栈桥验算书(跨径15m)

1、目 录一、栈桥已知条件1二、栈桥结构内力验算（分别按重车30t和履带-50取设计荷载）3（一）、花纹钢板3（二）、14槽钢梁3（三）、I22a工字钢梁6（四）贝雷架梁14三、栈桥桩基验算17（一）、履带吊机行走时18（二）、履带吊机作业时18（三）、桩基验算19附图：栈桥施工图§1 施工栈桥验算一、已知条件1、河床标高及地质条件（1） ZK5 河床标高-1.10m地质情况厚度（m）0（kPa）j（kPa）备注卵质圆砾8.0040060强风化泥质粉砂岩1.8045090弱风化泥质粉砂岩3.601500150（2）BK9 河床标高+5.78m地质情况厚度（m）0（kPa）j（kPa）备注

2、亚粘土5.4525050卵质圆砾6.0540060强风化泥质粉砂岩1.045090弱风化泥质粉砂岩5.501500150（3）BK31 河床标高+9.14m地质情况厚度（m）0（kPa）j（kPa）备注素填土1.505020中砂6.9012030卵质圆砾6.7040060强风化泥质粉砂岩0.945090弱风化泥质粉砂岩4.501500150（4）BK33 河床标高+10.95m地质情况厚度（m）0（kPa）j（kPa）备注素填土2.005020亚粘土1.8025050中砂4.812030卵质圆砾8.9040060强风化泥质粉砂岩1.645090弱风化泥质粉砂岩1.4015001502、材料情况

3、（1）花纹钢板：厚度为8mm，密度为7850kg/m3。（2）14槽钢：单位重量为14.53kg/m，截面积，截面惯性矩，截面抵抗矩，半截面面积矩，腰厚度，自槽钢顶面至腰板计算高度上边缘的距离。（3）I22a工字钢：单位重量为33kg/m，截面积，截面惯性矩，截面抵抗矩，半截面面积矩，腰板厚度，自槽钢顶面至腰板计算高度上边缘的距离，工字钢顶面宽度。（4）贝雷架：每片贝雷架重2.771kN。半边桥的双排单层不加强贝雷架梁的几何特性：，；（5）查钢结构设计规范，槽钢、工字钢容许弯曲应力，容许剪应力。3、活载情况（1）由于栈桥通过人群不是很多，故人群荷载取经验数值，即人群纵向荷载。（2）重车30t：

4、按一台计。（3）履带-50：按一台计。二、结构内力验算（分别按重车30t和履带-50取设计荷载）（一）、花纹钢板考虑到桥面系可能局部铺有钢板，根据验算按最不利荷载原则，故验算计入钢板自重，但钢板不作为主要受力构件，在此不对钢板进行验算。（二）、14槽钢为了方便计算，验算按单跨简支梁考虑，跨距l=0.75m，取一根14槽钢验算。1、恒载：钢板：自重。14槽钢：自重。所以，恒载。2、活载：重车30t：按重车30t后轴的一个轮压计，一组后轮横桥向宽为0.6m，重车30t的单个后轴重120kN，所以单个后轮重60kN。则，此时单个后轮荷载施加到一根14槽钢上，考虑到冲击系数取值为1.2，则。履带-50

5、：按履带-50一边履带计，查设计规范得履带-50一边履带重250kN，履带宽70cm，槽钢间距为20cm，因此履带至少压到4根14槽钢，则单根槽钢承受履带吊的荷载为，考虑到冲击系数取值为1.2，则。3、强度验算：（1）重车30t：最大弯矩：（当汽车荷载作用在跨中时）图1-1 弯矩计算简图抗弯强度按容许应力法计算：式中 同一截面处绕x轴的弯矩；对x轴的净截面模量；钢材的抗弯强度设计值，由上述材料情况知。所以 ，满足要求。最大剪力：（当汽车荷载作用在支座处时）图1-2 剪力计算简图抗剪强度按容许应力法计算：式中 计算截面沿腰板平面作用的剪力；x计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩；毛截面惯性矩；

6、腰板厚度；钢材的抗剪强度设计值，由上述材料情况知。所以 ，满足要求。（2）履带-50：最大弯矩：图1-3 弯矩计算简图抗弯强度按容许应力法计算：式中 同一截面处绕x轴的弯矩；对x轴的净截面模量；钢材的抗弯强度设计值，由上述材料情况知。所以 ，满足要求。最大剪力：图1-4 剪力计算简图抗剪强度按容许应力法计算：式中 计算截面沿腰板平面作用的剪力；计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩；毛截面惯性矩；腰板厚度；钢材的抗剪强度设计值，由上述材料情况知。所以 ，满足要求。（三）、I22a工字钢梁履带吊机半边重250kN，且I22a工字钢间距为0.75m，则履带吊机横桥向的线性分布荷载为；重车30t的单

