栈桥

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栈桥设计指南

编制：编制：复核：复核：审核：审核：

路桥华南工程有限公司技术研发部二OO八年二月

目

第1章第2章2.1

录

前言……1钢栈桥设计……3相关资料收集……3

2.2、栈桥结构设计……3第3章3.13.23.33.4钢栈桥结构验算……8设计荷载组

合……8各类材料容许应力……15栈桥设计验算……16主要事项……23

附录：设计实例……25㈠、工程概况……25㈡、结构设计……25㈢、计算过

程中采用的部分参数……26㈣、设计技术参数及荷载的确定……26㈤、主栈桥结构设

计与验算……27

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第1章前言

1.1编制目的

近年来，随着公司承建的项目越来越多，各类临时结构工程也越来越多，设计工作量

也越来越大。为了减少设计工作量、提高设计水平、提高临时结构通用性和提高临时材料

周转使用率，公司计划对一些常用临时结构，推行标准化设计。为此，由公司技术研发部

组织，将进行多项《设计指南》的编写。《设计指南》由技术研发部编制，将作为全公司

范围内各分项工程结构设计的依据和参考，用于指导项目常规施工方案的设计，促进常规

方案的标准化和模块化，从而起到减少项目方案设计人员的设计强度的作用，达到提高临

时材料周转使用率的目的。栈桥作为一种施工通道，是为工程建设服务的一项大型临时结

构，尤其在跨江、跨河甚至跨海大型桥梁建设中，在船只无法靠近的情况下，通过栈桥完

成施工作业成为一项有效常用的工程措施。栈桥具有规模大、载荷重、结构复杂等特点，

目前我公司在建的项目，栈桥的临时工程量很大。栈桥设计有一定的难度，尤其国内缺乏

这方面的规范及参考书，为了给栈桥设计提供方便，减少困难，同时符合公司推行标准化设

计的要求，特编写此指南。在指南编写过程中还参考了近几年来我公司一些项目使用过及

正在使用的各类栈桥，结合其各自的特点及其共同特征进行编写；指南编写本着通用性的

原则，力求适用于各种环境、地质情况，并结合项目自身情况，对其栈桥设计进行指导。《设

计指南》的编写，是一项系统的，庞大的工程，本指南在编写中力求内容完善、实用、无

误。但由于编者经验较少、水平有限，在指南中有不足甚至错误之处在所难免，欢迎批评

指正，并提出宝贵意见，将《设计指南》不断完善。

1.2适用范围

本指南适用于普通江、河、水塘、浅海区域的临时钢栈桥结构的设计及计算。

1

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1.3相关规范及参考资料

本指南编写过程中，主要参考以下规范及文件：a、《公路桥涵设计通用规范（JTG

D60-2004）；》b、《铁路桥涵设计基本规范（TB10002.1-05）；》c、《钢结构设计规

范（GB50017-2003）；》d、《装配式公路钢桥使用手册》；e、《公路桥涵钢结构与

木结构设计规范（JTJ025-86）；》f、《结构力学》；g、《路桥施工计算手册》；h、

《公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ024-85）；》i、《海港水文规范（JTJ213-98）；》

j、《港口工程荷载规范（JTJ215-98）；》k、《港口工程桩基规范（JTJ254-98）；》l、

《内河航道与港口水文规范（JTJ214-2000）；》以及其它相关行业规范，设计图纸等资料。

2

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第2章钢栈桥设计

2.1相关资料收集

在展开进行钢栈桥结构设计前，需要收集以下资料：1)、工程项目设计图纸；2)、

沿线各种地形断面图，地层断面图、地质报告；3)、气象、水文资料；4)、栈桥的功能

和修建栈桥的目的；5)、通过栈桥各种机械资料，主要为机械规格、外形尺寸、性能及轮

压；6)、通过栈桥其他最大和最重构件尺寸、重量。

2.2、栈桥结构设计、栈桥结构设计2.2.1栈桥平面位置确定

栈桥平面位置的确定要结合主体工程施工方法进行全面分析，考虑因素有以下几点：

a、满足施工机械靠近施工现场，方便施工作业；b、确保施工通道畅通；c、尽量与钻孔

平台相结合；d、尽量保证栈桥轴线与主桥轴线平行；e、栈桥布置应不影响水上通航，如

需船舶配合作业，栈桥设置在上游侧；f、不能影响测量观测（桥梁轴线）；以上是栈桥

平面布置确定时应注意的几个问题。事实上各方面因素是相互矛盾的，都要照顾到比较困

难，只能抓主要方面，照顾大局，使栈桥布置协调，方便施工。

2.2.2栈桥净空确定

栈桥标高主要根据当地最大洪水水位（潮位）考虑，桥下净空应根据计算水位或最高

流冰水位加安全高度确定，并保证不会形成流冰、漂浮物阻塞；同时又要考虑施工便道及

施工平台标高，并尽量与其保持一致，尽量避免设计纵坡。在不通航的情况

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下，桥下净空不应小于表2－1规定。如考虑通航情况时，还需考虑满足桥下船只正常

通行。

非通航河流桥下最小净空表2－1

栈桥跨度确定应从安全、经济、搭设方便、满足通航、满足泄洪要求等方面考虑。从

安全角度考虑必须保证在桥梁设计洪水位以内的各级洪水及流冰、漂浮物等的安全通过；

栈桥跨度从设计及制造的角度考虑，跨度设计种类越少越好，以减少设计及制造的工作量，

且节约成本。

2.2.3栈桥跨径选择

栈桥跨径的选择的影响因素较多，目前较常用的跨径有9m、12m、15m、18m、24m及

36m等不同等级，考虑因素主要如下：⑴．通航因素影响，根据航道规划，预留通航孔；

⑵．所用材料影响，一般型钢栈桥9～12m，贝雷栈桥15～18m；⑶．施工方式影响，如

采用履带吊机悬臂施工方法，一般12～18m，受履带吊机起吊能力制约；⑷．受基础形

式影响，如地基较差、基础投入大，一般尽量将跨径加大，设计时可对数种跨径经济性进

行比较。

2.2.4栈桥结构确定

㈠、基础选择目前常用的临时栈桥基础可采用临时钢管桩基础或预应力管桩基础。预

应力管桩基础适用于陆地及浅水区施工，具有单桩承载力大，价格低廉，施工方便等优点，

但基础不能周转使用，需要采用柴油锤插打，需要大型设备（如打桩船）。如采用预应力

混凝土管桩，可参考表2－2（或相关标准）进行选取。预应力混凝土管桩力学性能表2

－2－

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外径(mm)

壁厚(mm)

型号A

预应力钢筋

抗裂弯矩（KN·m)2328335263759954201239276

367454510031161

极限弯矩竖向承载力最大桩节理论重量（KN·m)设计值（KN）长度(m)（Kg/m）

34455977432842224633243212381030

8543150

375131

6φ7.16φ9.08φ10.710φ7.110φ9.012φ9.010φ9.010φ10.713φ10.713φ12.611φ9.0

11φ10.715φ10.715φ12.613φ9.013φ10.717φ10.717φ12.615φ10.715φ12.622φ12.627φ12.6

22φ10.722φ12.630φ12.640φ12.6

300

75

ABBA

400

95

ABBA

500

100125

ABBCA

550

100125

ABBCA

600

110130

ABBCAABBCAABBC

800

110

1000

130

水上钢栈桥基础较多采用钢管桩，钢管桩具有重量轻、施工方便、抵抗弯矩能力强，

方便施工（可用振动锤插打）等特点，应用较为广泛。钢管桩可通过焊接纵向、横向平联

增加整体稳定性。为了统一规格，提高钢管桩周转使用率，设计时应选择表2－3中所规

定的标准材料。

基础材料选用表部位钢管桩可选规格（mm）GB-SPWSP630×8A（mm）15632

2

表2－3

4

Ix(mm)7.5612e+08

Wx(mm)2400392

3

单位重（kg/m）122.7

5

栈桥设计指南GB-SPWSP711×10GB-SPWSP820×10GB-SPWSP820×12

GB-SPWSP1020×12GB-SPWSP1020×14GB-SPWSP1220×12GB-SPWSP1220×14

GB-SPWSP273×6GB-SPWSP325×6桩间平联GB-SPWSP426×6GB-SPWSP426×8

GB-SPWSP508×8GB-SPWSP610×82253798530165030

6.353e+092.088e+092.487e+094.828e+095.600e+098.310e+09

9.657e+094.888e+077.653e+071.746e+082.296e+083.929e+086.857e+08

路桥华南工程有限公司38611805

9352.8199.7239.0298.2347.2

357.3416.239.547.262.182.498.6118.7

㈡、纵、横分配梁、承重梁及桥面系选择横分配梁、选用型钢作为分配梁，选用型钢

或贝雷作为承重梁；桥面采用钢板或倒扣槽钢，钢板厚度为10～12mm，密排倒扣槽钢采

用[20～[25a。各类材料选用时，应该考虑通用性要求，如采用型钢时选用表2－4中所列

材料：

栈桥上部结构材料选用表栈桥上部结构材料选用表部位可选规格（mm）A(mm)

I56aI45a承重梁I36aI32aH600×200H500×200H450×175I45a分配梁I36aI32a

I28aI25aH450×522474851

8341

2

表2－4Wx(mm)234275566925432933

8775566925601200000

3

Ix(mm)6.558e+083.224e+081.580e+081.108e+087.820e+084.780e+082.710e+08

3.224e+081.580e+081.108e+087.115e+075.017e+072.710e+08

4

Iy(mm)1.366e+0708.550e+065.549e+064.590e+062.28e+072.14e+077.93e+06

8.550e+065.549e+064.590e+063.441e+062.804e+067.93e+06

4

Wy(mm)

