东洲岛钢栈桥计算书Word文件下载.docx

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5）《钢结构设计规范》GB50017-2003；

6）《混凝土结构设计规范》GB50010-2010；

7）《建筑结构设计规范》GB50009-2012；

8）《路桥施工计算手册》；

9）《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004；

10）《公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD63-2007；

11）我单位已有的施工经验及参考同类钢栈桥设计资料

3．材料规格及其力学性能

本次计算采用容许应力法。

因为属于临时结构，容许应力提高1.3倍。

10mm面板、分配梁、大横梁、钢管柱、贝雷梁花架等采用Q235钢材，贝雷梁本体使用的是Q345钢。

两种钢材各性能如下：

1）材料容重：

钢材 

78.5kN／m^3；

2）材料的弹性模量：

2.1×

105 

MPa；

3）材料强度设计值：

Q235钢 

f=140*1.3=183MPa 

fv=85*1.3=110.5Mpa；

（贝雷梁）Q345钢 

f=210*1.3=273MPa 

fv=120*1.3=156Mpa；

4．荷载计算取值

4.1运输车辆（平半挂车）荷载

按40t挂车进行计算，车辆自重40t，车辆载重80t，前后荷载比例3:

7,纵向轴距6.78m+1.31m+1.31m，横向轮距1.8m。

程序分析时，挂车活载作为移动荷载分析，采用车道面加载。

考虑到实际情况，桥面两侧预留60cm为避让行人宽度，车道面宽度取值4.8m。

汽车限速5km/h通过，计算时只考虑一台120t挂车通行。

通行的冲击系数由程序根据设定参数自动计算考虑，在“移动荷载分析控制”中，临时钢栈桥结构基频取值1.3Hz，根据《公路工程技术标准》（JTGB012003）规定，冲击系数为u=0.04。

4.2履带吊荷载

本方案经综合比选考虑，拼装栈桥时采用QUY80A履带吊，整机（全部件）重量90t，本项目使用整机重量约74t（移动荷载）。

QUY80A履带吊单条履带尺寸：

5.37×

0.85m（净尺寸），SCC1000履带吊单条履带尺寸：

6.85×

0.95m（净尺寸），。

履带吊在非吊重状态、各种代表性吊重状态的接地比压计算结果如下表：

表4-1QUY80A履带吊接地比压计算表

项目

主臂与履带关系

夹角

接地

比压

纵向加载长度

加载

形式

非吊重状态

平行

180.9

4.808

三角形

最不利

24

190.2

4.572

垂直

90

125.1

5.370

均布

270

36.8

吊重状态（吊13吨）

192.6

5.323

201.6

5.083

52.5

138.4

4.3其他荷载

贝雷桥上人群荷载按2.5KPa取，护栏、电线、螺栓等附属荷载按实际计算考虑；

汽车制动力荷载按汽车荷载的10%考虑，《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）；

整体升降温按照30℃考虑，仅用于考虑热胀冷缩带来的栈桥纵向位移，以判断伸缩缝的设置；

风荷载：

根据相关资料，衡阳地区百年一遇基本风压0.45KPa；

水流压力荷载：

根据调查，最大流速约为1.2m/s。

栈桥上无临时管线要求，不考虑荷载。

5．荷载工况分析

5.1工况组合

表5-1栈桥工况组合

永久荷载　

可变荷载

说明

荷载

自重

附属

挂车

履带吊

风压

水流

制动力

编号

标识

ZZ

FS

GC

LD

FY

SL

ZD

1

动载工况

√

履带吊行走

2

挂车行走

3

吊装工况

无机械上桥状态-抗倾覆

4

5

6

7

履带吊静止

8

挂车静止

如遇极端恶劣天气或其他不可抗力因素造成风速或者水流速度过大，栈桥禁止通行，平台上停止作业，故水平力不与水流和风荷载同时参与组合。

5.2荷载工况分析

验算构件强度：

1.0倍恒载+1.2倍活载。

6栈桥分析

采用MidasCivil2013建立模型，跨度分布为（4×

9）m，横向分布8片贝雷梁，分布间距问45+45+105+90+105+45+45cm，贝雷梁上弦杆上横向铺设I25B型钢，其上再铺设厚度10mm、宽度6m的钢板，自定义总重120t平半挂车在栈桥上行走，按照城-并进行分析。

