栈桥复核计算书(10.31)重点讲义资料

1、1. 工程概况1.2. 计算复核依据3.3. 计算荷载及工况组合3.3.1 基本计算参数 3.3.2计算荷载.3.3.3荷载组合5.4. 栈桥上部结构复核5.4.1 桥面板复核 5.4.1.1面板强度复核 5.4.1.2面板刚度复核6.4.2桥面板纵肋板复核6.4.2.1纵肋强度复核6.4.2.1纵肋刚度复核8.4.3横向分配梁复核8.4.3.1横向分配梁强度复核8.4.2.1横向分配梁刚度复核104.4贝雷复核104.4.1贝雷布置 1.04.4.2横向分布系数计算 104.4.3计算模型1.24.4.4复核计算结果 134.5桩顶I45横梁复核 164.6错车平台复核1.74.6.1错车平

2、台布置174.6.2横向分配梁验算174.6.3贝雷验算1.85. 基础承载力验算215.1钢管桩受力计算215.2钢管桩承载能力验算215.3钢管桩强度计算225.4钢管桩受压整体稳定计算 226.复核意见221. 工程概况神定河栈桥全长243.4m,共有3联，桥跨布置为12+(15+3) X 3+15+ (15+3) X 2+15+15+12 +12X 7,在栈桥中间设置36米长的错车平台。标准桥宽：5.0m，力卩 宽段8.5m。栈桥上部结构主分配梁为 6排贝雷梁，贝雷梁之间采用花架交叉连接。次分配梁采用125a，以60cm间距布置，固定于贝雷梁上部。次分配梁上部布置112.6 做为面板纵

3、肋，间距20cm采用S 12mm厚花纹钢板做为面板，面板与纵肋焊接固定， 增强整体稳定性。基础采用 820mrX 10mn钢管桩桩基墩柱，每排墩布置2根，间距3.5m，加宽段 每排墩布置3根，间距3.5m。钢管间设125a横联，并设置20槽钢交叉斜撑。桩顶 横梁为2145b的工字钢。nfw4.甲WNllV00IBlfrwn.1*UiBUlu&H-9UM IDhm KMBHP. iffWffrV3VAIMEMJtMM岂U0k4-CMC7稚440矗图1-1神定河栈桥总体布置图图1-2神定河栈桥标准断面图图1-3 神定河栈桥错车平台断面图2. 计算复核依据1、装配式公路钢桥多用途使用手册；2、公路桥

4、涵设计通用规范JTG D60-2004;3、钢结构设计规范GBJ1750017-20034、 公路桥涵钢结构及木结构设计规范 JTJ025-86 ；5、路桥施工计算手册；6、公路桥涵地基与基础设计规范 JTG D63-2007；7、土木工程施工机械实用手册；8、其他设计文件。3. 计算荷载及工况组合3.1基本计算参数(1) 材料强度设计值：根据钢结构设计规范GB 50017-2003第3.4.1条规定及路桥施工计算手册，各材料的强度设计值如下所示：Q235材料轴向应力f ( MPa): 182；弯曲应力f ( MPa)： 205；剪切应力fv( MPa): 120。Q345材料轴向应力f (

5、MPa): 260；弯曲应力f ( MPa)： 295；剪切应力fv( MPa): 170。(2) 材料弹性模量：钢材的弹性模量E=206X 103MPa3.2计算荷载栈桥计算采用手算和计算机电算相结合的方式，电算程序采用SAP2000和MidasCMI2006 专业结构设计软件。根据公路桥涵设计通用规范，计算中考虑的各种 荷载如下：钢材自重钢材自重按78.5kN/m3计算，按每个截面的实际尺寸计算。(2)车辆荷载按照70t散装水泥罐车或50t履带吊+20t吊重考虑，一跨内同方向最多只布置 一辆重车，不考虑满载散装水泥罐车和空载散装水泥罐车错车。O r(7UL20 一 140 一斗皿 一 r

