某钢栈桥设计计算书_secret

精品文档 1欢迎下载 目 录 第一章 总体概述 4 第一节 工程概况 4 第二节 自然条件 5 2 1 气候 5 2 2 地质 5 2 3 河床冲刷 5 第二章 钢栈桥设计方案 7 第一节 设计说明 7 1 1 设计范围 7 1 2 设计依据 7 1 3 设计规范 7 1 3 1 设计遵守的主要规范 7 1 3 2 设计参考资料 7 1 4 主要技术标准 7 1 5 主要材料及性能 8 第二节 栈桥结构设计 9 2 1 概述 9 2 2 栈桥基本结构尺寸 9 2 2 1 贝雷栈桥 9 2 2 2 型钢栈桥 10 2 3 栈桥附属设施 11 第三节 栈桥受力计算 12 3 1 计算荷载 12 3 1 1 荷载及荷载组合 12 3 1 2 风荷载计算 12 3 1 3 流水压力 12 3 2 河床冲刷计算 13 3 2 1 一般冲刷计算 13 3 2 2 局部冲刷计算 15 精品文档 2欢迎下载 3 2 3 确定总冲刷深度 16 3 3 贝雷栈桥计算 16 3 3 1 桥面板计算 16 计算模型 16 弯距及变形情况见下图 17 3 3 2 桥面板纵肋 I12 计算 17 计算模型 17 弯距及变形情况见下图 18 3 3 3 桥面板横肋 I25a 计算 18 车道荷载计算 18 汽车荷载计算 19 结构计算分析 20 3 3 4 栈桥贝雷梁计算 20 计算工况 20 工况 计算 20 工况 计算 21 结构计算分析 22 3 3 5 钢管桩顶横梁 I36a 计算 23 横桥向 I36a 计算 23 顺桥向 I36a 计算 24 结构计算分析 25 3 3 6 贝雷栈桥型钢杆件应力计算结果 25 3 3 7 钢管桩受力分析与计算 26 水文 地质条件 26 钢管桩垂直承载力作用下桩长计算 26 钢管桩整体稳定性分析 27 钢管桩桩身强度验算 33 3 4 型钢栈桥计算 34 3 4 1 桥面板计算 34 3 4 2 桥面板横肋 I12 计算 34 精品文档 3欢迎下载 车道荷载计算 34 汽车荷载计算 35 结构计算分析 35 3 4 3 栈桥 H60 纵梁计算 36 计算工况 36 工况 计算 36 工况 计算 37 结构计算分析 38 3 4 4 钢管桩顶横梁计算 38 横桥向 I36a 计算 38 顺桥向 I36a 计算 39 结构计算分析 40 3 4 5 钢管桩受力分析与计算 40 单桩垂直承载力 40 钢管桩垂直承载力作用下桩长计算 41 钢管桩整体稳定性分析 41 钢管桩桩身强度验算 47 3 4 6 型钢栈桥型钢杆件应力计算结果 47 第四节 栈桥设计结论 48 4 1 计算结论 48 精品文档 4欢迎下载 第一章 总体概述 第一节 工程概况 钢栈桥工程所处位置是 南股槽主流区域 涌潮汹涌 流速大 南侧 500 米左右江道在 10 米 黄海高程 下同 以下 最深达 18 米左右 其余地段江道在 8 3 5 米之间 栈桥的起点位置定在世纪南丘一期西隔堤坝头 终点在中沙岛上 栈桥全长 3km 设计起点里程 ZQK0 000 0 终点里程 ZQK3 000 0 起点标高 9 50m 其中 ZQK0 000 0 ZQK0 024 20 为过渡段型钢栈桥 设 2 纵坡 ZQK0 024 20 ZQK2 450 8 长 2426 6m 为贝雷栈桥 纵向平坡 桥面高程 9 00m ZQK2 450 8 ZQK2 559 长 108 2m 为型钢栈桥 设 1 纵坡 ZQK2 559 ZQK3 000 0 长 441m 为型钢栈桥 纵向平坡 桥面高程 7 92m 按双 向行车道设计 桥面净宽 8 0m 按两车道设计 本桥坐标系采用地形图上的坐标系统 精品文档 5欢迎下载 第二节 自然条件 2 1 气候 平均气温16 2 极端最高气温39 极端最低气温 10 5 降水 年平均降水 1423mm 最大 24 小时降水量 189mm 潮汐 工程范围处于 潮汐地段 每天日夜二潮 最高潮位 7 18 米 7 8 9 三个月是台风暴潮影响频繁期 5 年一遇设计高潮位为 6 24m 10 年一遇 设计高潮位为 6 50m 20 年一遇设计高潮位为 6 77m 2 2 地质 工程区域属河江三角洲堆积平原 为第四纪海相沉积物 一般为粘质粉土和砂 质粉土 受振动易析水液化 且易受潮流冲刷 地质土层自上而下为粉土 粉土夹 粉砂 淤泥质粉质粘土 淤泥质粉质粘土夹粉土 桥位地质土层情况表 ZK4 钻孔 表 1 1 土层序号土层名称层厚 m层底标高 m 1 2 粉土0 4 24 4 0 2 2 1 粉土4 2 9 8 0 2 5 4 2 2 粉土9 8 10 9 5 4 6 5 3 1 粉土10 9 14 8 6 5 10 4 3 2 粉土夹粉砂14 8 20 7 10 4 16 3 4 1 淤泥质粉质粘土20 7 33 5 16 3 