钢栈桥设计计算书

1、营盘河钢栈桥设计方案一、栈桥结构概述K93+338桃园特大桥在桩号K95+184K95+300段位于营盘河,河堤总宽116m,平常河水较浅,河道无通航要求,施工便道采用钢栈桥跨越营盘河。栈桥总长90m,跨径布置为5×18m。桥面宽度4.5m,自下而上依次为5m×2m×1.5m钢筋混凝土扩大基础;其上焊接800×10mm钢管桩2根做墩柱;钢管桩上搁置一根I45b工字钢作为栈桥桩帽下横梁;其上搁置2组3排单层“321”军用贝雷梁;其上依次采用HW350×350型钢作横向分配梁,间距1.5m;I12.6工字钢作纵向分配梁,间距30cm;其上铺=10m

2、m 钢板作桥面板。二、栈桥标高确定根据对营盘河历年水文资料的调查和对两岸河堤顶面标高的测量,确定栈桥桥面标高与两岸河堤大致相平,营盘河东岸的村道顶面为421.5m,营盘河西岸的村道顶面为421.9m,桥面标高设计为421.6m。三、设计依据公路桥涵设计通用规范(JTGD602004装配式公路钢桥多用途使用手册(人民交通出版社2001.6钢结构设计规范(GB50017-2003公路桥涵地基与基础设计规范(JTG D63-2007K93+338桃园特大桥工程地质勘察说明书四、设计荷载1、恒载恒载为结构自重。2、活载汽车-20级(混凝土搅拌运输车自重最大值为20t,满载混凝土重(8m3后总重约40t

3、按50t计算,结果偏安全。P1=140KN,P2=P3=180KN。轴距4m+1.4m,轮距1.8m。五、材料容许应力值1、Q235钢容许弯应力=145MPaw容许轴向力=140MPa容许剪应力=85MPa。2、C25混凝土弹性模量E=2.8×104MPac=1.23MPa轴心抗拉强度ftd3、贝雷桁片参考桥涵,单片贝雷片允许弯矩为958KN.m,允许剪力为245KN。六、栈桥强度、刚度及稳定性验算1、面板(10mm钢板受力计算钢板的支撑结构为I12.6工钢,间距30cm。后轮重力标准值为180KN,后轮着地面积为0.6m(宽×0.2m(长均布荷载为90/0.12=750K

4、Pa,采用MIDAS有限元分析软件,取车轮着地面积建立模型如下: 最大组合应力为139MPa<145MPa,满足要求。变形图如下:最大变形为0.9mm。 2、I12.6工钢计算A=18.1cm2,Wx=77.5cm3,Ix=488cm4EA=2.1×108×18.1×10-4=380100KNEI=2.1×108×488×10-8=1024.8KN.m2截面允许弯矩为M=145000×77.5×10-6=11.24KN.m截面允许剪力为Q=85000×12.6×0.5×10-4=

5、53.55KNI12.6工钢以HW350×350型钢为支撑,间距1.325m。当后轴位于工钢跨中时为最不利位置,后轴重P2=P3=180KN,总轮宽为1.2m,作用在6根I12.6工钢上,每根工钢所受集中力P=30KN,工钢自重q=0.142KN/m。当后轴行驶至跨中时为最不利受力状态,取单根工钢计算,模型如下(I12.6: 跨中最大弯矩:跨中最大弯矩:M=1/8×q×l2+P/4×l=1/8×0.142×1.3252+30/4×1.325=9.97KN.m。弯矩图: yx(单位:KN.m 最大弯矩M=9.97KN.m<

6、;截面允许弯矩11.24KN.m ,符合要求。 最大剪力:最大剪力:Q=1/2(P+q ×l =1/2(30+0.142×1.325=15.09KN 剪力图: yx(单位:KN 最大剪力Q =15.09KN<截面允许剪力53.55KN ,符合要求。 3、HW350×350型钢计算A=173.9cm 2,Wx=2300cm 3,Ix=40300cm 4 EA=2.1×108×173.9×10-4=3651900KN EI=2.1×108×40300×10-8=84630KN.m 2截面允许弯矩为M=1

7、45000×2300×10-6=333.5KN.m 截面允许剪力为Q=85000×35×1.2×10-4=357KN 最大弯矩:HW350×350型钢以钢管为支撑,单根长度4.5m ,计算跨径为3.4m 。当车辆行驶至后轴位于HW350×350型钢正上方时为最不利位置,计算模型简化如下(HW350:360 1.371.371.374 边跨最大弯矩M=-1/2×q ×l 2=-1/2×1.37×0.552=-0.21KN.m ,符合要求。 均布荷载在跨中产生的最大弯矩M1=q ×