6、n1r1404C164-图3-1 70t 散装水泥罐车构造图(载重轴轴载为280kN,前轮为140 kN)图3-2 50t履带吊构造图(3) 施工人员及机具荷载栈桥比较窄，车辆行走时可忽略人员及施工机具的影响3.3荷载组合(1) 钢结构自重，分项系数1.1 ;(2) 汽车荷载，分项系数1.4 ;因此荷载组合：1.1 x钢材自重+ 1.4 X车辆荷载。4. 栈桥上部结构复核4.1桥面板复核桥面板采用1.2cm花纹钢板，底部按照20cm间距布置112.6做为面板纵肋。4.1.1面板强度复核当荷载为70t散装水泥罐车作用于桥面板时为最不利，取单位厘米宽度板条按简支梁计算。计算跨径为：20-7.4=1

7、2.6cm ;弹性模量：E=206X 105N/cm ;单位宽度板条横截面积：A=1.2X 1=1.2cm2;截面惯性矩：1=1.2 X 1.2 X 1.2 X 1/12=0.14 cm 4;抗弯模量： W=1.2 X 1.2 X 1/6=0.2 4cm3;单位厘米宽度板条上的线荷载标准值q1=0.0785 X 1.2=0.094N/cm轮胎接地面积为30cm X 20cm，单个轮载作用于单位板条上的线荷载标准值q2=70X 103/30/20 X 仁 116.67N/cm。荷载组合为：1.1 X钢材自重荷载+1.4X车辆荷载自重荷载产生的弯矩值：M1 = 0.094 X 12.6 X 12.

8、6/8=1.87 N.cm车辆荷载产生的弯矩值：M2=116.67 X 12.6 X 12.6/8=2315.32 N.cm组合弯矩值：M=1.1 X M1+1.4X M2=3243.5 N.cm故弯应力：(T =M/W=3243.5/0.24=13514.58 N/cm2 =135.15MPav c =205Mpa,满足设计要 求。自重荷载产生的剪力值:Q1=0.094 X 12.6/2=0.59 N车辆荷载产生的剪力值：Q2=116.67 X 12.6/2=735.02 N组合剪力值：Q =1.1 X Q1+1.4 X Q2=1029.68 N故剪应力：t =Q/A=1029.68/1.2

9、=858.06 N/cm 2 =8.58 MPa v c =120Mpa,满足设计要求。4.1.2面板刚度复核5ql45x0.832x0.224；：-max38384EI384 5500 103 0.28 10汕囁奸飯7.Xmrnr/（3440x 226X4005 文0.5剪=1327.6X 10-5cm=0.133mv 126/400=0.315mm 满足设计要求。4.2桥面板纵肋板复核面板纵肋I12.6，横桥向按20cm间距布置，底部横向分配梁纵桥向每隔 0.6m布 置一道。罐车后轮双轮胎着地宽度0.6m,履带宽度0.76m,共有3根I12.6承受荷载， 罐车前轮着地宽度0.3m,只有一根

10、I12.6承受荷载，因单个轮的荷载均为 70kN,因 此取单根纵肋分析计算。4.2.1纵肋强度复核计算跨径为：0.6m跨径的单跨简支梁或者8跨连续梁；弹性模量：E=206X 103MPa横截面积：A=1.8X 10-3m ；截面惯性矩：1=4.88 X 10-6m4,l/S=11 ;抗弯模量：W=7.746 X 10-5m3;恒载标准值：q1=14.21 X 10/1000+ 78.5 X 0.012 X 0.6=0.71kN/m70t罐车单侧前轮轮载：70kN,荷载由1根纵肋承受。50t履带吊单侧履带荷载：q2=700/2/4.76=74.5kN/m荷载组合为：1.1 X钢材自重荷载+1.4