29 1 4 2 淤泥质粉质粘土夹粉土33 5 43 8 29 1 39 4 5 粉质粘土 2 3 河床冲刷 进场后为给设计提供准确的河床标高资料 我单位委托 浙江省水利河口研究 院测绘分院 进行栈桥桥位处河床断面测量工作 测量结果如下表 精品文档 6欢迎下载 河床标高一览表 表 1 2 里程桩号长度 m 河床标高 m ZQK0 000 ZQK0 200 200 3 9 ZQK0 200 ZQK0 300 100 9 17 ZQK0 300 ZQK0 650 350 17 23 ZQK0 650 ZQK1 000 350 9 17 ZQK1 000 ZQK1 250 250 9 1 ZQK1 250 ZQK3 000 1750 大于 1 同投标时相比 河床冲刷较大 最大冲刷达 5 米多之深 河床标高最低为 23 21m 河床的刷深对栈桥的设计与施工造成很大的难度 重新设计后钢材用量也 明显增大 精品文档 7欢迎下载 第二章 钢栈桥设计方案 第一节 设计说明 1 1 设计范围 本图纸为栈桥施工设计图 内容包括 栈桥总平面布置 钢管桩基础 上部结 构 贝雷片组 型钢分配梁 桥面附属设施 交通安全设施 1 2 设计依据 上虞市世纪丘治江围涂临时促淤工程钢栈桥工程招标文件 桥位地质图 桥位地形图 1 3 设计规范 1 3 1 设计遵守的主要规范 公路桥涵设计通用规范 JTGJTG D60 2004D60 2004 公路桥涵地基与基础设计规范 JTJ024 85JTJ024 85 1 3 2 设计参考资料 钢结构设计手册 路桥施工计算手册 装配式公路钢桥多用途使用手册 公路施工手册 桥涵 上下册 公路工程技术标准 公路工程质量检验评定标准 1 4 主要技术标准 设计荷载 公路 I 级 汽车 超 20 级 挂 120 级 桥上需同时行使总重 40 50T 自卸汽车 施工控制活载 公路 I 级 履带吊 80 设计行车速度 15km h 设计使用寿命 3 年 水位 选取 20 年一遇高水位 6 77m 精品文档 8欢迎下载 1 5 主要材料及性能 栈桥所选用的主要材料表 表 2 1 名 称 及 规 格材 料 桥面板 钢板厚 12mm Q235 A I12 I25a I36a 20a H60 Q235 A 321 型贝雷片 Q345 800mm 钢管桩 壁厚 10mm Q235 A 600mm 钢管桩 壁厚 10mm Q235 A 27 3cm 钢管 壁厚 8mm Q235 A 桥面板 考虑到桥面板在施工过程中的变形问题 钢板厚取 12mm 采用 Q235Q235 钢材质 普通钢材 钢管桩 型钢等采用 Q235 AQ235 A 的钢材 必须符合国家标准 GB T1591 94GB T1591 94 的有 关规定 Q235 AQ235 A 的屈服强度为 235MPa235MPa 抗拉强度 375MPa 375MPa 弹性模量 Eg 2 1 10Eg 2 1 105 5MPaMPa 贝雷片 贝雷片梁采用工厂加工成型的 321 型贝雷片 材质为 Q345Q345 钢 支撑花架采 用 63 5 与 50 5 材质为 Q235 A 自行加工 贝雷片剪刀撑采用 8 精品文档 9欢迎下载 第二节 栈桥结构设计 2 1 概述 栈桥的起点位置定在世纪南丘一期西隔堤坝头 终点在中沙岛上 栈桥全长 3km 设计起点里程 ZQK0 000 0 终点里程 ZQK3 000 0 起点标高 9 50m 其中 ZQK0 000 0 ZQK0 024 20 为过渡段型钢栈桥 设 2 纵坡 ZQK0 024 20 ZQK2 450 8 长 2426 6m 为贝雷栈桥 纵向平坡 桥面高程 9 00m ZQK2 450 8 ZQK2 559 长 108 2m 为型钢栈桥 设 1 纵坡 ZQK2 559 ZQK3 000 0 长 441m 为型钢栈桥 纵向平坡 桥面高程 7 92m 按双 向行车道设计 桥面净宽 8 0m 按两车道设计 栈桥采用多跨连续梁方案 贝雷栈桥梁部结构为四组双排单层 321 贝雷桁架 梁高 1 5m 均采用 7 15m 跨一联 型钢栈桥主梁采用 H60 型钢 栈桥下部结构采用 打入式钢管桩基础 按摩擦桩设计 根据受力及河床冲刷情况 C 1 C 17 墩钢管 桩单排采用 3 800mm 布置形式 制动墩设双排桩 采用 3 600mm 布置形式 C 18 C 84 墩钢管桩单排采用 3 1000mm 1 600mm 斜桩 布置形式 制动墩设双排 桩 采用 2 800mm 1 1000mm 布置形式 C 85 C 118 墩钢管桩单排采用 3 800mm 1 600mm 斜桩 布置形式 制动墩设双排桩 采用 2 600mm 1 800mm 布 置形式 C 119 C 300 墩钢管桩单排采用 3 800 布置形式 制动墩设双排桩 采 用 3 600mm 布置形式 钢管桩采用防腐涂装保护措施 