栈桥复核计算书(10.31)

1、目 录1.工程概况12.计算复核依据33.计算荷载及工况组合33.1基本计算参数33.2计算荷载33.3荷载组合54.栈桥上部结构复核54.1 桥面板复核54.1.1面板强度复核54.1.2面板刚度复核64.2 桥面板纵肋板复核64.2.1纵肋强度复核64.2.1纵肋刚度复核84.3横向分配梁复核84.3.1横向分配梁强度复核84.2.1横向分配梁刚度复核104.4贝雷复核104.4.1 贝雷布置104.4.2 横向分布系数计算104.4.3计算模型124.4.4复核计算结果134.5桩顶I45横梁复核164.6错车平台复核174.6.1 错车平台布置174.6.2横向分配梁验算174.6.3

2、贝雷验算185.基础承载力验算215.1 钢管桩受力计算215.2 钢管桩承载能力验算215.3钢管桩强度计算225.4 钢管桩受压整体稳定计算226.复核意见221.工程概况神定河栈桥全长243.4m，共有3联，桥跨布置为12+(15+3)×3+15+(15+3)×2+15+15+12+12×7，在栈桥中间设置36米长的错车平台。标准桥宽：5.0m，加宽段8.5m。栈桥上部结构主分配梁为6排贝雷梁，贝雷梁之间采用花架交叉连接。次分配梁采用I25a，以60cm间距布置，固定于贝雷梁上部。次分配梁上部布置I12.6做为面板纵肋，间距20cm。采用12mm厚花纹钢板做

3、为面板，面板与纵肋焊接固定，增强整体稳定性。基础采用820mm×10mm钢管桩桩基墩柱，每排墩布置2根，间距3.5m，加宽段每排墩布置3根，间距3.5m。钢管间设I25a横联，并设置20槽钢交叉斜撑。桩顶横梁为2I45b的工字钢。图1-1 神定河栈桥总体布置图图1-2 神定河栈桥标准断面图图1-3 神定河栈桥错车平台断面图2.计算复核依据1、装配式公路钢桥多用途使用手册；2、公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004；3、钢结构设计规范GBJ1750017-2003；4、公路桥涵钢结构及木结构设计规范JTJ025-86；5、路桥施工计算手册；6、公路桥涵地基与基础设计规范JTG D

4、63-2007；7、土木工程施工机械实用手册；8、其他设计文件。3.计算荷载及工况组合3.1基本计算参数(1)材料强度设计值：根据钢结构设计规范GB 50017-2003 第3.4.1条规定及路桥施工计算手册，各材料的强度设计值如下所示：Q235材料轴向应力（）：182；弯曲应力（）：205；剪切应力（）：120。Q345材料轴向应力（）：260；弯曲应力（）：295；剪切应力（）：170。(2)材料弹性模量：钢材的弹性模量E=206×103MPa。 3.2计算荷载栈桥计算采用手算和计算机电算相结合的方式，电算程序采用SAP2000和Midas Civil2006专业结构设计软件。根

5、据公路桥涵设计通用规范，计算中考虑的各种荷载如下：(1)钢材自重钢材自重按78.5kN/m3计算，按每个截面的实际尺寸计算。(2)车辆荷载按照70t散装水泥罐车或50t履带吊+20t吊重考虑，一跨内同方向最多只布置一辆重车，不考虑满载散装水泥罐车和空载散装水泥罐车错车。图3-1 70t散装水泥罐车构造图（载重轴轴载为280kN,前轮为140 kN）图3-2 50t履带吊构造图(3)施工人员及机具荷载栈桥比较窄，车辆行走时可忽略人员及施工机具的影响。3.3荷载组合（1）钢结构自重，分项系数1.1；（2）汽车荷载，分项系数1.4；因此荷载组合： 1.1×钢材自重1.4×车辆荷载

6、。4.栈桥上部结构复核4.1 桥面板复核桥面板采用1.2cm花纹钢板，底部按照20cm间距布置I12.6做为面板纵肋。4.1.1面板强度复核当荷载为70t散装水泥罐车作用于桥面板时为最不利，取单位厘米宽度板条按简支梁计算。 计算跨径为：20-7.4=12.6cm；弹性模量：E=206×105N/cm2；单位宽度板条横截面积：A=1.2×1=1.2cm2；截面惯性矩：I=1.2×1.2×1.2×1/12=0.14 cm4；抗弯模量：W=1.2×1.2×1/6=0.24cm3；单位厘米宽度板条上的线荷载标准值q1=0.0785&

