浪河特大桥钢栈桥计算书(6m宽桥面)最新.docx

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除目 录第一章设计计算说明21.1设计依据21.2工程概况21.3钢栈桥设计31.3.1主要技术参数31.3.2钢栈桥结构尺寸6第二章 结构计算72.1 360旋挖机过桥时72.1.1面板检算72.1.2 I16纵梁计算92.1.3贝雷梁计算102.1.4双拼I45b工字钢检算122.1.5钢管桩检算142.1.6钢管埋深计算162.1.7贯入度计算182.2 12m3混凝土罐车过桥时192.2.1面板检算192.3 桥台设计验算212.4提升系统检算242.4.1提升荷载计算242.4.2提升段贝雷梁荷载计算252.5栈桥平台计算272.1.1面板检算282.1.2 I16纵梁计算292.1.3贝雷梁计算302.1.4双拼I45b工字钢检算322.1.5钢管桩检算34第一章 设计计算说明1.1设计依据汉十铁路浪河特大桥施工图纸；钢结构设计规范GB50017-2003；路桥施工计算手册；公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2015）；装配式钢桥使用手册；装配式公路钢桥多用途使用手册；1.2工程概况浪河特大桥位于丹江口市丁家营镇二道河村内，全桥长度1.746km。主要跨越浪河与福银高速，浪河属于丹江口水库库区，受丹江口水库蓄水影响，浪河常年水位保持在150160m左右。线路大里程与浪河河流夹角为143度，与浪河堤坝夹角为153度。浪河特大桥跨越福银高速采用（75+125+75）m预应力混凝土连续梁，其它采用跨度32m为主标准跨度简支箱梁的桥式结构。全桥共50个墩台，其中0#-7#墩、35#-49#墩台位于陆地上，8#-34#墩位于浪河河槽中，桥梁跨越浪河处水深在3-15m左右，河面宽度930m。 设计文件中 16#-28#墩采用钢吊箱围堰、8#-15#、29#-33#墩采用钢套箱围堰、33#墩采用钢板桩围堰施工。1.3钢栈桥设计1.3.1主要技术参数（1）钢栈桥标高的确定：浪河特大桥钢栈桥标高依据浪河通航条件以及河堤两侧地势高差综合考虑确定，钢栈桥桥面顶标高确定为163m（2）荷载确定根据本栈桥实际使用情况，桥面荷载考虑以下两种主要荷载：钢栈桥使用中最重混凝土为车辆12m3的混凝土运输车；履带式机械主要是 360型旋挖钻机。1台12m3的混凝土运输车车辆荷载的平面和立面布置如下（参考车型：三一重工生产的SY5250GJB4（12m3）：底盘型号SYM1250T4整备质量14000kg整车外形尺寸(长宽高)920024903880mm满载总质量47520 kg轴距3575 mm+1350mm三一重工12m3砼罐车360型旋挖钻机工作时荷载平面及立面如下（参考车型：徐工XR360旋挖钻机）：12m3罐车满载时荷载车辆重力标准值475.2KN，前轴重力标准值79.2KN+79.2KN，后轴重力标准值158.4KN+158.4KN重力标准值,轴距3.575+1.35m。轮胎接触面积为30*20cm ,单轮所受荷载为39.6KN换算横向线荷载为132KN/m，冲击系数取1.3。360型整机工作重量为920KN，下为履带，履带长为5484mm，宽800mm，换算成履带板荷载为104.85KN/m2，每延米履带下横向线荷载为83.88KN/m，旋挖钻轴距4000mm（履带板中对中）。360旋挖钻荷载图示360旋挖工作时荷载（纵向） 360旋挖工作时荷载（横向）12m3罐车满载荷载图示依据设计交底和现场调查情况综合考虑，项目部选用DZJ120型震动锤，具体参数如下：（3）钢弹性模量Es=2.1105MPa；（4）材料允许应力：A3钢：=215MPa；=125MPa。16Mn钢：=273MPa；=208MPa。活载分配系数取1.4，恒载分配系数取1.2。本便桥结构采用允许应力法设计。结构计算中所有型材所取参数均出自于型钢规格表，贝雷片相关规格参数引自装配式钢桥使用手册，计算过程采用清华大学结构力学求解器求解。应力允许值参照铁路桥梁钢结构设计规范与铁路桥涵地基与基础设计规范。