由于钢栈桥通行车辆频率高 300 辆 天 容易引起桥面板破损 所以桥面采用 12mm 厚的钢板 采用标准化模块 每块 1 5 8m 2 2 栈桥基本结构尺寸 2 2 1 贝雷栈桥 贝雷栈桥桥宽为 8 0m 标高为 9 00m 纵向平坡 标准跨为 15m 或 12m 长 标 准跨之间采用 800mm 10mm 或 1000mm 10mm 的螺旋钢管桩 间距为 15m 横 桥向间距为 3 20m 河床冲刷较大时采用一根 600mm 10mm 的斜桩进行加固 伸 缩缝之间采用 600mm 10mm 800mm 10mm 1000mm 10mm 双排桩 纵桥向间 距为 3 0m 横桥向间距为 3 20m 栈桥桥面板顺桥向每 0 5m 间距焊接一道 8mm 钢筋作为防滑处理措施 钢管桩 横桥向间设置有 20a 钢的剪刀撑 平联管采用 273mm 8mm 460mm 8mm 的 精品文档 10欢迎下载 Q235 A的钢管 钢管桩顶面采用 I36a 型钢的横向连接分配梁 顶面铺设 321 型 贝雷片组 贝雷片组间中心距为 2 20m 片与片间距为 0 9m 片与片设置贝雷花架 贝雷组与组间设置 8 斜撑 上面设置 I25a 横向分配梁及 I12 纵向分配梁 桥面板 采用 12mm 厚 Q235 钢板 栈桥每 3 9 个标准跨一联 联与联之间预留 0 2m 伸缩 缝 伸缩缝为 0 5m 宽钢板一端焊接一端自由 9 000m 支撑花架 贝雷片剪刀撑 桥面钢板12mm I12I25a 7 102m 电缆管道 供水管道 2I36a 钢管平联 剪刀撑 牛腿 节点板2 节点板1 0 000m 图 2 1 贝雷栈桥一般构造图 2 2 2 型钢栈桥 型钢栈桥桥宽为 8 0m 前 108 2m 设有纵向坡度为 1 桥面高程 7 92m 9 00m 余下 441 0m 纵向平坡 桥面高程 7 92m 标准跨为 12m 长 标准 跨之间采用 800mm 10mm 的螺旋钢管桩 间距为 12m 横桥向间距为 3 20m 伸 缩缝之间采用 600mm 10mm 双排桩 纵桥向间距为 3 0m 横桥向间距为 3 20m 栈桥桥面板顺桥向每 0 5m 间距焊接一道 8mm 钢筋作为防滑处理措施 钢管桩 横桥向间设置有 20a 钢的剪刀撑 平联管采用 273mm 8mm 的 Q235 A 的钢管 钢 管桩顶面采用 I36a 型钢的横向连接分配梁 顶面铺设 H60 型钢主梁 H60 型钢中心 距为 0 70m 上面设置 I12 横向分配梁 桥面板采用 12mm 厚钢板 栈桥每 9 个 标准跨一联 联与联之间预留 0 2m 伸缩缝 伸缩缝为 0 5m 宽钢板一端焊接一端自 由 精品文档 11欢迎下载 7 920 9 000m 钢管平联 剪刀撑 牛腿 桥面钢板12mm I12 H60 2I36a 7 182 8 262m 节点板2 电缆管道 供水管道 节点板1 0 000m 图 2 2 型钢栈桥一般构造图 2 3 栈桥附属设施 本栈桥在上虞市世纪治江围涂工程临时促淤工程施工过程中发挥着重要的作用 是水上施工的生命线 因此组织好栈桥的交通是至关重要的 考虑到施工过程中的 车流量较大 栈桥设计成 8m 宽度 为方便促淤工程的施工 在栈桥上设置有 140mm 3 5mm 的无缝钢管作为电缆 管道 120mm 3 5mm 的镀锌钢管作为自来水供水管道 以确保中沙岛基地水 电 供应 贝雷栈桥桥面护栏竖杆焊接在贝雷架上的横向分配梁 I25a 上 型钢栈桥桥面护 栏竖杆焊接在横向分配梁 I12 上 焊脚高度不小于 6mm 扶手横杆焊接在竖杆顶端 栏杆的竖杆 扶手要求刷上红白相间的警示反光油漆 保证车辆夜间运行安全 栈桥钢管桩露在水面以上部分涂刷醒目的橘红色反光面漆 防止海上作业其他船只 过桥时对钢管桩的碰撞 每隔 15m 设置有安全警示灯 每隔 1000m 设置有一个高倍扬声器 一旦发生意 外情况 可及时通知作业人员和来往车辆在最短时间内撤离 精品文档 12欢迎下载 第三节 栈桥受力计算 3 1 计算荷载 3 1 1 荷载及荷载组合 永久荷载 栈桥自重 水管 电缆管 基本可变荷载 公路 I 级 汽车 超 20 级 挂 120 履带吊 80 人群荷载 3KN m2 其他可变荷载 风力 12 级风力 设计风速 33 5m s 流水压力 本次以设计平均流速 3m s 为计算依据 荷载组合 I 栈桥自重 风力 流水压力 II 栈桥自重 活载 风力 流水压力 3 1 2 风荷载计算 12 级风力 设计风速 33 5m s 水平风载 FWh k0 k1k3WdAwh 0 75 0 8 1 7 1 0 0 686 11 25 7 87kN 式中 Z 距地面或水面的高度 空气重力密度 Vd 设计风速 g 重力加速度 k0 设计风速重现期换算系数 k1 风载阻力系数 桁架风载阻力遮挡系数 k3 地形 地理条件系数 