7、个后轮重60kN，且I22a工字钢间距为0.75m，则重车30t横桥向的线性分布荷载为。所以相比下重车30t对I22a工字钢的压应力和剪应力要大于履带吊机对I22a工字钢的压应力和剪应力。因此验算只取重车30t来验算。1、恒载：钢板：钢板自重。14槽钢：因为I22a工字钢间距为75cm，所以可取14槽钢长度为0.75m进行计算，又3.5m范围内14槽钢按20cm间距布置，共有18根14槽钢，则自重。I22a工字钢：自重所以，恒载。2、活载：人群荷载重车30t： ，考虑到冲击系数取值为1.2，则3、强度验算：最大弯矩：为了方便计算，将重车30t的后轴荷载简化为集中力P，则，再考虑冲击系数取值为1

8、.2，则。当P作用在一根I22a工字钢上时，I22a工字钢所受的弯矩最大，如下面的工况图1-5所示。由于14槽钢与I22a工字钢之间点焊联结，所以14槽钢与I22a工字钢组成的结构为一个超静定结构。图1-5 I22a工字钢受弯矩最大工况图集中力P在支点B处的荷载由14槽钢和I22a工字钢共同承担，所以移除B支点的I22a工字钢后14槽钢受力情况如下：图1-6 14槽钢受力简图在图1-5工况的模式下，B支点处的I22a工字钢受力情况如下图所示：图1-7 I22a工字钢受力简图图1-7中，考虑到I22a工字钢下的贝雷梁的宽度为1.2m，则由桥涵设计规范知I22a工字钢的计算跨距为，式中为贝雷梁的净

9、跨，为I22a工字钢的高度。设A、B、C三点的竖向变形为A、B、C。14槽钢在图1-6所示模式中的刚度系数为k1，I22a工字钢在图1-7所示模式中的刚度系数为k2。在图1-5中14槽钢在A、B、C三点的支反力分别力为FA、FB、FC，在图1-6中，集中力P在支点B处的荷载由14槽钢和I22a工字钢共同承担，设集中力P对14槽钢受力为FD，则由边界变形协调条件得： 设A和C为x，B为y，则上述式子为： 由、式得： 由、式得： 由和式得： 又由图6和图7所示的两个模式，假定其最大挠度为1mm，则有14槽钢的刚度系数为；I22a工字钢的刚度系数为。式中钢材的弹性模量，；截面惯性矩；计算跨径；图6中

10、距支点的距离。又考虑到重车的后轴无论怎样都可以压到3根14槽钢，所以这里14槽钢按3根计，则,所以14槽钢的刚度系数为：I22a工字钢的刚度系数为。所以，由式得将y代入式得将x、y值代入、式得所以，由图1-7得I22a工字钢受的最大弯矩为抗弯强度按容许应力法计算式中 同一截面处绕x轴的弯矩；对x轴的净截面模量；钢材的抗弯强度设计值，由上述材料情况知。所以 ，满足要求。最大剪力：（当汽车荷载作用在支座时）图1-8 剪力计算简图由上面的简图可看成下面三个简图进行叠加：图1-9 剪力计算简图1图1-10 剪力计算简图2图1-11 剪力计算简图3简图1：简图2：简图3：比较三个计算简图的最大剪力知，最

11、大剪力出现在支座A处，由剪力叠加得最大剪力为：抗剪强度按容许应力法计算：式中 计算截面沿腹板平面作用的剪力；计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩；毛截面惯性矩；腹板厚度；钢材的抗剪强度设计值，由上述材料情况知。所以 ，满足要求。工字钢与贝雷架梁接触处工字钢局部压应力验算根据规范可按下式计算：式中 集中荷载，对动力荷载应考虑动力系数；集中荷载增大系数；对一般梁，；集中荷载在腹板计算高度上边缘的假定分布长度，按下式计算：腹板厚度；钢材的抗压强度设计值，由上述材料情况知。支座反力为96.50kN。支承长度为一片贝雷架顶面宽度（从安全因素考虑，只选取一片贝雷架），局部压应力为，满足要求。（四）贝雷架

