12m跨钢栈桥设计计算

1、第 页12m跨钢栈桥设计计算书目 录 TOC o 1-2 h z HYPERLINK l _Toc37957406 一、工程概述 页工程概述钢栈桥通行车辆主要为运梁车、混凝土罐车等施工机械设备，栈桥计划总长度108m，跨径12m，宽度7.5-10.5m。栈桥立柱采用800壁厚10mm圆钢管，桩长20.8-26.5m，下横撑采用双拼工56a，平联斜撑采用双拼25a，采用321型贝雷梁，横向分配梁采用工28a，间距75cm，纵向分配梁采用工14，间距25cm。二、设计依据2.1 设计规范1、钢结构设计标准（GB50017-2017）2、港口工程荷载规范（JTS 144-1-2010）3、港口工程桩

2、基规范（JTS 167-4-2012）4、公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ D63-2007）5、港口与航道水文规范（JTS1452015）6、建筑桩基础技术规范（JGJ 942008）2.2 地质条件取CQK42#地勘孔地质条件见表1。（根据规范取值）表1 栈桥地质条件地层岩土名称层厚（m）桩极限摩阻力qfi （kPa）极限端承力qR（kPa）1粉土3.07402粉砂7.9453淤泥质粉质黏土17.4252.3 水位河床标高 +1.0m设计高水位 +4.4m设计低水位 +3.4m栈桥顶面标高 +9.964m最大水深 3.4m2.3 风速基本风压0.35kN/三、结构布置及材料特性3.1 结

3、构布置图栈桥立面布置图栈桥平面布置图栈桥标准断面图3.2 嵌固点计算80010mm 钢管桩桩的嵌固点计算公式： （见桩基规范 附录C）土层为粉土和粉砂，式中m取10000kN/m4 其中d为桩径 d=0.8m，为桩形状换算系数，圆形结构取0.9b0=1.53 E=2.06108 kN/m2 嵌固点深度： 四、荷载分析4.1 结构自重按各构件实际重量计，g=9.8m/s。4.2施工荷载除其他施工荷载外所有区域：2kN/m2 (人群荷载)。4.3风荷载栈桥最大高度h=6m，根据地勘资料显示基本风压取。根据建筑结构荷载规范可知地面粗糙度为D类，风压高度变化系数 QUOTE z=0.506 ；钢管风荷

4、载体系系数；高度6m处的风振系数 QUOTE z=3.35 。钢立柱风荷载标准值：4.4 履带吊荷载80t履带吊：在栈桥上起重，自重80t，吊重10t，共90t。考虑1.2倍动载系数。4.5运梁车荷载运梁车空载62t，轨道梁226t，共288t，在栈桥上行走，轴数12个，单轴8个轮胎，标准轴距1.5m。单边4个轮胎着地面积为6020cm，考虑1.2动载系数。4.6 罐车荷载罐车荷载满载400kN，空载120kN，在栈桥上行走，罐车前轮着地面积为2030cm，后轮着地面积为2060cm；考虑满载罐车与空载罐车错车工况，考虑1.2动载系数。五、结构受力计算5.1工况分析荷载组合考虑自重，施工荷载：

5、80t履带吊+10t吊重荷载、运梁车+轨道梁、罐车荷载、风荷载结构自重 ，可变荷载 1、基本组合: 1.3+1.5 2、标准组合:1.0+1.05.2 栈桥平台上部结构受力分析栈桥平台上部结构相同，从上至下依次为10mm厚花纹钢板、纵向分配梁I14间距25cm、横向分配梁I28a间距75cm，主纵梁为组合321贝雷片。表3 栈桥上部结构最大应力汇总构件名称及规格受力最大工况组合应力（MPa）容许值（MPa）剪应力（MPa）容许值（MPa）备注10mm钢面板运梁车168.6215-125满足要求I14分配粱运梁车11521553.7125满足要求I28a横向分配粱运梁车95.4215103.31

6、25满足要求321贝雷片运梁车1350KNm2246.4 kNm375kN698.9kN满足要求2I56主横梁运梁车139.321557.8125满足要求5.2.1 钢面板钢板厚度为10mm，纵向分配梁间距为25cm。(1) 40t混凝土车作用(2)80t履带吊车+吊重10t作用(3)运梁车作用5.2.2 I14纵向分配梁I14分配梁间距25cm，跨度750cm。(1) 40t混凝土车作用最大荷载为罐车后轮作用区，后轮轴重160kN，单边考虑3根型钢受力，(2) 80t履带吊车+10t吊重作用履带吊作用方向平行于工14。工14间距25cm，跨度75cm，按简支梁进行计算，考虑3根型钢受力，(3