Wd 设计基准风压 Awh 横向迎风面积 精品文档 13欢迎下载 3 1 3 流水压力 本次以设计平均流速 3m s 为计算依据 取河床冲刷最大处 河床标高 23m 的 单排钢管桩进行稳定性计算 河床最大冲刷考虑 6m 水位取 20 年一遇高水位 6 77m 流水压力计算如下 1000 钢管桩承受的流水压力 Fw KA g V 2 2 0 8 35 77 1 81 9 2 310 2 131 27kN 600 钢管桩承受的流水压力 Fw KA g V 2 2 0 8 34 0 6 81 9 2 310 2 74 86kN 式中 Fw 流水压力标准值 kN 水的重力密度 取 10kN m3 V 设计流速 取 3m s A 桥墩阻水面积 m2 计算至一般冲刷线处 g 重力加速度 g 9 81m s2 K 桥墩形状系数 取 0 8 3 2 河床冲刷计算 钢栈桥处于 南股槽强涌潮地段 而水下土质均以粉砂土为主 潮流对钢 栈桥桥桩附近冲刷严重 为保证栈桥施工和运行时安全 现进行河床冲刷计算 3 2 1 一般冲刷计算 一般冲刷计算公式为 精品文档 14欢迎下载 5 3 6 1 3 5 2 Ed h h B Q A h cq cm cj d p 式中 桥下一般冲刷后的最大水深 m p h 单宽流量集中系数 d A 15 0 z z d H B A 造床流量下的河槽宽度 m 对复式河床可取平滩水位时河槽宽 z B 度 造床流量下的河槽平均水深 m 对复式河床可取平滩水位时河 z H 槽平均水深 频率为 P 的设计流量 m3 s p Q 桥下河槽部分通过的设计流量 m3 s 当河槽能扩宽至全桥时取 2 Q 用 p Q 河槽部分桥孔过水净宽 m 当桥下河槽能扩宽至全桥时 即为 cj B 全桥桥孔过水净宽 桥墩水流侧向压缩系数 河槽最大水深 m cm h 河槽平均水深 m cq h 河槽泥沙平均粒径 mm d 与汛期含沙量有关的系数 E 各参数取值如下 1 26 27000m3 s 3000m 0 92 16 d A 2 Q cj B cm h 精品文档 15欢迎下载 09m 11 47m 0 075mm 0 66 cq hdE 经计算一般冲刷为 5 3 6 1 3 5 2 Ed h h B Q A h cq cm cj d p 5 3 6 1 3 5 075 0 66 0 47 11 09 16 300092 0 27000 26 1 10 53m 3 2 2 局部冲刷计算 一般冲刷后墩前行近流速 2 06m s 3 2 6 1 p hEdV 3 2 6 1 53 10075 0 66 0 河床泥沙起动流速 72 0 14 0 0 10 332 0246 0 d h d d h V pp 72 0 14 0 075 0 53 1010 075 0 332 075 0 53 10 0246 0 0 62m s 墩前泥沙起冲流速 0 25m s 0 06 0 1 0 462 0 V B d V 62 0 8 0 075 0 462 0 06 0 由于 所以局部冲刷计算 0 VV 1 00 0 00 6 0 11 n b VV VV VVBKKh 83 0 6 0 25 0 62 0 25 0 06 2 25 0 62 0 8 075 3 1 4 53m 式中 河床颗粒影响系数 1 K 精品文档 16欢迎下载 3 75 15 0 45 0 1 11 8 0 dd K 15 0 45 0 075 0 1 075 0 1 8 0 墩形系数 K 指数 1 n 0 83 19 0 25 0 0 1 d V V n 19 0 075 0 25 0 06 2 62 0 3 2 3 确定总冲刷深度 在二十年一遇最大流量下 总冲刷深度为 15 06m 根据 04 4 04 7 04 11 05 4 05 7 地形图及进场后测定的河床冲刷情况确定最大冲 刷深度为 6m 河床标高及各区段栈桥河床冲刷深度确定如下表 表 2 2 区 段里程桩号 长度 m 河床标高 m 河床冲刷深度 m 第一区段ZQK0 000 ZQK0 200 200 3 9 6 第二区段ZQK0 200 ZQK0 300 100 9 17 6 第三区段ZQK0 300 ZQK0 650 350 17 23 6 第四区段ZQK0 650 ZQK1 000 350 9 17 6 第五区段ZQK1 000 ZQK1 250 250 9 1 6 第六区段ZQK1 250 ZQK3 000 1750 大于 1 3 3 3 贝雷栈桥计算 3 3 1 桥面板计算 计算模型 由于公路 I 级汽车荷载的中 后轮着地宽度为 0 6m 其宽度已直接作用在纵梁 上 故不用计算 只计算汽车前轮作用在桥面板跨中位置的受力即可 查 公路桥 涵设计通用规范 公路 I 级汽车荷载前轴重力标准值 30kN 取汽车前轮作用力 P 作为桥面板计算荷载 