12、梁这里计算按连续梁进行计算，取三等跨，跨径L=15m。这里验算的是一边贝雷梁。1、恒载：钢板：按15m×5m的面考虑，则钢板自重。14槽钢：5m桥宽范围内布置有28根14槽钢，则自重。I22a工字钢：15m范围内I22a工字钢按75cm间距布置，则自重贝雷梁：由桥涵施工规范知，贝雷架每片重2.771kN，考虑各连接片和销子的重量，则贝雷架每片的重量再增大15%，所以每片贝雷架重3.187kN，故15m跨径内双排单层的贝雷架自重所以，恒载。一边贝雷架梁所受的恒载为2、活载：人群荷载重车30t：为安全起见，将重车30t的荷载简化成集中力，这里考虑重车一边压在贝雷梁上，则，考虑到冲击系数取

13、值为1.2，则履带-50：查设计规范得履带-50总重500kN，这里考虑履带吊机一边压在贝雷架梁上，则履带范围内纵向线性荷载为，考虑到冲击系数取值为1.2，则3、强度验算：（1）重车30t：最大弯矩（当汽车荷载作用在跨中时）图1-12 弯矩计算简图按简明计算手册三跨等跨连续梁计算方法求得 根据装配式公路钢桥使用手册查桁架容许内力表知，双排单层不加强形式的桁架的容许弯矩为所以 ，满足要求。最大剪力：（当汽车荷载作用在支座处时）图1-13 剪力计算简图 根据装配式公路钢桥使用手册查桁架容许内力表知，双排单层不加强形式的桁架的容许剪力为所以 ，满足要求。挠度验算：（弯矩最大时其挠度也最大）满足要求。

14、（2）履带-50：最大弯矩（当履带车荷载作用在跨中时）图1-14 弯矩计算简图按简明计算手册三跨等跨连续梁计算方法求得根据装配式公路钢桥使用手册查桁架容许内力表知，双排单层不加强形式的桁架的容许弯矩为所以 ，满足要求。最大剪力：（当履带车荷载作用在支座处时）图1-15 剪力计算简图根据装配式公路钢桥使用手册查桁架容许内力表知，双排单层不加强形式的桁架的容许剪力为所以 ，满足要求。挠度验算：（弯矩最大时其挠度也最大）满足要求。三、栈桥桩基验算考虑到河床顶面覆土较松散，故计算时表层土减去2m。由于履带吊机行走时的荷载比30t汽车行走时的荷载大，所以桩基验算只取履带吊机验算。考虑到实际只使用35t履

15、带吊机，桩基验算时取履带-35荷载值进行验算。（一）、履带吊机行走时1、恒载：钢板：按15m×5m的面积考虑，则钢板自重。14槽钢：5m桥宽范围内布置有28根14槽钢，则槽钢自重。I22a工字钢：15m范围内I22a工字钢按75cm间距布置，则自重贝雷梁：由桥涵施工规范知，贝雷架每片重2.771kN，考虑各连接片和销子的重量，则贝雷架每片的重量再增大15%，所以每片贝雷架重3.187kN，故15m跨径内双排单层的贝雷架自重所以，恒载。2、活载：履带-35：查设计规范得履带-35总重350kN，单根钢管桩承受垂直荷载为，考虑到冲击系数取值为1.2，则3、墩顶荷载：由前面的计算可知作用于

16、单根桩的墩顶垂直竖向荷载为（二）、履带吊机作业时1、恒载同上。一边贝雷架梁所受的恒载为2、活载：履带-35：考虑起吊重量最大为10t，所以3、墩顶荷载：由前面的计算可知单根桩的墩顶垂直竖向荷载为（三）、桩基验算1、地基承载力及钢管入土深度验算比较（一）和（二）情况，单桩承受荷载为：采用630mm钢管桩，壁厚8mm，周长U=1.979m，面积A0=0.0158（1）BK7处，设打入卵质圆砾层深为lx单桩容许承载力为 该处卵质圆砾层厚8m，入土深度5.04m可满足要求，即桩尖标高为-6.14，入卵质圆砾层5.04m。（2）BK9处，设打入卵质圆砾层为埋深为lx单桩容许承载力为则入土深度为，即桩尖标

17、高为-3.07，入卵质圆砾层3.40m。（3）BK31处，设打入卵质圆砾层为埋深为lx单桩容许承载力为则入土深度为，即桩尖标高为-3.34，入卵质圆砾层3.08m。（4）BK33处，设打入卵质圆砾层为埋深为lx单桩容许承载力为则入土深度为，即桩尖标高为-0.46，入卵石层2.83m。2、钢管桩承载力验算桩自身承载力验算因施工原因，考虑垂直度偏差达到6，则致使桩所受轴力偏心最大达到0.9m，则满足要求。3、钢管桩稳定性验算钢管桩稳定按下式进进行验算轴力：按实际入土深度，最不利立柱稳定计算长度取11m，回转半径：，查表：钢管桩满足稳定要求。4、封端钢板应力验算封端钢板主要承受来自上面贝雷梁传下的力，故封