米钢栈桥计算书

栈桥计算书1概述1.1设计说明本工程项目拟建栈桥结构形式为4排单层贝雷桁架，使用900型标准贝雷花架进行横向联结，栈桥纵向标准设计跨径为12m+9m；桥面系为专用桥面板；横向分配梁为I22，间距为0.75m；基础采用φ630×7mm和φ820×7mm钢管桩，为加强基础的整体稳定性，每排钢管桩间均采用[20号槽钢连接成整体；墩顶横梁采用2工36a。栈桥布置结构形式如下图1。图1、栈桥一般构造图（单位：cm）1.2设计依据1）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）2）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）3）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）4）《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041—2000）5）《海港水文规范》（JTJ213-98）1.3技术标准1）设计顶标高；2）设计控制荷载：栈桥运营期间：施工重车荷载主要表现在混凝土罐车满载，自重20T+载重30T，考虑1.3的动力系数，按照65T荷载对栈桥桥面板及分配梁I22a进行验算；考虑本栈桥桥位实际地理条件，其施工工艺采用50T履带吊，50T履带吊自重50T+吊重15T，考虑车辆自重及1.3的车辆冲击系数，栈桥设计中选择85吨履带吊车荷载进行贝雷梁及承重梁的验算；3）设计行车速度10km/h。2荷载布置2.1上部结构恒重（4米宽计算）1）钢便桥面层：8mm厚钢板，单位面积重62.8kg，则4.08kN/m。2）面板加劲肋工12.6,单位重14.21kg/m，则0.14kN/m，间距0.24m。3）面层横向分配梁：I22，单位重33.05kg/m，则0.33kN/m，1.32kN/根，间距1.5m；4）纵向主梁：横向4排321型贝雷梁，4.3kN/m；5）桩顶分配主梁：2I36a，单位重60kg/m,则1.2kN/m。2.2车辆荷载1）轮压：车轮接地尺寸为0.5m×0.2m；图2、罐车荷载布置图2：50T履带吊横向及纵向布置图（469mm×76mm）单侧履带压：单侧履带着地尺寸为0.76m×4.69m，单侧履带荷载按线性荷载计算为850kN/m÷2÷4.69=90kN/m。2）施工荷载及人群荷载：4kN/m2。3上部结构内力计算3.1桥面系由于本项目桥面系8mm面板与I12.6焊接成框架结构，其结构稳定可靠，在此不再对面板进行计算，仅对面板主加强肋I12.6进行验算，其荷载分析如下：1）自重均布荷载：0.305kN/m(面板+梁重)，电算模型自动附加在计算中，不另外进行添加。2）施工及人群荷载：不考虑与梁车同时作用。3）I12.6断面内间距为24cm，横向分配梁间距为1.5m，其受力计算按照跨径为1.5m的连续梁进行验算。汽车轮压：车轮接地尺寸为0.5m×0.2m,每组车轮压在3根I12.6上，则单根I12.6承受的荷载按照集中力计算为250kN÷2÷3=41.7kN；单侧履带压：履带宽0.76m，单侧履带压在4根I12.6梁上（间距0.24×3=0.72m＜0.92m），履带长4.69m，则单根I12.6受力按线性荷载计算为850kN/4.69m/2÷4=22.7kN/m，此线性荷载在0.76m长的范围内换算成集中荷载的大小为22.7kN/m×0.75=17.02kN＜41.7kN的汽车轮压，为此对于I12.6梁的验算选择罐车进行控制验算。计算模型如下：则单边车轮布置在跨中时弯距最大计算模型如下6.1.1受力模型6.1.2弯矩图(Mmax=7.84kN.m)选用I12.6a，则Wx=77cm3；σ=M/W=7.84kN.m/77cm3=101.8Mpa＜[δ]=188.5Mpa；满足强度要求。τ=QS/Ib=20.958/10.5/0.5=39.9Mpa<[τ]=85×1.3=110Mpa（根据公路桥涵钢结构及木结构设计规范第1.2.10条有：对于临时结构有1.3[σ]＝145×1.3＝188.5Mpa）,[τ]=85×1.3=110Mpa计算中忽略了8mm厚面板及钢框架整体分配作用，为此上述计算中是偏安全的，该桥梁面系结构设计满足临时钢结构强度刚度规范要求。3.1.2刚度验算该结构的容许挠度为不大于结构总长的1/400。根据《建筑结构静力计算手册》挠度：fmax=qcl3（8-4γ2+γ3）/384EIγ=c/l=0.2m/0.75m=0.27fmax=41.7KN×0.753（8-4×0.272+0.273）/（384×2.1×105MPa×158cm4）=1.07×10-3m﹤0.75m/400=1.88×10-3m3.2I22横向分配梁内力计算（1）荷载计算单边车轮作用在跨中时，横向分配梁的弯矩最大，轮压力为简化计算可作为集中力。