板的计算宽度取 1 0m 汽车冲击系数按规范采用 1 3 结构 自重考虑为 1 1 的分项系数 荷载分布及支撑情况见下图 精品文档 17欢迎下载 35 30 2 52 5 p 65kN M 弯距及变形情况见下图 图 2 4 桥面板变形图 图 2 5 桥面板弯矩图 3 3 2 桥面板纵肋 I12 计算 计算模型 将桥面板纵肋 I12 视为两边支撑在桥面板横肋 I25a 上的多跨连续梁计算 桥面 板纵肋计算长度取 13 5m 其跨径等于桥面板横肋的间距 1 5m 计算荷载取栈桥自重 公路 I 级车道荷载和人群荷载 查 公路桥涵设计通用规范 公路 I 级车道荷 载的均布荷载标准值为 qK 10 5kN m 集中荷载标准值采用直线内插求得 PK 220kN 人群荷载标准值为 3kN m2 两侧人行道的宽度假设为 1 5m 则单个车道 承担的人群荷载转化为 4 5kN m 结构自重考虑为 1 1 的分项系数 汽车荷载的分项 系数取 1 4 人群荷载的分项系数取 0 8 汽车荷载的冲击系数取 1 3 汽车荷载横向 折减系数为 1 精品文档 18欢迎下载 单根桥面板纵肋 I12 承受的荷载分布及支撑情况简化如下图 k 150 9 1350 P 29 66kN q 1 68kN 弯距及变形情况见下图 图 2 6 桥面板纵肋 I12 变形图 图 2 7 桥面板纵肋 I12 弯矩图 3 3 3 桥面板横肋 I25a 计算 车道荷载计算 计算模型 将桥面板横肋 I25a 视为两边支撑在贝雷桁架上的多跨连续梁计算 桥面板横肋 计算长度取 8m 其跨径等于贝雷桁架的间距 计算荷载取桥面板纵肋支点的反力 桥面板纵肋 I12 支点的反力最大时荷载分布图及支撑情况见下图 k 150 10 1500 P 800 8kN q 45 42kN 精品文档 19欢迎下载 经计算 I12 支点反力最大为 875 58kN 单根桥面板横肋 I25a 的荷载分布图及支撑情况见下图 9013090130901309025 800 25 109 45kN 弯距及变形情况见下图 图 2 8 桥面板横肋 I25a 变形图 图 2 9 桥面板横肋 I25a 弯矩图 汽车荷载计算 计算模型 将桥面板横肋 I25a 视为两边支撑在贝雷桁架上的多跨连续梁计算 桥面板横肋 计算长度取 8m 其跨径等于贝雷桁架的间距 计算荷载取桥面板纵肋支点的反力 单根桥面板横肋 I25a 荷载分布图及支撑情况见下图 精品文档 20欢迎下载 800 901309013090130902525 q 2 26kN m 1 110180220180110 150500150 q 5 86kN mq 5 86kN m P 91kNP 91kNP 91kNP 91kN 弯距及变形情况见下图 图 2 10 桥面板横肋 I25a 变形图 图 2 11 桥面板横肋 I25a 弯矩图 结构计算分析 根据拟定的栈桥梁部结构情况 对 15m 跨径 利用 SAP2000 分析程序进行结构 计算 其栈桥单根桥面板横肋计算结果见下表 车道荷载和汽车荷载作用下计算结果汇总表 表 2 3 工况 跨度 m 最大弯矩 kN m 最大变形 mm 容许变形 L 500 mm 公路 I 级车道荷 载 人群荷载 1513 00 302 6 公路 I 级汽车荷 载 人群荷载 1515 920 232 6 精品文档 21欢迎下载 3 3 4 栈桥贝雷梁计算 计算工况 考虑设计荷载 验算荷载的作用 栈桥计算工况主要有 公路 I 级车道荷 载 人群荷载 公路 I 级汽车荷载重车走在栈桥跨中 人群荷载 工况 计算 单片贝雷纵梁荷载分布及支撑情况 1500 7 10500 150015007507501500150015001500 P q 2 1kN m 2 q 6 86kN m 贝雷纵梁弯矩及变形图 图 2 12 栈桥贝雷变形图 图 2 13 栈桥单排单层贝雷弯矩图 精品文档 22欢迎下载 图 2 14 栈桥单排单层贝雷剪力图 工况 计算 单片贝雷纵梁承受荷载分布及支撑情况 1500 7 10500 300 140 700 140 3 0kN m 51 45kN44 10kN11 03kN 单片贝雷纵梁弯矩及变形图 图 2 15 栈桥贝雷变形图 图 2 16 栈桥单排单层贝雷弯矩图 精品文档 23欢迎下载 图 2 17 栈桥单排单层贝雷剪力图 结构计算分析 根据拟定的栈桥梁部结构情况 对 15m 跨径 利用 SAP2000 分析程序进行结构 计算 其栈桥单排单层贝雷计算结果见下表 工况作用下计算结果汇总表 表 2 4 工况 跨度 m 最大弯矩 kN m 最大剪力 kN 最大变形 mm 容许变形 L 800 mm 公路 I 级车 道荷载 人 群荷载 15323 9599 3014 1018 75 公路 I 级汽 车荷载重车 走在栈桥跨 中 人群荷 载 15249 66132 