11、X车辆荷载自重荷载产生的弯矩值（按简支梁简化计算）：M1=0.71 X 0.6 X 0.6/8=0.03 kN.m汽车荷载产生的弯矩值：70kN图4.2-1 70t散装水泥罐车前轮加载简图M 汽=7QX 0.6/4=10.5 kN.m470图4.2-3 50t 履带吊加载计算弯矩图由上图计算结果可知： M汽=10.5 kN.m M履=2.32 kN.m，取M汽组合。组合弯矩值：M=1.1 X M1+1.4X M2=14.74 kN.m故弯应力：(T =M/W=14.74/7.746 X 10-5=190.29MPaQ履,取Q汽=70 kN参与荷载组合。组合剪力值：Q =1.1 X Q1+1.4

12、 X Q2=98.47 kN故剪应力：LjMK _ J t =98.47/ (11X 0.84 X 10-4) =106.57 MPav c =120Mpa,满足设计要求。4.2.1纵肋刚度复核PtObfUPt Um: 101 - 0U2 - 03 -，6872R1 = C图4.2-4 70t散装水泥罐车作用下纵肋变形图Pt Obi 黑PtEkn 32 U1 DU3-HO7 R1 oR2 OOtKEA3 - 0图4.2-5 50t履带吊作用下纵肋变形图由上图变形结果可知，最大变形值f=0.69mmv600/400=1.5mm满足设计要求。4.3横向分配梁复核I25分配梁长5.5m支撑在贝雷顶面

13、，沿纵桥向每隔 0.6m布置一道。4.3.1横向分配梁强度复核1) 、恒载将纵桥向0.6m长度的桥面板和I12.6纵向分配梁转换成横桥向每延米的荷载集度：q1=78.5 X 0.012 X 0.6+5 X 14.21 X 0.6 X 10/1000=0.99kN/m单根I25工字钢每延米自重为0.38 kN/m ,则 q=0.99+0.38=1.37kN/m弯矩 M=1.37X 0.6 X 0.6/8=0.06KN.m剪力按2跨连续梁考虑，Q=1.37X 1.75=2.4KN2) 70t散装水泥罐车当散装水泥罐车后轴一组轮子作用在125a横向分配梁跨中位置时最不利，计算简图如下：图4.3-1

14、70t散装水泥罐车后轴加载简图图4.3-2 70t 散装水泥罐车后轴计算弯矩图弯矩计算结果如上图所示：Mmax仁42.70kN.m散装水泥罐车半边车轮布置在靠近支点时剪力最大：Qmax仁140kN3）履带-50 （自重500KN加上吊重200KN175履带吊的履带接地宽度0.76m,长度为4.7m,宽3.5m。AT一 175图4.3-3 50t 履带吊加载简图支点间距为3.5m,不受弯矩。Mmax2=0kN.m履带吊布置在支点时承受1/2荷载，即350KN考虑8根I25工字钢承受。Qmax2=350/8=43.75kN4）荷载组合：由以上计算结果可知，70t散装水泥罐车和恒载组合工况最不利。组

15、合弯矩值：M=1.1 X M1+1.4X M2=59.85 kN.m故弯应力：（T =M/W=59.8X 103/4 02X 10-6=148.88MPa c =205Mpa,满足设计要求。组合剪力值:Q =1.1 X Q1+1.4 X Q2=198.64 kN故剪应力:t =Q/A=198.64X 1000/ (21.7 X 1.3 X 10-4) =70.41 MPav c=120Mpa,满足设计要求。4.3.2横向分配梁刚度复核ADbj aFl Ehr BU1 = 0U2- 0U3S-1.1414图4.3-4 横向分配梁变形图由上图变形结果可知，最大变形值f=1.14mm 1750/40

16、0=4.375mm满足设计要求。4.4贝雷复核4.4.1贝雷布置栈桥标准断面宽5m,横桥向布置3组合计6排贝雷，组间距为1.75m,组内两排 贝雷间距0.45m。错车平台宽8.5m，布置4组合计8排贝雷，间距为3.5+1.75+1.75m。 贝雷支撑在I45横梁上，具体布置如图1-1、1-2、1-3所示。4.4.2横向分布系数计算B/L=5/15=0.33 V0.5，属于窄桥，故采用偏心压力法计算跨中横向分布系数。在支点位置采用杠杆法原理计算支点横向分布系数。1) 跨中横向分布系数计算(1)边梁横向分布系数贝雷横桥向布置 3 组，间距为 a=1.75m, e=1.75n 11=1/3+1.75

