钢平台、钢栈桥设计及计算书.doc

XX 标段 钢平台及钢栈桥计算书 1 目目 录录 1 1 计算范围及说明 计算范围及说明 1 1 2 2 栈桥计算过程 手算 栈桥计算过程 手算 1 1 2 1 活载计算 1 2 2 主要计算工况 5 2 3 钢面板计算 5 2 4 行车道 I20B计算 5 2 5 I36A工字梁横梁计算 6 2 6 贝雷主梁计算 8 2 7 2I36A墩顶横梁计算 10 2 8 钢管桩计算 10 2 9 钓鱼法施工计算 10 3 3 钻孔平台计算过程 手算 钻孔平台计算过程 手算 1111 3 1 活载计算 11 3 2 主要计算工况 11 3 3 I36A分配梁计算 12 3 4 贝雷主梁计算 12 3 5 钢管桩计算 13 3 6 钻机并排施工 13 4 4 电算复核 电算复核 1414 4 1 模型建立说明 14 4 2 荷载加载 14 4 3 各工况分析 15 5 5 结论 结论 2020 XX 标段 钢平台及钢栈桥计算书 1 1 1 计算范围 计算范围及说明及说明 计算范围为栈桥的基础及上部结构承载能力 主要包括 行车走道板 I36a 工字梁横梁 顺桥向贝雷梁 横桥向 I32a 工字钢 720 8mm 钢 管桩 依照 公路桥涵钢结构及木结构设计规范 临时工程 Q235B 钢材的 容许应力取值 弯应力及综合应力 145Mpa 1 4 203Mpa 剪应力 85Mpa 1 4 119Mpa 临时工程 16Mn 钢材的容许应力取值 弯应力及综合 应力 210Mpa 1 4 294Mpa 剪应力 120Mpa 1 4 168Mpa 根据 公路桥梁设计通用规范 JTG D60 2004 对于桥梁细部构件 验算 主要采用车辆荷载 车辆荷载根据实际情况 取实际运营车辆 2 2 栈桥计算过程 手算 栈桥计算过程 手算 2 12 1 活载活载计算计算 1 栈桥荷载分析 本桥梁上主要活载为 30 吨的 T 梁平板运梁车 50 吨履带吊以及混凝 土运输车 各车型参数如下 三轴低平板运输车 额定载重三轴低平板运输车 额定载重 30t30t XX 标段 钢平台及钢栈桥计算书 2 三轴低平板运输车参数三轴低平板运输车参数 9m9m3 3混凝土运输车参数混凝土运输车参数 XX 标段 钢平台及钢栈桥计算书 3 50t50t 履带吊参数 中联履带吊参数 中联 QUY50QUY50 同时参考 公路桥梁设计通用规范 JTG D60 2004 公路 I 级车辆 荷载参数如下 项 目数值备注 最大起重量 幅度 t m 55 3 7 基本臂时自重 t 48 主臂长度 m 13 52 固定副臂长度 m 6 15 固定副臂最大起重量 t 5 主臂 固定副臂最大长度 m43 15 回转速度 rpm 0 3 0 行走速度 km h 0 1 6 爬坡能力 40 接地比压 Mpa 0 066 总外形尺寸长 宽 高 mm 6800 3300 3020 2540 4700 760 履带架缩回 履带轨距 接地长度 履带板宽度 mm 3540 4700 760 履带架伸出 XX 标段 钢平台及钢栈桥计算书 4 2 活载取值 根据以上可知 30 吨的 T 梁平板运输车单轴重 8t 混凝土运输车单 轴重约 10t 均小于公路 I 级车辆荷载后轴单轴重 14t 故本次计算汽车 荷载以公路 I 级车辆荷载进行计算 50t 履带吊运行时 履带轨距 接地长度 履带宽度 354 470 76cm 本次设计依据此参数进行计算 单辆砼运输车荷载为 3 个集中荷载 70kN 140kN 和 140kN 轮距为 4 0m 1 4m 计入冲击系数 1 1 后 其集中荷载为 77kN 154kN 和 154kN 50t 履带吊进行振动桩施工时 振动锤重 8 吨 钢管桩重 3 5 吨 因此 线性荷载集度为 500 80 35 4 7 130 85KN m 计入冲击系数 1 3 后 其线荷载为 170KN m 50t 履带吊进行 T 梁吊装施工时 吊装重量 150KN 因此 线性荷载 集度为 500 150 4 7 138 3KN m 计入冲击系数 1 3 后 其线荷载为 180KN m XX 标段 钢平台及钢栈桥计算书 5 2 22 2 主要计算工况主要计算工况 主要有 3 种工况 1 钓鱼法安装栈桥 履带吊在最前沿吊装振动锤加钢管桩 2 运梁车载荷 1 榀 30 吨的 T 梁 2 台 50 吨履带吊在平台外侧就位 3 履带吊在平台外侧抬吊安装 