15米跨钢栈桥结构受力计算书.docx
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15米跨钢栈桥结构受力计算书
钢栈桥结构受力
计算书
编制时间：
二OO八年十二月十日
栈桥计算书
一、结构形式
钢栈桥总长345m，宽6m，跨径15m。
栈桥横断面结构如下图：
1、北栈桥
北栈桥利用闽江北岸的防汛石堤作为起始平台，布置于桥上游，平台面顶高程+5.3m，设栈桥顶面高程为+5.88m，作用有二：
一可抵御最高水位+5.71m（考虑涌水效应，预计最高水位实际达到+6.0m），二可就地利用防汛石堤作为进场道路。
北栈桥总长195m，桥跨选用13×15m，标准跨15m采用两根直径630mm的钢管桩基础，平均长度17m，桩间下横联采用一根直径350mm的钢桩，剪刀撑槽16，上横梁采用双I50a，主纵梁采用3排双贝雷桁梁，其上分配梁I20@1.5m，纵梁I12.6@0.4m，平台面采用厚10mm的钢板（5m宽）。
平台面宽6m，其中5m作为车行道，上
游侧0.3m作为电缆通道，下游侧0.7m作为人行道及泵管通道。
钢栏杆布置在平台外侧。
北栈桥桥位处河底高程-3～-4m，大型施工船舶随时可以进场施工，拟准备租用回转扒杆浮吊进行震动沉钢桩、横梁安装、纵梁安装及桥面系安装。
预计施工时间20天。
2、南栈桥
南栈桥利用浅滩回填33m后进行钢栈桥起始段施工，主要施工方法有两种：
若河底高程大于-1.5m（图纸显示大约70m宽河滩高于此高程）采用回填至1.0m，履带吊低潮位涉水施工；若河底高程小于-1.5m（由于挖沙船施工，河滩水深近10m，即底高程-5m左右）采用浮吊施工。
南栈桥长150m，标准截面同北栈桥。
二、荷载布置
1、上部结构恒重（6米宽计算）
⑴δ10钢板：
6×1×0.01×7.85×10=4.71KN/m
⑵I12.6纵向分配梁:
2.27KN/m
⑶I20a横向分配梁:
1.12KN/m
⑷贝雷梁（每片287kg含支撑架、销子）:
287×6×10/3/1000=5.74KN/m
⑸I50a下横梁:
4.7KN/根
2、活荷载
⑴45t砼车
⑵履带吊65t:
自重60t+吊重20t
⑶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24米，即一跨内同
方向最多只布置一辆重车。
三、上部结构内力计算
〈一〉贝雷梁内力计算
1、12米跨
计算跨径为L计=12m（按简支计算）。
〈1〉弯矩M:
1450KN砼车（一辆）布置在跨中时：
Mmax1=0.25×180×12+4.6/12×180×12/2+2/12×90×12/2
=540+414+90=1044kN.m
2履带-65布置在跨中时
履带-65履带接触地面长度为5.3m，在吊重200KN的情况下，近似按集中荷载计算，P=600+200=800KN
Mmax2=1/4×（600+200）×12=2400kN.m
3施工荷载及人群荷载
Mmax3=0.125×24×122=432kN.m
4恒载
M=0.125×13.84×122=249.1kN.m
〈2〉对支点剪力Q:
145t砼车行驶临近支点时：
Qmax1=180+180×（10.6÷12）+90×（6.6÷12）=388.5kN
2履带-65前方临近支点时:
Qmax2=9.35/12×800=623.3kN
3施工荷载及人群荷载：
Qmax3=0.5×24×12=144KN
4恒载内力：
Qmax4=0.5×13.84×12=83.04KN
荷载组合：
贝雷梁上最大内力为65t履带吊与恒载组合：
履带吊在吊重200KN的情况下不考虑错车及桥面施工荷载和人群荷载。
Mmax=1.3×（2400+249.1）=3443.8kN.m
＜[M]=1576.4×3kN.m=4729.2KN.m
Qmax=1.3×（623.3+144）=997kN＜[Q]=490.5×3=1471.5kN
满足。
选用3组，每组2片,单排。
具体结构尺寸见设计图纸。
2、15米跨
计算跨径为L计=15m（按简支计算）。
（1）弯矩M:
①450KN砼车（一辆）布置在跨中时：
Mmax1=0.25×180×15+6.1/15×180×15/2+3.5/15×90×15/2
=675+549+157.5=1381.5kN.m
2履带-65布置在跨中时
履带-65履带接触地面长度为5.3m，在吊重200KN的情况下，近似按集中荷载计算，P=600+200=800KN
Mmax2=1/4×（600+200）×15=3000kN.m
3施工荷载及人群荷载
Mmax3=0.125×24×152=675kN.m
4恒载
M=0.125×13.84×152=389.3kN.m
〈2〉对支点剪力Q:
145t砼车行驶临近支点时：
Qmax1=150+150×（13.6÷18）+90×（9.6÷18）=311.3kN
2履带-65前方临近支点时:
Qmax2=12.35/15×800=658.7kN
3施工荷载及人群荷载：
Qmax3=0.5×24×15=180KN
4恒载内力：
Qmax4=0.5×13.84×15=105.3KN
荷载组合：
贝雷梁上最大内力为65t履带吊与恒载组合：
履带吊在吊重200KN的情况下不考虑错车及桥面施工荷载和人群荷载。
Mmax=1.3×（3000+389.3）=4406.1kN.m
＜[M]=1576.4×3kN.m=4729.2KN.m
Qmax=1.3×（658.7+105.3）=993.2kN＜[Q]=490.5×3=1471.5kN
满足。
选用3组，每组2片,单排。
具体结构尺寸见设计图纸。
<二>I20a横向分配梁内力计算
1、45t砼车时
