东洲岛钢栈桥计算书.doc

钢钢 栈栈 桥桥 计计 算算 书书 衡阳市市政工程公司衡阳市市政工程公司 二二 一五年五月一五年五月 目目 录录 1 1 钢栈桥设计概况钢栈桥设计概况 3 3 2 2 编制依据编制依据 3 3 3 3 材料规格及其力学性能 材料规格及其力学性能 3 3 4 4 荷载计算取值 荷载计算取值 4 4 4 14 1 运输车辆 平半挂车 荷载运输车辆 平半挂车 荷载 4 4 4 24 2 履带吊荷载履带吊荷载 4 4 4 34 3 其他荷载其他荷载 4 4 5 5 荷载工况分析 荷载工况分析 5 5 5 15 1 工况组合工况组合 5 5 5 25 2 荷载工况分析荷载工况分析 5 5 6 6 栈桥分析栈桥分析 5 5 6 6 1 1 分析分析结结果果 6 6 平半挂车行走于栈桥上时平半挂车行走于栈桥上时 6 6 7 7 桥台钢管桩分析 桥台钢管桩分析 7 7 I 8 8 打入钢管桩承载力分析 打入钢管桩承载力分析 7 7 9 9 其他分析 其他分析 7 7 温度影响温度影响 7 7 1010 总结与建议 总结与建议 8 8 2 东洲岛钢栈桥计算书东洲岛钢栈桥计算书 1 1 钢栈桥设计概况钢栈桥设计概况 栈桥顶标高设定为 56 0m 钢栈桥总长 225m 标准跨度为 9m 设单排 3 根 630 12 钢管立柱 为增强较长立柱位置桥墩刚度 每 36 米处设制动墩 两侧均采用双钢管柱墩 设双排钢管立柱 排距 3 米 设计桥面宽度为 6 0 米 最大行走荷载 120 吨 经过试算得知 6 片贝雷片 作为栈桥主梁时 其应力不满足要求 故选用 3 组 8 片贝雷片作为主梁 钢管横向间距 2 1 95m 钢管之间设纵 横 向联接系 钢管顶上设横向 双拼 I45B 型钢作为大横梁 大横梁上布置 8 片贝雷梁主纵梁 分布情况为 45 45 105 90 105 45 45cm 贝雷梁上横铺 I25b 横向分配梁 间距 25cm 桥面板采用 10mm 厚印花钢板 桥面宽 6m 2 2 编制依据编制依据 1 衡阳市东洲岛钢栈桥工程前期设计图 2 现场实测地形断面图 3 装配式公路钢桥 贝雷梁 使用手册 4 公路桥涵设计通用规范 JTG D60 2004 5 钢结构设计规范 GB50017 2003 6 混凝土结构设计规范 GB 50010 2010 7 建筑结构设计规范 GB 50009 2012 8 路桥施工计算手册 9 公路桥涵设计通用规范 JTGD60 2004 10 公路桥涵地基与基础设计规范 JTG D63 2007 11 我单位已有的施工经验及参考同类钢栈桥设计资料 3 3 材料规格及其力学性能 材料规格及其力学性能 本次计算采用容许应力法 因为属于临时结构 容许应力提高 1 3 倍 10mm 面板 分配梁 大横梁 钢管柱 贝雷梁花架等采用 Q235 钢材 贝 雷梁本体使用的是 Q345 钢 两种钢材各性能如下 3 1 材料容重 钢材 78 5kN m 3 2 材料的弹性模量 钢材 2 1 105 MPa 3 材料强度设计值 Q235 钢 f 140 1 3 183MPa fv 85 1 3 110 5Mpa 贝雷梁 Q345 钢 f 210 1 3 273MPa fv 120 1 3 156Mpa 4 4 荷载计算取值 荷载计算取值 4 1 运输车辆 平半挂车 荷载 按 40t 挂车进行计算 车辆自重 40t 车辆载重 80t 前后荷载比例 3 7 纵 向轴距 6 78m 1 31m 1 