30 吨 T 梁 此时 运输车在栈桥内侧 2 32 3 钢面板计算钢面板计算 1 结构型式 本平台面板为 5mm 厚花纹 A3 钢板 焊接在中心间距 250mm 的 I20b 工 字钢纵梁上 2 荷载 履带吊机履带宽度 760mm 及 9 立方米混凝土罐车轮胎宽度 前轮 宽 300mm 中后轮宽 600mm 均大于工字钢横梁间距 荷载直接作用在 I20b 工字钢上 故 5mm 面板可不作检算 满足要求 2 42 4 行车道行车道 I20bI20b 计算计算 1 结构型式 本平台走道板结构形式为 I20b 25cm I10 60cm 5mm 钢板 I20b 顺桥 向布置于间距 1 5mI36a 横梁上 I10 间断焊接于 I20b 空隙并使走道板成 为整体 2 50t 履带吊荷载 50t 履带吊吊装时线荷载为 180KN m 履带宽度 76cm I20b 工字钢纵 梁中心间距 250mm 最不利情况应为三根工字钢纵梁受力 则 1 5m 跨径单根 I20b 纵梁所受均布荷载为 q 180 3 2 30kN m 再在此荷载基础上考虑 1 2 履带吊偏载系数 XX 标段 钢平台及钢栈桥计算书 6 则 30 1 242 qkN m 3 混凝土运输车荷载 混凝土运输车前轮着地宽 30cm 由一根纵梁承受 中后轮着地宽 60cm 由两根纵梁承受 则单根纵梁在前轮或后轮作用下受集中力为 77 2 38 5KN 对于 I20b 纵梁 最不利荷载工况为车辆轮胎正好作用于 1 5m 简支梁 跨中位置 此时结构自重对受力影响不大 予以忽略 4 力学计算 履带吊 按连续梁 22 1 0 12542 1 511 8 8 L MqLKNm 42 L QkN 汽车 按连续梁 1 0 25 38 5 1 514 43 4 q MpLKNm 38 5 q QkN 此时汽车荷载为控制荷载 3 250 2Wcm 满足要求 max max 63 14 43 57 6203 250 2 10 MKNm MPaMPa Wm ss 满足要求 max max 38 5 23 7119 0 0090 18 QKN MPaMPa Amm tt 合格 33 max 88 38 5 1 51500 0 512 5 384384600 Pl fmmmm EIEI 2 52 5 I36aI36a 工字梁横梁计算工字梁横梁计算 1 结构型式 XX 标段 钢平台及钢栈桥计算书 7 横梁采用 I36a 工字钢 工字钢横梁安装在净距 3000mm 的单层三排贝 雷梁上 计算时可保守按照简支梁 3000mm 跨径 最大受力位置出现在履 带吊转向区域 2 50t 履带吊荷载 50t 履带吊吊装 T 梁时荷载最大 总重 500 150 1 3 845KN 履 带长度 470cm 单条履带作用于 4 7 1 5 3 根 I36a 工字钢跨中 集中荷 载为 845 2 3 141 KN 3 混凝土运输车荷载 混凝土运输车前轮着地宽 30cm 由一根纵梁承受 中后轮着地宽 60cm 由两根纵梁承受 则单根纵梁在前轮或后轮作用下受集中力为 77 2 38 5KN 此集中荷载作用于 1 5m 跨径 I36a 工字钢跨中 此力值小于履带吊荷 载 不予计算 4 力学计算 轮胎作用于跨径 3m 简支梁 其力学图示如下 1 0 25 141 3105 8 4 q MpLKNm 按连续梁 141 q QkN 3 887 6Wcm 满足要求 max max 63 105 8 119203 887 2 10 MKNm MPaMPa Wm ss 满足要求 max max 141 50 4119 0 010 28 QKN MPaMPa Amm tt XX 标段 钢平台及钢栈桥计算书 8 2 62 6 贝雷主梁计算贝雷主梁计算 1 结构型式 主梁由三组三排单层贝雷梁组成 组与组间距 4000mm 安装在 2 根 I36a 横梁上 最大跨径为 9m 根据栈桥布置以及其使用情况 中间一组 三排单层贝雷梁受力最大 其荷载为单台履带吊 吊装 T 梁 的一半和平 板运输车的一半 2 荷载 结构自重 面板 9m 8 9m 0 005 7850 3143Kg I20b 36 根 31 05 9m 10060Kg 保守计算 包含 I10 横肋 I36a 6 根 60 9m 3240Kg 贝雷自重 27 片 270 7290Kg 9m 跨径贝雷上恒载总重 3343 10060 3240 7290 23 