7、#215;1.2=0.094N/cm轮胎接地面积为30cm×20cm，单个轮载作用于单位板条上的线荷载标准值q2=70×103/30/20×1=116.67N/cm。荷载组合为：1.1×钢材自重荷载+1.4×车辆荷载自重荷载产生的弯矩值：M1=0.094×12.6×12.6/8=1.87 N.cm车辆荷载产生的弯矩值：M2=116.67×12.6×12.6/8=2315.32 N.cm组合弯矩值： M=1.1×M1+1.4×M2=3243.5 N.cm故弯应力：=M/W=3243.5/

8、0.24=13514.58 N/cm2 =135.15MPa=205Mpa，满足设计要求。自重荷载产生的剪力值：Q1=0.094×12.6/2=0.59 N 车辆荷载产生的剪力值：Q2=116.67×12.6/2=735.02 N组合剪力值： Q =1.1×Q1+1.4×Q2=1029.68 N故剪应力：=Q/A=1029.68/1.2=858.06 N/cm2 =8.58 MPa=120Mpa，满足设计要求。4.1.2面板刚度复核 =5×116.67×12.64/(384×206×105×0.14) =

9、1327.6×10-5cm=0.133mm126/400=0.315mm，满足设计要求。4.2 桥面板纵肋板复核面板纵肋I12.6，横桥向按20cm间距布置，底部横向分配梁纵桥向每隔0.6m布置一道。罐车后轮双轮胎着地宽度0.6m，履带宽度0.76m，共有3根I12.6承受荷载，罐车前轮着地宽度0.3m，只有一根I12.6承受荷载，因单个轮的荷载均为70kN，因此取单根纵肋分析计算。4.2.1纵肋强度复核计算跨径为：0.6m跨径的单跨简支梁或者8跨连续梁；弹性模量：E=206×103MPa；横截面积：A=1.8×10-3m2；截面惯性矩：I=4.88×1

10、0-6m4,I/S=11；抗弯模量：W=7.746×10-5m3；恒载标准值：q1=14.21×10/1000+ 78.5×0.012×0.6=0.71kN/m70t罐车单侧前轮轮载：70kN，荷载由1根纵肋承受。50t履带吊单侧履带荷载：q2=700/2/4.76=74.5kN/m荷载组合为：1.1×钢材自重荷载+1.4×车辆荷载自重荷载产生的弯矩值（按简支梁简化计算）：M1=0.71×0.6×0.6/8=0.03 kN.m汽车荷载产生的弯矩值：图4.2-1 70t散装水泥罐车前轮加载简图M汽=70×0

11、.6/4=10.5 kN.m图4.2-2 50t履带吊加载简图图4.2-3 50t履带吊加载计算弯矩图由上图计算结果可知：M汽=10.5 kN.mM履=2.32 kN.m，取M汽组合。组合弯矩值： M=1.1×M1+1.4×M2=14.74 kN.m故弯应力：=M/W=14.74/7.746×10-5=190.29MPa=205Mpa，满足设计要求。自重荷载产生的剪力值（中支点剪力）：Q1=0.71×0.6=0.43 kN 车辆荷载产生的剪力值：罐车一个轮在支点Q汽=70 kN履带吊中支点剪力Q履=74.5×0.6/3=14.9 kNQ汽Q履,

12、取Q汽=70 kN参与荷载组合。组合剪力值： Q =1.1×Q1+1.4×Q2=98.47 kN故剪应力： =98.47/（11×0.84×10-4）=106.57 MPa=120Mpa，满足设计要求。4.2.1纵肋刚度复核图4.2-4 70t散装水泥罐车作用下纵肋变形图图4.2-5 50t履带吊作用下纵肋变形图由上图变形结果可知，最大变形值f=0.69mm600/400=1.5mm，满足设计要求。4.3横向分配梁复核I25分配梁长5.5m支撑在贝雷顶面，沿纵桥向每隔0.6m布置一道。4.3.1横向分配梁强度复核1）、恒载将纵桥向0.6m长度的桥面板和I