17、X 1.75/(2X 1.75X 1.75)=0.83, n 13=1/3-1.75X 1.75/(2X 1.75X 1.75)=-0.17，绘制边梁影响线并按规范加 载，如下图所示：bjr$履半吊获装境车上 11A1 so图4.4-1边梁横向分布系数计算简图履带吊横向分布系数mb=(0.9-0.09)/2=0.41,散装水泥罐车横向分布系数mz=(0.9+0.39)/2=0.65 ,(2)中梁横向分布系数：对于 中间组 贝雷，e=0, n 11=1/3+(0/2x1.752)=0.33, n 13=1/3-(0/2 x1.752)=0.33,影响线为水平直线，则履带吊、散装水泥罐车横向分布系

18、数均为0.33。2) 支点横向分布系数计算在支点处采用杠杆法原理计算横向分布系数。(1)边梁横向分布系数贝雷梁按2排(间距为0.45m)作为一组考虑，横桥向布置3组，间距为1.75m, 绘制边梁影响线按规范加载，如下图所示：图4.4-2边梁横向分布系数计算简图履带吊横向分布系数mb=(1.14-0)/2=0.57,散装水泥罐车横向分布系数 mz=(1.14+0.11)/2=0.63 ，(2)中梁横向分布系数：绘制中梁影响线并按规范要求进行横向加载，如下图所示:图4.4-3中梁横向分布系数计算简图履带吊横向分布系数mb=(0.14-0)/2=0.07,散装水泥罐车横向分布系数mz=(1+0)/2

19、=0.54.4.3计算模型按照等刚度原理，采用单根工字钢模拟一组贝雷(2排，间距45cn)，并用SAP2000 分别建立三联多跨连续梁模型进行内力计算，如下图：DLDX | JLU图 4.4-4 第一联 12+(15+3) X 3+15 模型A图 4.4-5第二联(15+3) X 2+15+15+12 模型114444丄LDA丄.J.一1.图4.4-6 第三联12X 7模型连续梁模型采用移动车辆加载，车辆模型如下图所示:图4.4-7罐车模拟数据壬昭名缶1卜性卜汕冋匸创ilMX 丸里rLftKi I 宀 d 耳 I-r宝计irspcw回3口眼厦*距砂雅赳诉熬MM吃誓t*JIN那g耶嘶 I4.tt

20、乾柚朗*jsaaKSKJEtJEHA：他古里M四Ltd=rtdLeh Lvh L=mi1 Lnntfh =c-Fri I mglh TL翊h5494S4M51 I a a D oZm応比 Z-IK-lr5lKlh11&.67 Tli671陆&?DrtfRcriAwPomigpQri图4.4-8履带吊模拟数据4.4.4复核计算结果1）荷载组合内力组合：S=1.1 X自重效应+1.4 X车辆荷载效应。变形组合：f=1.0 X自重效应+1.0 X车辆荷载效应。采用SAP200C计算，由于采用一组贝雷梁计算，车辆荷载效应在计算模型中已经 考虑了横向分布系数。给出的结果已按照要求进行了荷载组合。2）贝雷

21、梁控制参数参考装配式公路钢桥多用途使用手册，单片贝雷梁的控制弯矩为M=788.2kN.m，剪力为Q=245.2kN。3）第一联计算结果图4.4-9罐车组合弯矩包络图WFm.-话图4.4-10罐车组合剪力包络图图4.4-11罐车组合变形图图4.4-12履带吊组合弯矩包络图图4413履带吊组合剪力包络图Pt Obi： 12REhr 12 U1 - 00Ji图4414 履带吊组合变形图U3 - -15 IDSB A1 0结论：最大弯矩 M=1541.69 Q= Q=245.2 X 2=490.4KN,施工中对桩顶两侧各 3m范围内的贝雷利用竖杆进行加强后可满足要求。其余范围满足抗剪要求。最大变形 f