4834530800

3

单位重（kg/m）106.380.460.052.7106.089.665.580.460.052.743.538.165.56

栈桥设计指南[25a面板[20δ＝10mmδ＝12mm349132833.359e+071.9143+07

1.759e+061.436e+06

路桥华南工程有限公司268728191370

2

6139651748

27.425.8

重量78.5Kg/m重量94.2Kg/m

2

承重梁选用贝雷桁架片时其力学性能如下表：

贝雷力学性能表贝雷力学性能表表2－5

贝雷允许内力表贝雷允许内力表

表2－6

各项目可根据项目当地条件及项目具体情况对栈桥结构及用材进行选定。

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第3章钢栈桥结构验算

3.1设计荷载组合3.13.1.1荷载分类

作用在栈桥上的计算荷载，主要分为永久荷载、可变荷载和偶然荷载3类。永久荷载：

经常作用在结构物上的力可变荷载：出现几率较小的各种外力偶然荷载：偶然发生的外力

3.13.1.2荷载组合

进行栈桥结构设计时，应根据结构特性，按下表所列荷载就其可能发生最不利组合情

况进行计算。

栈桥计算荷载荷载分类序号1永久荷载234567可变荷载891011偶然荷载

12汽车制动力风荷载流水压力冰压力船舶、漂浮物撞击力不与8、11同时参与组合

不与8、10同时参与组合不与10、11同时参与组合荷载名称结构自重土侧压力静水

压力及浮力车辆荷载汽车冲击力汽车引起的土侧压力人群荷载备注表3－1

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3.13.1.3荷载分析

㈠、栈桥自重荷载：包括结构自重及桥面铺装、附属设备等附加重力；结构重力栈桥

自重荷载：标准值按下表所列常用材料的重力密度计算。

常用材料的重力密度表3－2

㈡、土侧压力：分为静土侧压力和主动土侧压力两种；土侧压力：⑴．静土压力的标

准值可按下列公式计算ej=ξγhξ=1-sinφEj=

1ξγH2

2

《公路桥涵设计通用规范（公路桥涵设计通用规范》P20《公路桥涵设计通用规范》

《公路桥涵设计通用规范（公路桥涵设计通用规范》P21《公路桥涵设计通用规范》《公

路桥涵设计通用规范（公路桥涵设计通用规范》P21《公路桥涵设计通用规范》

2

4.2.3-1）4.2.3-2）4.2.3-3）

式中：ej——任一高度h处的静土压力强度（KN/m）；ξ——压实土的静土压力

系数；γ——土的重力密度（KN/m）；φ——土的内摩擦角（°）；h——填土顶面

至任一点的高度（m）；H——填土顶面至基底高度（m）；Ej——高度H范围内单位

宽度的静土压力标准值（KN/m）；

3

在计算倾覆和滑动稳定时，墩、台、挡土墙前侧地面以下不受冲刷部分土的侧压力可

按静土压力计算。⑵．主动土压力标准值可按下式计算：当土层特性无变化但有汽车荷载

作用时，作用在桥台、挡土墙后的主动土压力标准值在β=0时可按下式计算：

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E=

1BμγH（H+2h）2

《公路桥涵设计通用规范（公路桥涵设计通用规范》P21《公路桥涵设计通用规范》

（P21

4.2.3-4）4.2.3-5）

μ=

cos2(??α)?sin(?+δ)sin(??β)?cos2α?cos(α+δ)?1+?cos(α+δ)cos(α?β)??

2

式中：E——主动土压力标准值（KN）；μ——主动土压力系数；γ——土的重

力密度（KN/m）；B——桥台的计算宽度或挡土墙的计算长度（m）；H——计算土

层高度（m）；β——填土表面与水平面夹角，这里β=0；α——桥台或挡土墙背与竖

直面夹角；δ——台背或墙背与填土间的摩擦角，可取δ=φ——土的内摩擦角（°）；

h——汽车荷载的等代均布土层厚度（m）；

3

φ

2

；

主动土压力的着力点自计算土层底面算起，C=

HH+3h×。3H+2h

图3－1主动土侧压力图

⑶．作用在柱上的土侧压力计算宽度可按下列规定采用：Ⅰ、当li≤D时，作用在

每根柱上的土压力计算宽度可按下式计算：

10

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《公路桥涵设计通用规范（公路桥涵设计通用规范》P22《公路桥涵设计通用规范》

4.2.3-8）

图3－2柱的土侧压力计算宽度Ⅱ、当li＞D时，应根据柱的直径或宽度来考虑柱

间空隙的折减。

《公（公路桥涵设计通用规范》P23《路桥涵设计通用规范》

4.2.3-10）

a、当土层特性有变化或受水位影响是，宜分层计算土的侧压力；b、土的重力密度和

内摩擦角应根据调查或试验确定。

㈢、车辆荷载车辆荷载车辆荷载根据栈桥使用实际情况确定，如不能确定最大车辆荷

载时采用表7汽车荷载进行设计；如确定通过最重车辆为6m3混凝土罐车和50T履带

吊车时，考虑履带吊在栈桥作业时，按50T履带吊+最大吊重（或80t）进行设计。⑴．车

辆荷载的立面、平面尺寸见图3－3、图3－4，主要技术指标规定见表3－3。

车辆荷载主要技术指标表3－3

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车道荷载的立面、图3－3车道荷载的立面、平面尺寸

图3－4车辆荷载横向分布

a、履带—50级荷载的立面、平面尺寸见图5

履带—级荷载的立面、图3－5履带—50级荷载的立面、侧面尺寸

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⑷、冲击荷载汽车在栈桥行驶时限速最大20Km/h，避免栈桥上出现跳车现象，汽车

冲击荷载可按汽车总重的10%计算，即1.1倍系数考虑。⑸、汽车制动力汽车在栈桥

行驶时限速最大20Km/h，禁止在桥上急刹车，汽车制动力可不予考虑。⑹、风荷载、

流水压力①、风荷载对于一般水上栈桥，可不予以考虑风荷载影响；对于位于台风多发地

区桥梁，或海上桥梁施工栈桥，由于其迎风面积较大，设计时应予以考虑风荷载影响。风

荷载假定水平地垂直作用于各部分迎风面积的形心上，其标准值可按下式计算：Fwh=k0

k1k3WdAwhWd=

《公路桥涵设计通用规范（公路桥涵设计通用规范》P28《公路桥涵设计通用规范》

4.3.7-1）

γVd2

2g

《公路桥涵设计通用规范（公路桥涵设计通用规范》P29《公路桥涵设计通用规范》

4.3.7-2）

W0=

γV102

2g

《公路桥涵设计通用规范（公路桥涵设计通用规范》P29《公路桥涵设计通用规范》

4.3.7-3）

Vd=k2k5V10

《公路桥涵设计通用规范（公路桥涵设计通用规范》P29《公路桥涵设计通用规范》

《公路桥涵设计通用规范（公路桥涵设计通用规范》P29《公路桥涵设计通用规范》

4.3.7-4）4.3.7-5）

γ=0.012017e?0.0001Z

式中：Fwh——横桥向风荷载标准值（KN）；

W0——基本风压（KN/m2）；Wd——设计基准风压（KN/m2）；Awh——横

向迎风面积（m2），按结构各部分的实际尺寸计算；V10——桥梁所在地区的设计基本

风速(m/s)，系按平坦空旷地面，离地面10m高，

重现期为100年10min平均最大风速计算确定；

Vd——高度Z处的设计基准风速(m/s)；

Z——距地面或水面的高度（m）；

γ——空气重力密度（KN/m3）；

k0——设计风速重现期换算系数，对于平台结构可取0.75，当桥梁位于台风多发地

区时，可根据实际情况适度提高k0值；

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k3——地形、地理条件系数，一般取1.0；k5——阵风风速系数，对A、B类地表

k5＝1.38，对C、D类地表k5＝1.70。A、B、

C、D地表类别对应的地表状况见表3－8；地表分类表3－4

k2——考虑地面粗糙度类别和剃度风的风速高度变化修正系数，按下表取用；

风速高度变化修正系数K2表3－5

k1——风载阻力系数，按下列规定确定：

式中：B——宽度（m）；

H——高度（m）。

②、流水压力桥墩上流水压力标准值按下式计算：

《公路桥涵设计通用规范（公路桥涵设计通用规范》P33《公路桥涵设计通用规范》

4.3.8）

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K——桥墩形状系数，见表3－6桥墩形状系数表3－6

⑺、船舶或漂流物撞击力栈桥设计时常与平台、码头结合考虑，在靠近码头或平台

部位需要设置防撞装置，如防撞桩等，栈桥本身结构可以不予以考虑船舶撞击力影响。漂

流物横桥向撞击力标准值按下式计算：F=WVgT

《公路桥涵设计通用规范（公路桥涵设计通用规范》P37《公路桥涵设计通用规范》

4.4.2）

式中：W——漂流物重力(kN)，应根据河流中漂流物情况，按实际调查确定；

V——水流速度(m/s)；

T——撞击时间(s)，应根据实际资料估计，在无实际资料时，可用1s；g——重

力加速度(m/s2)。

3.2各类材料容许应力

根据《钢结构设计规范》，计算时Q235、Q345钢材的强度设计值取值如表3-9。根

据《公路桥涵钢结构与木结构设计规范》，栈桥结构设计采用容许应力法，容如对临许

应力值为极限应力值/1.5，Q235钢的容许应力=极限应力210/1.5=140Mpa，时性结构，

采用1.3容许应力提高系数；栈桥结构采用Q235钢材的容许应力值如下：轴向应力

[σ]=140×1.3≈180Mpa；[σw]=145×1.3≈185Mpa；[τ]=85×1.3≈110Mpa。

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栈桥设计指南设计用钢材强度值钢材型号钢材序号12Q2353456Q34578

35~5050~14540~6060~1001616~352构件

钢号厚度mm1616~40抗拉,压,弯fMPa215205抗剪fvMPa125120

路桥华南工程有限公司表3-9端面承压fceMPa32

栈桥设计还需对刚度进行验算，控制各构件挠度，满足结构刚度要求，并利于材料周

转使用。挠度的容许值一般为挠度与梁跨长的比值满足

fmax11≤~。l250400

3.3栈桥设计栈桥设计验算

栈桥由基础及承重结构组成。基础分为桥头桥台及桩基础；承重结构自桩顶向上分为，

承重梁、分配梁及桥面附属结构。

基础设计计算（承载力、稳定性、入土深度）3.3.1基础设计计算（承载力、稳定性、

入土深度）

栈桥基础设计时考虑桥头采用重力式混凝土桥台或重力式砌体结构，也可采用支撑桩

桥台，水中部分采用钢管桩进行支撑。㈠、扩大基础设计计算㈠、扩大基础设计计算扩

大基础设计桥头采用扩大基础设计时，需进行桥台抗倾覆验算和基底承载力计算。进行抗

倾覆验算时其荷载组合应为：台后有汽车荷载作用时产生的被动土压力。①、将汽车荷载

换算成等代均布土层厚度：

h=

ΣGBlγ

《公路桥涵设计通用规范（公路桥涵设计通用规范》P27《公路桥涵设计通用规范》

4.3.4-1）

式中：在破坏棱体长度范围内只能放一辆重车，因为栈桥为双车道，则ΣG=2×G；

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L为破坏棱体长度，对于台背为竖直时，L=Htgθ，H为桥台高度，

tgθ=tgω+(ctgφ+tgω)(tgω?tgα)而ω=φ+δ+α；

②、土压力：

1Ej=BμγH（H+2h）2

《公路桥涵设计通用规范（公路桥涵设计通用规范》P21《公路桥涵设计通用规范》

4.2.3-1）

其水平分力：Ejx=Ejcos(δ+α),对基底形心水平弯矩Mjx=Ejxc×C；其竖向分力：

Ejy=Ejsin(δ+α),,对基底形心竖向弯矩Mjy=Ejy×C；③、基底应力：σ=∑P∑

M+AW

式中：∑P为桥台自重及土侧压力竖向分力；

∑M为桥台自重对形心产生弯矩及土侧压力产生弯矩；

A为底面积；

Bh'2W=，h’为填土高度；6

④、稳定性验算：抗倾覆稳定系数K0=

ye0

式中：y——基底截面重心至压力最大一边的边缘的距离；

e0——外力合力偏心距，e0=

∑Pe+∑Th，P为各竖直分力，T为各水平分力，e为∑P

相应于P作用点至基底形心的距离，h为相应于T作用点至基底的距离；K0——一

般对主要荷载组合取k0≥1.5，各种附加荷载组合取k0≥1.1~1.3；

抗滑移稳定稳定系数：Kc=

μ∑P

∑T

式中：μ——基础底面与地基土间的摩擦系数，如无实测资料时可参考表3－10。P

——各竖直分力；

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栈桥设计指南T——各水平分力；Kc——一般取kc≥1.2~1.3；摩擦系数μ摩

