详细荷载栈桥计算书

-.z.高速公路栈桥设计计算书二零一七年十月目录TOC\o"1-2"\h\z\u1．概述12．设计标准及依据13．设计条件14．构造布置型式及材料特性1构造布置型式1材料特性15．荷载计算1恒载1活载16．桩嵌固点计算17．主栈桥计算1工况分析17.2工况与计算模型1计算结果汇总1钢管桩稳定性验算18．钢管桩桩长计算19．上部构造计算1-.z.1．概述。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2．设计标准及依据〔1〕主线及互通匝道初步设计图〔2〕"初步设计阶段工程地质勘查报告"；〔3〕"港口工程荷载标准"〔JTS144-1-2010〕；〔4〕"港口工程桩基标准"〔JTS167-4-2012〕；〔5〕"海港水文标准"〔JTS145-2-2013〕；〔6〕"钢构造设计标准"〔GB50017-2003〕；〔7〕"公路桥涵设计通用标准"(JTGD60-2015)；3．设计条件1、栈桥设计边界条件引用"初步施工图设计"设计说明相关数据。2、主线栈桥设置在前进方向左侧。3、栈桥宽度按9米设计。4、栈桥荷载主要8方混凝土罐车、50t吊机、钢护筒重约30t，钢筋笼约20t，盘旋钻机和旋挖钻机。4．构造布置型式及材料特性构造布置型式栈桥顶标高暂定，宽9m。面层体系自上而下依次为桥面板、横向分配梁I22a。主纵梁采用321型单层9排贝雷片，承重梁采用2H600×200×11×17型钢；栈桥下部构造采用桩基排架，排架横向桩间距，纵向间距12m，每60m设置制动墩，每120m设计伸缩缝，排架桩基采用Φ630×8mm。栈桥标准横断面材料特性1)Q235钢材的强度设计值：弯曲应力,剪应力,2)Q345钢材的强度设计值：弯曲应力,剪应力,端面承压3)321型贝雷特性：弦杆许用内力；竖杆许用内力斜腹杆许用内力5．荷载计算恒载构造自重。活载车辆荷载〔1〕10方混凝土罐车：载重时重量43t总重：400kN轮距：1.8m轴距：前轴重力标准值：70kN后轴重力标准值：2×180kN前轮着地面积：×后轮着地面积：×车辆荷载布置与桥面考虑两辆车并排行驶，如下列图所示：〔2〕80t履带吊通行；桩顶起吊，吊重30t，总重110t，侧吊考虑70%重量作用在同一条履带。履带着地面积：履带中心距：汽车制动力纵向荷载考虑汽车制动力，根据"公路桥涵设计通用标准"(JTGD60-2004)中查得，汽车制动力为汽车荷载的10％，此处栈桥按双车道设计，取水平制动力为KN，按单跨相邻两跨9根钢管桩分配制动力，每根桩的力为，受力点位于桩顶部位。6．桩嵌固点计算钢管桩嵌固点计算引用"港口工程灌注桩设计与施工规程"(JTJ_248-2001)计算公式，，，，。：桩的入土深度〔m〕：桩的相对刚度系数〔m〕：桩的弹性模量〔〕，Q235钢：桩的截面惯性矩〔〕，φ630×8mm钢管桩QUOTE：桩侧地基土水平抗力系数随深度增加的比例系数〔〕，按"港口工程灌注桩设计与施工规程"表取值。流塑粘性土，淤泥m取3000：桩的受弯嵌固点距泥面的深度〔m〕：系数，取～，当桩顶铰接或自由长度较大时取消值，这里取中位数。φ630×8mm钢管桩嵌固点计算：QUOTE，泥面标高，嵌固点标高，取5m。钢管桩入土深度L＞，按弹性长桩考虑。7．主栈桥计算工况分析7.2.1计算工况计算按二跨12米为模型，按两10方混凝土罐车和履带吊机分别作用，计算荷载工况如下：工况荷载工况一自重+双罐车偏载作用边墩工况二自重+双罐车偏载作用跨中工况三自重+双罐车偏载作用中墩工况四自重+履带纵向偏载作用边墩工况五自重+履带纵向偏载作用跨中工况六自重+履带纵向偏载作用中墩工况七自重+履带横向偏载作用边墩工况八自重+履带横向偏载作用跨中工况九自重+履带横向偏载作用中墩考虑=1\*GB3①自重、=2\*GB3②罐车、=3\*GB3③履带吊、=4\*GB3④车辆制动力〔仅罐车〕。