31m 横向轮距 1 8m 程序分析时 挂车活载作为移动 荷载分析 采用车道面加载 考虑到实际情况 桥面两侧预留 60 cm 为避让行 人宽度 车道面宽度取值 4 8 m 汽车限速 5 km h 通过 计算时只考虑一台 120t 挂车通行 通行的冲击系数由程序根据设定参数自动计算考虑 在 移动 荷载分析控制 中 临时钢栈桥结构基频取值 1 3 Hz 根据 公路工程技术标 准 JTG B01 2003 规定 冲击系数为 u 0 04 4 2 履带吊荷载 本方案经综合比选考虑 拼装栈桥时采用 QUY80A 履带吊 整机 全部件 重量 90t 本项目使用整机重量约 74t 移动荷载 QUY80A 履带吊单条履带尺寸 5 37 0 85m 净尺寸 SCC1000 履带吊 单条履带尺寸 6 85 0 95m 净尺寸 履带吊在非吊重状态 各种代表性吊重状态的接地比压计算结果如下表 表表 4 1 QUY80A 履带吊接地比压计算表履带吊接地比压计算表 项目主臂与履带关系夹角 接地 比压 纵向加载长度 加载 形式 平行 0180 94 808 三角形 最不利 24190 24 572 三角形 90125 15 370 均布 非吊重 状态 垂直 27036 85 370 均布 平行 0192 65 323 三角形 最不利 24201 65 083 三角形 9052 55 370 均布 吊重状 态 吊 13 吨 垂直 270138 45 370 均布 4 3 其他荷载 4 贝雷桥上人群荷载按 2 5KPa 取 护栏 电线 螺栓等附属荷载按实际计算 考虑 汽车制动力荷载按汽车荷载的 10 考虑 公路桥涵设计通用规范 JTG D60 2004 整体升降温按照 30 考虑 仅用于考虑热胀冷缩带来的栈桥纵向位移 以 判断伸缩缝的设置 风荷载 根据相关资料 衡阳地区百年一遇基本风压 0 45KPa 水流压力荷载 根据调查 最大流速约为 1 2m s 栈桥上无临时管线要求 不考虑荷载 5 5 荷载工况分析 荷载工况分析 5 1 工况组合 表表 5 1 栈桥工况组合栈桥工况组合 永久荷载 可变荷载说明 荷载自重附属挂车履带吊风压水流制动力 编号标识 ZZFSGCLDFYSLZD 1 履带吊行走 2 动载工况 挂车行走 3 4 5 6 无机械上桥 状态 抗倾 覆 7 履带吊静止 8 吊装工况 挂车静止 如遇极端恶劣天气或其他不可抗力因素造成风速或者水流速度过大 栈桥 禁止通行 平台上停止作业 故水平力不与水流和风荷载同时参与组合 5 2 荷载工况分析 验算构件强度 1 0 倍恒载 1 2 倍活载 6 栈桥分析 采用 Midas Civil 2013 建立模型 跨度分布为 4 9 m 横向分布 8 片贝 雷梁 分布间距问 45 45 105 90 105 45 45cm 贝雷梁上弦杆上横向铺设 I25B 型钢 其上再铺设厚度 10mm 宽度 6m 的钢板 自定义总重 120t 平半挂 车在栈桥上行走 按照城 并进行分析 5 边界条件设置如下 1 桥面系构件连接 桥面板与 I25b 工字钢横梁采用共节点连接 横梁 与贝雷桁梁采用仅受压弹性连接 连接刚度按经验取值 100 kN mm 由于存在 仅受压弹性连接 模型对桥面板进行三处约束 各处约束自由度分别为 Dx Dy Dz Dx Rz Dz 2 其余构件连接 贝雷桁梁与 2I45b 双拼工字钢分配梁采用弹性连接 约束 Dx Dy Dz 连接刚度按经验取值 100 kN mm 分配梁与钢管桩采用共 