22、=22mmc L/400=15000/400=37.5mm,满足设计要求。4）第二联计算结果图4.4-15罐车组合弯矩包络图图4.4-16罐车组合剪力包络图PiUbrJ Pith JU1- 0 U2- 0U37隣图4.4-17罐车组合变形图图4.4-18履带吊组合弯矩包络图图4419履带吊组合剪力包络图RDfei 3 REIrwlU1 - D 虚 0U3- miD：R1- Q1R2 - KIE7R3- 0图4420履带吊组合变形图结论：最大弯矩 M=1541.69 Q= Q=245.2 X 2=490.4KN,施工中对桩顶两侧各 3m范围内的贝雷利用竖杆进行加强后可满足要求。其余范围满足抗剪要

23、求。最大变形 f=22mmc L/400=15000/400=37.5mm,满足设计要求。5）第三联计算结果图4.4-21罐车组合弯矩包络图图4.4-22罐车组合剪力包络图PlDbj 33 Pl Ebt 雪U1 * 0U2 Q= Q=245.2 X 2=490.4KN,施工中对桩顶两侧各 3m范围内的贝雷利用竖杆进行加强后可满足要求。其余范围满足抗剪要求。最大变形f=13mmc L/400=12000/400=30mm 满足设计要求。4.5桩顶145横梁复核2根I45下横梁共同承受上部贝雷的支点反力，如下图所示：图4.5-1桩顶横梁布置图当中间贝雷组承受上部70t散装水泥罐车和恒载共同作用时，

24、下横梁的弯矩最大,F 汽车=0.5X 280+280X (13.6- 15)+140X (9.6- 15)=311.73kNF = F汽车+ F恒载 =311.73+38.2仁349.94 kN支点反力作用下的弯矩 Mi=349.94X 3.5/4=306.2 kN.m自重弯矩：M2= (80.07X 2X 10/1000)x 3.5X 3.5/8=2.45 kN.mM =1.4M 罐车 +1.1 M 恒载=431.38 kN.m当边梁承受70t散装水泥罐车和恒载共同作用时，I45下横梁承受的剪力最大:Qmax=1.4X 392.78+1.1 X 38.21+1.1X 80.07X 5X 2X

25、 10/1000=600.73kN强度验算：(T =M/W=431.38X 10/(2X 1433X 10-)=150.52Mpa t =205 Mpa233=600.73X 10 / (2X 38.5X 10X 18) =43.43Mpa t =110 Mpa满足设计要求。4.6错车平台复核由于面板及纵梁与栈桥类似，故错车平台只需验算横向分配梁和贝雷。4.6.1错车平台布置错车平台宽处栈桥宽8.5m,布置4组合计8排贝雷，间距为3.5+1.75+1.75m , 具体布置如图1-1、1-3所示，采用汽车-20重车荷载与70t水泥罐车荷载进行验算。4.6.2横向分配梁验算1）恒载弯矩 M=1.3

26、7X 3.5 X 3.5/8=2.1KN.m剪力 Q=1.37X 3.5/2=2.4KN2）汽车-20级重车荷载F=120/2=60 KN。图4.6-1重车轴载数据图单边轴载作用在横向分配梁跨中时弯矩最大，集中力弯矩 M=60 3.5/4=52.5KN.m剪力 Q=F=60 KN荷载组合：组合弯矩值：M=1.1 X M1+1.4X M2=75.81 kN.m故弯应力:c =M/W=75.81X 1000/402X 10-6=188.58MPav c =205Mpa，满足设计要求。组合剪力值：Q =1.1 X Q1+1.4 X Q2=86.64kN故剪应力:一场t =86.64 X 1000/