擦系数μ地基土分类μ粘软塑土硬塑0.3亚粘土、亚砂土、半干硬粘土0.3~0.4

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表3－10岩石硬质碎石类土

砂类土

软

质

0.25

0.4

0.5

0.4~0.6

0.6~0.7

㈡、桩基础设计计算（载力、稳定性、入土深度）㈡、桩基础设计计算（承载力、稳

定性、入土深度）桩基础设计计算基础采用钢管桩（或PHC桩）时，主要计算方式如下。

⑴、管桩竖向容许承载力按下式计算

[P]＝

1U∑liτi《基础工程》(基础工程》P82(3-7)或参考港口工程桩基规范》工

程桩基规范P8(4.2.4))《港口工程桩基规范》1.55

式中：[P]——单桩轴向受压容许承载力（KN）由于为临时结构，，承载力进行

提高为1/1.55

U——桩的周长（m）li——局部冲刷线以下各层土层厚度（m）

τi——与li对应的各土层与桩壁的极限摩阻力（kPa），如有地质资料，按地质资

料取

值，如无详细地质资料，按下表3－11采用。打入桩桩周土的极限摩阻力打入桩桩

周土的极限摩阻力土类状态

τi值

表3－11

极限摩阻力τi(kPa)15～3030～4545～6060～7575～8585～95

1.5≥IL≥11＞IL≥0.75粘性土0.75＞IL≥0.50.5＞IL≥0.250.25＞IL≥00＞IL稍

粉细砂中密中砂中松密实密

20～3535～6565～8055～75

18

栈桥设计指南密粗砂中密实密实

路桥华南工程有限公司75～9070～9090～105

按上式计算出单桩轴向受压容许承载力应大于单桩实际竖向承载力，满足受力要求。

⑵、钢管桩竖向容许承载力按下式计算

pj=λsUΣτili+λpAσR

当hb/ds＜5时当hb/ds≥5时

(《基础工程》P83基础工程》

(3-8))

λp=0.16

hbλsds

(《基础工程》P83

(3-9))

λp=0.8λs

(《基础工程》P83(3-10))

式中：λp——桩底端闭塞效应系数，对于闭口桩λp=1，对于敞口桩按上式取值λs

——侧阻挤土效应系数，对于闭口桩λs=1，敞口桩按表3－12取值hb——桩底端进入持

力层深度ds——钢管桩内直径

敞口钢管桩桩侧阻挤土效应系数λs钢管桩内径（mm）λs＜6001.007000.93800

0.879000.82表3－1210000.77

⑶、桩在水平力作用下的计算对于一般栈桥，可以不予以考虑水平力作用的影响；对

于海上栈桥设计，需考虑在泊船通过时，由船舶的冲击引起的水平力和波浪力产生的水平

力及力矩作用；以及强涌潮影响，需考虑栈桥承受风和强涌潮等水平力作用。对于需考虑

水平力或力矩作用时，采用假想嵌固点法计算，采用m法，桩基础的入土深度Lt≥4T，

满足弹性长桩条件，T为桩的相对刚度系数(m)，按下式计算确定：

T=

5

EpIpmb0

工程桩基规范（港口工程桩基规范》P74(C.2.2-3))《港口工程桩基规范》

式中

T——桩的相对刚度系数(m)

EP——桩材料的弹性模量(kN/m2)，取2.06×108

19

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IP——桩截面惯性矩(m4)，对钢管桩IP=

(D64

π

4

d4，D为外壁直径，d为内壁直径。

)

m——桩侧地基土的水平抗力系数随深度增长的比例系数（kN/m4）采用地面以下

1.8T，m

深度范围内各土层m的加权平均值；土的m值序号1地基土类别淤泥、淤泥

质土流塑（IL＞1）、软塑（0.75＜2IL≤1）状粘性土、e＞0.9粉土、4500～6000松

散粉细砂、松散填土可塑（0.25＜IL≤0.75）状粘性3土、e＝0.7～0.9粉土、稍密或中

密填土、稍密细纱硬塑（0＜IL≤0.25）坚硬（IL10000～4≤0）状粘性土、e＜0.7粉土、

22000中密的中粗砂、密实老填土

注：当水平位移大于表列数值时，m值应适当降低。

表3－13相应单桩在地面处水平位移

4

m值（kN/m）（mm）2000～450010

10

6000～10000

10

10

b0——桩的换算宽度（m）b0取2d，d为桩受力面的桩宽或桩径。，钢管桩受弯

嵌固点深度t=ηT式中

工程桩基规范（港口工程桩基规范》P14(4.3.3))《港口工程桩基规范》

t——受弯嵌固点距泥面深度（m）

η——系数，取1.8~2.2.桩顶铰接或桩的自由长度较大时取较小值，桩顶嵌固

或桩的自由长度较小时取较大值T——桩的相对刚度系数（m）*关于桩基础的详细计

算方式详见《基础工程》《公路桥涵设计通用规范》等相关资料，根、

据不同地层条件、桩长等参数，可能采取的算法不太一致。

3.3.2上部结构设计计算

㈠、承重梁计算

20

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承重梁采用贝雷或型钢，设计时按简支梁进行计算，并根据计算结果进行材料型号选

择。承重梁规格I36a～I56a工钢、350×175～600×200H钢或采用贝雷。⑴．承重

梁材料选择型钢，则按简支梁（或连续梁法）进行计算，先通过荷载布置绘出承重梁弯矩

图，算出最大弯矩Mmax；也可借助计算软件进行计算，钢栈桥设计一般采用4跨一联～

6跨一联的连续结构。简支梁的正应力强度公式为：

Mmax≤[σ]W

对工钢，其最大正应力发生在最大弯矩的横截面上距中性轴最远的各点处，且该处的

剪应力为零。式中Mmax——最大弯据；

W——抗弯截面系数；

[σ]——材料允许弯曲应力剪应力强度公式为：τmax=

QSz≤[τ]Izb

*

对工钢，其危险截面上的最大剪应力发生在中性轴处，且为纯剪应力状态。

式中：[τ]——材料允许剪应力；

Q——为危险截面处剪力；

Sz——为危险截面上的最大剪应力发生处对其中性轴的静矩，对工钢为中性轴任一

边的半个横截面面积对中性轴的静矩；

*

Iz——为整个横截面对中性轴的惯性矩；

b——矩形截面的宽度，对工钢b为腹板厚度。

⑵．采用贝雷可根据计算出的最大弯矩和剪力按下表检查贝雷是否满足受力要求。

桁架的容许内力

表17

21

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㈡、分配梁计算㈡、分配梁计算分配梁栈桥横、纵向分配均采用型钢，横向分配

梁采用点焊（型钢纵梁）U型螺栓或（贝雷纵梁）与承重梁梁连接，横向分配梁采用

规格I12.6～I45a工钢。纵向分配梁位于横向分配梁上方，纵向分配梁兼做桥面板使用，

采用规格[20a或[25a槽钢倒扣在横向分配梁上，纵向分配梁与横向分配梁点焊连接。纵、

横向分配梁可按简支梁（或连续梁法）进行计算，或采用结构计算软件建立框架模型，主

要验算其弯应力、剪应力、主应力等指标。㈢、横向联系计算㈢、横向联系计算横向联

系计算时，可将结构视为底端约束的刚架，横向联系视为刚架中的链杆，只承受轴向力。

按下式验算横向联系稳定性是否满足要求：

N≤φ1[σ]A

式中：N——计算轴力，为流水压力、波浪力及漂浮物撞击力等作用在钢架产生的内

力；

A——截面面积；

φ1——轴向受压构件的纵向弯曲系数，根据钢种、截面形式及弯曲方向等按表采用；

[σ]——材料允许轴向应力。

㈣、钢护筒牛腿计算㈣、钢护筒牛腿计算为使纵梁能在钢管桩上稳固放置，需在钢

护筒上焊接牛腿，作为承重梁的支撑点。在此种情况，需对牛腿焊缝按同时承受弯矩、剪

力角焊缝强度作验算。其计算公式为：τA=τM+τV≤[τf]

22

式中：τA——焊缝在弯矩、剪力共同作用下的应力值；

τM——焊缝在弯矩作用下的应力值，M=τ

M，f为焊缝抗弯截面面积；WWf

22

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τV——焊缝在剪力作用下的应力值，τV=

V，Af为焊缝有效面积；Af

3.4主要事项主要材料防腐、3.4.1主要材料防腐、保护要求

栈桥主要构件：钢管桩基础、分配梁、承重梁、横向联系、面板等材料都要求多次周

转使用，使用前应按照公司相关周转材料管理文件要求，进行防腐涂装。涂装时得环境温

度和相对湿度应符合涂料产品说明书得要求，当产品说明书无要求时，环境温度在5～38℃

之间，相对湿度不应大于85％。涂装时构件表面不应有结露；涂装后4h内应保护免受雨

淋。涂装前钢材表面应进行除锈等处理，除去钢材表面的焊渣、焊疤、灰尘、油污、水和

毛刺等。涂层宜均匀、无明显皱皮、流坠、针眼和气泡等。对于钢管桩、型钢、钢板等不

同类型，防腐涂装要求详见公司有关文件规定。

3.4.2其它要求

⑴、附属结构如护栏、安全网等设施未在本设计指南中提及，应根据实际情况设置安

全防护装置；⑵、在使用期间，如基础局部冲刷过大，应在基础周围抛片石砂袋等防止冲

刷，保证其使用安全；⑶、另外在使用期间桥头两端应设置一些警示设置，并对过往车辆

进行限速；栈桥上间隔一定距离应设置一座路灯，防止夜间车辆不慎坠入桥下。

3.4.3设计者应注意的事项

⑴．本指南中所列的验算方法来自于相关规范，但不一定全面；可作为正常条件下，

钢栈桥设计验算的参考，如遇特殊情况时，应查阅相关的规范、手册，选取合适的方法。

⑵．钢栈桥作为临时结构，施工期将受到洪水、台风、风暴潮等不良气候因素的影响，设

计时应该有一定的安全储备。⑶．钢栈桥材料用量较大，设计时应尽量减少对型材的焊接、

切割和破坏，做好防腐措施，控制设计变形量，方便材料周转使用。

23

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⑷．结构选材时尽量选择较为通用的型材，方便周转至其它部位使用。⑸．设计完成

