贝雷梁钢栈桥设计计算书文档格式.docx
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2.2.2可变荷载
（1）55吨渣土运输车
渣土运输车共3轴，其具体尺寸如下图，前轮着地面积为0.3×
0.2m，后轮着地面积为0.6×
0.2m。
单轮最大设计荷载为5.5t。
55吨渣运输车轴距布置图（单位：
mm）
2.3荷载工况
按最不利的原则考虑以下控制工况：
（1）验算控制工况
考虑栈桥实际情况，单跨长度为15m，同一跨内最多布置两辆重车，贝雷梁、桥面系验算控制工况为：
工况1：
结构自重+55t渣土运输车荷载+55t渣土运输车荷载，55t渣土运输车移动荷载作用于标准贝雷梁段；
工况2：
结构自重+55t渣土运输车荷载+55t渣土运输车荷载，55t渣土运输车移动荷载作用于通航口加强弦杆贝雷梁段；
2.4结构材料
1、钢弹性模量E=2.1×
105mpa；
剪切模量G=0.81×
密度ρ=7850Kg/m；
线膨胀系数α=1.2×
10-5；
泊松比μ=0.3；
抗拉、抗压和抗弯强度设计值fd=190MPa；
抗剪强度设计值fvd=110MPa；
2、贝雷梁中各杆件理论容许应力：
抗拉、抗压和抗弯强度设计值fd=200MPa；
抗剪强度设计值fvd=120MPa。
采用空间有限元分析软件Midas/civli2015建立整体空间有限元计模型，对栈桥结构受力情况进行分析。
15m跨径标准型贝雷片计算模型
21m跨径通航口加强弦杆贝雷片计算模型
内力（或应力）方向及正负号的约定
2.6工况1主要计算结论
两辆满载55t渣土运输车同时行驶在同跨桥面上，采用两个车道面，每个车道面一辆满载渣土运输车。
车道荷载面定义
2.6.1桥面板10mm钢板验算采用有限元板单元模拟桥面钢板，经有限元分析，桥面板最大组合应力为
21.9MPa，小于规范允许值140MPa，满足规范要求
桥面板应力图（最大应力21.9MPa）
2.6.2横向分配梁I22a验算
通过截面应力计算和组合，桥面横向分配梁I22最大组合应力为43.8MPa，
小于规范允许值140MPa，满足规范要求；
最大剪应力为11.3MPa，小于规范允许
值85MPa，满足规范要求
桥面横向分配梁I22组合应力图
桥面横向分配梁I22剪应力图
2.6.3贝雷片验算
依据贝雷梁使用手册，贝雷梁16Mn钢中各杆件理论容许应力：
200Mpa，剪应力为120Mpa。
通过空间有限元分析，贝雷梁应力如下图所示，其最大内力：
（1）各杆件最大组合应力为195.4Mpa，小于容许应力（200Mpa），满足要
求。
（2）各杆件最大剪应力为110Mpa，小于容许应力（120Mpa），满足要求
贝雷片最大剪应力图（110Mpa）
2.6.4承重横梁2I45a验算
1、通过截面应力计算和组合，承重横梁2I45a最大组合应力为62.3MPa，小于规范允许值140MPa，满足规范要求。
2、承重横梁2I45a最大剪应力为22.9MPa，小于规范允许值85MPa，满足规范要求。
承重横梁2I45a最大组合应力图（62.3Mpa）
承重横梁2I45a最大剪应力图（22.9Mpa）
2.6.5钢管立柱（φ630×
12mm验）算钢管桩的最大反力为403.9kN。
2.6.6
钢管立柱支座反力图
取受力最大钢管分析，钢管截面特性：
A＝23286mm2,回转半径：
i=219mm
依据规范，轴心受压杆件的稳定系数＝0.845
钢管强度：
σ=403900/23286=17.34Mpa，满足规范要求
钢管立柱稳定性计算：
σ=403900/（0.845*23286）=20.52Mpa，满足规范要求。
2.6.7支架变形验算
贝雷梁支架最大变形：
15.8mm<
15000/400=30mm。
栈桥变形图（mm）
2.7工况2主要计算结论