8、;l ×x/2×(1-a/x ×(1+2a/l-x/l=1.37×3.4×(0.55+1.7/2×(1-0.55/(0.55+1.7×(1+2×0.55/3.4- (0.55+1.7/3.4=1.77KN.m集中荷载在跨中产生的最大弯矩M2=1/4×P×l=1/4×360×3.4=306KN.m跨中最大弯矩:M=M1+M2=1.77+306=307.77KN.m弯矩图:x 1234 ( 1 ( 2 ( 3 -0.21-0.21307.77-0.21-0.21(单位:KN.m跨

9、中最大弯矩为M=307.77KN.m<截面允许弯矩333.5KN.m,符合要求。最大剪力:边跨:均布荷载在支点处的剪力为Q1=-qx=-1.37×0.55=-0.75KN。中跨:均布荷载在支点处的剪力为Q2=-qx+R1=-qx+ql/2(1+2a/l=-1.37×0.55+1.37×3.4/2(1+2×0.55/3.4=2.33KN集中荷载在支点处的剪力为Q2=P/2=360/2=180KN最大剪力Q=Q1+Q2=2.33+180=182.33KN剪力图:x1234 ( 1 ( 2 ( 3 -0.75182.33180.00-180.00-182

10、.330.75(单位:KN最大剪力Q=182.33KN<截面允许剪力357KN,符合要求。4、贝雷片计算当车辆行驶至桥梁跨中时为最不利受力状态,贝雷梁计算跨径为18m,考虑到上部结构自重等荷载,荷载取1.2倍放大系数,P=500×1.2=600KN。按简支梁计算,模型如下(贝雷梁7.24: 跨中最大弯矩M=1/8×q×l2+P/4×l=1/8×3×182+600/4×18=2821.5KN.m6× 958=5748KN.m，满足要求。 弯矩图： 1 (1 2 y x 2821.50 （单位：KN.m） 最大剪

11、力Q=1/2（P+q×l）=1/2（600+3×18）=327KN6×245=1470KN，满足要 求。 剪力图： 327.00 300.00 1 (1 2 y x -300.00 -327.00 （单位：KN） 5、45b工钢计算 钢管桩顶横梁采用45b工字钢，长度6米。根据贝雷梁计算可知，45b工钢所受集 中力为327KN，每根钢管桩顶受力为327/2=163.5KN。 工钢截面性质如下： A=111.45cm ，Wx=1500cm ，Ix=33800cm EA=2.1×108×111.45×10-4=2340450KN EI=2

12、.1×108×33800×10-8=70980KN.m2 截面允许弯矩为M=145000×1500×10-6=217.5KN.m 截面允许剪力为Q=85000×45×1.35×10-4=516.4KN 简化计算模型如下（工45b）： 2 3 4 5 163.5 0.875 1 (1 0.82 2 跨 中 最 大 弯 矩 M=1/8 × q × l2+P/4 × l=1/8 × 0.875 × 0.822+163.5/4 × 0.82=33.59KN.m21

13、7.5KN.m，满足要求。 弯矩图： 1 (1 2 y x 33.59 （单位：KN.m） 最大剪力Q=1/2（P+q×l）=1/2（163.5+0.875×0.82）=82.11KN516.4KN，满 足要求。 剪力图： 82.11 81.75 1 (1 2 y x -81.75 -82.11 （单位：KN） 最大剪力为95.18KN <516.4KN，满足要求。 6、钢管桩计算 钢管采用820×10mm钢管，A=254cm2，I=210000cm4，i=28.64cm,l0=3.5m, = l0/i=3.5/0.2864=12.2,查表得， =0.989（焊管，b类截面） 根据上述计算可知，单根钢管最大轴向力为178.2KN。 =N/ A=178.2/0.993×254×10-4=7.01MPa<140MPa。 7、混凝土扩大基础验算 钢管桩底为C25混凝土基础，尺寸为5m×2m×1.5m。预埋钢板面积为1m×1m 1m2，则混凝土压应力为176.82/1=176.82KPa<1230 KPa，满足要求。 6 基础砌筑在砂砾层上，容许承载力为fa0=260KPa