[发明专利]一种深水长大栈桥结构设计方法

权利要求书

1.一种深水长大栈桥结构设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：进行栈桥的总体布置，其中，所述栈桥的宽度为所需通行的履带车辆的履带最大展开宽度加安全距离，所述栈桥的标准跨径的取值范围为12m～15m，单联栈桥段由4～6个标准跨径组成，单联栈桥段的立面对称布置，所述栈桥可包括曲线栈桥段，所述曲线栈桥段的平面按折线布置；

步骤2：选取任一单联栈桥段，采用Midas Civil建立所述单联栈桥段的上部结构的有限元模型，施加所述上部结构的荷载，进行所述上部结构的移动荷载分析、静力分析和屈曲分析，得到所述上部结构的最不利支反力；

步骤3：确定所述栈桥的桥面高程和水深情况，并根据所述栈桥的桥面高程和水深情况，计算所述栈桥中的每一根钢管桩(1)伸出地基的外露长度，以2.0倍外露长度作为初步“计算长度”，根据规范要求的长细比容许值和径厚比容许值，初步确定钢管桩(1)的管径和壁厚；

步骤4：对所述栈桥的地基土层的种类进行编号，将所述栈桥的各个钢管桩(1)轴线位置处的水深、地基土层厚度、地基土层种类编号信息存入一个二维数组pdata，数组第1列为水深及地基土层厚度数据，数组第2列为相应的地基土层种类编号，并将所述二维数组pdata存为pdata.txt文档，再在ANSYS中读入所述pdata.txt文档，将所述二维数组pdata转换为矩阵sldz和矩阵slNo两个地基土层参数矩阵；

步骤5：采用APDL编制程序，用数组储存所述栈桥的各类地基土层的物理力学参数，根据每一根钢管桩(1)轴线穿越的各个地基土层的种类编号，赋予对应的物理力学参数，结合地基土层厚度及初步确定钢管桩(1)的管径和壁厚，计算每一根钢管桩(1)的入土深度，并将钢管桩(1)的几何长度取值按只入不舍的方式精确到0.5m；

步骤6：根据计算得到的钢管桩几何长度，采用ANSYS建立所述栈桥的全部下部结构的有限元模型，采用“土弹簧”(2)模拟所述栈桥的钢管桩(1)及其周围土介质之间的相互作用，施加所述下部结构的荷载，进行所述下部结构的静力分析、摄动法屈曲分析；

步骤7：采用APDL编制程序，将每一根钢管桩(1)入土段中双向弯矩矢量和最大的节点作为等效嵌固点，按照钢管桩(1)顶端铰接、等效嵌固点处刚接的边界条件，循环进行每一根钢管桩(1)的双向压弯整体稳定性计算；

步骤8：导出计算结果，根据双向压弯整体稳定性计算结果，对每一根钢管桩(1)的管径和壁厚进行优化调整，调整后重新执行步骤4至步骤7，使所有钢管桩(1)的双向压弯整体稳定性满足规范要求。

2.根据权利要求1所述的深水长大栈桥结构设计方法，其特征在于，所述步骤1中，所述单联栈桥段包括多个单排墩和不少于1组制动墩，所述制动墩由双排钢管桩(1)组成，纵向间距3.0m，所述制动墩位于所述单联栈桥段的中部，其他单排墩沿制动墩两端对称布置，单排墩由单排钢管桩(1)组成。

3.根据权利要求1或2所述的深水长大栈桥结构设计方法，其特征在于，所述步骤1中，在曲线栈桥段的联与联之间设置变宽伸缩缝，伸缩缝在所述曲线栈桥段的曲线内侧的宽度为20cm，在所述曲线栈桥段的曲线外侧的宽度为不大于80cm，栈桥伸缩缝处设置双排墩和纵向盖梁(6)。

4.根据权利要求1所述的深水长大栈桥结构设计方法，其特征在于，所述步骤2中，所述上部结构的有限元模型包括单联栈桥段的桥面系、纵向贝雷梁、承重主横梁(7)，其中，承重主横梁(7)在钢管桩(1)位置处施加节点弹性支承约束。