钢栈桥结构计算书

1、 附件2 钢栈桥结构计算书钢栈桥结构计算书一、基本情况1、钢栈桥结构简介钢栈桥设置在墩位上游，栈桥加宽部分下游侧外缘距离主墩承台边2.5m；东岸钢栈桥从70号墩延伸至72号墩，总长330.2m，西岸钢栈桥从74号墩延伸至73号墩，总长108m；栈桥标准段宽度4.5m，加宽段宽度8.5m，栈桥跨径15m，栈桥岸侧60m设4%纵坡，平坡部分栈桥顶面标高为7.168m，与主墩钻孔平台等高。栈桥主要由钢管桩、贝雷梁和型钢分配梁组成。自下而上依次为8008mm钢管桩，入土深度不小于15m，入中密中砂层35m；i45b下横梁，长为5.5m；纵梁选用“321”军用贝雷梁2组、每组2片；i25a横向分配梁，布

2、置间距1.5m，长度为4.5m；i12.6纵向分配梁，布置间距30cm；10桥面钢板满铺。图1 钢栈桥标准段构造图2、水文、地质施工水位：h=2.634m；最大流量：q1%=8580m3/s；最高水位：h1%=3.864m；最大流速：v1%=1.36m/s；钢管桩穿过第一层淤泥质黏土，进入中密中砂层，进入两种土层的深度见表1，查相关规范取淤泥质黏土的桩周摩阻系数为20kpa，中密中砂的桩周摩阻系数为55kpa。二、计算依据1榕江特大桥桥型整体布置图2榕江特大桥设计说明3榕江特大桥7173号主墩桩基施工组织设计4铁路桥涵设计基本规范 （tb 10002.12005）5铁路桥涵地基和基础设计规范

3、（tb 10002.52005）6桥涵（公路施工手册）7铁路桥涵施工规范 （tb 102032002）8钢结构设计规范 （gb 50017-2003）三、计算参数取值1、钢材密度取7.85t/m3，钢材弹性模量e=2.1x105mpa，泊松比取0.3。2、q235钢抗拉、抗压和抗弯强度设计值f=215mpa，抗剪强度设计值fv=125mpa；q345钢抗拉、抗压和抗弯强度设计值f=310mpa，抗剪强度设计值fv=180mpa；321贝雷片允许弯矩m0=975kn.m，允许剪力n0=245kn。3、主要计算构件的截面特性表1 主要计算构件截面特性表构件截面积a(cm2)惯性矩ix (cm4)截

4、面模量wx(cm3)回转半径r(cm)钢管桩201156009390027.862i45b222.8675183000i25a48.515017401.4i12.618.148877.4贝雷桁片2505003340四、计算内容1、321贝雷梁：最不利工况下贝雷梁强度计算。2、i12.6纵梁：最不利工况下的强度计算。3、i25a分配梁：最不利工况下的强度计算。4、桥面钢板：最不利工况下的强度计算。5、2i45b下横梁：最不利工况下的强度计算。6、钢管桩：单根钢管桩在水流作用下的稳定计算，钢管桩受轴向力的强度和稳定性计算，承载能力验算。五、荷载计算1、上部结构恒重（4.5米宽计算） 10钢板：4.

5、510.017.8510=3.53kn/m i12.6纵向分配梁:2.13kn/m i25a横向分配梁:1.14kn/m 贝雷梁:4.00 kn/m i45b下横梁:9.62kn/根2、活荷载 30t砼车 履带吊50t:自重50t+吊重20t 施工荷载及人群荷载：4kn/m2考虑栈桥实际情况，同方向车辆间距不小于15米，即一跨内同方向最多只布置一辆重车。六、结构计算1、贝雷梁计算贝雷梁计算跨径取15m简支。1.1弯矩m:1） 300kn砼车（一辆）（按汽车20级重车）布置在跨中时：mmax1=921kn.m2）500kn履带吊（一辆）布置在跨中时：履带-50履带接触地面长度为4.7m，在吊重2

6、00kn的情况下，近似按集中荷载计算，p=500+200=700.0knmmax2=1/4(500+200)15=2625.0kn.m3）施工荷载及人群荷载mmax3=1/818.0152=506.3kn.m4）恒载mmax4=1/810.8152=303.8kn.m1.1 剪力q:1）300kn 砼车行驶临近支点时：qmax1=120+12013.615+609.615=267.2kn2）500kn 履带吊车行驶临近支点时：qmax2=70012.65/15=590kn（3）施工荷载及人群荷载：qmax3=0.544.515=135kn（4）恒载内力：qmax4=10.815/2=81kn1

7、.3 荷载组合：贝雷梁上最大内力为50t履带吊与恒载组合：履带吊在吊重200kn的情况下不考虑桥面施工荷载和人群荷载。mmax=1.3(2625+303.8)=3807.44kn.mm=9754kn.m=3900kn.mqmax=1.3(590+81)=872.3knq=2454=980 kn两片一组，共两组贝雷梁在最不利工况下，结构强度满足要求。2、i12.6纵梁计算分配梁计算跨径取1.5m简支。2.1、30t砼车单边车轮布置在跨中时弯距最大：mmax1=1/4601.5=22.5kn.m单边车轮布置在临近支点时剪力最大：qmax1=60kn2.2、履带-65 mmax2=1/8（147/2

8、）1.52=20.7kn.mqmax2=1/2（147/2）1.5kn.m=55.1kn无论履带吊还是砼罐车作用在i12.6上按两根计算，面板和自重忽略不计。wx=77.42154.8cm3 a=218.1=36.2 cm2=mmax/wx=22.5/154.8103=145.3mpa=215mpaqmax/a=60/36.210=16.6mpa=125mpai12.6布置间距为300mm，能满足受力要求。3、i25a横向分配梁计算3.1、30t砼车时砼罐车半边车轮布置在i25a横向分配梁的跨中情况为最不利，不考虑i12.6的分布作用，计算跨径2.55m。mmax1=1/4602.55=38.