各工况荷载组合如下：正常工作期根本组合：×=1\*GB3①×〔=2\*GB3②+=4\*GB3④〕×=1\*GB3①×=3\*GB3③标准组合：=1\*GB3①+=2\*GB3②+=4\*GB3④=1\*GB3①+=3\*GB3③履带吊通行时罐车不通行。履带吊通行分别考虑作用在跨中〔弯矩最大〕及端部〔剪力最大〕贝雷上。7.2工况与计算模型7.2.2计算模型采用MIDAS计算，各构件均采用梁单元。一、主栈桥整体计算模型：12m跨单排墩分析模型双罐车偏载作用边墩双罐车偏载作用跨中双罐车偏载作用中墩履带纵向偏载作用边墩履带纵向偏载作用跨中履带纵向偏载作用中墩履带横向偏载作用边墩履带横向偏载作用跨中履带横向偏载作用中墩计算结果汇总1〕构件计算结果汇总构件类型工况一工况二工况三工况四工况五钢管桩φ630×8组合应力(MPa)弯矩(kN·m)轴力(kN)800承重梁2H600×200组合应力(MPa)444051剪应力(MPa)12m跨贝雷弦杆轴力(kN)竖杆轴力(kN)斜杆轴力(kN)76构件类型工况六工况七工况八工况九备注钢管桩φ630×8组合应力(MPa)根本组合弯矩(kN·m)6轴力(kN)承重梁2H600×200组合应力(MPa)根本组合剪应力(MPa)12m跨贝雷弦杆轴力(kN)标准组合竖杆轴力(kN)斜杆轴力(kN)2〕整体位移类别工况一工况二工况三工况四工况五竖向位移(mm)15类别工况六工况七工况八工况九备注竖向位移(mm)标准组合3〕φ630×8钢管桩反力〔固结〕类别工况一工况二工况三工况四工况五工况六工况七工况八工况九备注轴力(kN)标准组合钢管桩稳定性验算钢管桩φ630×8：工况三下，最不利内力组合：N=800kN，M=95.7kN•m工况九下，最不利内力组合：，M=2.4kN•m钢管桩φ630×8：A=15632mm2×109mm4×106mm3i=220mm两端按铰接考虑，计算长度按L0=8000mmλ=L0/属于b类截面，查表得φ*=φy1〕弯矩作用平面内稳定计算：工况三：QUOTE+QUOTE91.8Mpa<f=215Mpa工况九：QUOTE+QUOTE72.4Mpa<f=215Mpa2〕弯矩作用平面外稳定计算：工况三：QUOTE=84.0Mpa<f=215Mpa工况九：QUOTE=66.1Mpa<f=215Mpa钢管桩稳定性验算满足要求。8．钢管桩桩长计算泥面标高参考"初步设计阶段工程地质勘查报告"。根据"港口工程桩基标准"〔JTS167—4—2012〕第条：式中：Qd—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；U—桩身截面周长〔m〕；—单桩第i层土的极限侧摩阻力标准值〔kPa〕；—桩身穿过第i层土的长度〔m〕；—单桩极限桩端阻力标准值〔kPa〕；CQZK35钻孔地质条件：岩土名称标高〔m〕桩侧摩阻力(kPa)桩端阻力(kPa)淤泥质粉质粘土～15－粉砂～30－淤泥质粉质粘土～1560粉质粘土～30120细砂～65200CQZK38钻孔地质条件：岩土名称标高〔m〕桩侧摩阻力(kPa)桩端阻力(kPa)淤泥质粉质粘土～15－粉砂～30－淤泥质粉质粘土～1560粉质粘土～40160粉质粘土～30120细砂～65200CQZK39钻孔地质条件：岩土名称标高〔m〕桩侧摩阻力(kPa)桩端阻力(kPa)淤泥质粉质粘土～-5,6315－粉砂～30－淤泥质粉质粘土～1560粉质粘土～30120细砂～65200CQZK43钻孔地质条件：岩土名称标高〔m〕桩侧摩阻力(kPa)桩端阻力(kPa)淤泥质粉质粘土～-7,6515－粉砂～30－淤泥质粉质粘土～1560粉质粘土～40160粉质粘土～30120粉质粘土～50180钢管桩φ630×8桩端最大压力标准值748kN。以CQZK39地质资料计算，桩底标高-30m。×(15×7+30×6.7+15×17.67)/1.45=780KN＞748KN，满足要求。此处仅以海床线处为验算部位，其他部位钢管桩桩长根据桩基承载力公式及桩基规格计算，详见设计图纸。9．上部构造计算横向分配梁I22a750工况一、10方砼罐车作用〔计算宽度取，计算跨度〕单边车轮作用在跨中时纵向分配梁的弯