荷载分析：1）均布荷载：2*6m桥面板重量为14.7KN/个，分配梁均布荷载：14.7kN/m/6/2*0.75＝0.92kN/m2）施工及人群荷载：不考虑与汽车同时作用3）汽车轮压：65T罐车当后车轮布置在跨中时，计算模型如下：便桥断面图6.2.3受力模型弯矩、剪力图(Mmax=8.55kN.m，Qmax＝114.9kN)65T罐车当后车轮单个车轮布置在跨中时弯矩最大，计算模型如下：弯矩、剪力图(Mmax=33.42kN.m，Qmax＝125.4kN)荷载分析：85t履带吊履带轮压：履带吊接地长度为4.69m，I22a布置间距为0.75m，则履带吊同时作用在7根I22a上，单根I22a的履带轮压为850÷7＝121.4kN小于65T罐车单轴125kN同时作用在单根I22a上，不予计算。选用I22a则A=42.1cm2,W=310cm3，I/S=18.9cm(I=3400cm4，S=174.9cm3)，b=0.75cmσ=M/W=33.42/0.31=107.8MPa<188.2MPaτ=QS/Ib=125.4/18.9/0.75=88.5Mpa<[τ]=85×1.3=110Mpa（2）刚度计算挠度：wmax=0.0006m﹤1.6m/400=0.004m结构刚度与强度均满足要求。3.312m跨贝雷梁内力计算3.3．112m跨贝雷梁内力计算荷载分析：1）自重均布荷载：q1=14.7kN*2.25/6m＋4.4kN/m=9.9kN/m；2）施工及人群荷载:不考虑与车辆同时作用；3）本项目栈桥最大设计跨径为15m，单跨贝雷梁受力最不利的情况为50T履带吊车行驶到跨中位置作业，贝雷梁承受最大弯矩，50T履带吊车作业荷载85T×10/4.69m=181.237kN/m。据此，利用SAP2000建立受力模型如下：图3-3-1、受力模型图3-3-2、弯矩图(Mmax=1820.02kN.m)剪力图(Qmax=499.25kN)图3-3-3、节点反力图(Nmax=650kN)履带吊走带墩顶时荷载分析：图3-3-4受力模型图3-3-5、弯矩图(Mmax=868kN.m)剪力图(Qmax=812.2kN)图3-3-3、节点反力图(Nmax=943.24kN)经过上述分析知，贝雷梁最大弯矩Mmax2=1820kN.m，最大剪力Qmax2=812.2kN。纵向主梁选用4排单层贝雷架，则贝雷梁容许弯矩[M]=788.2×4=3152.8kN.m，容许剪力[Q]=245.2×4＝980.8kN。Mmax=1820kN.m<[M]=3152.8kN.m；Qmax=812.2kN<[Q]＝980.8kN，满足强度要求。刚度计算根据《建筑结构静力计算手册》挠度：fmax=qcl3（8-4γ2+γ3）/384EIγ=c/l=4.69m/15m=0.313fmax=850KN×15003（8-4×0.3132+0.3133）/（384×2.1×105MPa×20×105cm4）=1.35×10-3m﹤15m/400=3.75×10-3m满足强度要求。3.4承重梁一内力分析承重梁一作为栈桥结构的主要承重结构，是栈桥结构稳定安全的生命线，拟采用的型材为2I36a。根据第3.3节对贝雷梁的计算分析，得到最大节点反力为943.24kN，主纵梁为4排单层贝雷，则单排贝雷对承重梁一的作用力为943.24kN/4=235.81kN。下面对最不利情况下，承重梁一的内力情况进行建模分析。图3-4-1、计算模型图3-4-2、计计算结果((Qmax＝237..8kN，Mmaxx=1188.6kN.m.wmaxx=0.0005)支图3-4-3、节节点反力图图(Nmax==475..12kNN)承重梁二内力分分析：图33-4-44、计算模型型图3-4-5、计计算结果((Qmax＝238..6kN，Mmaxx=2144.07kkN.m.wmaxx=0.00018)支图3-4-6、节节点反力图图(Nmax==239..3kN)根据上述建立有有限元模型型进行分析析可知，取取最大荷载载Mmaxx=2144.07kkN·m，Qmax==238..6kN进行桩桩顶承重梁梁的截面设设计。Wx=Mmaax/[σ]=2144.07kkN·m/1445Mpaa=14766cm3A=Qmax/[τ]]=2388.6kNN/85MMpa=28.1cm2选用2I36a,查查《钢结构构计算手册册》得各相相关力学参参数如下：：W=2×8755cm3=17500cm3,A=2×76..3=152..6cm2,I/S=30..7(I=157760cmm4，S=5088.8cm3)，b=1×2＝22cm，下面面对其强度度进行验算算：σ=M/W=2114.077kN·m/17750cm3×103=122..3MPaa<1.33[σ]<1.3[τ]挠度，满足要求求。