下承式贝雷钢栈桥设计计算书

目 录1 设计说明- 1 -1.1 栈桥构造- 1 -1.1.2 贝雷梁- 2 -1.1.3 桩顶横梁- 2 -1.1.4 钢管桩基础- 2 -1.2 设计主要参考资料- 2 -1.3 设计标准- 3 -1.4 主要材料力学性能- 3 -2 作用荷载- 3 -2.1 永久作用- 3 -2.2 可变作用- 3 -2.2.1 混凝土罐车- 3 -2.2.2 流水压力- 4 -2.2.3 风荷载- 4 -2.2.4 制动力- 4 -2.3 荷载工况- 4 -3 栈桥结构计算分析- 4 -3.1 计算模型- 4 -3.2 计算分析- 5 -3.3 计算结果汇总- 6 -4 基础计算- 7 -4.1 钢管桩入土深度- 7 -4.2 钢管桩稳定性- 8 -5 结论- 9 -*高速公路第*合同段 小桥栈桥计算书栈桥计算书1 设计说明1.1 栈桥构造栈桥设计为下承式贝雷钢栈桥，负担施工中的材料、物资的运输功能、人员的通行通道。栈桥跨径9m，宽度6m，栈桥顶标高+2.20m。基础采用610mm，壁厚8mm钢管桩，桩顶横梁为2HN450200型钢，其上为2组贝雷梁，每组2片，用45cm贝雷支撑架相连。贝雷梁下弦杆上布置HN350175横向分配梁，用骑马螺栓与贝雷梁连接，紧贴贝雷片腹杆布置。横向分配梁上间隔35cm铺I22b纵向分配梁，与横向分配梁点焊连接。桥面采用10mm厚花纹钢板。栈桥跨径布置及横断面见下图。图1.1-1 栈桥总体立面布置图图1.1-2 栈桥横断面图1.1.2 贝雷梁栈桥采用4片3000mm1500mm单排单层不加强型贝雷片作为承重梁。每两片贝雷片通过450mm标准连接花架连接成一组，共2组。紧贴着贝雷片内侧于桥面钢板上安装两道护轮木，左右侧各一道。1.1.3 桩顶横梁贝雷梁支承在2根HN450200工字钢桩顶横梁上，2根HN450200横梁间采用间断焊接。分配梁焊接在钢管桩顶牛腿上，以保证分配梁的横向稳定性。贝雷片下垫10mm厚橡胶垫板，并通过焊接在横梁上的限位器限制横向和纵向的位移。1.1.4 钢管桩基础基础采用6108mm钢管桩，每排2根，中心间距4650mm。1.2 设计主要参考资料(1) 公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）；(2) 港口工程桩基规范(JTS 167-4-2012)；(3) 公路桥涵施工技术规范（JTG/T F50-2011）；(4) 钢结构设计规范（GB50017-2003）。1.3 设计标准桥面宽度：6m；验算荷载：8m混凝土罐车；跨径布置：2.7m+9.0m+2.7m；河沟水位：现场实测最高潮位1.0m（施工常水位）； 河床高程：取-2m。1.4 主要材料力学性能栈桥除贝雷梁为Q345钢、贝雷销子为30CrMnTi外，其余的钢材均采用Q235钢。 表1.4-1 钢材的强度设计值（Mpa）构件牌号抗剪Q235钢Q235钢215125贝雷销子30CrMnTi1105208贝雷梁16锰钢3101802 作用荷载2.1 永久作用本栈桥永久作用为材料自重恒载，型钢桥面系、贝雷梁及墩顶分配梁等结构自重，材料自重采用Midas Civil2013软件自动计入。2.2 可变作用2.2.1 混凝土罐车工地使用的8m混凝土罐车共3轴，空载时整机重量12.5t，为前一后二的形式，满载8m混凝土总重量为32t，轴距为3.2251.35，轮距1.8m，空载轴重为37.543.843.8kN，满载轴重为97112112kN，详见图2.2-1。图2.2-1 8m混凝土罐车轮距示意图（单位：m）2.2.2 流水压力栈桥所处位置河沟水流流速较小，流水压力可忽略不计。2.2.3 风荷载栈桥桥面标高与河沟两岸地面线齐平，桥面与水位线高差较小，故风荷载可忽略不计。2.2.4 制动力混凝土罐车满载时320kN，制动力为10的竖向荷载，其值为32kN，由4根钢管共同分担，平均每根承受8kN的纵向水平力。2.3 荷载工况计算时取8m混凝土罐车满载时行走的工况：自重1.1满载罐车1.4+制动力1.4。3 栈桥结构计算分析3.1 计算模型利用Midas Civil2013建立栈桥模型，详见图3.1-1。钢管桩桩底为固结约束。图3.1-1 栈桥计算模型3.2 计算分析8m混凝土罐车满载行走时，栈桥受力计算分析如下。应力计算图3.2-1 正应力图（单位：MPa） 图3.2-2 剪应力图（单位：MPa）图3.2-3 位移图（单位：mm）3.3 计算结果汇总通过计算分析，各构件应力、变形均较小，未超过钢材设计强度范围，计算结果汇总如下表所示。表3.3-1 内力变形计算结果汇总表部位正应力（MPa）剪应力（MPa）变形（mm）工22b纵梁76.739.31.3HN350横梁110.845.11.3贝雷梁173.088.60.82HN450200桩顶横梁14.430.90.1610钢管桩25.91.50Q345材质（贝雷）：最大正应力max173.0MPaw=310MPa，满足要求。最大剪应力max88.6MPa w=180 MPa，满足要求。最大位移fmax=0.8mm9000/400=22.5mm，满足要求。Q235材质（除贝雷外的其它构件）：最大正应力max110.8MPaw=215 MPa，满足要求。最大剪应力max45.1MPa w=125 MPa，满足要求。最大位移fmax=1.3mm4650/400=23.3mm，满足要求。4 基础计算4.1 钢管桩入土深度根据下图计算模型所示，单根钢管桩所受最大竖向力为245.1kN，据此计算钢管桩入土深度。图4.1-1 桩底反力图根据港口工程桩基规范（JTJ254-98）第4.2.4条：管桩竖向容许承载力按下式计算。式中：单桩垂直极限承载力设计值（kN）；单桩垂直承载力分项系数，取1.45；桩身截面周长（m）；单桩第i层土的极限侧摩阻力标准值（kPa），按表4.1-1采用； 桩身穿过第i层土的长度（m）；单桩极限桩端阻力标准值（kPa）；A 桩身截面面积。取XLDS1钻探孔位处地勘图，计算钢管桩入土深度及受力情况，该部位地层信息及土层摩阻力如表4.1-1：表4.1-1 XLDS1土层摩阻力统计序号土层名称底面高程（m）分层厚度（m）桩周摩阻力（kPa）1填土1.740.502淤泥质粘土-7.068.8203细砂-14.567.5354粉质粘土-17.563.0405细砂-26.068.5356含淤泥质粉质粘土-45.0619.0207中风化花岗岩-56.6211.56设钢管桩入第三层深度为L，计算得：计算得，L=0.27m，钢管桩入土总深度H=8.8+0.27=9.07m，取入土深度9.94m（考虑河床标高）。4.2 钢管桩稳定性稳定性应按下式进行验算：式中：对x-x的轴心受压构件稳定系数；所计算构件段范围内对轴的最大弯矩；参数，；对轴的毛截面模量；等效弯矩系数；钢管桩桩顶标高为+1.06m，河床标高为-1.0m，则钢管桩