1.3.2钢栈桥结构尺寸钢栈桥按单车通行设计，桥面宽6.0m，通行宽度5.5m。便桥基本跨度为12m，每间隔48m设置一处制动墩，横桥向设置2根钢管柱支撑（29#-15#墩采用直径80010mm钢管桩，其余部分采用63010mm钢管桩，施工平台采用80010mm钢管桩），间距4.0m布置，螺旋管顶部放置双拼I45b工字钢，工字钢顶面纵向布置贝雷片。贝雷片顶面横向放置I16工字钢，间距25cm。I16工字钢顶面铺设8mm厚钢板作为桥面板，栈桥结构如下图：第二章 结构计算2.1 360旋挖机过桥时2.1.1面板检算360旋挖钻荷载计算。桥面板采用8mm厚钢板满铺，按四跨连续梁模型计算。单元宽度取1m。钢板参数如下:A=bh=10.008=0.008m2W=bh2/6=10.0080.0086=1.0710-5 m3，I= bh3/12=10.008312=4.310-8m4。重量62.8kg/m2。由公路桥涵设计规范（JTG D60-2015）中荷载组合公式计算设计安全等级为二级，0=1.0旋挖钻纵向通过桥面时，纵向分配梁间距按25cm布置，按4跨连续梁建模。则桥面所受荷载 P=104.851.8+104.850.11.4=203.409KN/m。（1)荷载分布如下图：（2)应力计算弯矩图示如下：=Mmax/w=1094.78/（1.0710-5）=102.32MPa215 Mpa，符合要求。（3)挠度变形计算位移变形如下图通过结构力学求解器求得最大变形发生在1、4为0.3mm。Fmax=0.3mm250/400=0.625mm，满足要求。2.1.2 I16纵梁计算按三跨连续梁建模。I16工字钢参数如下:A=26.1cm2, Wx=141 cm3，Ix=1130 cm4，Sx=80.8cm3,b=6mm,每米重20.5Kg/m。I16工字钢荷载为：（83.881.8+83.880.11.4）=162.73KN/m荷载分布如下：(1)弯矩图示=Mmax/w=9423.14/141=66.83MPa215 Mpa 符合要求。(2）剪力计算剪力如下图max=QS/bI=66050.0780.810-6/(610-3113010-8)=78.7MPa 145Mpa(3)挠度变形计算位移变形如下图通过结构力学求解器求得最大变形发生在2单元。Fmax=0.3mm900/400=2.25mm,满足要求。2.1.3贝雷梁计算纵梁采用321型普通贝雷片，主跨长为12m，分6组布置，横桥向布置为90cm+90cm+90cm+90cm+90cm+90cm, 贝雷片尺寸为15003000mm，参数如下:A=146.4510-4m2Wx=3578.5 cm3，Ix=250497.2cm4，允许弯矩W=788.2KNm,允许剪力245.2KNm，单片质量270kg。贝雷梁最大荷载为：104.851.8+104.850.11.4=203.409KN/m，单排贝雷梁上部结构自重：1.2（61278.50.8+6/0.25620.5+42707）10=89.7KN桥面上旋按钻荷载通过分配横梁以点荷载形式传至纵梁，则贝雷梁上方所受最大荷载为F=203.4090.25=50.85KN，贝雷梁荷载布置图如下：（1） 弯矩图如下：Mmax=2804KNm788.24=3152.8KNm， 符合要求。(2）剪力计算剪力如下图Qmax=630.4KNm245.24=980.8KNm(3)位移图如下：由结构力学求解器知最大变形在跨中最大为19mmFmax=19mm12000/400=30mm,满足要求。2.1.4双拼I45b工字钢检算I45b工字钢参数，A=111cm2,I=33760cm4,w=1500cm3,Sx=887.1cm3b=13.5mm,每沿米重量87.4Kg/m.当整个旋挖机驶于抬梁上方时，所受荷载最大。由结构力学求解器计算反力如下：（83.881.8+83.880.11.4）=162.73KN/m桥面结构自重加上部反力知I45b受力图如下：(1)弯矩图如下：=Mmax/w=229219.2/1500=152.8MPa ，则单根I45b工字钢所受最大应力152.8/2= 76.4Mpa215Mpa ,符合要求。