钢栈桥计算书.docx

钢栈桥计算书.docx

《钢栈桥计算书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钢栈桥计算书.docx（19页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

钢栈桥计算书

1编制依据1

2工程概况1

3钢栈桥及钢平台设计方案2

3.1钢栈桥布置图2

3.2钢平台布置图3

4栈桥检算3

4.1设计方法3

4.2桥面板承载力验算4

4.3120a工字钢分配梁承载力验算5

4.4贝雷片纵梁承载力验算6

4.5I45b工字钢横梁承载力验算9

4.6桥面护栏受力验算10

5桩基检算13

5.1钢管桩承载力验算13

•5.2桩基入土深度计算13

•5.3钢管桩自身稳定性验算14

5.4钢管桩抗倾覆性验算14

•5.5钢管桩水平位移验算14

6钻孔平台15

*********钢栈桥计算书

1编制依据

1、现场踏勘所获得的工程地质、水文地质、当地资源、交通状况及施工环境等调查资料；

2、国家及地方关于安全生产及坏境保护等方面的法律法规；

3、《钢结构设计规范》GB-50017-2011；

4、《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2015

5、《公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD63-2007

6、《公路工程施工安全技术规范》（JTGF90-2015）

7、《路桥施工计算手册》（人民交通出版社）

8、*********设计图纸。

2工程概况

*********位于顺昌县水南镇焕仔坑附近，跨越富屯溪。

本项目起点桩号K7+1-54,终点桩号K7+498.5,桥梁全长344.5m。

*********场区属于剥蚀丘陵夹冲洪积地貌，桥址区地形较起伏，起点台较坡度约15。

-20°,终点台较坡度约5。

-10°o桥梁跨越富屯溪，勘查期间水深约3-9m,溪宽约180-190mo

*********桩基施工是本工程的控制工期工程，我项目部经过对富屯溪水文、地质及其现场情况的详细调査，为保证工期，加快施工进度，跨富屯溪水中主墩计划采用钢栈桥+钢平台施工方案。

*********河中墩共7组，距河岸边最近的8#墩距岸边约20m,根据富屯溪历年洪水水位，富屯溪上下游都有水电站，无通航要求，宜搭设全桥贯通

栈桥。

为满足环保、水保及通航要求，我单位从2#墩~8#墩桩基基础均采取搭设钢平台施工，其余桩基基础为陆地桩基。

按照常水位115.00m,经现场实测，中间河道宽度约210米，2#墩飞#墩位置水深约1.5~5.2米。

钢栈桥计

划施工长度为243m,共设置7个钢平台，因2#墩钢平台标高为121m,2#墩

临近堤顶路，其标高为127m,高差悬殊较大，车辆无法两岸通行，为确保车辆的通行顺畅及在进行混凝土灌注过程中车辆的良好通行，其中在2#墩钢平台及3#墩钢平台Z间搭设贯通钢平台，利于车辆的掉头及车辆的错车需要。

3钢栈桥及钢平台设计方案

3.1钢栈桥布置

基础采用0）529x8mm螺旋焊管，焊管顶部设双I45b工字钢横梁，横梁上设贝雷片纵梁，纵梁上铺120已工字钢做分配梁，20#工字钢间距30cm,66mm

钢板做面板。

钢栈桥布置图如下图。

06伽耳钢板

3・2钢平台布置图

基础采用①529x8mm螺旋焊管，焊管顶部设双I45b工字钢横梁，横梁上设贝雷片纵梁，纵梁上铺I20aI字钢做分配梁，20#工字钢间距30cm,56mm

钢板做面板。

4栈桥检算

4.1设计方法

（1）采用容许应力法设计计算

（2）钢栈桥属临时结构；钢结构容许应力提高系数1.3〜1.4见《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）；本方案取容许应力法计算时的最小安全储备系数K=l.0〜1.25（重要构件不小于1.2）o

（3）取荷载冲击系数1.15、偏载系数1.2；

（4）弹性模量、惯性矩、截面抵抗矩、容许应力、容许扰度数值参考《路桥施工计算手册》（人民交通出版社）

（5）活载按照8淤混凝上搅拌运输车（满载）可按照“汽车-20级”重车计算。

4.2桥面板承载力验算

4.2.1桥面板力学参数

I20a工字钢上分配间距30cm,净距20cm,桥面板跨径1=0.20m；车辆后轴触地宽度为600mm,长度为200mm,混凝土运输车单轮宽30cm,作用面20cm,桥面板可按照均布荷载进行计算分析。