13、12.6纵向分配梁转换成横桥向每延米的荷载集度：q1=78.5×0.012×0.6+5×14.21×0.6×10/1000=0.99kN/m单根I25工字钢每延米自重为0.38 kN/m，则q=0.99+0.38=1.37kN/m弯矩M=1.37×0.6×0.6/8=0.06KN.m剪力按2跨连续梁考虑，Q=1.37×1.75=2.4KN2）70t散装水泥罐车当散装水泥罐车后轴一组轮子作用在I25a横向分配梁跨中位置时最不利，计算简图如下：图4.3-1 70t散装水泥罐车后轴加载简图图4.3-2 70t散装水泥罐车

14、后轴计算弯矩图弯矩计算结果如上图所示：Mmax1=42.70kN.m 散装水泥罐车半边车轮布置在靠近支点时剪力最大：Qmax1=140kN3）履带-50（自重500KN加上吊重200KN）履带吊的履带接地宽度0.76m，长度为4.7m，宽3.5m。图4.3-3 50t履带吊加载简图支点间距为3.5m，不受弯矩。Mmax2=0kN.m履带吊布置在支点时承受1/2荷载，即350KN。考虑8根I25工字钢承受。Qmax2=350/8=43.75kN 4）荷载组合：由以上计算结果可知，70t散装水泥罐车和恒载组合工况最不利。组合弯矩值： M=1.1×M1+1.4×M2=59.85

15、kN.m故弯应力：=M/W=59.85×103/402×10-6=148.88MPa=205Mpa，满足设计要求。组合剪力值： Q =1.1×Q1+1.4×Q2=198.64 kN故剪应力： =Q/A=198.64×1000/（21.7×1.3×10-4）=70.41 MPa=120Mpa，满足设计要求。4.3.2横向分配梁刚度复核图4.3-4 横向分配梁变形图由上图变形结果可知，最大变形值f=1.14mm1750/400=4.375mm，满足设计要求。4.4贝雷复核4.4.1 贝雷布置栈桥标准断面宽5m，横桥向布置3组合计

16、6排贝雷，组间距为1.75m，组内两排贝雷间距0.45m。错车平台宽8.5m，布置4组合计8排贝雷，间距为3.5+1.75+1.75m。贝雷支撑在I45横梁上，具体布置如图1-1、1-2、1-3所示。4.4.2 横向分布系数计算B/L=5/15=0.330.5，属于窄桥，故采用偏心压力法计算跨中横向分布系数。在支点位置采用杠杆法原理计算支点横向分布系数。1）跨中横向分布系数计算(1)边梁横向分布系数贝雷横桥向布置3组，间距为a=1.75m，e=1.75,11=1/3+1.75×1.75/(2×1.75×1.75)=0.83, 13=1/3-1.75×1.

17、75/(2×1.75×1.75)=-0.17,绘制边梁影响线并按规范加载，如下图所示：图4.4-1 边梁横向分布系数计算简图履带吊横向分布系数mb=(0.9-0.09)/2=0.41, 散装水泥罐车横向分布系数mz=(0.9+0.39)/2=0.65，(2)中梁横向分布系数：对于中间组贝雷，e=0,11=1/3+(0/2x1.752)=0.33, 13=1/3-(0/2×1.752)=0.33,影响线为水平直线，则履带吊、散装水泥罐车横向分布系数均为0.33。2）支点横向分布系数计算在支点处采用杠杆法原理计算横向分布系数。(1)边梁横向分布系数贝雷梁按2排（间距为

18、0.45m）作为一组考虑，横桥向布置3组，间距为1.75m，绘制边梁影响线按规范加载，如下图所示：图4.4-2 边梁横向分布系数计算简图履带吊横向分布系数mb=(1.14-0)/2=0.57, 散装水泥罐车横向分布系数mz=(1.14+0.11)/2=0.63，(2)中梁横向分布系数：绘制中梁影响线并按规范要求进行横向加载，如下图所示：图4.4-3 中梁横向分布系数计算简图履带吊横向分布系数mb=(0.14-0)/2=0.07, 散装水泥罐车横向分布系数mz=(1+0)/2=0.54.4.3计算模型按照等刚度原理，采用单根工字钢模拟一组贝雷（2排，间距45cm），并用SAP2000分别建立三联