8811 0418 75 查阅 装配式公路钢桥多用途使用手册 321 贝雷桁架容许应力表 双排单层 容许弯矩 1576 4kN m 容许剪力 490 5kN 本栈桥采用四组双排单层贝雷桁架 则 1576 4 2 788 2 kN m 323 95kN m 490 5 2 245 3 kN 132 88kN 从贝雷桁架纵梁结构受力上看这种跨径满足要求 3 3 5 钢管桩顶横梁 I36a 计算 横桥向 I36a 计算 计算模型 精品文档 24欢迎下载 将钢管桩顶承重梁 2I36a 视为两边支撑在钢管桩上的两跨连续梁计算 横梁 I36a 计算长度取 8m 其跨径等于钢管桩的间距 3 2m 计算荷载取贝雷支点的反力的 最大值 218 22kN 钢管桩顶横梁 I36a 承受的荷载分布及支撑情况见下图 PK 218 22 2 109 11kN 3208032080 800 kP Pk kPkPkPkPkPkP 130909013090130902525 弯距及变形情况见下图 图 2 18 承重梁 I36a 变形图 图 2 19 承重梁 I36a 弯矩图 顺桥向 I36a 计算 计算模型 双排 600 钢管桩顶顺桥向采用 2I36a 型钢作为承重梁 由以上计算可知 桩 基最大荷载发生在公路 I 级汽车荷载重车走在栈桥跨中并有人群荷载作用时 最 大竖向荷载值为 680 28kN 荷载分布及支撑情况见下图 精品文档 25欢迎下载 其中 P 680 28 4 170 07kN PP 200 813881 弯距及变形情况见下图 图 2 20 承重梁 I36a 变形图 图 2 21 承重梁 I36a 弯矩图 结构计算分析 根据拟定的栈桥梁部结构情况 对 15m 跨径 利用 SAP2000 分析程序进行结构 计算 其栈桥钢管桩顶单根横梁 I36a 计算结果见下表 荷载作用下 I36a 计算结果汇总表 表 2 5 类型 跨度 m 最大弯矩 kN m 最大支反 力 kN 最大变形 mm 容许变形 L 500 mm 横桥向 I36a 15104 91340 141 676 4 精品文档 26欢迎下载 顺桥向 I36a 15137 76170 072 216 4 3 3 6 贝雷栈桥型钢杆件应力计算结果 贝雷栈桥型钢杆件应力计算结果汇总表 表 2 6 序号名称规格 最大应力 MPa 容许应力 MPa 最大变形 mm 容许变形 L 500 mm 1 桥面板 12mm41 252150 440 7 2 桥面板纵肋 I12101 32151 413 0 3 桥面板横肋 I25a39 702150 302 6 4 桩顶横梁 I36a156 972152 216 4 3 3 7 钢管桩受力分析与计算 水文 地质条件 对现有地质资料 目前按钻孔 ZK4 的地质资料为计算依据 按河床冲刷情况将 栈桥分成 7 个区段进行计算 土层摩阻力表 钻孔 ZK4 表 2 7 序号土层名称 地基承载力 kPa 桩周摩阻力 kPa 底面高程 m 1 2 粉土 90220 2 2 1 粉土 13032 5 4 2 2 粉土 15040 6 5 3 1 粉土 14042 10 4 3 2 粉土夹粉砂 16045 16 3 4 1 淤泥质粉质粘土 55 29 1 4 2 淤泥质粉质粘土夹粉土 75 39 4 5 粉质粘土 85 钢管桩垂直承载力作用下桩长计算 单桩垂直承载力 精品文档 27欢迎下载 由以上计算可知 单根 1000 800 钢管桩最大竖向荷载值为 680 3kN 单 根 600 钢管桩最大竖向荷载值为 340 14kN 桩长计算 由垂直承载力计算出桩长 贝雷栈桥钢管桩桩长计算结果一览表 表 2 8 里程桩号长度 m 钢管桩规格 mm 桩长 m 河床标高 m 600 24 0 30 0 ZQK0 000 ZQK0 200 200 800 24 0 36 0 3 9 60036 0 800 40 0 44 0ZQK0 200 ZQK0 300 100 1000 44 0 46 0 9 17 800 42 0 48 0 ZQK0 300 ZQK0 650 350 1000 46 0 51 0 17 23 600 36 0 40 0 800 36 0 44 0ZQK0 650 ZQK1 000 350 1000 40 0 44 0 9 17 600 24 0 32 0 ZQK1 000 ZQK1 250 250 800 28 0 36 0 9 1 600 18 0 22 0 ZQK1 250 ZQK2 150 900 80028 0 大于 1 钢管桩整体稳定性分析 取河床冲刷最大受力最不利的单排 3 1000 1 600 斜桩加固 钢管桩进行钢管 桩整体稳定性分析 河床标高为 23 0m 20 年一遇高水位 6 77m 考虑最大冲刷深 度为 6m 冲刷后的河床标高为 29 0m 钢管桩假定在标高 31 