(2）剪力计算剪力如下图max=QS/bI=(431631.5887.110-6)/(13.510-33376010-8)=84MPa 145Mpa则单根I45b工字钢所受最大应力84/2= 41Mpa125Mpa(3)挠度变形计算位移变形如下图由结构力学求解器知最大变形在跨中最大为0.3mmFmax=0.1mm4000/400=10mm,满足要求。2.1.5钢管桩检算由结构力学求解器计算主横梁如下反力图可知，螺旋管受力最大为667788.5N。34#-29#墩范围采用管桩直径630mm，壁厚10mm，每米重量152.902kg/m，抵抗矩回转半径i=21.923cm,截面积S=194.78cm229#-15#墩范围采用管桩直径800mm，壁厚10mm,每米重量194.826kg/m，抵抗矩回转半径i=27.932cm,截面积S=248.186cm2(1)直径630mm钢管强度计算：=N/A=667788.5/194.7810-4=34.3Mpa215 Mpa,满足要求。(2）直径630mm钢管稳定性计算29#墩处钢管桩顶面至河床低8.95m。不考虑横联作用，长细比：=L/i=895/21.923=41。螺旋管为b类截面，查稳定系数表，得=0.895由于浪河水流较缓，不考虑水流对钢管的阻力。=N/A=34.3/0.895=38.32Mpa215 Mpa,稳定性符合要求。依据钢结构设计规范（GB50017-2003）式中个参数取值：N=667788.5N，NEX=21810346， x=1.15，旋挖钻机制动力取自重的0.1倍，车辆制动时，产生的最大制动力为9200.10=92KNMx=8.9592=823.4KNmW1x=5943.843cm3mx=1.038.32+1.0823.41.155943.843（1-0.8667788.521810346）=161.8Mpa215Mpa，满足要求。 (3) 直径800mm钢管强度计算：=N/A=667788.5/248.18610-4=26.9Mpa215 Mpa,满足要求。(4）直径800mm钢管稳定性计算17#墩处钢管桩顶面至河床低20.34m。不考虑横联作用，长细比：=L/i=2034/27.932=73。螺旋管为b类截面，查稳定系数表，得=0.732由于浪河水流较缓，不考虑水流对钢管的阻力。=N/A=26.9/0.732=36.75Mpa215 Mpa,稳定性符合要求。依据钢结构设计规范（GB50017-2003）式中个参数取值：N=667788.5N，NEX=8766323,x=1.15，旋挖钻机制动力取自重的0.1倍，车辆制动时，产生的最大制动力为9200.10=92KNMx=20.3492=1871.28KNmW1x=9682.348cm3mx=1.036.75+1.01871.281.159682.348（1-0.8667788.58766323）=150.4Mpa215Mpa，满足要求。2.1.6钢管埋深计算依据现场勘查地质情况，钢管桩入土深度采用单承桩设计，采用JTG D63-2007 公路桥涵地基与基础设计规范计算：（1）直径630mm螺旋管打入深度计算，墩位处地层结构分布图如下：各土层物理力学性质参数值土层编号土层名称土的状态土层厚度重度凝聚力内摩擦角桩周摩阻力基本承载力压缩模量基底摩擦系数mkN/m3KpaKpaKpaMpa1-2粉质黏土软塑51923135012050.38-1圆砾土软塑52003080350250.5qik按8m范围内的加权平均值计算：qik=550+3808=61.25Kpa各参数取值：U=3.14m，qik=61.25Kpa，ai=ar=1.0，R= 667788.5N，为确保结构安全性，不考虑桩尖承载力。P=0.53.140.63261.25103Li通过以上公式计算钢管打入深度为Li=5.5m。（2）直径800mm螺旋管打入深度计算各参数取值：U=3.14m，qik=61.25Kpa，ai=ar=1.0，R= 667788.5N，为确保结构安全性，不考虑桩尖承载力。P=0.53.140.8261.25103Li通过以上公式计算钢管打入深度为Li=4.34m，为确保结构安全取4.5m。