根据上述电算结结果知，在在钢管桩顶顶截面位置置剪力和弯弯矩均达到到最大值，因因此须利用用第三强度度理论对该该截面进行行组合应力力验算。<1.3[σ]，满足强度度要求。4钢管桩承载力根据上述计算分分析知，钢钢管桩基础础单桩承载载力最大的的情况出现现在履带吊吊车在单排排桩基础顶顶施工作业业时，单桩桩最大承受荷荷载约382..58kNN。考虑本项项目的地质质条件及设设计提供的的相关地质质资料，施施工中选用用DZJ--45振动锤进行行钢管桩的的施工即可可满足施工工要求，钢管桩入入土深度根根据施工过过程中贯入入度进行现现场控制。DZJ--45振动锤锤性能参数数见下表。DZJ-45振振动锤性能能表电机功率(kW)偏心力矩N·m振动频率激振力kN机重kg允许拔桩力KN450～206120033841001804.1钢管桩桩理论入土土深度计算算：根据《港口工程程桩基规范范》（JTJ2254-998）第4.22.4条：：式中：Qd—单桩垂直极限承承载力设计计值（kN）；—单桩垂直承载力力分项系数数，取1.45；U—桩身截面周长（m），本处处为Φ630mmm*7钢管桩为为1.9799m；Φ820mm*77钢管桩为2.5775m；—单桩第i层土的的极限侧摩摩阻力标准准值（kPa）；—桩身穿过第i层层土的长度度（m）；—单桩极限桩端阻阻力标准值值（kPa）；桩身截面面积，Φ6300mm*77钢管桩为为0.01156m2；Φ820mmm*7钢管桩为0.01179m2；根据现场地质情情况统计如如下：岩土编号土层名称地基土容许承载载力（kPa）桩周土极限摩阻阻力（kPa）顶面（m）底面高程（m）层厚（m）1圆砾土40092-110根据上述验算可可知单排桩桩Φ820mmm*7钢管桩为为单桩最大大承受荷载载约4755.12kkN。现假设设桩底打入入砂岩夹砾砾岩LXm,带入上述述计算公式式中，则有有：475.12kkN＝1/1..45×（2.5775×（100×LX+400*0..01799）求解得得：LX＝2.655m。双排桩Φ6300mm*77钢管桩为为最大承受受荷载约2239.33kN。现假设设桩底打入入砂岩夹砾砾岩LXm,带入上述述计算公式式中，则有有：239.3kNN＝1/1..45×（1.9779×（100×LX+400**0.01156）求求解得：LX＝1.722m。在实际管桩打设设施工时，根据具具体地址情情况而定钢钢管桩的打打入深度，并并采用惯入入度1ccm/miin进行双双控。3.1单桩最最大竖向力河床面一般冲刷刷高程为822.5899m，桥面标高95m，则则可假定钢钢管桩悬臂臂固结点在在最低冲刷刷线79.8899m处，桩顶顶标高取993.011m，钢管悬悬臂长度为为13.1111m。由上计算知道，φ820mm×7mm钢管桩承受竖向荷载475.12KN，φ630mm×7mm钢管桩承受竖向荷载239.3KN，看出820荷载为最大最不利，下面重点计算φ820mm×8mm钢管桩。3.2单根钢钢管桩流水水压力计算算单根桩流水压力力计算：Fw=kkAγv2/(2g)式中：Fw―――流水压力力标准值（kN）；k――形状系数（钢管管取0.8）；A――阻水面积（m22），计算算至一般冲冲刷线处；；γ――水的重力力密度（kN/mm3）；v――设计流速（3mm/s）；考虑为为水库g――重力加速度（99.81mm/s2）。Fw=kAγvv2/(2g)＝0.8×（6×0.822）×32÷2÷99.81＝1.8kNN水流力作用在水水深的1/3处，即为为水深=（6）*1/33=2m处水流力对钢管产产生的弯矩矩：Mx1==1.8×2=3.6KNN.m3.3汽车水水平制动力力根据《公路桥涵涵设计通用用规范》((JTGD60--20044)查得，汽汽车制动力力为汽车荷荷载重力的的10％，考虑2个墩承受受制动力，此时每根桩取水平制动力为=650*10%/4=16.25KN。水平制动力对钢钢管产生的的弯矩：Mx2==16.225×（8+6++2）=260KNN.m（入入土按2米深度进进行计算）3.4钢管强强度及稳定定性验算由以上分析可知知：σ1=M/I×x==3.6KNN.m/1477727.66cm4×0.3119m=0.8MPPa<1888.2MPaσ2=M/I×y==260KN..m/1477727.66cm4×0.3119m=56.1MPPa<1888.2MPa回转半径rx==28.7444cm长细比λ=l00/rx=16m/21..992ccm=72.88查《钢结构设计计规范》附附表17得稳定系数ψ=0.7332σ=N/ΨA+σσ1+σ2=475..12/（0.7322×178..788）+0.7+556.1=93.11Mpa<<188..2MPa故钢管强度及稳稳定性满足足设计要求求。4混凝土基础验算算9.混凝土基础础验算拟定混凝土承台台尺寸为：：长×宽×高=6m×2m××1m1