钢平台钢栈桥设计及计算书

1、目目 录录1 1、计算范围及说明、计算范围及说明 .1 12 2、栈桥计算过程（手算）、栈桥计算过程（手算） .1 12.1 活载计算 .12.2 主要计算工况 .52.3 钢面板计算 .52.4 行车道 i20b计算.52.5 i36a工字梁横梁计算 .62.6 贝雷主梁计算 .82.7 2i36a墩顶横梁计算 .102.8 钢管桩计算 .102.9 钓鱼法施工计算 .103 3、钻孔平台计算过程（手算）、钻孔平台计算过程（手算） .11113.1 活载计算 .113.2 主要计算工况 .113.3 i36a分配梁计算 .123.4 贝雷主梁计算 .123.5 钢管桩计算 .133.6 钻机

2、并排施工 .134 4、电算复核、电算复核 .14144.1 模型建立说明 .144.2 荷载加载 .144.3 各工况分析 .155 5、结论、结论 .20201 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7208mm 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 145mpa1.4=203mpa；剪应力85mpa1.4=119mpa。临时工程 16mn 钢材的容许应力取值：弯应力及综合应力 210mpa1.4=294mpa；

3、剪应力 120mpa1.4=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） 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50t50t 履带吊参数（中联履带吊参数（中联 quy50quy50）同时

4、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 tm553.7基本臂时自重 t48主臂长度 m13-52固定副臂长度 m6-15固定副臂最大起重量 t5主臂固定副臂最大长度 m4315回转速度 rpm0-3.0行走速度 km/h0-1.6爬坡能力 40接地比压 mpa0.066总外形尺寸长宽高 mm68003300302025404700760履带架缩回履带轨距接地长度履带板宽度 mm35404700760履带架伸出(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

5、 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=35447076cm，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

6、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。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）

7、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 i20b25cm+i1060cm+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

8、径单根 i20b 纵梁所受均布荷载为：q=18032=30kn/m,再在此荷载基础上考虑 1.2 履带吊偏载系数，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772=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)；2210.12542 1.511.88lmqlknm=42lqkn=汽车：；(按连续梁)； 10.25 38.5

9、 1.514.434qmplknm=38.5qqkn=此时汽车荷载为控制荷载。3250.2wcm=，满足要求。 maxmax6314.4357.6203250.2 10mknmmpampawmss-=，满足要求。 maxmax38.523.71190.0090.18qknmpampaammtt=，合格。33max88 38.5 1.515000.512.5384384600plfmmmmeiei=2.52.5 i36ai36a 工字梁横梁计算工字梁横梁计算(1)结构型式横梁采用 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

10、。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 4.71.5=3 根 i36a 工字钢跨中，集中荷载为 84523=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772=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：10.25 141

11、 3105.84qmplknm=(按连续梁)；141qqkn=3887.6wcm=，满足要求。 maxmax63105.8119203887.2 10mknmmpampawmss-=，满足要求。 maxmax14150.41190.010.28qknmpampaammtt=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：9m8.9m0.005

12、7850=3143kg；i20b：36 根31.059m=10060kg（保守计算，包含 i10 横肋）；i36a：6 根609m=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23.9t1.2=28.7t。故单组贝雷（三片单层）每延米恒载为 28793=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 84523=141 kn。t 梁运输车考虑满载时也作

13、用于 9m 跨，后轮集中力为 1442=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：22max11110.69107.688mqlknm=（按连续梁）max1239qkn=受力图示如下:弯矩图：yx12( 1 )820.001018.50890.00剪力图：yx12( 1 )273.33273.33132.33 132.33-85.67-85.67-296.67-296.67 max21018mknm=max2296.7qkn=则考虑自重后，弯矩及剪力如下：max107.610181125.6mknm=+=max2239296.7

14、535.3qkn=+=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。max1125.6788.232365.5mmknmmkn=，合格。 max535.3245 3735qknqkn=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：535.33

15、=178.4kn。，满足要求。 maxmax178.429.71190.010.32qknmpampaammtt=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（7208）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 ()240.252li=2222()(0.720.704 )0.25244ddi+=查计算手册得 =0.552,那么n=0.55217894215=2123659n=2123knn

16、=550 kn2.92.9 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：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：6156=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 2392=119.5kn，钓鱼法施施

17、作钢管时单根钢管反力 6152=307.5 kn。单根钢管反力=119.5kn+307.5 kn=427kn550kn(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=6.83.03.5（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2001.523=50kn/m。 3.23.2 主要计算工况主要计算工况钻机施工时平台受

18、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 1.52150qqkn=，满足要求。 maxmax150251190.010.32qknmpampaammtt=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

19、：2 根606m=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 1.8t1.2=2.2t。故单组贝雷（三片单层）每延米恒载为 226=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 3002=150kn。(3)力学计算自重引起的弯矩和剪力分别为：221113.7616.6588mqlknm=（按连续梁）122qkn=其受力图示如下:120.25 15062254mplknm=(按连续梁)；2150qkn=则考虑自重后，弯矩及剪力如下：max22516

20、.65241.65mknm=+=max15022172qkn=+=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。max241.65788.221576.4mmknmmkn=，合格。 max1722452490qknqkn=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 1722=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

21、施工时：(1)i36a 计算，满足要求。 max25250119mpampampatt=(2)贝雷计算中间贝雷受力为其上计算的 2 倍，即：，合格。max241.652483.3788.221576.4mmknmmkn=，合格。 max17223442452490qknqkn=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

22、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。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=（5001.3）4.720.76=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 45.5t55t；最大位移均出现在平板车轮胎处 i36a 上横梁跨中位置，为 2.8m