车轮作用示意图

取200mm单元宽度桥面板计算其截面特性:

lo=2Ocn

桥面板计算简图

截面抵抗矩-^=200X676=1200^

惯性矩-譽=200X63/12=3600試

桥面板自重：

qi=0.2X47.1X10X10一3=0・094KN/m

4.2.2强度验算

均布荷载q=15・l/（2x2）/0・3xl・15xl.2+0・094=17・459KN/m

=0.087Kii.m

ql217.459x0.202

m=——=

88

M0.087X106

（7==

W1200

=72.5Mpa（[cr]=181Mpa

满足承载力要求

4.2.3刚度验算

5ql4

384EI一

5xl7・45S2004

384x2.1x105x3600

f=0.48nm（[f]=

型“8沁

250

满足刚度要求

4.3I20a工字钢分配梁承载力验算

4.3.1力学参数

8m‘混凝上搅拌运输车车轮位于I20a工字钢上分配梁时，为不利荷载位

置.则每根上横梁承受车辆单轮轴荷为：

15.1x10

N样=xl.15xl.2=52.1K11

恤2x2

桥面板和I20a工字钢自重：

q2=27.929X10x10~3+0.094=0.373KN/m

I20a工字钢腹板厚度d=7mm

惯性矩lx=2370cm4；

截面抵抗矩Wx=237cm3；

半截面静力矩Sx=136.1cm3；

分配梁计算简图

4.3.2强度验算

跨中弯矩：

m=兰+竽=0.373X2+52.1X2X0.55X0.55=28.71KN.ni

8181.1

支座处剪力：

Q=-+-=0.5X52.1X2+0.5X0.373X1.1=52.31KN22

M_28.71X106W_237x10?

=121.14Mpa<[cr]=182Mpa

满足承载力要求

QSX_52.31X136.1X106

~Ib237OX1O4X7

=42.91MPa<[T

=85MPa

满足承载力要求

4.3.3刚度验算

丄pl352.1x2xlO3xllOO3

48EI48x2.1xl05x2370xl04

=0.58mm

_5ql4_5x0.373x103x11004

-384EI"384x2.1x105x2370x104

=1.43inin

f=0.58+1.43=2.01mm（[f]=^=2.75rara

满足刚度要求

4.4贝雷片纵梁承载力验算

4.4.1力学参数

8贰混凝土搅拌运输车（满载）可按照“汽车-20级”重车计；考虑栈桥

实际情况，同方向车辆间距大于9m,即一跨内同方向桥内最多只布置一辆重

车。

自重恒载：

q二6+0.373=6.373KN/m

贝雷桁片：

lKN/m（包括连接器等附属物）

截面抵抗矩Wx=3570cm3；

截面积A二146・45X10・"m*

惯性矩I二250500cm'

P=60KNP=120KNP=120KN

弹性模量E二206GP&

4m11.4m2.86m

0・74皿厂十

贝雷片纵梁弯矩最人时计算简图

P=60KNP=120KNP=120KN

qj

FJ

HHIHH

U

AR

.__^_6m___4m

卩

1.4m^

剪力最人时计算简图

4.4.2强度验算

跨中弯矩M=ql2/8+M^=6.373X92/8+（22.2+255.6+171.6）XI.15X1.2

满足承载力要求

二684.7KN.m<[M]=788.2KN.m

根据剪力计算简图，B点出为最大剪力，根据EMa=O,得

B点最大剪力:

Q=ql/2+XBXl.15X1.2=6.373X9/2+（24+101.33+120）

XI.15X1.2=367.23KN

销了采用30crmnti,插销用弹簧钢制造，容许剪应力：

H=208MPao

367.23

2X146.45X10—

XIO-3

=12.54MPa<[T

I=208MPa

满足承载力要求

4.4.3刚度验算

梁体变形为整体变形，由单侧6片贝雷片为一整体进行验算，可根据叠加法计算跨中挠度，I=6X250500Xl（r=150.3X10・'m'