27、(21.7 X 1.3 X 10-4) =30.7 MPx c =120Mpa,满足设计要求。 (l/S=21.7cm)3) 履带吊荷载(错车不考虑吊重)单侧履带作用在横向分配梁跨中时弯矩最大，由于单侧履带至少由8根横向分配梁承担，则集中力 F=500/2/8=31.25 KN。弯矩 M=31.25X 3.5/4=27.34KN.m剪力 Q=F=31.25 KN荷载组合：组合弯矩值：M=1.1 X M1+1.4X M2=40.59kN.m故弯应力：c =M/W=40.59 103/402 X 10-6=100.97MPa c =205Mpa,满足设计要求。组合剪力值：Q =1.1 X Q1+1

28、.4 X Q2=46.39kN故剪应力：-jrt =46.39 X 103/ (21.7 X 1.3 X 10-4) =16.44 MPx c =120Mpa,满足设计要求。(l/S=21.7cm )463贝雷验算1) 错车横向布置错车平台分别考虑一辆汽车-20级重车或50t履带吊与70t散装水泥罐车错车。横桥向最不利荷载布置如下图所示:图4.6-2 汽车-20级重车错车横桥向布置图图4.6-3履带吊错车横桥向布置图由上图可知，左侧第二排贝雷组分配的荷载最大， 而各组贝雷布置相同，故以其为标准进行受力分析2）汽车-20级重车计算采用工钢模拟左侧第二排贝雷组，按错车平台跨径建立多跨连续梁并移动加

29、载，按照错车横向布置情况，考虑 0.5倍30t汽车-20级重车和0.33倍70t散装水泥罐 车的叠加效应，计算结果如下图所示：图4.6-8 剪力包络图图4.6-9组合位移图结论：最大弯矩 M=1309.89 Q= Q=245.2 X 2=490.4KN,施工中对桩顶两侧各 3m范围内的贝雷利用竖杆进行加强后可满足要求。其余范围满足抗剪要求。最大变形 f=18.8mm L/400=15000/400=37.5mm,满足设计要求。3) 50t履带吊错车计算采用工钢模拟左侧第二排贝雷组，按错车平台跨径建立多跨连续梁并移动加载，按照错车横向布置情况，考虑 0.5倍50t履带吊和0.33倍70t散装水泥

30、罐车的叠加 效应，计算结果如下：Ct（右 Eh E I- 0U2 出 HIA2 A3I- 0 !.世nog图4.6-13组合位移图结论：最大弯矩 M=1515.75 Q= Q=245.2 X 2=490.4KN,施工中对桩顶两侧各 3m范 围内的贝雷利用竖杆进行加强。其余范围满足抗剪要求。最大变形 f=23.42mmv L/400=15000/400=37.5mm,满足设计要求。5. 基础承载力验算5.1钢管桩受力计算70t散装水泥罐车与恒载作用在一侧钢管桩时，此时该桩的承载力最大。单桩最大承载力参考装配式公路钢桥多用途使用手册，计算模型如下图所示：1rWWn-ri/1 图6.1-1桩荷载计算

31、简图? + 曲-和0 + UK式申：冲每根桩承受的压力（曲）匸g桥跨自觅5车辆荷载恢度（同；V车辆总重力（kN）;Un动力系数取K横向分配系數，桩不等距配置时：严 n 。广 + d2h牛桥脚内的桩数：问一在同一桥脚内阴边粧的囘距血）：旳一中间桩的间距（血;e一一车舸攝大偏心距m”将 s=5.4,n=2 , e=1.08 , a仁3.5 , a2=0A=15X 15.281/2+1.1 X 700X （1-5.4/15/4） X （1/3+0.31）=565.39kN计算钢管桩承受的最大荷载为 565.39KN,取单根钢管桩最大轴向荷载为 600KN5.2钢管桩承载能力验算钢管桩承载能力容许值按以下公式计算：P=0.5（U 艺