2.7.1桥面板10mm钢板验算采用有限元板单元模拟桥面钢板，经有限元分析，桥面板最大组合应力为
26.6MPa，小于规范允许值140MPa，满足规范要求。
桥面板应力图（最大应力26.6MPa）
2.7.2桥面横向分配梁I22验算
通过截面应力计算和组合，桥面横向分配梁I20最大组合应力为32.3MPa，小于规范允许值140MPa，满足规范要求；
最大剪应力为7.8MPa，小于规范允许值85MPa，满足规范要求。
2.7.3贝雷片验算依据贝雷梁使用手册，贝雷梁16Mn钢中各杆件理论容许应力：
200Mpa，剪
应力为120Mpa。
通过空间有限元分析，贝雷梁应力如下图所示，其最大内力：
（1）各杆件最大组合应力为167.4Mpa，小于容许应力（200Mpa），满足要求。
（2）各杆件最大剪应力为120.5Mpa，小于容许应力（120Mpa），满足要求。
（3）
贝雷片最大剪应力图
贝雷片最大组合应力图
2.7.4承重横梁2I45a验算
通过截面应力计算和组合，承重横梁2I45a最大组合应力为65.9MPa，小于规范允许值140MPa，满足规范要求；
最大剪应力为29.1MPa，小于规范允许值85MPa，满足规范要求。
承重横梁2I45a组合应力图
承重横梁2I45a剪应力图
2.7.5承重纵梁2I45a验算
承重纵梁2I45a组合应力图
承重纵梁2I45a剪应力图
2.7.6钢管立柱（φ630×
12mm验）算
钢管桩的最大反力为265.8kN
长细比：
1500068.5<
200
219
σ=265800/23286=11.4Mpa，满足规范要求。
钢管立柱稳定性计算：
σ=265800/（0.845*23286）=13.5Mpa，满足规范要求。
2.7.8支架变形验算
9.9mm<
21000/400=52mm。
2.8单根钢管桩最大入土深度验算
由2.6.5计算所得钢管桩的最大反力为403.9kN。
根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）第5.3.7条：
Quk=U∑qsikLi+λpqpkAp
式中：
Quk—单桩竖向极限承载力标准值（kN）；
安全系数取2，Quk=808KNU—桩身截面周长（m），（本处钢管桩外径周长：
1.978）m；
qsik—单桩第i层土的极限侧摩阻力标准值（kPa）；
Li—桩身穿过第i层土的长度（m）；
λp—桩端土塞效应系数；
取0.8qpk—单桩极限桩端阻力标准值（kPa）；
Ap—桩身截面面积，Φ630×
12mm钢管桩A=265.8cm2；
序号
土层名称
桩周摩阻力
（kPa）
桩端承载力
（kpa）
土层厚度
Li（m）
qsikLi
1
中细砂
30
/
2
（中）粗砂
50
2.8
140
3
含砾粗砂
70
0.7
49
4
粉质粘土
1.7
84
5
砂砾
90
1500
X
上表选取的最不利地勘点用以验算单桩最大入土深度。
由1.978×
（140+49+84+Lx×
90）+0.8×
1500×
0.02658>
808kN
计算得：
Lx>
1.33m，即钢管桩打入河床面以下2.8m+0.7m+1.7m+1.3m=6.5m，
钢管桩入土深度不小于6.5m。
3、结论与建议
3.1结论
通过对施工方案进行多工况计算复核，可得出结论具体以下：
（1）本栈桥桥面板、桥面横向分配梁I22、贝雷片、承重横梁2I45a、钢管
桩等各构件强度、稳定性均满足规范要求，具有一定的安全储备。
（2）本栈桥刚度满足规范要求，具有一定的安全储备。
（3）本栈桥稳定性验算满足要求，具有一定的安全储备。
综上所述，本栈桥方案结构受力、稳定性能满足目前使用要求，且具有一定
的安全储备
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