0m 处固结 圆柱形桥墩 所受水压力折减系数为 0 8 由于两根 1000 钢管桩间净距只有 2 2m 故假定后面 墩柱流水压力按前面墩柱流水压力的 70 逐渐递减 按单排 3 1000 1 600 斜桩加 精品文档 28欢迎下载 固 钢管桩模式进行钢管桩设计计算 将竖向集中荷载直接加在钢管桩上 利用 SAP2000 进行模拟计算 钢管桩受力计算 图 2 22 单排钢管桩模拟模型 图 2 23 设计荷载组合 单排钢管桩计算荷载 精品文档 29欢迎下载 图 2 24 设计荷载组合 I 单排钢管桩桩顶水平位移 图 2 25 设计荷载组合 I 单排钢管桩弯矩图 精品文档 30欢迎下载 图 2 26 设计荷载组合 I 单排钢管桩轴力图 图 2 27 设计荷载组合 II 单排钢管桩计算荷载 精品文档 31欢迎下载 图 2 28 设计荷载组合 II 单排钢管桩桩顶水平位移 图 2 29 设计荷载组合 II 单排钢管桩弯矩图 精品文档 32欢迎下载 图 2 30 设计荷载组合 II 单排钢管桩轴力图 钢管桩受力分析 单根 600mm 钢管桩受力汇总表 表 2 9 单根桩最大竖向力水平力 桩顶水平 位移 桩身最大 弯矩 桩身最大 轴力 设 计 荷 载 组 合 kN kN cmkN mkN I 自重 74 866 026266 53661 67 自重 74 866 791274 80641 39 单根 1000mm 钢管桩受力汇总表 表 2 10 单根桩最大竖向力水平力 桩顶水平 位移 桩身最大 弯矩 桩身最大 轴力 设 计 荷 载 组 合 kN kN cmkN mkN I 自重 7 87 131 275 844577 461010 60 680 37 87 131 276 616611 501546 72 钢管桩稳定性计算 取受力最大的一根 1000mm 的钢管桩进行受压稳定性计算 自由长度 取l 精品文档 33欢迎下载 31m 标高 31 0m 1000mm 钢管桩回转半径 i 0 35 2 1 2 4 1 dd 22 98 0 1 4 1 1000mm 钢管桩长细比 88 6 i l 35 0 311 根据 公路桥涵钢结构及木结构设计规范 中受压并在一个主平面内受弯曲或 与此相当的偏心受压稳定性公式进行计算 mm W M A N 2 1 3 33 106215 7 10 5 611 11 632 0 0311 0 1072 1546 100 44MPa 135 88 MPa 构件受压稳定 1 215632 0 式中 N 计算轴向力 M 构件中部 1 3 长度范围内最大计算弯矩 Am 毛截面积 Am 0 52 0 492 0 0311m2 Wm 毛截面抵抗矩 Wm 7 6215 10 3m3 d dd 4 1 4 32 1 98 0 1 32 14 3 44 1 轴心受压构件的纵向弯曲系数 查表知 1 0 632 2 构件只在一个主平面受弯时的纵向弯曲系数 取 2 1 考虑弯矩因构件受压而增大所引用的值 取 1 计算结论 单根 1000mm 钢管桩在流水压力和风力作用下轴心受压稳定 因而 单排格构式 3 1000 1 600 斜桩加固 钢管桩整体稳定 钢管桩桩身强度验算 根据 公路桥涵钢结构及木结构设计规范 第 1 2 15 的规定 对钢管桩进行强 度验算 600mm 钢管桩强度验算 1max 136 75MPa 215MPa W M A N 1000mm 钢管桩强度验算 精品文档 34欢迎下载 1max 129 96MPa 215MPa W M A N 通过以上计算可知 钢管桩受力满足规范要求 3 4 型钢栈桥计算 3 4 1 桥面板计算 由于面板横肋 I12 的净距 17 6cm 公路 I 级汽车荷载已直接作用在横梁上 故 不用计算 3 4 2 桥面板横肋 I12 计算 车道荷载计算 单根桥面板横肋 I12 的荷载分布及支撑情况 70707070707070707070701515 800 101 75kN 弯距及变形情况见下图 图 2 31 桥面板横肋 I12 变形图 图 2 32 桥面板横肋 I12 弯矩图 精品文档 35欢迎下载 汽车荷载计算 计算模型 将桥面板横肋 I12 视为两边支撑在 H60 型钢上的多跨连续梁计算 桥面板横肋 计算长度取 8m 其跨径等于 H60 型钢的间距 计算荷载取栈桥自重 公路 I 级汽车 荷载和人群荷载 单根桥面板横肋 I12 的荷载分布及支撑情况 800 1 15707070707070701570707070 180180140150150 P 91kNP 91kNP 91kNP 91kN q 0 26kN m q 0 86kN mq 0 86kN m 弯距及变形情况见下图 图 2 33 桥面板横肋 I12 变形图 图 2 34 桥面板横肋 I12 弯矩图 结构计算分析 根据拟定的栈桥梁部结构情况 对 12m 