后，要对施工人员进行现场交底，对现场施工质量进行检验，保证施工质量能够满足设计

要求。

24

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附录：设计实例

新造珠江特大桥D4合同段钢栈桥设计计算书

㈠、工程概况㈠、工程概况

新造珠江特大桥为广州新洲至化龙快速路上的控制性工程，全长1980m。其中引桥长

1222m，斜拉主桥长758m，珠江大桥桥跨组合为6×（3×41.3）m＋2×41.3m＋

（64+140+350+140+64)m＋（2×48m+40）＋2×（4×32.5）m。主线按双向六车道，设计

行车速度为80km/h；主桥桥宽31米，引桥标准桥宽28.5米；本工程总工期30个月。主

桥为主跨为350m的双塔斜拉桥。22#、23#主墩以及21#辅助墩为水中基础，需搭设栈桥

及平台进行施工。根据工程所处地区的地质环境条件，拟采用型钢在南、北两岸搭设钢栈

桥及钻孔施工平台。桥位处于南亚热带海洋性季风气候区，雨量充沛，且为珠江水系入海

口，河网发育，为地下水渗入补给提供了充足水源。地下水由第四系孔隙水和基岩裂隙水

组成。以第四系孔隙水为主，砂层系主要含水层，由于其分布广，厚度较大，连通性较好，

透水性强，故水量丰富。地下水由于水里梯度小，水平排泄缓慢，水位一般埋深较浅，水

位埋深0.2～0.5m。下伏基岩泥质粉砂岩、砂岩、混合岩（强风化、弱风化）裂隙较发育，

有地下水活动痕迹，故其基岩裂隙水具有一定的出水量。新造水道最高通航水位+7.464m，

最低通航水位+3.674m，平均高潮位+5.944m，平均低潮位+4.344m，设计水位7.68m。承

台设计顶标高为-1.3m，底标高为-6.3m。

㈡、结构设计㈡、结构设计

钢栈桥采用型钢的组合结构形式，北岸钢栈桥采用8.25×17+6.75m跨径组合、南岸

钢栈桥采用6.75+8.25+7.75×4+8m跨径组合。钢栈桥采用Φ630×8mm的钢管桩作为基

础，钢管桩横桥向中心距为400cm，在钢管桩上面设置双肢I45型钢作为承重梁，并设

置牛腿与钢管桩进行连接。承重梁上面设置I45型钢作为第一层分配梁，上面铺设[20a型

钢作为第二层分配梁，中心距为25cm，形成栈桥。钢栈桥的两侧设置

25

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Φ48钢管作为防护栏。桥台采用7.5号浆砌片、块石桥台(石料强度不小于30号)，为

一长7m、宽3m、高2m的长方体。钢栈桥的布置图如下：

钢栈桥断面图（单位：m）

㈢、计算过程中采用的部分参数㈢、计算过程中采用的部分参数

Q235钢材的允许应力：【σ】＝180MPaQ235钢材的允许剪应力：【τ】＝110MPa

Q235钢材的弹性模量：E＝2.1×105Mpa16Mn钢材的允许应力：【σ】＝237MPa16Mn

钢材的允许剪应力：【τ】＝104MPa16Mn钢材的弹性模量：E＝2.1×105Mpa

㈣、设计技术参数及荷载的确定㈣、设计技术参数及荷载的确定

1．根据实际情况，栈桥通过最重车辆为6m3混凝土罐车和50T履带吊车，则计算荷

载为50T履带吊及砼罐车。取最大荷载50T履带吊，自重约为50T，其计算工况为最重

荷载在栈桥上行驶时对栈桥的影响，考虑可能出现的履带吊停留在栈桥上吊装作业时的情

况，吊重按20T考虑，则考虑1.1的冲击系数最后取77T进行计算。

26

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2．结构自重按实际重量计入；3．流水压力因新造珠江特大桥施工图设计说明中未提

供相关数据，出于安全考虑，施工区域流水设计流速300cm/s。根据《公路桥涵设计通用

规范》，则流水压力为：Fw=kAγV/2g=0.8×0.63×10×3/2×9.81=2.212KN/m即钢管桩

在水中的自由段承受2.212KN/m的水流压力。4．风荷载不考虑风荷载5.桥台范围地基

土的物理、力学性能指标见表11表F-1

取土深度（自地面算起）（m）02.5天然状态下土的物理指标含水量ω%20.4

43.7天然容重γ（KN/m3）26．926．5

22

土工试验结果表

塑性界限直剪试验液性指数Ip压缩系数α1-22(mm/N)

标高

孔隙比e

土粒密度ρ3(t/m)

液塑限限ωlωp

塑性指数Ip

粘聚力c2（KN/m）

内摩擦角Φ°25.95.8

6.694.19

0.5731.213

2.692.65

0.151.28

0.2760.85

30.510.1

台后填土γ=17KN/m3，内摩擦角Φ=35°，粘聚力c=0，基底土层承载力150Kpa。6.

河道地质情况表F-2地质情况表编号123土层名称淤泥Qm4粉砂中粗砾砂厚度

(m)3.95.14.6极限摩阻力(KPa)104075

㈤、主栈桥结构设计与验算㈤、主栈桥结构设计与验算

1.桥台计算1.桥台计算根据分析，在台后填土表面有汽车荷载时，桥台稳定性最不利，

按最不利荷载进行

27

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计算。土压力按台背竖直，α=0；填土内摩擦角Φ=35°，台背与填土间外摩擦角δ=

=17.5°；台后填土为水平，β=0。l=Htgθ=H×（tgω+(ctgφ+tgω)(tgω?tgα)）

=2×0.583=1.166

1Φ2

μ=

cos2(??α)?sin(?+δ)sin(??β)?cos2α?cos(α+δ)?1+?cos(α+δ)cos(α?β)??

2

=0.247

由汽车荷载换算等代均布土层厚度为h=ΣG2×550==7.2mBlγ7×1.166×

17

1E=BμγH（H+2h）=482KN2

水平分力EX=Ecos(α+δ)=482×cos17.5°=459.7KN

Cx=22+3×7.2HH+3h×=C=×=0.96m3H+2h32+2×7.2

水平力产生弯矩MX=459.7×0.96=441KN·m竖向分力Ey=Esin(α+δ)=482×

sin17.5°=145KN

Cy==1.5－0.96==0.54m

竖向力产生弯矩My=145×0.54=78.3KN·m则基底应力σ=∑P∑M7×3×

2×25+145441?78.3++==91.5Kpa≤150Kpa1AW7×32×7×36满足

要求！抗倾覆稳定系数K0=2.钢管桩计算2.钢管桩计算采用Φ630×8mm的钢管

桩作为基础，考虑最不利情况即50T履带吊在作业时，荷载由2根钢管桩承担，则单

根钢管桩承受P=770÷2=385KN；钢管桩回转半径i＝220mm钢管桩长度为l0＝20.9m

y1.5=5≥1.5=e00.3

满足要求！

28

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钢管桩截面面积Am=15632mm2长细比：λ=l0/i＝95查附表，稳定系数Φ=0.588钢

管容许压力:[N]=Φ×Am×[σ]=0.588×15632×215=1976KN≥385KNφ630cm钢管

桩容许承载力计算：满足要求！

[P]=

1U∑liτi=0.65×π×0.63×(3.9×10+5.1×40+4.6×75)=756KN

≥385KN；1.55

钢管桩承载力满足要求！3.承重梁设计3.承重梁设计承重梁采用双肢I45a工字钢，

取承重梁最大跨径400cm计算,取最不利荷载即由2根承重梁承受履带吊重量，其受力如

图所示：

履带吊机

栈桥荷载布置示意图

P=385KNP=385KN

75

250400

75

承重梁受力简图

29

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最大弯矩M=296.6KN?m最大剪力:Q=392.8KN选2I45a作为承重梁取Q235

钢的弯曲应力：[σw]=215Mpa，[τ]=125MPaI45a的抵抗矩为W=1.43111×106mm

3，截面面积为：A=10200mm2，惯性矩为：Iz=3.22×108mm4，中性轴任

一边的半个横截面面积对中性轴的静矩：

Sz=829582mm3，腹板厚度b=11.5mm。

*

最大弯曲正应力为Mmax=最大剪应力为τmax

*

Mmax148.3×106==103MPa≤[σ]W1.43111×106

QSz392.8×829582×103===44≤[τ],满足强度要求。Izb3.22×108

×11.5×2

4.第一层分配梁设计4.第一层分配梁设计第一层分配梁采用I45a工字钢，间距

35cm，最大跨径825cm；取最不利荷载即在跨中由6根承重梁承受履带吊重量，则单根

受力如图：

q=43KN/m

187.5

450825

187.5

第一层分配梁受力简图弯矩M=281.3KN?m剪力:Q=72.3KN选I45a作为承重

梁弯曲正应力为Mmax剪应力为τmax=

Mmax281.3×106===187MPaW1.43111×106

*

QSz72.3×829582×103==16.2≤[τ]，满足强度要求。8Izb3.22×10×

11.5

30

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5.第二层分配梁设计5.第二层分配梁设计第二层分配梁采用[20a槽钢，间距25cm，