均布荷载：

fq=5ql4/384EI=5x6.373x9°/（384x206x10°X15Q3xlO'4）xlO3=0.17mm

由汽-20重车荷载产生的跨中挠度：

fPb（312-4b2）

~~48EI

式中b为集中荷载到较近支座的距离，根据弯矩计算简图荷载布置方式，

在本计算书中分别为0"・74m,咕4.26m,,2.86m

RbQ-4bf）

148EI

P2b2（312-4b22）

2-48EI

fI^b3（3l2-4b32）

3~48EI

f>=60X103X0.74X（3X92~4X0.742）/（48X206X109X1503000X

10-8）=71.95X10^

f2=120X103X4.26X（3X92~4X4.262）/（48X206X109X1503000

X10-8）=5.86X10'm

f3=120X103X2.86X（3X92-4X2.862）/（48X206X109X1503000

X10-8）=4.856X10_,m

综上，跨中最大挠度为（考虑汽车冲击荷载）：

f=fq+（fi+f2+f3）XI.15X1.2

=0.17+（71.95+586+485.6）X10-3X1.15X1.2=1.74mmV出二9000/600二15mm

满足刚度要求

4.5I45b工字钢横梁承载力验算

4.5.1力学参数

横梁采用I4・5b双拼，每根长度为6m,计算跨径为伽，按简支梁进行计

算，计算简图如下：

惯性矩：

I二33800cm'；截面抵抗矩：

W二1500cm'；截面面积:

A=ll1.446cm2；理论重量g二87.485kg/m腰厚d=13.5mm

半截面面积矩：

S二889.47cm

4.5.2强度验算

按照钢横梁简化至3个集中荷载进行计算,

其屮桥面、纵梁及工字钢恒载为

q二87.485X2X10X1O'=1.75KN/m

集屮荷载

P二（6.373X9+300X1.15X1.2）/3二157.119KN

支座处最人剪力：

Q二3P/2二3X157.119/2二235.68KN

跨中最大弯矩Mmax=ql2/8+Mp=l.75X42/8+157.119=160.619KN.m

=lO7.O8Mpa<[cr]=182Mpa

M_16O.619xlO6

W15OOX1O3

QS

kT

235.68X103X889.47X103

2X33800X104X13.S

=22.97MPa<[T]=104MPa

满足承载力要求

4.5.3刚度验算

5ql4

384EI

5X1.75x103X44

384X206XIO9X33800X10~8X2X10°，04mm

Pl3_157.119X103X43、‘__

48EI—48X206XIO9X33800X10~8X2X10_6，°2mm

f二仁+fp二0.04+6.02=6.06mm<[f]二4000/250二16mm满足刚度要求

4.6桥面护栏受力验算

4.6.1力学参数

护栏横杆采用＜p48X3mm钢管，立柱采用H4工字钢，工字钢间距为2m。

根据《公路工程施工安全技术规程》（JTGF90-2015）,防护栏杆上杆件任何部位均应能承受1KN的外力，当外力作用在立杆中间时横杆所受弯矩最大，按简支梁进行计算，计算简图如下：

P二1KN

lmlm

lo二2il

当外力作用在仅靠立柱端头时钢管承受剪力最大，受力简图如下:

（P48X3mm钢管力学参数如下：

截面抵抗矩：

W=打土汙~=tt2：

=4・49cm°

4R4X2.4

截面面积A=tt（R2—r2）=3.14X（2.42—2.12）=4.24cm2

114工字钢力学参数如下：

截面抵抗矩：

W=101.7cm4

截面面积A=21.5cm2

当外力作用在立杆的最顶端时，立杆受弯矩最大，计算简图如下:

h

fP二1KN

（M

T—<

1

4.6.2强度验算

（1）

跨中弯矩M=—==0.5KN.m

12

跨中切应力：

o.5xh）6=I】i3MPaV[b]=145MPa

_M

W4.49X104

支点处剪力：

Q二P二1KN

满足承载力要求

支点处剪应力:

3

-=2.36MPa<[T]=85MPaA424LJ

（2）1141字钢立柱验算

■Q1X10

满足承载力要求

最大弯矩M=Pl=1X1.2=1.2KN.m

垠人切应力:

T^=l・18MPa<0]“45MPd

M

Q=—

W

114工字钢与桥面板焊接，对焊缝进行验算:

满足承载力要求

焊缝处弯矩：

M=Pl=1X1.2=1.2KN.ill

焊缝处最人剪力为：

Q二1KN

焊缝截面惯性矩:

b=空士=盼肿_74“】2】.衣=707x106mm6

1212

Wf=丄=707xl°6=0.101X106mmrh/2140/2

S]=80X9.1X65.45=0.048X106mm3

Sf=S]+5.5x60.92=0.068x106nnn3

M12X1（）6

a=—=—:

r=11.88MPa<[a]145MPa

Wf1A1\z1AOLJ

0.101X106

满足承载力要

_QSf_1X1O3XO.O68X1O6

IfS7.O7X1O6XS.5

=1.75MPa<[T]=85MPa

满足承载力要

5桩基检算

5.1钢管桩承载力验算

根据4.5.2钢管桩受力计算，钢管桩最人荷载为P二235.68KN。

钢管桩截面面积

A=tt（R2一r2）=3.14X（264.52一256.5?