7、)运梁车作用轴重240kN，单边考虑3根型钢受力，I14纵向分配梁满足要求。5.2.3 I28a横向分配梁I28a分配梁间距75cm，最大跨度120cm。(1) 40t混凝土车作用最大荷载为罐车后轮作用区，后轮轴重160kN，荷载作用于跨中：荷载作用于支点：(2) 80t履带吊车+10t吊重作用履带吊垂直I28a长度方向作用，I28a间距75cm，最大跨度120cm，履带长度540cm，考虑7根型钢受力。(3) 运梁车作用荷载作用于跨中：荷载作用于支点：I28a分配梁满足要求。5.2.4 321贝雷梁计算贝雷梁最大跨径为12m。考虑两罐车横向位于同一跨错车工况。(1) 混凝土罐车作用罐车对贝雷

8、片最不利工况为第一个罐车后轮位于跨中，第二个罐车头部与其相接，同时横桥向有2辆并排罐车错车，单个罐车单边后轮重F1=4000.2=80kN，前轮重F2=40kN，考虑2片贝雷片受力。单片贝雷片受力简图贝雷片弯矩，最大504kNm贝雷片剪力，最大138.7kN贝雷片弯矩M=504kNmM=788.2kNm,贝雷片剪力138.7kNV=245kN。(2) 80t履带吊起重100kN80t履带吊位于栈桥上起重100kN（打桩），考虑履带三组合贝雷片受力。(3) 运梁车作用 抗弯验算运梁车对贝雷片抗弯最不利工况为6排轮子位于跨中，单边轮胎受力120KN，考虑三组合贝雷片受力。贝雷片受力简图贝雷片弯矩，

9、最大1350kNm 抗剪验算运梁车对贝雷片抗剪最不利工况为6排轮子位于每跨端头，单边轮胎受力120KN，考虑三组合贝雷片受力。贝雷片抗剪荷载简图贝雷片剪力，最大375kN5.2.5 横梁计算横梁采用2I56,跨径为5m。 (1) 40t混凝土车作用最大荷载为罐车后轮作用区，后轮轴重160kN，考虑2两罐车并排错车。荷载作用于跨中：荷载作用于支点：(2) 80t履带吊+10t吊重作用履带吊垂直横梁长度方向行走，荷载如下图所示时，主横梁抗弯最不利，主横梁抗弯荷载简图主横梁组合应力139.3Mpa支点受力时，剪力最大：横梁满足要求。(3) 运梁车作用运梁车轮轴重240kN，荷载作用于跨中：荷载作用于

10、支点：5.4 栈桥下部结构受力分析栈桥下部结构采用midas civil建立模型，钢管桩底固结。全桥在运梁车偏载的情况下最不利，结构模型如图。计算模型225a组合应力，21.4MPa80010钢管组合应力，130MPa80010钢管剪切应力，14.1MPa构件名称及规格组合应力（MPa）容许值（MPa）剪应力（MPa）容许值（MPa）备注80010mm立柱13021514.1125满足要求225a平联斜撑21.42151125满足要求六、钢管桩承载能力计算栈桥在运梁车偏载作用下钢管桩最大轴力值为1212.8kN。计算结果见下图。栈桥钢管支反力，最大1212.8kN按照港口工程桩基规范（JTS

11、167-4-2012）4.2.4.2计算单桩轴向受压承载力设计值： 其中：单桩轴向承载力设计值（kN）； 单桩轴向承载力分项系数，本计算中取1.45； 桩身截面周长（m）； 单桩第i层土单位面积极限侧摩阻标准值（kPa）； 桩身穿过第i层土的长度（m）； 承载力折减系数，本计算中取0.5； 单桩极限端阻力标准值（kPa）； 桩端外周面积（m）。则栈桥单桩承载力设计值：求解得：。钢管桩设计最小入土深度L=8.9 +7.9+3.07=19.87m，即入土20m。七、稳定性验算利用Midas civil计算结构临界荷载系数，不考虑上部结构对钢管的约束作用，取自重为常量，其余荷载为变量，进行屈曲分析。计算结果见下图，临界荷载系数为8.0。临界荷载系数8.0下图为轴力的相对分布图，钢管立柱轴向压应力取50.2