9、25kn.m砼罐车半边车轮布置在靠近支点时剪力最大：qmax1=60kn3.2、履带-50履带50的履带接地宽度760mm，履带吊布置在i25a跨中时由四根i25a横向分配梁承受；布置在临近支点时考虑四根i25a横向分配梁承受。履带50的自重500kn和吊重200kn作用时考虑每个履带支点承受1/2荷载，即350kn。每根i25a受力如下：mmax2=（1/43502.55）/4=55.8kn.mqmax2=350/4=87.5kn3.3、恒载 q=(3.53+2.13+1.14)1.5/4.5=2.3kn/mm=1/82.32.552=1.9kn.mq=2.32.55/2=2.9kn3.4、

10、施工荷载和人群荷载q=41.5=6kn/mm=1/862.552=4.9kn.mq=62.55/2=7.7kn3.5、荷载组合：贝雷梁上最大内力为履带吊与恒载组合：则=m/w=(55.8+1.9)103/401.4=143.7mpa=215mpaqmax/a=(87.5+2.9)/48.5110=18.6mpa=125mpa i25a布置间距为1.5m，能满足受力要求。4、桥面钢板计算取1米宽板条,按单向板计算,当荷载为30t砼车时为最不利。跨中弯矩 mop=1/8100(0.3-0.074)2=0.64 kn.m有效分布宽度a=0.3m最大弯矩为m=mop/a=0.64/0.3=2.1 kn

11、.mw=bh2/6=10012/6=16.7cm3=m/w=2.1103/16.7=126mpa=215mpa10mm厚桥面钢板能满足受力要求。5、2i45b下横梁计算履带50作用在下横梁正上方时，下横梁受力最大，此时恒载考虑作用在最边上的两组桁架上，再传递给下横梁及钢管桩上。计算跨径4.0m，两个集中力对称作用在距离支点0.5m位置。pmax=（10.815+700）/2=431knmmax=0.5431=215.5kn.mwx=3000cm3=mmax/wx=215.5103/3000=71.8mpa=215mpa2i45b下横梁能满足受力要求。6、钢管桩计算6.1 单根钢管桩在水流作用下

12、的稳定1） 单根钢管桩的水阻力 fw = ka（rv2/2g） (kn) 式中： r 水的容重（kn/m3）,取r=10(kn/m3) v 设计流速（m/s），取1.36 （m/s） a 钢管桩阻水面积（m2） g 重力加速度, g = 9.81（m/s2） k形状系数，圆形结构物，取k=0.8。则：单根钢管桩最大水阻：fw1=12.2kn2） 单根钢管桩的位移和内力由于地基为弹性地基，需按m法计算弹性地基的变形情况。土中基础变形系数：= b1=0.9k(1.5d+0.5)=0.91(1.50.8+0.5)=1.53mei=（2.1108）（15600910-8）=327609kn查规范，m偏

13、安全取3000kn/m4利用“桥梁博士”软件进行计算，结果如下：河床面位置最大位移4.5mm，转角0.0022弧度最大弯矩：178.1kn.m最大应力=178.11000/3900=46mpa=215 mpa，满足要求。6.2 钢管桩承载能力验算钢管桩打入深度平均按16m计算；钢管桩桩端承载力作为安全储备不计入承载力的计算，则，钢管桩承载能力容许值按以下公式计算：ra=1/2* u * a (l*q)式中，ra单桩轴向受压承载力容许值（kn）； u钢管桩周边长度（m）； l钢管桩的入土深度（m）； q土单位面积的动摩阻力（kpa）； a桩侧摩阻力影响系数，锤击桩取1.0；则单桩承载力容许值：r

14、a1 =0.50.83.141.0(2012.48+553.52）=557kn计算钢管桩承受的最大荷载为440kn，单根钢管桩自重为50kn，则单根钢管桩最大轴向荷载为490kn容许承载力557kn，满足要求。6.3 钢管桩强度计算钢管桩最大轴向力为490kn。整体受压强度钢管桩截面面积： a =201cm2则 压应力 =49010/201=24mpa=215 mpa，满足要求。6.4 钢管桩受压整体稳定计算钢管桩长细比=l/rl取钢管桩顶至钢管桩在土中的有效嵌固深度位置的长度。钢管桩顶标高取为+5.23m，床面标高最底为-7.3m，有效嵌固深度值为：2（d+1）=2（0.8+1）=3.6m则l=5.23+7.3+3.6=16.13m=1613cm于是=1613/27.86=57.9按下式计算整体稳定性：n/(a)f其中n为钢管桩所受激振力； a为钢管桩截面面积； 为轴心受力构