最大跨径35cm；取最不利荷载即在跨中由10根承重梁承受履带吊重量，则单根受力如

图：

q=38.5KN/m

35

第二层分配梁受力简图由于槽钢反扣，普槽20a截面几何参数图：

图8腹板总厚TW=7mm

普槽20a截面几何参数图

弯矩：M=qL2/8＝38.5×0.35/8=0.6×106N·mm弯曲正应力为σmax＝Mmax/W=0.6

×106＝9.2Mpa<[σw]＝170Mpa，满足要求。64642.5

剪力:Q=ql/2=38.5×0.35/2=6.7KN剪应力为τ=

Q×SX6700×26483==19.4Mpa＜145Mpa，满足要求。IX×TW1317188.8×

7

6．整体稳定性栈桥整体稳定性需采用软件建模计算，在此不再赘述。

31

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栈桥设计指南

编制：编制：复核：复核：审核：审核：

路桥华南工程有限公司技术研发部二OO八年二月

目

第1章第2章2.1

录

前言……1钢栈桥设计……3相关资料收集……3

2.2、栈桥结构设计……3第3章3.13.23.33.4钢栈桥结构验算……8设计荷载组

合……8各类材料容许应力……15栈桥设计验算……16主要事项……23

附录：设计实例……25㈠、工程概况……25㈡、结构设计……25㈢、计算过

程中采用的部分参数……26㈣、设计技术参数及荷载的确定……26㈤、主栈桥结构设

计与验算……27

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第1章前言

1.1编制目的

近年来，随着公司承建的项目越来越多，各类临时结构工程也越来越多，设计工作量

也越来越大。为了减少设计工作量、提高设计水平、提高临时结构通用性和提高临时材料

周转使用率，公司计划对一些常用临时结构，推行标准化设计。为此，由公司技术研发部

组织，将进行多项《设计指南》的编写。《设计指南》由技术研发部编制，将作为全公司

范围内各分项工程结构设计的依据和参考，用于指导项目常规施工方案的设计，促进常规

方案的标准化和模块化，从而起到减少项目方案设计人员的设计强度的作用，达到提高临

时材料周转使用率的目的。栈桥作为一种施工通道，是为工程建设服务的一项大型临时结

构，尤其在跨江、跨河甚至跨海大型桥梁建设中，在船只无法靠近的情况下，通过栈桥完

成施工作业成为一项有效常用的工程措施。栈桥具有规模大、载荷重、结构复杂等特点，

目前我公司在建的项目，栈桥的临时工程量很大。栈桥设计有一定的难度，尤其国内缺乏

这方面的规范及参考书，为了给栈桥设计提供方便，减少困难，同时符合公司推行标准化设

计的要求，特编写此指南。在指南编写过程中还参考了近几年来我公司一些项目使用过及

正在使用的各类栈桥，结合其各自的特点及其共同特征进行编写；指南编写本着通用性的

原则，力求适用于各种环境、地质情况，并结合项目自身情况，对其栈桥设计进行指导。《设

计指南》的编写，是一项系统的，庞大的工程，本指南在编写中力求内容完善、实用、无

误。但由于编者经验较少、水平有限，在指南中有不足甚至错误之处在所难免，欢迎批评

指正，并提出宝贵意见，将《设计指南》不断完善。

1.2适用范围

本指南适用于普通江、河、水塘、浅海区域的临时钢栈桥结构的设计及计算。

1

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1.3相关规范及参考资料

本指南编写过程中，主要参考以下规范及文件：a、《公路桥涵设计通用规范（JTG

D60-2004）；》b、《铁路桥涵设计基本规范（TB10002.1-05）；》c、《钢结构设计规

范（GB50017-2003）；》d、《装配式公路钢桥使用手册》；e、《公路桥涵钢结构与

木结构设计规范（JTJ025-86）；》f、《结构力学》；g、《路桥施工计算手册》；h、

《公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ024-85）；》i、《海港水文规范（JTJ213-98）；》

j、《港口工程荷载规范（JTJ215-98）；》k、《港口工程桩基规范（JTJ254-98）；》l、

《内河航道与港口水文规范（JTJ214-2000）；》以及其它相关行业规范，设计图纸等资料。

2

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第2章钢栈桥设计

2.1相关资料收集

在展开进行钢栈桥结构设计前，需要收集以下资料：1)、工程项目设计图纸；2)、

沿线各种地形断面图，地层断面图、地质报告；3)、气象、水文资料；4)、栈桥的功能

和修建栈桥的目的；5)、通过栈桥各种机械资料，主要为机械规格、外形尺寸、性能及轮

压；6)、通过栈桥其他最大和最重构件尺寸、重量。

2.2、栈桥结构设计、栈桥结构设计2.2.1栈桥平面位置确定

栈桥平面位置的确定要结合主体工程施工方法进行全面分析，考虑因素有以下几点：

a、满足施工机械靠近施工现场，方便施工作业；b、确保施工通道畅通；c、尽量与钻孔

平台相结合；d、尽量保证栈桥轴线与主桥轴线平行；e、栈桥布置应不影响水上通航，如

需船舶配合作业，栈桥设置在上游侧；f、不能影响测量观测（桥梁轴线）；以上是栈桥

平面布置确定时应注意的几个问题。事实上各方面因素是相互矛盾的，都要照顾到比较困

难，只能抓主要方面，照顾大局，使栈桥布置协调，方便施工。

2.2.2栈桥净空确定

栈桥标高主要根据当地最大洪水水位（潮位）考虑，桥下净空应根据计算水位或最高

流冰水位加安全高度确定，并保证不会形成流冰、漂浮物阻塞；同时又要考虑施工便道及

施工平台标高，并尽量与其保持一致，尽量避免设计纵坡。在不通航的情况

3

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下，桥下净空不应小于表2－1规定。如考虑通航情况时，还需考虑满足桥下船只正常

通行。

非通航河流桥下最小净空表2－1

栈桥跨度确定应从安全、经济、搭设方便、满足通航、满足泄洪要求等方面考虑。从

安全角度考虑必须保证在桥梁设计洪水位以内的各级洪水及流冰、漂浮物等的安全通过；

栈桥跨度从设计及制造的角度考虑，跨度设计种类越少越好，以减少设计及制造的工作量，

且节约成本。

2.2.3栈桥跨径选择

栈桥跨径的选择的影响因素较多，目前较常用的跨径有9m、12m、15m、18m、24m及

36m等不同等级，考虑因素主要如下：⑴．通航因素影响，根据航道规划，预留通航孔；

⑵．所用材料影响，一般型钢栈桥9～12m，贝雷栈桥15～18m；⑶．施工方式影响，如

采用履带吊机悬臂施工方法，一般12～18m，受履带吊机起吊能力制约；⑷．受基础形

式影响，如地基较差、基础投入大，一般尽量将跨径加大，设计时可对数种跨径经济性进

行比较。

2.2.4栈桥结构确定

㈠、基础选择目前常用的临时栈桥基础可采用临时钢管桩基础或预应力管桩基础。预

应力管桩基础适用于陆地及浅水区施工，具有单桩承载力大，价格低廉，施工方便等优点，

但基础不能周转使用，需要采用柴油锤插打，需要大型设备（如打桩船）。如采用预应力

混凝土管桩，可参考表2－2（或相关标准）进行选取。预应力混凝土管桩力学性能表2

－2－

4

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外径(mm)

壁厚(mm)

型号A

预应力钢筋

抗裂弯矩（KN·m)2328335263759954201239276

367454510031161

极限弯矩竖向承载力最大桩节理论重量（KN·m)设计值（KN）长度(m)（Kg/m）

34455977432842224633243212381030

8543150

375131

6φ7.16φ9.08φ10.710φ7.110φ9.012φ9.010φ9.010φ10.713φ10.713φ12.611φ9.0

11φ10.715φ10.715φ12.613φ9.013φ10.717φ10.717φ12.615φ10.715φ12.622φ12.627φ12.6

22φ10.722φ12.630φ12.640φ12.6

300

75

ABBA

400

95

ABBA

500

100125

ABBCA

550

100125

ABBCA

600

110130

ABBCAABBCAABBC

800

110

1000

130

水上钢栈桥基础较多采用钢管桩，钢管桩具有重量轻、施工方便、抵抗弯矩能力强，

方便施工（可用振动锤插打）等特点，应用较为广泛。钢管桩可通过焊接纵向、横向平联

增加整体稳定性。为了统一规格，提高钢管桩周转使用率，设计时应选择表2－3中所规

定的标准材料。

基础材料选用表部位钢管桩可选规格（mm）GB-SPWSP630×8A（mm）15632

2

表2－3

4

Ix(mm)7.5612e+08

Wx(mm)2400392

3

单位重（kg/m）122.7

5

栈桥设计指南GB-SPWSP711×10GB-SPWSP820×10GB-SPWSP820×12

GB-SPWSP1020×12GB-SPWSP1020×14GB-SPWSP1220×12GB-SPWSP1220×14

GB-SPWSP273×6GB-SPWSP325×6桩间平联GB-SPWSP426×6GB-SPWSP426×8

GB-SPWSP508×8GB-SPWSP610×82253798530165030

6.353e+092.088e+092.487e+094.828e+095.600e+098.310e+09

9.657e+094.888e+077.653e+071.746e+082.296e+083.929e+086.857e+08

路桥华南工程有限公司38611805

9352.8199.7239.0298.2347.2

357.3416.239.547.262.182.498.6118.7

㈡、纵、横分配梁、承重梁及桥面系选择横分配梁、选用型钢作为分配梁，选用型钢

或贝雷作为承重梁；桥面采用钢板或倒扣槽钢，钢板厚度为10～12mm，密排倒扣槽钢采

用[20～[25a。各类材料选用时，应该考虑通用性要求，如采用型钢时选用表2－4中所列

材料：

栈桥上部结构材料选用表栈桥上部结构材料选用表部位可选规格（mm）A(mm)

I56aI45a承重梁I36aI32aH600×200H500×200H450×175I45a分配梁I36aI32a

I28aI25aH450×522474851

8341

2

表2－4Wx(mm)234275566925432933

8775566925601200000

3

Ix(mm)6.558e+083.224e+081.580e+081.108e+087.820e+084.780e+082.710e+08

3.224e+081.580e+081.108e+087.115e+075.017e+072.710e+08

4

Iy(mm)1.366e+0708.550e+065.549e+064.590e+062.28e+072.14e+077.93e+06

8.550e+065.549e+064.590e+063.441e+062.804e+067.93e+06

4

Wy(mm)