19、多跨连续梁模型进行内力计算，如下图：图4.4-4 第一联12+(15+3)×3+15模型图4.4-5 第二联(15+3)×2+15+15+12模型图4.4-6 第三联12×7模型连续梁模型采用移动车辆加载，车辆模型如下图所示：图4.4-7 罐车模拟数据图4.4-8 履带吊模拟数据4.4.4复核计算结果1）荷载组合内力组合：S=1.1×自重效应+1.4×车辆荷载效应。变形组合：f=1.0×自重效应+1.0×车辆荷载效应。采用SAP2000计算，由于采用一组贝雷梁计算，车辆荷载效应在计算模型中已经考虑了横向分布系数。给出的结果已

20、按照要求进行了荷载组合。2）贝雷梁控制参数参考装配式公路钢桥多用途使用手册，单片贝雷梁的控制弯矩为M=788.2kN.m，剪力为Q=245.2kN。3）第一联计算结果图4.4-9 罐车组合弯矩包络图图4.4-10 罐车组合剪力包络图图4.4-11 罐车组合变形图图4.4-12 履带吊组合弯矩包络图图4.4-13 履带吊组合剪力包络图图4.4-14 履带吊组合变形图结论：最大弯矩M=1541.69M=788.2×2 =1576.4KN.m，满足设计要求。最大剪力Q=652.26Q= Q=245.2×2=490.4KN，施工中对桩顶两侧各3m范围内的贝雷利用竖杆进行加强后可满足

21、要求。其余范围满足抗剪要求。最大变形f=22mmL/400=15000/400=37.5mm，满足设计要求。4）第二联计算结果图4.4-15 罐车组合弯矩包络图图4.4-16 罐车组合剪力包络图图4.4-17 罐车组合变形图图4.4-18 履带吊组合弯矩包络图图4.4-19 履带吊组合剪力包络图图4.4-20 履带吊组合变形图结论：最大弯矩M=1541.69M=788.2×2 =1576.4KN.m，满足设计要求。最大剪力Q=623.14Q= Q=245.2×2=490.4KN，施工中对桩顶两侧各3m范围内的贝雷利用竖杆进行加强后可满足要求。其余范围满足抗剪要求。最大变形f

22、=22mmL/400=15000/400=37.5mm，满足设计要求。5）第三联计算结果图4.4-21 罐车组合弯矩包络图图4.4-22 罐车组合剪力包络图图4.4-23 罐车组合变形图图4.4-24 履带吊组合弯矩包络图图4.4-25 履带吊组合剪力包络图图4.4-26 履带吊组合变形图结论：最大弯矩M=1249.44M=788.2×2 =1576.4KN.m，满足设计要求。最大剪力Q=607.38Q= Q=245.2×2=490.4KN，施工中对桩顶两侧各3m范围内的贝雷利用竖杆进行加强后可满足要求。其余范围满足抗剪要求。最大变形f=13mmL/400=12000/40

23、0=30mm，满足设计要求。4.5桩顶I45横梁复核2根I45下横梁共同承受上部贝雷的支点反力，如下图所示：图4.5-1桩顶横梁布置图当中间贝雷组承受上部70t散装水泥罐车和恒载共同作用时，下横梁的弯矩最大，F汽车=0.5×280+280×(13.6÷15)+140×(9.6÷15)=311.73kNF = F汽车+ F恒载=311.73+38.21=349.94 kN支点反力作用下的弯矩M1=349.94×3.5/4=306.2 kN.m自重弯矩：M2=（80.07×2×10/1000）×3.5

24、5;3.5/8=2.45 kN.mM =1.4M罐车 +1.1 M恒载=431.38 kN.m当边梁承受70t散装水泥罐车和恒载共同作用时，I45下横梁承受的剪力最大：Qmax=1.4×392.78+1.1×38.21+1.1×80.07×5×2×10/1000=600.73kN强度验算：=M/W=431.38×103/(2×1433×10-6) =150.52Mpa <=205 Mpa=600.73×103/（2×38.5×10×18）=43.43Mpa&l

25、t;=110 Mpa满足设计要求。4.6错车平台复核由于面板及纵梁与栈桥类似，故错车平台只需验算横向分配梁和贝雷。4.6.1 错车平台布置错车平台宽处栈桥宽8.5m，布置4组合计8排贝雷，间距为3.5+1.75+1.75m，具体布置如图1-1、1-3所示，采用汽车-20重车荷载与70t水泥罐车荷载进行验算。4.6.2横向分配梁验算1）恒载弯矩M=1.37×3.5×3.5/8=2.1KN.m剪力Q=1.37×3.5/2=2.4KN2）汽车-20级重车荷载图4.6-1重车轴载数据图单边轴载作用在横向分配梁跨中时弯矩最大，集中力F=120/2=60 KN。弯矩M=60&