跨径 利用 SAP2000 分析程序进行结构 计算 其栈桥单根桥面板横肋 I12 计算结果见下表 精品文档 36欢迎下载 车道荷载和汽车荷载作用下计算结果汇总表 表 2 11 工况 跨度 m 最大弯矩 kN m 最大变形 mm 容许变形 L 500 mm 公路 I 级车道荷 载 人群荷载 124 680 271 4 公路 I 级汽车荷 载 人群荷载 1211 570 731 4 3 4 3 栈桥 H60 纵梁计算 计算工况 考虑设计荷载 验算荷载的作用 栈桥计算工况主要有 公路 I 级车道荷 载 人群荷载 公路 I 级汽车荷载重车走在栈桥跨中 人群荷载 工况 计算 单根 H60 型钢纵梁承受的荷载分布及支撑情况 1200 9 10800 12006006001200120012001200120012001200 P q 4 35kN m 2 q 1 18kN m 单根 H60 型钢纵梁弯矩及变形图 图 2 35 H60 型钢变形图 精品文档 37欢迎下载 图 2 36 H60 型钢弯矩图 图 2 37 H60 型钢剪力图 工况 计算 单根 H60 型钢纵梁承受荷载分布及支撑如下 1200 7 10800 140 300 140 700 1 78kN m 7 35kN29 40kN 34 30kN 单根 H60 型钢纵梁弯矩及变形图 图 2 38 H60 型钢变形图 图 2 39 H60 型钢弯矩图 精品文档 38欢迎下载 图 2 40 H60 型钢剪力图 结构计算分析 根据拟定的栈桥梁部结构情况 对 12m 跨径型钢栈桥 利用 SAP2000 分析程 序进行结构计算 其栈桥单根 H60 型钢计算结果见下表 工况作用下计算结果汇总表 表 2 12 工况 跨度 m 最大弯矩 kN m 最大剪力 kN 最大反力 kN 最大变形 mm 容许变形 L 800 mm 公路 I 级 车道荷载 人群荷载 12161 9559 0577 4311 6424 公路 I 级 汽车荷载重 车走在栈桥 跨中 人群 荷载 12150 4975 91132 497 6324 3 4 4 钢管桩顶横梁计算 横桥向 I36a 计算 计算模型 将钢管桩顶承重梁 2I36a 视为两边支撑在钢管桩上的两跨连续梁计算 横梁 I36a 计算长度取 8m 其跨径等于钢管桩的间距 3 2m 计算荷载取 H60 型钢支点的反 力的最大值 132 49kN 钢管桩顶横梁 I36a 承受的荷载分布及支撑情况见下图 PK 132 49 2 66 25kN 精品文档 39欢迎下载 3203208080 800 15 Pk kPkPkPkPkPkPkPkPkPkPkP 707070707070707070707015 弯距及变形情况见下图 图 2 41 承重梁 I36a 变形图 图 2 42 承重梁 I36a 弯矩图 顺桥向 I36a 计算 双排 600 钢管桩顶顺桥向采用 2I36a 型钢作为承重梁 由以上计算可知 桩基最大荷载发生在公路 I 级汽车荷载重车走在栈桥跨中并有人群荷载作用时 最大竖向荷载值为 669 36kN 荷载分布及支撑情况见下图 其中 P 669 36 4 167 34kN PP 200 813881 精品文档 40欢迎下载 弯距及变形情况见下图 图 2 43 承重梁 I36a 变形图 图 2 44 承重梁 I36a 弯矩图 结构计算分析 根据拟定的栈桥梁部结构情况 对 12m 跨径 利用 SAP2000 分析程序进行结构 计算 其栈桥钢管桩顶单根横梁 I36a 计算结果见下表 荷载作用下 I36a 计算结果汇总表 表 2 13 类型 跨度 m 最大弯矩 kN m 最大支反 力 kN 最大变形 mm 容许变形 L 500 mm 横桥向 I36a 1298 52334 861 686 4 顺桥向 I36a 12135 55167 342 186 4 3 4 5 钢管桩受力分析与计算 水文 地质条件同上 单桩垂直承载力 由以上计算可知 单根 800 钢管桩最大竖向荷载值为 669 72kN 单根 600 钢管桩最大竖向荷载值为 334 68kN 精品文档 41欢迎下载 钢管桩垂直承载力作用下桩长计算 由垂直承载力计算出桩长 型钢栈桥钢管桩桩长计算结果一览表 表 2 14 里程桩号长度 m 钢管桩规格 mm 桩长 m 河床标高 m 600 16 0 18 0 ZQK2 150 ZQK3 000 850 800 22 0 28 0 大于 1 钢管桩整体稳定性分析 取 3 根 800 钢管桩进行钢管桩整体稳定性分析 河床标高为 1 0m 20 年一 遇高水位 6 77m 考虑最大冲刷深度为 3m 冲刷后的河床标高为 4 0m 钢管桩假定在 标高 6 0m 处固结 圆柱形桥墩所受水压力折减系数为 0 8 由于两根 800 钢管桩 间净距只有 2 4m 故假定后面墩柱流水压力按前面墩柱