4834530800

3

单位重（kg/m）106.380.460.052.7106.089.665.580.460.052.743.538.165.56

栈桥设计指南[25a面板[20δ＝10mmδ＝12mm349132833.359e+071.9143+07

1.759e+061.436e+06

路桥华南工程有限公司268728191370

2

6139651748

27.425.8

重量78.5Kg/m重量94.2Kg/m

2

承重梁选用贝雷桁架片时其力学性能如下表：

贝雷力学性能表贝雷力学性能表表2－5

贝雷允许内力表贝雷允许内力表

表2－6

各项目可根据项目当地条件及项目具体情况对栈桥结构及用材进行选定。

7

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第3章钢栈桥结构验算

3.1设计荷载组合3.13.1.1荷载分类

作用在栈桥上的计算荷载，主要分为永久荷载、可变荷载和偶然荷载3类。永久荷载：

经常作用在结构物上的力可变荷载：出现几率较小的各种外力偶然荷载：偶然发生的外力

3.13.1.2荷载组合

进行栈桥结构设计时，应根据结构特性，按下表所列荷载就其可能发生最不利组合情

况进行计算。

栈桥计算荷载荷载分类序号1永久荷载234567可变荷载891011偶然荷载

12汽车制动力风荷载流水压力冰压力船舶、漂浮物撞击力不与8、11同时参与组合

不与8、10同时参与组合不与10、11同时参与组合荷载名称结构自重土侧压力静水

压力及浮力车辆荷载汽车冲击力汽车引起的土侧压力人群荷载备注表3－1

8

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3.13.1.3荷载分析

㈠、栈桥自重荷载：包括结构自重及桥面铺装、附属设备等附加重力；结构重力栈桥

自重荷载：标准值按下表所列常用材料的重力密度计算。

常用材料的重力密度表3－2

㈡、土侧压力：分为静土侧压力和主动土侧压力两种；土侧压力：⑴．静土压力的标

准值可按下列公式计算ej=ξγhξ=1-sinφEj=

1ξγH2

2

《公路桥涵设计通用规范（公路桥涵设计通用规范》P20《公路桥涵设计通用规范》

《公路桥涵设计通用规范（公路桥涵设计通用规范》P21《公路桥涵设计通用规范》《公

路桥涵设计通用规范（公路桥涵设计通用规范》P21《公路桥涵设计通用规范》

2

4.2.3-1）4.2.3-2）4.2.3-3）

式中：ej——任一高度h处的静土压力强度（KN/m）；ξ——压实土的静土压力

系数；γ——土的重力密度（KN/m）；φ——土的内摩擦角（°）；h——填土顶面

至任一点的高度（m）；H——填土顶面至基底高度（m）；Ej——高度H范围内单位

宽度的静土压力标准值（KN/m）；

3

在计算倾覆和滑动稳定时，墩、台、挡土墙前侧地面以下不受冲刷部分土的侧压力可

按静土压力计算。⑵．主动土压力标准值可按下式计算：当土层特性无变化但有汽车荷载

作用时，作用在桥台、挡土墙后的主动土压力标准值在β=0时可按下式计算：

9

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E=

1BμγH（H+2h）2

《公路桥涵设计通用规范（公路桥涵设计通用规范》P21《公路桥涵设计通用规范》

（P21

4.2.3-4）4.2.3-5）

μ=

cos2(??α)?sin(?+δ)sin(??β)?cos2α?cos(α+δ)?1+?cos(α+δ)cos(α?β)??

2

式中：E——主动土压力标准值（KN）；μ——主动土压力系数；γ——土的重

力密度（KN/m）；B——桥台的计算宽度或挡土墙的计算长度（m）；H——计算土

层高度（m）；β——填土表面与水平面夹角，这里β=0；α——桥台或挡土墙背与竖

直面夹角；δ——台背或墙背与填土间的摩擦角，可取δ=φ——土的内摩擦角（°）；

h——汽车荷载的等代均布土层厚度（m）；

3

φ

2

；

主动土压力的着力点自计算土层底面算起，C=

HH+3h×。3H+2h

图3－1主动土侧压力图

⑶．作用在柱上的土侧压力计算宽度可按下列规定采用：Ⅰ、当li≤D时，作用在

每根柱上的土压力计算宽度可按下式计算：

10

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《公路桥涵设计通用规范（公路桥涵设计通用规范》P22《公路桥涵设计通用规范》

4.2.3-8）

图3－2柱的土侧压力计算宽度Ⅱ、当li＞D时，应根据柱的直径或宽度来考虑柱

间空隙的折减。

《公（公路桥涵设计通用规范》P23《路桥涵设计通用规范》

4.2.3-10）

a、当土层特性有变化或受水位影响是，宜分层计算土的侧压力；b、土的重力密度和

内摩擦角应根据调查或试验确定。

㈢、车辆荷载车辆荷载车辆荷载根据栈桥使用实际情况确定，如不能确定最大车辆荷

载时采用表7汽车荷载进行设计；如确定通过最重车辆为6m3混凝土罐车和50T履带

吊车时，考虑履带吊在栈桥作业时，按50T履带吊+最大吊重（或80t）进行设计。⑴．车

辆荷载的立面、平面尺寸见图3－3、图3－4，主要技术指标规定见表3－3。

车辆荷载主要技术指标表3－3

11

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车道荷载的立面、图3－3车道荷载的立面、平面尺寸

图3－4车辆荷载横向分布

a、履带—50级荷载的立面、平面尺寸见图5

履带—级荷载的立面、图3－5履带—50级荷载的立面、侧面尺寸

12

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⑷、冲击荷载汽车在栈桥行驶时限速最大20Km/h，避免栈桥上出现跳车现象，汽车

冲击荷载可按汽车总重的10%计算，即1.1倍系数考虑。⑸、汽车制动力汽车在栈桥

行驶时限速最大20Km/h，禁止在桥上急刹车，汽车制动力可不予考虑。⑹、风荷载、

流水压力①、风荷载对于一般水上栈桥，可不予以考虑风荷载影响；对于位于台风多发地

区桥梁，或海上桥梁施工栈桥，由于其迎风面积较大，设计时应予以考虑风荷载影响。风

荷载假定水平地垂直作用于各部分迎风面积的形心上，其标准值可按下式计算：Fwh=k0

k1k3WdAwhWd=

《公路桥涵设计通用规范（公路桥涵设计通用规范》P28《公路桥涵设计通用规范》

4.3.7-1）

γVd2

2g

《公路桥涵设计通用规范（公路桥涵设计通用规范》P29《公路桥涵设计通用规范》

4.3.7-2）

W0=

γV102

2g

《公路桥涵设计通用规范（公路桥涵设计通用规范》P29《公路桥涵设计通用规范》

4.3.7-3）

Vd=k2k5V10

《公路桥涵设计通用规范（公路桥涵设计通用规范》P29《公路桥涵设计通用规范》

《公路桥涵设计通用规范（公路桥涵设计通用规范》P29《公路桥涵设计通用规范》

4.3.7-4）4.3.7-5）

γ=0.012017e?0.0001Z

式中：Fwh——横桥向风荷载标准值（KN）；

W0——基本风压（KN/m2）；Wd——设计基准风压（KN/m2）；Awh——横

向迎风面积（m2），按结构各部分的实际尺寸计算；V10——桥梁所在地区的设计基本

风速(m/s)，系按平坦空旷地面，离地面10m高，

重现期为100年10min平均最大风速计算确定；

Vd——高度Z处的设计基准风速(m/s)；

Z——距地面或水面的高度（m）；

γ——空气重力密度（KN/m3）；

k0——设计风速重现期换算系数，对于平台结构可取0.75，当桥梁位于台风多发地

区时，可根据实际情况适度提高k0值；

13

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k3——地形、地理条件系数，一般取1.0；k5——阵风风速系数，对A、B类地表

k5＝1.38，对C、D类地表k5＝1.70。A、B、

C、D地表类别对应的地表状况见表3－8；地表分类表3－4

k2——考虑地面粗糙度类别和剃度风的风速高度变化修正系数，按下表取用；

风速高度变化修正系数K2表3－5

k1——风载阻力系数，按下列规定确定：

式中：B——宽度（m）；

H——高度（m）。

②、流水压力桥墩上流水压力标准值按下式计算：

《公路桥涵设计通用规范（公路桥涵设计通用规范》P33《公路桥涵设计通用规范》

4.3.8）

14

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K——桥墩形状系数，见表3－6桥墩形状系数表3－6

⑺、船舶或漂流物撞击力栈桥设计时常与平台、码头结合考虑，在靠近码头或平台

部位需要设置防撞装置，如防撞桩等，栈桥本身结构可以不予以考虑船舶撞击力影响。漂

流物横桥向撞击力标准值按下式计算：F=WVgT

《公路桥涵设计通用规范（公路桥涵设计通用规范》P37《公路桥涵设计通用规范》

4.4.2）

式中：W——漂流物重力(kN)，应根据河流中漂流物情况，按实际调查确定；

V——水流速度(m/s)；

T——撞击时间(s)，应根据实际资料估计，在无实际资料时，可用1s；g——重

力加速度(m/s2)。

3.2各类材料容许应力

根据《钢结构设计规范》，计算时Q235、Q345钢材的强度设计值取值如表3-9。根

据《公路桥涵钢结构与木结构设计规范》，栈桥结构设计采用容许应力法，容如对临许

应力值为极限应力值/1.5，Q235钢的容许应力=极限应力210/1.5=140Mpa，时性结构，

采用1.3容许应力提高系数；栈桥结构采用Q235钢材的容许应力值如下：轴向应力

[σ]=140×1.3≈180Mpa；[σw]=145×1.3≈185Mpa；[τ]=85×1.3≈110Mpa。

15

栈桥设计指南设计用钢材强度值钢材型号钢材序号12Q2353456Q34578

35~5050~14540~6060~1001616~352构件

钢号厚度mm1616~40抗拉,压,弯fMPa215205抗剪fvMPa125120

路桥华南工程有限公司表3-9端面承压fceMPa32

栈桥设计还需对刚度进行验算，控制各构件挠度，满足结构刚度要求，并利于材料周

转使用。挠度的容许值一般为挠度与梁跨长的比值满足

fmax11≤~。l250400

3.3栈桥设计栈桥设计验算

栈桥由基础及承重结构组成。基础分为桥头桥台及桩基础；承重结构自桩顶向上分为，

承重梁、分配梁及桥面附属结构。

基础设计计算（承载力、稳定性、入土深度）3.3.1基础设计计算（承载力、稳定性、

入土深度）

栈桥基础设计时考虑桥头采用重力式混凝土桥台或重力式砌体结构，也可采用支撑桩

桥台，水中部分采用钢管桩进行支撑。㈠、扩大基础设计计算㈠、扩大基础设计计算扩

大基础设计桥头采用扩大基础设计时，需进行桥台抗倾覆验算和基底承载力计算。进行抗

倾覆验算时其荷载组合应为：台后有汽车荷载作用时产生的被动土压力。①、将汽车荷载

换算成等代均布土层厚度：

h=

ΣGBlγ

《公路桥涵设计通用规范（公路桥涵设计通用规范》P27《公路桥涵设计通用规范》

4.3.4-1）

式中：在破坏棱体长度范围内只能放一辆重车，因为栈桥为双车道，则ΣG=2×G；

16

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L为破坏棱体长度，对于台背为竖直时，L=Htgθ，H为桥台高度，