9t 其他未计构件按 1 2 系数考虑 贝雷上恒载总重为 23 9t 1 2 28 7t 故单组贝雷 三片单层 每延米恒载为 287 9 3 10 6KN m 活载 50t 履带吊吊装 T 梁时 荷载通过 3 根 I36a 工字钢传递至贝雷 根据 前面计算 单根 I36a 传递下来的集中荷载为 845 2 3 141 KN T 梁运输车考虑满载时也作用于 9m 跨 后轮集中力为 144 2 77KN 此力值通过 I36a 传递至贝雷 仅考虑两个集中力 3 力学计算 自重引起的弯矩和剪力分别为 22 max 11 110 69107 6 88 MqlKNm 按连续梁 max 1239QkN 受力图示如下 XX 标段 钢平台及钢栈桥计算书 9 弯矩图 y x 12 1 820 00 1018 50 890 00 剪力图 y x 12 1 273 33273 33 132 33 132 33 85 67 85 67 296 67 296 67 max 21018MKNm max 2296 7QkN 则考虑自重后 弯矩及剪力如下 max 107 610181125 6MKNm max 2239296 7535 3QkN 根据 装配式公路钢桥多用途使用手册 查表 3 得 单排单层不加 强贝雷片的容许弯矩 788 2KNm 容许剪力为 245KN 故 合格 max 1125 6788 232365 5mMKNmMKN 合格 max 535 3245 3735QkNQKN XX 标段 钢平台及钢栈桥计算书 10 2 72 7 2I36a2I36a 墩顶横梁计算墩顶横梁计算 根据以上计算可知 在最不利荷载作用下 单侧贝雷剪力为 535 3KN 钢管桩顶分配梁采用 2 根 I36a 工字钢 由于贝雷对 I36a 工字钢的作用点位于桥墩顶支点位置 故主要验算 I32a 工字钢的抗剪性能 单侧贝雷剪力为 495 7KN 单片贝雷底反力 535 3 3 178 4KN 满足要求 max max 178 4 29 7119 0 010 32 QKN MPaMPa Amm tt 2 82 8 钢管桩计算钢管桩计算 根据以上计算 贝雷桥梁主跨支点处最大剪力荷载为 535 3KN 此竖 向荷载均需由桩基承担 故桩基可按照单墩 550KN 竖向承载能力进行设计 钢管 720 8 采用打桩振动锤击下 支承在中风化岩面上 按两 端铰接进行钢管桩的承载力 钢管桩的长度按 24m 计 长细比 95 24 0 252 l i 2222 0 720 704 0 252 44 Dd i 查计算手册得 0 552 那么 N 0 552 17894 215 2123659N 2123KN N 550 KN 2 92 9 钓鱼法施工计算钓鱼法施工计算 50t 履带吊进行振动桩施工时总重 500 80 35 615KN 计入冲击系数 1 3 后 其线荷载为 170KN m 根据前面计算 50t 履带吊在吊装 T 梁以及行走过程中桥面及上部型 钢均满足要求 故钓鱼施工时仅验算贝雷及以下部分 1 贝雷验算 XX 标段 钢平台及钢栈桥计算书 11 钓鱼法施打钢管桩时 履带吊行走至栈桥前端 偏保守取履带全部荷 载作为集中力作用于钢管顶部贝雷 其力值取 615KN 贝雷剪力 615 6 102 5 KN 102 5KN 故 2I36a 工字钢也满足要求 3 钢管桩验算 根据前面计算 单钢管顶部恒载支反力为 239 2 119 5KN 钓鱼法施 施作钢管时单根钢管反力 615 2 307 5 KN 单根钢管反力 119 5KN 307 5 KN 427KN 550KN 钢管承载力设计值 故钢管桩满足要求 3 3 钻孔平台计算过程 手算 钻孔平台计算过程 手算 3 13 1 活载计算 本计算采用参考山东地址探矿机械厂 YCJF20 型冲击反循环钻机进行 计算 钻机总重 20t 钻孔过程中考虑 1 5 冲击系数 根据资料 钻机外 形尺寸为长 宽 高 6 8 3 0 3 5 m 钻机荷载由底座承担并传递到 平台上 故在钻机工作过程中前后的辊轴向下传递的最大线荷载集度为 200 1 5 2 3 50KN m XX 标段 钢平台及钢栈桥计算书 12 3 23 2 主要计算工况主要计算工况 钻机施工时平台受力 3 33 3 I36aI36a 分配梁计算分配梁计算 1 结构型式 横梁采用 I36a 工字钢 工字钢横梁安装在间距 3000mm 的贝雷梁上 I36a 