1/2（q2+g）L=0.5*（30+1.36）*1.1=17.4kN 惯性矩：Iy=128cm4
截面抵抗矩： Wmax=178cm3
弯曲强度：δw=M/W=4.83*106/178*103=27.1Mpa＜【δ】
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=145Mpa
挠度:f=5ql4/384EI=5*30*9004/(384*2.1*106*1780*104)
=0.6mm＜l/400=2.7mm
故 槽钢可满足施工荷载要求。 5、I36b工字钢横梁验算 （1）、受力分析
根据钢便桥特点，纵桥向取具有代表性车辆轮胎接触断面计算，荷载均考虑传递在I36b 的工字钢横梁上，（假定按最不利荷载考虑，即9m段车辆运行一辆）。
由力矩分配法可计算得：
Mmax=54KN.m
支架横梁的支点反力：（单根桩承载力计算）
F= RD=400KN
I36b的横截面积A=83.*2=167.2cm2
σ=Mmax/W=54*106/ （1838*103）= 29.4MPa <[σ]=145MPa τ=Fc/A=400*104/（83.*2*103）=47.82MPa< [τ]=85MPa 故满足要求。
6、水中钢管桩受力验算
贝雷及钢管的布置图“见支架布置图”，根据上图可知钢便桥施工的荷载先桥面系传递到6排纵向贝雷片，再传递给2排横向布置的2根36b工字钢。
（1）、由2根36b工字钢将上部所有荷载均匀地传递给6/2=3根
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钢管桩。最大钢管桩顶受力为N＝105.8KN 按照进场最小钢管计算,直径529×0.8cm钢管:
A＝52.9×3.14×0.8=133.136cm2
每根钢管桩竖向力P＝105.8+17*78.5*133.136*10-4＝123.7KN(每根钢管长度约17米计)，即：P= 123.7 KN
（2） 钢管桩强度验算（水上部位采用Φ529钢管基础，钢管顶采用70*70cm的钢板焊接，并用Φ25的U型卡36b工字钢与贝雷片连接）。
钢管的惯性矩J=3.14/×(D4-d4)
=3.14/×(534-51.44) =3.14×910528.4/ =44672cm4
回转半径r=（J/A）1/2=(44672/133.136)1/2=18.5cm
λ＝1000/18.5＝54<80(按水位标高计算)，其长细比小于主要的受压构件容许长细比150。查《钢结构设计规范》附表17得Φ＝0.688。 强度检算:
σ=P/A=123.7/0.0133136=9.29MPa=<1.5[σ]=120MPa； 稳定性检算:
σ=P/（υA）=123.7/(0.0133136*0.688*0.85） =15.9MPa=<1.5[σ]=144MPa；
满足施工要求 （2）管桩承载力验算
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根据上面的计算可知，水上支架体系中主要载力构件单根钢管桩所载承受的荷载要求单桩承载力为400KN即N=40t。
根据地质勘察报告资料可知（ZK7），河床底以下4.2m 为卵石层，5.6m为均为强风化粉砂岩，强风化花岗岩下为中风化花岗岩及微风化花岗岩，因此、为了保证施工控制的安全性及可靠性，在施工中应以单桩力摩擦力反算深度（H）及贯入度双控为控制标准，即在施工中采用设备D40型振动锤打钢管桩至桩锤10分钟进尺小于1厘米或不进尺时单桩的承载力不小于40T，方可满足施工的要求。
f摩察力1=3.14*0.53*∑f*⊿h
f摩察力1=3.14*0.53*〔（50*4.2）+75*3.0〕 f摩察力1=1.6*435=723KN
即：f摩察力=400KN＜1.5 f摩察力1=723KN L=7.2M时 满足要求
①按摩擦桩控制深度以河床以下7.2m为准，然后施工完三根钢管桩采用千斤顶做承载力试验，直至满足荷载要求为止。
②若在施工时打桩控制深度未达到7.2m时（因地质的变化），以贯入度控制为标准，直至满足荷载要求为止。
③为保证钢管的承载力，采用200t 的千斤顶做承载力试验。 施工注意事项：根据计算钢管桩的结构设计中纵梁贝雷片的强度和挠度，钢管桩的长细比、强度和单桩承载力均满足施工的要求，而且其富余系数相对较大。然因桥所处地质情况，钢管桩的深度按摩擦桩单桩承载力进行计算的长度进行控制，打入深度较浅，单桩的稳定性较
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差，因此在施工必须加强中支墩和边支墩各钢管之间采用8#槽钢横向、纵向联接、斜撑及剪刀撑，以确保整个支架体系的稳定性和整体性。
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