tgθ=tgω+(ctgφ+tgω)(tgω?tgα)而ω=φ+δ+α；

②、土压力：

1Ej=BμγH（H+2h）2

《公路桥涵设计通用规范（公路桥涵设计通用规范》P21《公路桥涵设计通用规范》

4.2.3-1）

其水平分力：Ejx=Ejcos(δ+α),对基底形心水平弯矩Mjx=Ejxc×C；其竖向分力：

Ejy=Ejsin(δ+α),,对基底形心竖向弯矩Mjy=Ejy×C；③、基底应力：σ=∑P∑

M+AW

式中：∑P为桥台自重及土侧压力竖向分力；

∑M为桥台自重对形心产生弯矩及土侧压力产生弯矩；

A为底面积；

Bh'2W=，h’为填土高度；6

④、稳定性验算：抗倾覆稳定系数K0=

ye0

式中：y——基底截面重心至压力最大一边的边缘的距离；

e0——外力合力偏心距，e0=

∑Pe+∑Th，P为各竖直分力，T为各水平分力，e为∑P

相应于P作用点至基底形心的距离，h为相应于T作用点至基底的距离；K0——一

般对主要荷载组合取k0≥1.5，各种附加荷载组合取k0≥1.1~1.3；

抗滑移稳定稳定系数：Kc=

μ∑P

∑T

式中：μ——基础底面与地基土间的摩擦系数，如无实测资料时可参考表3－10。P

——各竖直分力；

17

栈桥设计指南T——各水平分力；Kc——一般取kc≥1.2~1.3；摩擦系数μ摩

擦系数μ地基土分类μ粘软塑土硬塑0.3亚粘土、亚砂土、半干硬粘土0.3~0.4

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表3－10岩石硬质碎石类土

砂类土

软

质

0.25

0.4

0.5

0.4~0.6

0.6~0.7

㈡、桩基础设计计算（载力、稳定性、入土深度）㈡、桩基础设计计算（承载力、稳

定性、入土深度）桩基础设计计算基础采用钢管桩（或PHC桩）时，主要计算方式如下。

⑴、管桩竖向容许承载力按下式计算

[P]＝

1U∑liτi《基础工程》(基础工程》P82(3-7)或参考港口工程桩基规范》工

程桩基规范P8(4.2.4))《港口工程桩基规范》1.55

式中：[P]——单桩轴向受压容许承载力（KN）由于为临时结构，，承载力进行

提高为1/1.55

U——桩的周长（m）li——局部冲刷线以下各层土层厚度（m）

τi——与li对应的各土层与桩壁的极限摩阻力（kPa），如有地质资料，按地质资

料取

值，如无详细地质资料，按下表3－11采用。打入桩桩周土的极限摩阻力打入桩桩

周土的极限摩阻力土类状态

τi值

表3－11

极限摩阻力τi(kPa)15～3030～4545～6060～7575～8585～95

1.5≥IL≥11＞IL≥0.75粘性土0.75＞IL≥0.50.5＞IL≥0.250.25＞IL≥00＞IL稍

粉细砂中密中砂中松密实密

20～3535～6565～8055～75

18

栈桥设计指南密粗砂中密实密实

路桥华南工程有限公司75～9070～9090～105

按上式计算出单桩轴向受压容许承载力应大于单桩实际竖向承载力，满足受力要求。

⑵、钢管桩竖向容许承载力按下式计算

pj=λsUΣτili+λpAσR

当hb/ds＜5时当hb/ds≥5时

(《基础工程》P83基础工程》

(3-8))

λp=0.16

hbλsds

(《基础工程》P83

(3-9))

λp=0.8λs

(《基础工程》P83(3-10))

式中：λp——桩底端闭塞效应系数，对于闭口桩λp=1，对于敞口桩按上式取值λs

——侧阻挤土效应系数，对于闭口桩λs=1，敞口桩按表3－12取值hb——桩底端进入持

力层深度ds——钢管桩内直径

敞口钢管桩桩侧阻挤土效应系数λs钢管桩内径（mm）λs＜6001.007000.93800

0.879000.82表3－1210000.77

⑶、桩在水平力作用下的计算对于一般栈桥，可以不予以考虑水平力作用的影响；对

于海上栈桥设计，需考虑在泊船通过时，由船舶的冲击引起的水平力和波浪力产生的水平

力及力矩作用；以及强涌潮影响，需考虑栈桥承受风和强涌潮等水平力作用。对于需考虑

水平力或力矩作用时，采用假想嵌固点法计算，采用m法，桩基础的入土深度Lt≥4T，

满足弹性长桩条件，T为桩的相对刚度系数(m)，按下式计算确定：

T=

5

EpIpmb0

工程桩基规范（港口工程桩基规范》P74(C.2.2-3))《港口工程桩基规范》

式中

T——桩的相对刚度系数(m)

EP——桩材料的弹性模量(kN/m2)，取2.06×108

19

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IP——桩截面惯性矩(m4)，对钢管桩IP=

(D64

π

4

d4，D为外壁直径，d为内壁直径。

)

m——桩侧地基土的水平抗力系数随深度增长的比例系数（kN/m4）采用地面以下

1.8T，m

深度范围内各土层m的加权平均值；土的m值序号1地基土类别淤泥、淤泥

质土流塑（IL＞1）、软塑（0.75＜2IL≤1）状粘性土、e＞0.9粉土、4500～6000松

散粉细砂、松散填土可塑（0.25＜IL≤0.75）状粘性3土、e＝0.7～0.9粉土、稍密或中

密填土、稍密细纱硬塑（0＜IL≤0.25）坚硬（IL10000～4≤0）状粘性土、e＜0.7粉土、

22000中密的中粗砂、密实老填土

注：当水平位移大于表列数值时，m值应适当降低。

表3－13相应单桩在地面处水平位移

4

m值（kN/m）（mm）2000～450010

10

6000～10000

10

10

b0——桩的换算宽度（m）b0取2d，d为桩受力面的桩宽或桩径。，钢管桩受弯

嵌固点深度t=ηT式中

工程桩基规范（港口工程桩基规范》P14(4.3.3))《港口工程桩基规范》

t——受弯嵌固点距泥面深度（m）

η——系数，取1.8~2.2.桩顶铰接或桩的自由长度较大时取较小值，桩顶嵌固

或桩的自由长度较小时取较大值T——桩的相对刚度系数（m）*关于桩基础的详细计

算方式详见《基础工程》《公路桥涵设计通用规范》等相关资料，根、

据不同地层条件、桩长等参数，可能采取的算法不太一致。

3.3.2上部结构设计计算

㈠、承重梁计算

20

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承重梁采用贝雷或型钢，设计时按简支梁进行计算，并根据计算结果进行材料型号选

择。承重梁规格I36a～I56a工钢、350×175～600×200H钢或采用贝雷。⑴．承重

梁材料选择型钢，则按简支梁（或连续梁法）进行计算，先通过荷载布置绘出承重梁弯矩

图，算出最大弯矩Mmax；也可借助计算软件进行计算，钢栈桥设计一般采用4跨一联～

6跨一联的连续结构。简支梁的正应力强度公式为：

Mmax≤[σ]W

对工钢，其最大正应力发生在最大弯矩的横截面上距中性轴最远的各点处，且该处的

剪应力为零。式中Mmax——最大弯据；

W——抗弯截面系数；

[σ]——材料允许弯曲应力剪应力强度公式为：τmax=

QSz≤[τ]Izb

*

对工钢，其危险截面上的最大剪应力发生在中性轴处，且为纯剪应力状态。

式中：[τ]——材料允许剪应力；

Q——为危险截面处剪力；

Sz——为危险截面上的最大剪应力发生处对其中性轴的静矩，对工钢为中性轴任一

边的半个横截面面积对中性轴的静矩；

*

Iz——为整个横截面对中性轴的惯性矩；

b——矩形截面的宽度，对工钢b为腹板厚度。

⑵．采用贝雷可根据计算出的最大弯矩和剪力按下表检查贝雷是否满足受力要求。

桁架的容许内力

表17

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㈡、分配梁计算㈡、分配梁计算分配梁栈桥横、纵向分配均采用型钢，横向分配

梁采用点焊（型钢纵梁）U型螺栓或（贝雷纵梁）与承重梁梁连接，横向分配梁采用

规格I12.6～I45a工钢。纵向分配梁位于横向分配梁上方，纵向分配梁兼做桥面板使用，

采用规格[20a或[25a槽钢倒扣在横向分配梁上，纵向分配梁与横向分配梁点焊连接。纵、

横向分配梁可按简支梁（或连续梁法）进行计算，或采用结构计算软件建立框架模型，主

要验算其弯应力、剪应力、主应力等指标。㈢、横向联系计算㈢、横向联系计算横向联

系计算时，可将结构视为底端约束的刚架，横向联系视为刚架中的链杆，只承受轴向力。

按下式验算横向联系稳定性是否满足要求：

N≤φ1[σ]A

式中：N——计算轴力，为流水压力、波浪力及漂浮物撞击力等作用在钢架产生的内

力；

A——截面面积；

φ1——轴向受压构件的纵向弯曲系数，根据钢种、截面形式及弯曲方向等按表采用；

[σ]——材料允许轴向应力。

㈣、钢护筒牛腿计算㈣、钢护筒牛腿计算为使纵梁能在钢管桩上稳固放置，需在钢

护筒上焊接牛腿，作为承重梁的支撑点。在此种情况，需对牛腿焊缝按同时承受弯矩、剪

力角焊缝强度作验算。其计算公式为：τA=τM+τV≤[τf]

22

式中：τA——焊缝在弯矩、剪力共同作用下的应力值；

τM——焊缝在弯矩作用下的应力值，M=τ

M，f为焊缝抗弯截面面积；WWf

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τV——焊缝在剪力作用下的应力值，τV=

V，Af为焊缝有效面积；Af

3.4主要事项主要材料防腐、3.4.1主要材料防腐、保护要求

栈桥主要构件：钢管桩基础、分配梁、承重梁、横向联系、面板等材料都要求多次周

转使用，使用前应按照公司相关周转材料管理文件要求，进行防腐涂装。涂装时得环境温

度和相对湿度应符合涂料产品说明书得要求，当产品说明书无要求时，环境温度在5～38℃

之间，相对湿度不应大于85％。涂装时构件表面不应有结露；涂装后4h内应保护免受雨

淋。涂装前钢材表面应进行除锈等处理，除去钢材表面的焊渣、焊疤、灰尘、油污、水和

毛刺等。涂层宜均匀、无明显皱皮、流坠、针眼和气泡等。对于钢管桩、型钢、钢板等不

同类型，防腐涂装要求详见公司有关文件规定。

3.4.2其它要求

⑴、附属结构如护栏、安全网等设施未在本设计指南中提及，应根据实际情况设置安

全防护装置；⑵、在使用期间，如基础局部冲刷过大，应在基础周围抛片石砂袋等防止冲

刷，保证其使用安全；⑶、另外在使用期间桥头两端应设置一些警示设置，并对过往车辆

进行限速；栈桥上间隔一定距离应设置一座路灯，防止夜间车辆不慎坠入桥下。

3.4.3设计者应注意的事项

⑴．本指南中所列的验算方法来自于相关规范，但不一定全面；可作为正常条件下，

钢栈桥设计验算的参考，如遇特殊情况时，应查阅相关的规范、手册，选取合适的方法。

⑵．钢栈桥作为临时结构，施工期将受到洪水、台风、风暴潮等不良气候因素的影响，设

计时应该有一定的安全储备。⑶．钢栈桥材料用量较大，设计时应尽量减少对型材的焊接、

切割和破坏，做好防腐措施，控制设计变形量，方便材料周转使用。

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⑷．结构选材时尽量选择较为通用的型材，方便周转至其它部位使用。⑸．设计完成