节点连接 钢管桩桩底按锚固模拟 约束 Dx Dy Dz Rx Ry Rz 6 1 受力模型 整体模型如下图 图图 6 1 模型三维视图模型三维视图 图图 6 2 模型正面视图模型正面视图 6 图图 6 3 模型左面视图模型左面视图 6 2 分析结果 6 2 1 平半挂车行走于栈桥上时 贝雷梁组合应力如下 此时最大组合应力为 256MPa 273MPa 满足要求 最大剪应力 142MPa 156MPa 满足要求 7 6 2 2 钢管立柱反力 从柱顶到河床以下 3 米最大杆长为 56 0 25 0 45 1 5 41 3 15 8 米 立柱下端固结 上端自由 长细比 2 15 8 0 21853 144 6 查表得稳定 系数 0 272 压应力 452 0 272 0 02330 71320KPa 71 3Mpa 183MPa 钢 管柱稳定性满足要求 通过查阅各种工况下结果 面板 分配梁 大横梁 剪刀撑等各受力部件 应力 位移 系统最大位移为 1 8mm f 1 8mm v l 400 22 5mm 满足要 求 7 7 桥台钢管柱分析 桥台钢管柱分析 桥台下部设置四根钢管桩 防止河水冲刷桥台下部泥土 导致桥台下沉 恒载 Q1 混凝土荷载 部分贝雷梁 工字钢和台背砂砾石 活载 Q2 取最不利位置 挂车后三轴行走在桥台上 Q1 2 5 4 11 2 4 6 1 2 6 0 5 4 11 6 2 4 0 27 2 8 0 042 2 6 1 61 4 2 6 1 7 10 1373 4KN Q2 120 70 10 840KN 每根钢管柱受力 Q1 Q2 4 553 4KN 下端固结 上端自由 长细比 2 7 0 21853 64 查表得稳定系数 0 897 钢管桩应力 553 4 0 0233 0 897 1000 26 5Mpa 8 8 打入钢管桩承载力分析 打入钢管桩承载力分析 经计算钢栈桥钢管柱单桩最大承载力要求不小于 553kN 因地质勘测情况 不明 借鉴距离东洲岛不远处的耒水河地质报告及 公路桥涵地基与基础设计 8 规范 JTG D63 2007 打入钢管桩承载力计算表如下 地层名称 地层厚度 li m 承载力基 本容许值 fao 侧阻力标 准值 qik 粉质粘土 11 3415040 粉砂 9030 粗砂 2 0725060 圆砾 1 63400130 全风化泥质砂岩 22060 强风化泥质砂岩 10 5350180 管桩外直径 m 0 63 桩身周长 u m 1 98 桩端截面面积 Ap m2 0 312 第一层厚度 m 6 第一层侧阻力标准值 kPa 40 第一层桩侧影响系数 a 0 7 第二层厚度 m 第二层侧阻力标准值 kPa 第二层桩侧影响系数 a 第三层厚度 m 第三层侧阻力标准值 kPa 第三层桩侧影响系数 a 第四层厚度 m 第四层侧阻力标准值 kPa 第四层桩侧影响系数 a 持力层端阻力极限值 kPa 800 桩端入土总深度 m 6 桩端影响系数 a 1 10 沉桩承载力容许值 kn Quk u aiqikli arpqpkAp 607 2 河床部位 5 7m 处为淤泥 不提供承载力 所以钢管桩埋置深度 7 6 13m 9 9 其他分析 其他分析 温度影响 考虑整体升降温 30 单跨栈桥总伸缩量 l 225000 12 10 6 30 81mm 故需在栈桥中间位置设置伸缩缝 栈桥两端锚固在桥台上 距离 栈桥两端的错车带与主桥锚固 1010 总结与建议 总结与建议 9 1 贝雷梁支点处立杆控