钢梁临时支墩设计与施工

1.设计依据

（1）《青岛海湾大桥招标图纸文件》及相关招标文件、补遗文件

2.设计主要参考规范

（1）《公路桥涵设计通用规范》

（2）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》 （JTJ 025-86） （3）《公路桥涵施工技术规范》

（4）《公路工程质量检验评定标准》 （JTJ 071-98） （5）《钢结构设计规范》 （GB 50017-2003） （6）《公路桥涵抗风设计规范》

3.设计标准及基础资料

（1）抗风设计标准

按历年最大风速设计，桥位区历年极大瞬时风速为35.6m/s。 （2）水流设计标准 设计流速：

取中100年一遇垂线平均最大流速144cm/s。

4. 航道桥墩间临时墩设计

（1）设计资料

河床地质：大沽河道桥及其以东淤泥质亚粘土为主，且局部表层分布粉砂，该层厚度1.60～5.00m，以西主要为淤泥及淤泥质土，厚度5.00～9.00m,K32～K33表层淤泥厚度仅0.5m左右，该层分为3个亚层：1层淤泥、2层淤泥质粘土，淤泥质亚粘土、3层粉砂，细砂。

（2）结构布置

大沽河道桥采用满堂支架施工，其下采用临时墩，临时墩以钢管桩作为基础，钢管桩上架设贝雷梁，利用天1号架梁机铺设钢梁。管桩外径800mm，壁厚14mm，按摩擦桩设计；“QDHW-07-43钢箱梁支架布置图”。

（3）荷载分析

①．风荷载：

墩位施工期间历年极大瞬时风速V=35.6m/s计算，W20=V/1.6=792.1Pa。 对箱梁而言，取K1=1.4，K2=1.42，K3=1.3，W=K1·K2·K3·W0=2047Pa ， 最大风载P= W·S=7.2KN/m；

对临时钢管桩墩身W=K1K2K3K4W0 <1>.横桥向风力计算

K1=0.85 K2=0.8 K3=1.22 K4=1.25（取离水面45m高度值） Wh=576Pa 考虑横向联接系受风，提高1.2，横桥向临时墩所受风力为： Fh=1.2×Ah×W=1.2×1×19.4×2×57.6=3.76t <2>.顺桥向风力计算

顺桥向风压按横桥向风压的70%计，则顺桥向的风压为：Ws=0.7×57.6=40.4 kg/m2考虑横向联接系受风，提高1.2，顺桥向时墩所受风力为： Fs=1.2×As×Ws=1.2×1×19.4×2×40.4=2.7t 对贝雷片桁架而言：

取K1=1.0，K2=0.5，K3=1.0，K4=1.2， W=K1·K2·K3·K4·W0=475.3Pa。

贝雷片支架最大风载：N= W·S=475.3×409=194KN ②.钢管桩基础受水流力 设计水深d=9.37m。 F=K

V2

2g

A=6.3KN

作用位置标高为-6.28+9.37/3=-3.16m F－水流力

V－设计流速(m/s),取V=1.45m/s K－水流阻力系数,取0.8

γ－水的容重，取10KN/m3 g－重力加速度，取10m/s2

A－计算构件与流水垂直平面上的透影面积，A=9.37x0.8=7.5m2 ○

3.墩顶箱梁重量：G1

=574t。 ○4.贝雷片重量：G3=212.5t。 5.钢管桩承载力计算 ○

临时墩有限元模型

（2）临时墩应力分布

桩顶设计竖向力：根据安装工况和运营工况计算，钢管桩桩顶最大反力为750KN。 按打入桩计算钢管桩入土深度： 公式：[P]＝1/1.5·U∑fili U——桩身截面周长；

fi——各土层的极限侧摩阻力（kpa） li——各土层厚度；

根据桩位处地质条件与冲刷情况分别代入各参数，计算出各个桩位处的桩长，钢管 一般入土深度为18m～22m之间。

5.临时墩内力计算

为确保临时墩在架梁状态的安全，特对临时墩进行有限元受力分析，详细检算架梁状 态下临时墩应力状况以及变形情况，有限元软件采用MIDAS。

(1) 本检算采用最不利21m梁段临时墩的受力工况来检算，其有限元模型中，安全系数取1.3。

临时墩架梁状态应力分布

（3）临时墩位移情况如下图示：

临时墩架梁状态位移图

从上有限元模型检算知，在最不利工况下，临时墩应力：σmax=111MPa<[σo]=170 MPa，位移：ω=15mm;完全满足受力与架梁要求。

6.贝雷梁构架计算

对最大跨度单榀贝雷片桁架进行计算，如“最大跨贝雷片结构示意图”所示，桁架按“计算结构简图”进行受力简化进行计算（最不利工况），符合规范要求。

最大跨贝雷片结构示意图

计算结构简图

计算结果：

贝雷片桁架最大应力σmax=126MPa＜[σ]=140 Mpa

贝雷片桁架最大挠度f=22mm,

综合以上计算结果可知：各部件强度、刚度均能满足规范和施工要求。