边界条件设置如下：

（1）桥面系构件连接：

桥面板与I25b工字钢横梁采用共节点连接，横梁与贝雷桁梁采用仅受压弹性连接，连接刚度按经验取值100kN/mm。

由于存在仅受压弹性连接，模型对桥面板进行三处约束，各处约束自由度分别为：

（Dx，Dy，Dz）；

（Dx，Rz）；

（Dz）。

（2）其余构件连接：

贝雷桁梁与2I45b双拼工字钢分配梁采用弹性连接，约束Dx、Dy、Dz，连接刚度按经验取值100kN/mm。

分配梁与钢管桩采用共节点连接。

钢管桩桩底按锚固模拟，约束Dx、Dy、Dz、Rx、Ry、Rz。

6.1受力模型

整体模型如下图。

图6-1模型三维视图

图6-2模型正面视图

图6-3模型左面视图

6.2分析结果

6.2.1平半挂车行走于栈桥上时

贝雷梁组合应力如下：

此时最大组合应力为256MPa<

273MPa，满足要求。

最大剪应力=142MPa<

156MPa，满足要求。

6.2.2钢管立柱反力：

从柱顶到河床以下3米最大杆长为56-（0.25+0.45+1.5）-（41-3）=15.8米。

立柱下端固结，上端自由，长细比λ=2×

15.8/0.21853=144.6，查表得稳定系数φ=0.272，压应力=452/（0.272*0.02330）=71320KPa=71.3Mpa<

183MPa，钢管柱稳定性满足要求。

通过查阅各种工况下结果，面板、分配梁、大横梁、剪刀撑等各受力部件应力、位移（系统最大位移为1.8mm），f=1.8mm＜[v]=l/400=22.5mm，满足要求。

7．桥台钢管柱分析

桥台下部设置四根钢管桩，防止河水冲刷桥台下部泥土，导致桥台下沉。

恒载Q1：

混凝土荷载、部分贝雷梁、工字钢和台背砂砾石

活载Q2：

取最不利位置（挂车后三轴行走在桥台上）

Q1=[（2.5+4.11]/2*4*6-1*2*6+0.5*4.11*6*2.4+0.27/2*8+0.042*2*6+1.61*4/2*

6*1.7]*10=1373.4KN

Q2=120*70%*10=840KN

每根钢管柱受力=（Q1+Q2）/4=553.4KN，下端固结，上端自由，长细比λ=2×

7/0.21853=64，查表得稳定系数φ=0.897，钢管桩应力=553.4/（0.0233*0.897）/1000=26.5Mpa.

8．打入钢管桩承载力分析

经计算钢栈桥钢管柱单桩最大承载力要求不小于553kN，因地质勘测情况不明，借鉴距离东洲岛不远处的耒水河地质报告及《公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD63-2007。

打入钢管桩承载力计算表如下：

地层名称

地层厚度li（m）

承载力基本容许值fao

侧阻力标准值qik

粉质粘土

11.34

150

40

粉砂

-

30

粗砂

2.07

250

60

圆砾

1.63

400

130

全风化泥质砂岩

220

强风化泥质砂岩

10.5

350

180

管桩外直径（m）

0.63

桩身周长u（m）

1.98

桩端截面面积Ap（m2）

0.312

第一层厚度（m）

6

第一层侧阻力标准值（kPa）

第一层桩侧影响系数a

0.7

第二层厚度（m）

第二层侧阻力标准值（kPa）

第二层桩侧影响系数a

第三层厚度（m）

第三层侧阻力标准值（kPa）

第三层桩侧影响系数a

第四层厚度（m）

第四层侧阻力标准值（kPa）

第四层桩侧影响系数a

持力层端阻力极限值（kPa）

800

桩端入土总深度（m）

桩端影响系数a

1.10

沉桩承载力容许值（kn）Quk=u∑aiqikli+arpqpkAp

607.2

河床部位5-7m处为淤泥，不提供承载力，所以钢管桩埋置深度≥7+6=13m。

9．其他分析

温度影响

考虑整体升降温30℃，单跨栈桥总伸缩量l=225000×

12×

10-6×

30=81mm，故需在栈桥中间位置设置伸缩缝，栈桥两端锚固在桥台上，距离栈桥两端的错车带与主桥锚固。

10．总结与建议

1）贝雷梁支点处立杆控制设计，可进行加强处理，每个支点处立杆采用双[10槽钢加强；

2）钢管立柱之间的横向联系应加强，顶部附近3m内设置剪刀撑，保证其稳定性；

3）严格控制桥上车辆数目、车距、车速及载重量，严禁在桥上急刹车，车辆尽量沿中线行驶，以线路中心为基准，偏心距不得超过±

0.25m，悬挂各种警示标识，配置专人值班进行控制；

4）大风等恶劣天气车辆不通行；

5）保证贝雷梁立杆、下分配梁以及钢管立柱三者中线竖向重合；

6）履带吊振动作业时，钢管与导向架分离，避免激振力传递至钢栈桥；