砼罐车半边车轮布置在I20a横向分配梁的跨中情况为最不利，不考虑I12.6的分布作用。
Mmax1=1/4×180/2×1.6=36kN.m
砼罐车半边车轮布置在靠近支点时剪力最大：
Qmax1=90kN
错车时轮压在主纵梁上或附近处，不是最不利情况，不计算。
2、履带-65
履带－65的履带接地宽度700mm，如上图布置，履带吊布置在I20a跨中时有四根I20a横向分配梁承受；布置在临近支点时考虑四根I20a横向分配梁承受。
履带－65的自重600KN和吊重200KN作用时考虑每个履带支点承受1/2荷载，即400KN。
每根I25a受力如下：
Mmax2=1/4×400×1.6/4=40kN.m
Qmax2=400/4=100kN
3、恒载
q=（4.71+2.27）/6×1.5=1.75KN/m
M=1/8×1.75×1.62=0.56KN.m
Q=1.75×1.6/2=1.4KN
4、施工荷载和人群荷载
q=4×1.5=6KN/m
M=1/8×6×1.62=1.92KN.m
Q=6×1.6/2=4.8KN
荷载组合：
贝雷梁上最大内力为履带吊与恒载组合：
履带吊在其上方时情况为最不利。
则σ=M/W=（40+0.56）×103/236.9
=171.2MPa<[σ]=200Mpa
Qmax/A=（100+1.4）/35.55×10=32MPa<[τ]=120Mpa
<三>I12.6纵向分配梁内力
1、45t砼车
计算跨度为1.5m。
单边车轮布置在跨中时弯距最大
Mmax1=1/4×90×（1.5-0.116）=31.1KN.m
单边车轮布置在临近支点时剪力最大
Qmax1=90KN
2、履带-65
Mmax2=1/8×75.5×（1.5-0.116）2=18.1KN.m
Qmax2=1/2×75.5×（1.5-0.116）KN.m=52.2KN
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=77.529×2＝155.1cm3A=2×18.1=36.2cm2
σ=Mmax/Wx=31.1/155.1×103=200MPa=[σ]=200Mpa
Qmax/A=90/36.2×10=25MPa<[τ]=120Mpa
满足。
I12.6布置为间距400mm。
<四>桥面钢板内力
取1米宽板条,按单向板计算,当荷载为45t砼车时为最不利。
跨中弯矩MOP=0.125×100×（0.4-0.074）2=1.33Kpa
有效分布宽度a=0.4m
最大弯矩为M=MOP/a=1.33/0.4=3.3kPa
W=bh2/6=1×0.012/6=1.67×10‐5m3
σ=M/W=3.3×103/1.67×10-5=197.6MPa<[σ]=200Mpa
<五>I50a下横梁内力
履带－65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。
Pmax=400kN
Mmax=0.25×400×（4.1-0.7）=340kN.m
Wx=1858.9cm3
σ=Mmax/Wx=340×103/1858.9=183MPa<[σ]=200Mpa
符合要求。
为了安装需要，横梁选用双I50a
四、钢管桩承载力计算
<一>15m跨
⑴单桩最大需承力
P=400+14.04×15/2+5.3=510.6kN
按单桩承载力550kN计算
⑵钢管桩入土深度：
（包括冲刷）
浅水区考虑冲刷1.5米,深水区考虑冲刷2米,在11号墩附近为最不利位置。
据P=（UΣαiτiLi+αAσR）/1.5
550=（π×0.7×1.1×50×L1）/1.5
L1=6.8m
钢栈桥材料计划（钢面板）
材料名称
规格
计算式
数量（m）
单位重量
重量（t）
钢管
700mm×7mm
50×16
800
120.78Kg/m
96.6
I50a下横梁
5m
5×50
250m
93.611Kg/m
23.4
“321”贝雷片
3排
3×2
345m/690片
287kg/片
198
I20a工字钢
230×6
1389
27.907Kg/m
38.5
I12.6工字钢
16排
345×16
5520
14.208Kg/m
78.4
ζ10mm钢板
345×6
162.5
钢栈桥材料计划（槽钢面板）
材料名称
规格
计算式
数量（m）
单位重量
重量（t）
钢管
700mm×7mm
50×23
1150
120.78Kg/m
139
I50a下横梁
5m
5×50
250m
93.611Kg/m
23.4
“321”贝雷片
3排
3×2
345m/690片
287kg/片
198
I20a工字钢
432×6
2592
27.907Kg/m
72.3
［20槽钢
345×30
10350
25.772Kg/m
266.7
<五>I50a下横梁内力
履带－65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。
Pmax=300kN
Mmax=0.25×300×6=450kN.m
Wx=2342cm3
σ=Mmax/Wx=450×103/2342=192MPa<[σ]=200Mpa
符合要求。
为了安装需要，横梁选用双I50a
1、11号墩钢平台I56a下横梁内力
ZSD3500钻机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。
Pmax=400kN
Mmax=0.25×400×（4.1-0.7）=340kN.m
Wx=1858.9cm3
σ=Mmax/Wx=340×103/1858.9=183MPa<[σ]=200Mpa
符合要求。
为了安装需要，横梁选用双I50a
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