2.1.7贯入度计算根据建筑施工计算手册：（1）计算630mm钢管桩贯入度：S=nAQHmp(mp+nA)Q+0.2qQ+qS=5194788230007.451.5667788.5(1.5667788.5+519478)823000+0.270000823000+70000=1mm取贯入度为1mm，则最后10击入土深度小于1mm时，方可停锤，现场施工时应结合钢管入土深度和标准贯入度综合确定。（2）计算630mm钢管桩贯入度S=524828.68230007.451.5667788.5(1.5667788.5+524828.6)823000+0.270000823000+70000=1mm取贯入度为1mm，则最后10击入土深度小于1mm时，方可停锤，现场施工时应结合钢管入土深度和标准贯入度综合确定。2.2 12m3混凝土罐车过桥时由于360旋挖钻机质量远大于12m3混凝土罐车，故在此只简算桥面板所有冲击荷载作用。2.2.1面板检算罐车通过桥面时，面板按4跨连续梁计算，纵向分配梁间距按25cm布置，纵向取1米计算，面板所受横向均布荷载P=1321.8+1320.11.4=256.08KN/m。荷载分布如下图：（1）应力计算弯矩图如下：=Mmax/w=1714.82/（1.0710-5）=160.26MPa215Mpa符合要求。（2）刚度计算:位移图如下：由结构力学求解器可单元变形最大。fmax=0.2mm1.4，抗倾覆性满足要求。3）、配筋计算1、根据最大弯矩计算配筋量在桥墩与承台相接处，所受弯矩和剪力最大，墙台背受力为汽车制动力与主动土压力，产生弯矩Mmax=13.98（1.851/3+1+4.15）=80.62 KN.MVmax=46+13.98=59.98 KN取桥台横向1米宽，根据单筋矩形截面抗弯承载力计算公式计算配筋如下：系数：As=rdM/a1fcbho2式中rd 结构安全系数，取1.2M 计算弯矩，为80.62KN.Ma1混凝土受压区等效系数，C50以下取1.0fcC25混凝土轴心抗压强度，为11.9 N/mm2b 截面宽度，600mmho 截面有效高度，ho=600-100=500 mmas=rdM/fcbho2 =1.280.62106（11.910005702）=0.025=1（1-2 as）=1-（1-20.025）=0.0253max(2%,0.45ft/fy)=max(0.2%,0.1%)=0.2% ，符合要求2、抗剪验算支座处剪力按整机荷载位于第一跨，桥台横向每米最大剪力QMAX=（920+106.8）7=146.7KN（支座处截面的最大剪切力）砼容许剪力=fcubh=1.7810001000)=1780KN 1.25QMAX=183.375KN ,抗剪满足要求 。2.4提升系统检算2.4.1提升荷载计算为满足浪河通航条件，设置18m提升钢栈桥。钢栈桥由4个20T电动葫芦拉升。提升栈桥总重量计算如下：横桥向布置为90cm+45cm+45cm+90cm+90cm+45cm+45cm+90cm。防护栏杆：(186+36/31.2)3.84/1000=0.47t桥面板：18678.50.8/1000=6.78t分配梁：18/0.25620.5/1000=8.856t贝雷梁：(69270+6621)/1000=15.336t提升梁：4942/1000=1.5t以上合计：0.47t+6.78t+8.856t+15.336t+1.5t=32.942t故每个电动葫芦分担8.23t，由于电动葫芦采用人工操作，考虑不平衡系数1.4，故每个电动葫芦最大分担8.231.4=11.522t。2.4.2提升段贝雷梁荷载计算鉴于以上计算，桥面板及分配梁均满足要求，提升段栈桥只检算其贝雷梁所受荷载，提升段结构自重：329.42KN贝雷片尺寸为15003000mm，参数如下:A=146.4510-4m2Wx=3578.5 cm3，Ix=250497.2cm4，允许弯矩W=788.2KNm,允许剪力245.2KNm，单片质量270kg。