）=1.3X104mm2

钢管桩按照受压构件计算

a=-=23S，68X1^3=18.13MPa<[n]=140MPa满足承载力要求

A1.3X104

5.2桩基入土深

度计算

基础采用①529x8mm螺旋焊管，理论重量为103.289kg/m,根据I4-5a工

字钢横梁承载力验算中得钢管桩最大荷载P二235.68KNO

桩基长度按照最人水深5m,入土2m,高于水面4.5m计算，则桩底最人承载力为P二235.68+（5+2+4.5）X103.289X10X10_3=247.56KN

[R」=gi》qikli+Apqr

i=l

式中[RJ—单桩轴向受压承载力容许值（KN）:

u—桩身周长（m）；

A»—桩端截面面积（m2）；

n—土的层数；

h—承台底面或局部冲刷线以卞各土层的厚度（m）；

4一与h对应的各土层与桩侧的摩阻力标准值（kPa）；

qr一桩端处土的承载力容许值（kPa）；

基础采用0）529x8mm螺旋焊管，桩基按照摩擦桩设计。

桩基周长u二TTX0.529=1.661m,

桩基冲刷线以下为卵石，厚度约2~3m,则摩阻力标准值4取1TOkPao

不计桩尖承载力，则有桩基需入上深度：

L二2X247.56/（1.661XIX170）=1.75m,施工过程中桩基入土深度按照2m控制。

5.3钢管桩自身稳定性验算

钢管壁厚按8mm计算。

I=TTX0.-5294（1-0.51370.529"）/64m‘二4.441658897Xl（Tm‘

根据《建筑桩基技术规范》，单桩稳定长度：

Lp=l.Ox（lo+h）,1。

为地面以上桩长，取最大值10m,h为地面以下桩长，为2m,所以Lp=12m0

钢管桩身抗弯刚度：

EI=2.10X10nN/m2X4.441658897X10_4m4=932748.3684N.m2

单桩屈曲临界荷载Pcr=^2EI/l4=61653KN>247.-56kN

由以上计算可看出钢管桩满足稳定性要求。

5.4钢管桩抗倾覆性验算

当富屯溪水流量达到4000m3/s时，桥墩钢管横向位移考虑水流冲击影响,流速为2.86m/so

流水压力：

I\v=k»A*y«V2/2g=0.8x0.529xl0xl0x2.862/（2x9.8）=17.64KN/m2

為一流水压力标准值（KN）；k—形状系数（钢管取0.8）；

A—阻水面积（亦），计算至一般冲刷线处；Y—水的重力密度（kN/m3）;

V—设计流速（2.86m/s）；g—重力加速度（9・8g/*）

5.5钢管桩水平位移验算

根据《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007），用m法计算桩

顶位移及地基反力：

•5.5.1桩宽和抗弯刚度

计算桩宽为bp=k*kf（d+l）=1.0x0.9x（0.5294-1）=1.37611；

町一桩形状换算系数，圆形端截面kf=0.9;

k—平行于水平力作用方向的桩间相互影响系数，单排桩k=1.0；

d—钢管桩桩径，d=0.529

E二210X109N/m2；I二65192cm4。

•5.5.2计算桩土变形系数

非岩石地基水平向抗力系数的比例系数m二50000KN/m4；

==0.502544/.a=0.871

a•h=0.871XI.75=1.52〈2米

a—桩的变形系数，h—桩入土深度

■5.5.3计算桩顶处位移

因为a・h二1.68所以根据《公路桥涵地基与基础设计规范》附表6.7可有：

流水压力Ho=25.49XN

桩顶水平位移y=kiayo+k26jlo=7.89inm<10mm满足要求。

6钻孔平台

考虑钢平台钢管桩规格型号、横、纵梁、桥面板及相应剪刀撑等措施与栈桥相同，且钢平台的钢管桩实际跨度小于栈桥的钢管桩跨度，钢平台受力满足要求，不再赘述。