26、#215;3.5/4=52.5KN.m剪力Q=F=60 KN。荷载组合：组合弯矩值： M=1.1×M1+1.4×M2=75.81 kN.m故弯应力：=M/W=75.81×1000/402×10-6=188.58MPa=205Mpa，满足设计要求。组合剪力值： Q =1.1×Q1+1.4×Q2=86.64kN故剪应力： =86.64×1000/（21.7×1.3×10-4）=30.7 MPa=120Mpa，满足设计要求。（I/S=21.7cm）3）履带吊荷载(错车不考虑吊重)单侧履带作用在横向分配梁跨中时弯

27、矩最大，由于单侧履带至少由8根横向分配梁承担，则集中力F=500/2/8=31.25 KN。弯矩M=31.25×3.5/4=27.34KN.m剪力Q=F=31.25 KN。荷载组合：组合弯矩值： M=1.1×M1+1.4×M2=40.59kN.m故弯应力：=M/W=40.59×103/402×10-6=100.97MPa=205Mpa，满足设计要求。组合剪力值： Q =1.1×Q1+1.4×Q2=46.39kN故剪应力： =46.39×103/（21.7×1.3×10-4）=16.44 MPa=

28、120Mpa，满足设计要求。（I/S=21.7cm）4.6.3贝雷验算1）错车横向布置错车平台分别考虑一辆汽车-20级重车或50t履带吊与70t散装水泥罐车错车。横桥向最不利荷载布置如下图所示：图4.6-2 汽车-20级重车错车横桥向布置图图4.6-3 履带吊错车横桥向布置图由上图可知，左侧第二排贝雷组分配的荷载最大，而各组贝雷布置相同，故以其为标准进行受力分析。2）汽车-20级重车计算采用工钢模拟左侧第二排贝雷组，按错车平台跨径建立多跨连续梁并移动加载，按照错车横向布置情况，考虑0.5倍30t汽车-20级重车和0.33倍70t散装水泥罐车的叠加效应，计算结果如下图所示：图4.6-6 计算模型

29、图4.6-7 弯矩包络图图4.6-8 剪力包络图图4.6-9 组合位移图结论：最大弯矩M=1309.89M=788.2×2 =1576.4KN.m，满足设计要求。最大剪力Q=555.31Q= Q=245.2×2=490.4KN，施工中对桩顶两侧各3m范围内的贝雷利用竖杆进行加强后可满足要求。其余范围满足抗剪要求。最大变形f=18.8mmL/400=15000/400=37.5mm，满足设计要求。3）50t履带吊错车计算采用工钢模拟左侧第二排贝雷组，按错车平台跨径建立多跨连续梁并移动加载，按照错车横向布置情况，考虑0.5倍50t履带吊和0.33倍70t散装水泥罐车的叠加效应，

30、计算结果如下：图4.6-10 计算模型图4.6-11 弯矩包络图图4.6-12 剪力包络图图4.6-13 组合位移图结论：最大弯矩M=1515.75M=788.2×2 =1576.4KN.m，满足设计要求。最大剪力Q=678.77Q= Q=245.2×2=490.4KN，施工中对桩顶两侧各3m范围内的贝雷利用竖杆进行加强。其余范围满足抗剪要求。最大变形f=23.42mmL/400=15000/400=37.5mm，满足设计要求。5.基础承载力验算5.1 钢管桩受力计算70t散装水泥罐车与恒载作用在一侧钢管桩时，此时该桩的承载力最大。单桩最大承载力参考装配式公路钢桥多用途使用手册，计算模型如下图所示：图6.1-1 桩荷载计算简图将s=5.4,n=2，e=1.08，a1=3.5，a2=0A=15×15.281/2+1.1×700×(1-5.4/15/4)×(1/3+0.31)=565.39kN计算钢管桩承受的最大荷载为565.39KN，取单根钢管桩最大轴向荷载为600KN。5.2 钢管桩承载能力验算钢管桩承载能力容许值按以下公式计算：P=0.5(UiiLi+AR)式中