贝雷梁最大荷载为：104.851.8+104.850.11.4=203.409KN/m，桥面上旋按钻荷载通过分配横梁以点荷载形式传至纵梁，则贝雷梁上方所受最大荷载为F=203.4090.25=50.85KN，贝雷梁荷载布置图如下：（2） 弯矩图如下：Mmax=4745.3KNm788.27=5517.4KNm，未考虑横联作用，所以强度满足要求。(2）剪力计算剪力如下图Qmax=750.2KNm245.27=1716.4KNm，未考虑横联作用，抗剪强度满足要求。(3)位移图如下：由结构力学求解器知最大变形在跨中最大为26mmFmax=41.5mm18000/400=45mm,满足要求。通过以上结构分析计算，整个栈桥结构稳定性满足施工要求。2.5栈桥平台计算为确保栈桥平台结构安全，选取水深最深处16#墩平台进行计算。XR360旋挖钻机工作参数如下表：由以上参数计算，360型整机工作重量为920KN，最大提升力为220KN，履带长为5484mm，宽800mm，换算成履带板荷载为129.9KN/m2，每延米履带下横向线荷载为103.94KN/m，旋挖钻轴距4000mm（履带板中对中）。2.1.1面板检算360旋挖钻荷载计算。桥面板采用8mm厚钢板满铺，按三跨连续梁模型计算。单元宽度取1m。钢板参数如下:A=bh=10.008=0.008m2W=bh2/6=10.0080.0086=1.0710-5 m3，I= bh3/12=10.008312=4.310-8m4。重量62.8kg/m2。由公路桥涵设计规范（JTG D60-2015）中荷载组合公式计算设计安全等级为二级，0=1.0。旋挖钻纵向通过桥面时，纵向分配梁间距按25cm布置，按4跨连续梁建模。则桥面所受荷载 P=129.91.8+129.90.11.4=252.006KN/m。（1)荷载分布如下图：（2)应力计算弯矩图示如下：=Mmax/w=1356.33/（1.0710-5）=126.8MPa215 Mpa，符合要求。（3)挠度变形计算位移变形如下图通过结构力学求解器求得最大变形发生在1、4为0.35mm。Fmax=0.35mm250/400=0.625mm，满足要求。2.1.2 I16纵梁计算按三跨连续梁建模。I16工字钢参数如下:A=26.1cm2, Wx=141 cm3，Ix=1130 cm4，Sx=80.8cm3,b=6mm,每米重20.5Kg/m。I16工字钢荷载为： 103.941.8+103.940.11.4=201.64KN/m荷载分布如下：(1)弯矩图示=Mmax/w=14550.67/141=103.2MPa215 Mpa 符合要求。(2）剪力计算剪力如下图max=QS/bI=66050.0780.810-6/(610-3113010-8)=118.3MPa 145Mpa，满足要求。(3)挠度变形计算位移变形如下图通过结构力学求解器求得最大变形发生在3单元。Fmax=1.7mm900/400=2.25mm,满足要求。2.1.3贝雷梁计算纵梁采用321型普通贝雷片，平台最大跨度为10m，分2组布置，每组3片，横桥向布置为90cm+90cm+400cm+90cm+90cm 贝雷片尺寸为15003000mm，参数如下:A=146.4510-4m2Wx=3578.5 cm3，Ix=250497.2cm4，允许弯矩W=788.2KNm,允许剪力245.2KNm，单片质量270kg。贝雷梁最大荷载为：P=129.91.8+129.90.11.4=252.006KN/m，单排贝雷梁上部结构自重：1.2（0.91078.50.8+10/0.250.920.5+3270）10=25.4KN桥面上旋按钻荷载通过分配横梁以点荷载形式传至纵梁，则贝雷梁上方所受最大荷载为F=252.0060.25=63KN，贝雷梁荷载布置图如下：（3） 弯矩图如下：Mmax=2788KNm788.24=3152.8KNm， 符合要求。(2）剪力计算剪力如下图Qmax=738.2KNm245.24=980.8KNm(3)位移图如下：由结构力学求解器知最大变形在跨中最大为13.1mmFmax=13.1mm10000/400=25mm,满足要求。2.1.4双拼I45b工字钢检算I45b工字钢参数，A=111cm2,I=33760cm4,w=1500cm3,Sx=887.1cm3b=13.5mm,每沿米重量87