工字钢间距 1 5m 由于钻机工作过程中前后的辊轴均通过 I36a 分配 梁直接作用于贝雷 故仅需验算此分配梁的剪力 2 力学计算 单支点剪力 按连续梁 200 1 52150 q QkN 满足要求 max max 150 25119 0 010 32 QKN MPaMPa Amm tt 3 43 4 贝雷主梁计算贝雷主梁计算 1 结构型式 钻机辊轴力值通过 I36a 横梁传递至贝雷梁 钻孔区域贝雷梁为单层 双排 贝雷跨径 6m 2 荷载 结构自重 I36a 2 根 60 6m 720Kg 贝雷自重 4 片 270 1080Kg 6m 跨径单层双排贝雷上恒载总重 720 1080 1800Kg 其他未计构件按 1 2 系数考虑 贝雷上恒载总重为 1 8t 1 2 2 2t 故单组贝雷 三片单层 每延米恒载为 22 6 3 7KN m 活载 保守按钻机荷载全部作用于贝雷跨中位置 集中力为 300 2 150KN 3 力学计算 XX 标段 钢平台及钢栈桥计算书 13 自重引起的弯矩和剪力分别为 22 11 13 7616 65 88 MqlKNm 按连续梁 122QkN 其受力图示如下 1 20 25 1506225 4 MpLKNm 按连续梁 2150QkN 则考虑自重后 弯矩及剪力如下 max 22516 65241 65MKNm max 15022172QkN 根据 装配式公路钢桥多用途使用手册 查表 3 得 单排单层不加 强贝雷片的容许弯矩 788 2KNm 容许剪力为 245KN 故 合格 max 241 65788 221576 4mMKNmMKN 合格 max 1722452490QkNQKN 3 53 5 钢管桩计算钢管桩计算 根据以上计算 贝雷桥梁主跨支点处最大剪力荷载为 172 2 344KN 此竖向荷载均需由桩基承担 桩基承载能力与栈桥相同考虑 550KN 3 63 6 钻机并排施工钻机并排施工 以上 I36a 和贝雷的计算均为单钻机作用于平台时贝雷受力状况 当 钻机并排两台同时施工时 1 I36a 计算 XX 标段 钢平台及钢栈桥计算书 14 满足要求 max 25250119MPaMpaMPatt 2 贝雷计算 中间贝雷受力为其上计算的 2 倍 即 合格 max 241 652483 3788 221576 4mMKNmMKN 合格 max 17223442452490QkNQKN 因此同一墩柱钻机同时施工时 平台仍然满足使用要求 4 4 电算复核 电算复核 4 14 1 模型建立模型建立说明说明 本次计算采用 MIDAS CIVIL 软件建立栈桥及平台模型 根据不同工 况分别计算各构件的力学性能是否符合施工要求 考虑到计算的迅速和建 模的难易度 钢管桩及以下部分不予模拟 用竖向约束进行模拟 各构件采用的有限元单元类型见下表 构件有限元模拟类型表 构件名称截面形式模拟单元类型材料备注 桥面板5mm 钢板板单元A3 钢 纵向分配梁 I20b 梁单元A3 钢 横向分配梁 I36a 梁单元A3 钢 贝雷弦杆双槽钢 10桁架单元16Mn 钢 贝雷腹杆 I8 桁架单元16Mn 钢 贝雷支撑架角钢 63 4桁架单元A3 钢 下横梁 2I36a 梁单元A3 钢 本次电算采用正版 MIDAS CIVIL 结构分析软件 版本号 CIVIL 2010 V7 8 0 秘钥号 0E2F647FC301A9D5 XX 标段 钢平台及钢栈桥计算书 15 4 24 2 荷载加载荷载加载 栈桥恒载程序自动加载 同时考虑 1 2 系数 栈桥活载依据实际情况 通过均布荷载及集中荷载来模拟履带吊 平 板车等荷载作用 平台活载依据实际情况 通过均布荷载来模拟钻孔设备以及堆载 按 平台自重 1 6 系数考虑 等荷载作用 4 34 3 各工况分析各工况分析 1 运梁车满载于跨中 2 台履带吊就位 运梁车荷载采用公路 I 级车辆荷载 通过集中荷载加载与栈桥走道 履带吊通过履带压力加载 接地压力 500 1 3 4 7 2 0 76 91Kpa 加载面积与履带接地面积相同 加载图示如下 反力图示反力图示 XX 标段 钢平台及钢栈桥计算书 16 位移图示位移图示 应力图示应力图示 根据以上计算可以看出 最大反力出现在作用位置附近钢管桩 桩基 反力为 45 5t 55t 最大位移均出现在平板车轮胎处 I36a 上横梁跨中位置 为 2 8mm 3000 400 7 5mm 主梁最大应力出现在履带吊与平板车之间贝 XX