后，要对施工人员进行现场交底，对现场施工质量进行检验，保证施工质量能够满足设计

要求。

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附录：设计实例

新造珠江特大桥D4合同段钢栈桥设计计算书

㈠、工程概况㈠、工程概况

新造珠江特大桥为广州新洲至化龙快速路上的控制性工程，全长1980m。其中引桥长

1222m，斜拉主桥长758m，珠江大桥桥跨组合为6×（3×41.3）m＋2×41.3m＋

（64+140+350+140+64)m＋（2×48m+40）＋2×（4×32.5）m。主线按双向六车道，设计

行车速度为80km/h；主桥桥宽31米，引桥标准桥宽28.5米；本工程总工期30个月。主

桥为主跨为350m的双塔斜拉桥。22#、23#主墩以及21#辅助墩为水中基础，需搭设栈桥

及平台进行施工。根据工程所处地区的地质环境条件，拟采用型钢在南、北两岸搭设钢栈

桥及钻孔施工平台。桥位处于南亚热带海洋性季风气候区，雨量充沛，且为珠江水系入海

口，河网发育，为地下水渗入补给提供了充足水源。地下水由第四系孔隙水和基岩裂隙水

组成。以第四系孔隙水为主，砂层系主要含水层，由于其分布广，厚度较大，连通性较好，

透水性强，故水量丰富。地下水由于水里梯度小，水平排泄缓慢，水位一般埋深较浅，水

位埋深0.2～0.5m。下伏基岩泥质粉砂岩、砂岩、混合岩（强风化、弱风化）裂隙较发育，

有地下水活动痕迹，故其基岩裂隙水具有一定的出水量。新造水道最高通航水位+7.464m，

最低通航水位+3.674m，平均高潮位+5.944m，平均低潮位+4.344m，设计水位7.68m。承

台设计顶标高为-1.3m，底标高为-6.3m。

㈡、结构设计㈡、结构设计

钢栈桥采用型钢的组合结构形式，北岸钢栈桥采用8.25×17+6.75m跨径组合、南岸

钢栈桥采用6.75+8.25+7.75×4+8m跨径组合。钢栈桥采用Φ630×8mm的钢管桩作为基

础，钢管桩横桥向中心距为400cm，在钢管桩上面设置双肢I45型钢作为承重梁，并设

置牛腿与钢管桩进行连接。承重梁上面设置I45型钢作为第一层分配梁，上面铺设[20a型

钢作为第二层分配梁，中心距为25cm，形成栈桥。钢栈桥的两侧设置

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Φ48钢管作为防护栏。桥台采用7.5号浆砌片、块石桥台(石料强度不小于30号)，为

一长7m、宽3m、高2m的长方体。钢栈桥的布置图如下：

钢栈桥断面图（单位：m）

㈢、计算过程中采用的部分参数㈢、计算过程中采用的部分参数

Q235钢材的允许应力：【σ】＝180MPaQ235钢材的允许剪应力：【τ】＝110MPa

Q235钢材的弹性模量：E＝2.1×105Mpa16Mn钢材的允许应力：【σ】＝237MPa16Mn

钢材的允许剪应力：【τ】＝104MPa16Mn钢材的弹性模量：E＝2.1×105Mpa

㈣、设计技术参数及荷载的确定㈣、设计技术参数及荷载的确定

1．根据实际情况，栈桥通过最重车辆为6m3混凝土罐车和50T履带吊车，则计算荷

载为50T履带吊及砼罐车。取最大荷载50T履带吊，自重约为50T，其计算工况为最重

荷载在栈桥上行驶时对栈桥的影响，考虑可能出现的履带吊停留在栈桥上吊装作业时的情

况，吊重按20T考虑，则考虑1.1的冲击系数最后取77T进行计算。

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2．结构自重按实际重量计入；3．流水压力因新造珠江特大桥施工图设计说明中未提

供相关数据，出于安全考虑，施工区域流水设计流速300cm/s。根据《公路桥涵设计通用

规范》，则流水压力为：Fw=kAγV/2g=0.8×0.63×10×3/2×9.81=2.212KN/m即钢管桩

在水中的自由段承受2.212KN/m的水流压力。4．风荷载不考虑风荷载5.桥台范围地基

土的物理、力学性能指标见表11表F-1

取土深度（自地面算起）（m）02.5天然状态下土的物理指标含水量ω%20.4

43.7天然容重γ（KN/m3）26．926．5

22

土工试验结果表

塑性界限直剪试验液性指数Ip压缩系数α1-22(mm/N)

标高

孔隙比e

土粒密度ρ3(t/m)

液塑限限ωlωp

塑性指数Ip

粘聚力c2（KN/m）

内摩擦角Φ°25.95.8

6.694.19

0.5731.213

2.692.65

0.151.28

0.2760.85

30.510.1

台后填土γ=17KN/m3，内摩擦角Φ=35°，粘聚力c=0，基底土层承载力150Kpa。6.

河道地质情况表F-2地质情况表编号123土层名称淤泥Qm4粉砂中粗砾砂厚度

(m)3.95.14.6极限摩阻力(KPa)104075

㈤、主栈桥结构设计与验算㈤、主栈桥结构设计与验算

1.桥台计算1.桥台计算根据分析，在台后填土表面有汽车荷载时，桥台稳定性最不利，

按最不利荷载进行

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计算。土压力按台背竖直，α=0；填土内摩擦角Φ=35°，台背与填土间外摩擦角δ=

=17.5°；台后填土为水平，β=0。l=Htgθ=H×（tgω+(ctgφ+tgω)(tgω?tgα)）

=2×0.583=1.166

1Φ2

μ=

cos2(??α)?sin(?+δ)sin(??β)?cos2α?cos(α+δ)?1+?cos(α+δ)cos(α?β)??

2

=0.247

由汽车荷载换算等代均布土层厚度为h=ΣG2×550==7.2mBlγ7×1.166×

17

1E=BμγH（H+2h）=482KN2

水平分力EX=Ecos(α+δ)=482×cos17.5°=459.7KN

Cx=22+3×7.2HH+3h×=C=×=0.96m3H+2h32+2×7.2

水平力产生弯矩MX=459.7×0.96=441KN·m竖向分力Ey=Esin(α+δ)=482×

sin17.5°=145KN

Cy==1.5－0.96==0.54m

竖向力产生弯矩My=145×0.54=78.3KN·m则基底应力σ=∑P∑M7×3×

2×25+145441?78.3++==91.5Kpa≤150Kpa1AW7×32×7×36满足

要求！抗倾覆稳定系数K0=2.钢管桩计算2.钢管桩计算采用Φ630×8mm的钢管

桩作为基础，考虑最不利情况即50T履带吊在作业时，荷载由2根钢管桩承担，则单

根钢管桩承受P=770÷2=385KN；钢管桩回转半径i＝220mm钢管桩长度为l0＝20.9m

y1.5=5≥1.5=e00.3

满足要求！

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钢管桩截面面积Am=15632mm2长细比：λ=l0/i＝95查附表，稳定系数Φ=0.588钢

管容许压力:[N]=Φ×Am×[σ]=0.588×15632×215=1976KN≥385KNφ630cm钢管

桩容许承载力计算：满足要求！

[P]=

1U∑liτi=0.65×π×0.63×(3.9×10+5.1×40+4.6×75)=756KN

≥385KN；1.55

钢管桩承载力满足要求！3.承重梁设计3.承重梁设计承重梁采用双肢I45a工字钢，

取承重梁最大跨径400cm计算,取最不利荷载即由2根承重梁承受履带吊重量，其受力如

图所示：

履带吊机

栈桥荷载布置示意图

P=385KNP=385KN

75

250400

75

承重梁受力简图

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最大弯矩M=296.6KN?m最大剪力:Q=392.8KN选2I45a作为承重梁取Q235

钢的弯曲应力：[σw]=215Mpa，[τ]=125MPaI45a的抵抗矩为W=1.43111×106mm

3，截面面积为：A=10200mm2，惯性矩为：Iz=3.22×108mm4，中性轴任

一边的半个横截面面积对中性轴的静矩：

Sz=829582mm3，腹板厚度b=11.5mm。

*

最大弯曲正应力为Mmax=最大剪应力为τmax

*

Mmax148.3×106==103MPa≤[σ]W1.43111×106

QSz392.8×829582×103===44≤[τ],满足强度要求。Izb3.22×108

×11.5×2

4.第一层分配梁设计4.第一层分配梁设计第一层分配梁采用I45a工字钢，间距

35cm，最大跨径825cm；取最不利荷载即在跨中由6根承重梁承受履带吊重量，则单根

受力如图：

q=43KN/m

187.5

450825

187.5

第一层分配梁受力简图弯矩M=281.3KN?m剪力:Q=72.3KN选I45a作为承重

梁弯曲正应力为Mmax剪应力为τmax=

Mmax281.3×106===187MPaW1.43111×106

*

QSz72.3×829582×103==16.2≤[τ]，满足强度要求。8Izb3.22×10×

11.5

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5.第二层分配梁设计5.第二层分配梁设计第二层分配梁采用[20a槽钢，间距25cm，

最大跨径35cm；取最不利荷载即在跨中由10根承重梁承受履带吊重量，则单根受力如

图：

q=38.5KN/m

35

第二层分配梁受力简图由于槽钢反扣，普槽20a截面几何参数图：

图8腹板总厚TW=7mm

普槽20a截面几何参数图

弯矩：M=qL2/8＝38.5×0.35/8=0.6×106N·mm弯曲正应力为σmax＝Mmax/W=0.6

×106＝9.2Mpa<[σw]＝170Mpa，满足要求。64642.5

剪力:Q=ql/2=38.5×0.35/2=6.7KN剪应力为τ=

Q×SX6700×26483==19.4Mpa＜145Mpa，满足要求。IX×TW1317188.8×

7

6．整体稳定性栈桥整体稳定性需采用软件建模计算，在此不再赘述。

31

1