钢栈桥设计计算书

1、钢栈桥设计计算书目 录 TOC o 1-2 h z HYPERLINK l _Toc79953606 1.设计依据 设计依据主要技术标准（1）钢结构设计标准（GB 50017-2017）；（2）建筑结构荷载规范（GB50009-2012）；（3）码头结构设计规范（JTS 167-2018）；（4）港口工程荷载规范（JTS 144-1-2010）；（5）公路桥涵地基与基础设计规范（JTG 3363-2019）（6）公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2015）；材料特性物理力学特性根据钢结构设计标准规定要求，结构的强度计算按照荷载基本组合进行计算，主要钢材的主要物理力学特性如下表所示：序号材料

2、类型拉、压、弯强度设计值（MPa）剪切强度设计值（MPa）1Q235B2Q345B刚度设计要求根据钢结构设计规范规定要求，结构的刚度按照荷载标准组合进行计算，其刚度容许值如下表所示：1竖向位移绝对值L/400L表示跨度2横向位移绝对值H/400H表示位移最大值处支架的离支点高度地质条件地层序号岩土名称层厚（m）层底标高承载力特征值fa0(KPa)摩阻力标准值qik(KPa)2-2-2粉质黏土2.99m+2m160502-4-2中砂13-11m220402-3-2细砂3-14m160352-8-1卵石9-23m5001008-1-2中风化灰岩/2000/水位洪水期水位 +12m施工期水位 +9m

3、栈桥标高 +15m河床标高 +4.99m流速洪水期流速 +2.45m/s施工期流速 +1.5m/s风速正常工作风速：V=17.1m/s台风风速：V=39.4m/s结构布置型式主栈桥立面布置图如下图所示： 图 2-1 主栈桥横断面图（单位：mm）图 2-2 支栈桥断面图（单位：mm）主要荷载计算主栈桥荷载计算恒载计算结构自重按照各构件实际重量计，g=9.8m/s2。活载计算12方砼罐车荷载12方砼运输车空载时约15t，满载时45t，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。图 3.1-1 罐车轮距平面图（单位：

4、mm）SCC1350A履带吊（135T）荷载图 3.1-2 135t履带吊尺寸图（单位：mm）履带吊整机重量145t，履带吊着地面积9506875mm,履带中心距5650mm。履带吊以0.31m/s的速度行驶于主栈桥上。风荷载根据建筑结构荷载规范8.1.1条计算风荷载标准值：高度z处的风振系数，取；风荷载体型系数，钢管桩风压体型系数，贝雷梁的挡风系数，单榀贝雷梁的风压体型系数，b/h=0.9/1.5=0.6，查表得8排贝雷梁的体型系数为；风压高度变化系数，；基本风压（kN/m2），工作风压取，台风风压取=1kN/m2各构件风荷载标准值见下表表 3.1-1 主栈桥各构件风荷载标准值主栈桥风荷载标

5、准值风速v（m/s）基本风压 (KN/m2)钢管桩风荷载标准值(kN/m2)贝雷片风荷载标准值(kN/m2)17.10.19 0.28 0.38 39.41.00 1.47 2.00 荷载分项系数1.4。水流力河床高程+4.99m，最高水位+12m，流速2.45m/s，根据港口工程荷载规范13.0.1水流阻力系数，圆形；水密度，淡水取1.00；水流设计流速，V=2.45m/s栈桥在流向垂直平面上的投影面积，L/D=4.2/0.8=5.25，查表得前墩遮挡系数为1，后墩遮挡系数为0.735H/D=（12-4.99）/0.8=8.762，查表得墩柱相对水深影响系数n2=0.905。前排桩后排桩水流

6、合力作用点位于水面一下1/3水深处，将水流力转换成三角形分布得线荷载，水面处线荷载集度最大，河底线荷载集度为0。荷载分项系数1.5。支栈桥荷载计算活载计算SCC1350A-0履带吊（135T）荷载履带吊整机重量145t，履带吊着地面积9506875mm,履带中心距5650mm。履带吊在之栈桥进行两种情况起重作业：a、正面起吊50t构件此时履带吊两侧履带均受力，其平均接地比压为b、侧面起吊15t构件此时履带吊单侧履带70%受力，其平均接地比压为风荷载风荷载体型系数，钢管桩风压体型系数，贝雷梁的挡风系数，单榀贝雷梁的风压体型系数，b/h=0.9/1.5=0.6，查表得13排贝雷梁的体型系数为；其余

7、系数与主栈桥风荷载系数相同各构件风荷载标准值见下表表 3.1-1 支栈桥各构件风荷载标准值表主栈桥风荷载标准值风速v（m/s）基本风压 (KN/m2)钢管桩风荷载标准值(kN/m2)贝雷片风荷载标准值(kN/m2)17.10.19 0.28 0.4639.41.00 1.47 2.46水流力L/D=11.2/0.8=14, 查表得前墩遮挡系数为1，后墩遮挡系数为0.87前排桩后排桩工况及荷载组合表 4.1-1 工况组合表工况一（正常工作期）自重+移动荷载+水流力+风荷载工况二（台风期）自重+水流力+风荷载考虑自重；移动荷载（履带吊、罐车）；水流力；风荷载基本组合与标准组合。标准组合计算结果用来

8、评价刚度指标，基本组合计算结果用来评价结构强度及稳定性指标。各工况荷载组合如下：工况一:正常工作期标准组合：1.0+1.0+0.7（+）基本组合：1.2+1.4+0.7（1.5+1.4）工况二：抗台风标准组合：1.0+1.0+0.7基本组合：1.2+1.4+0.71.5因结构在正常工作期的受力较台风期明显更为不利，因此仅进行正常工作期的验算。结构计算嵌固点深度计算根据码头结构设计规范附录B B.3.2，桩的嵌固点计算公式为：桩的相对刚度系数（m）；桩材料的弹性模量（kN/m2）,取；桩截面的惯性矩（m4），;桩侧地基土的水平抗力系数随深度增长的比列系数（kN/m4），取m=5000kN/m4;

9、桩的换算宽度（m），按照下式计算 其中：为桩径或垂直于水平力作用方向桩的宽度（m），取0.8m；为桩形状换算系数，圆桩或管桩取0.9.由此嵌固点深度模型分析计算模型采用MIDAS建立栈桥模型（12m）。模拟构件包括：钢管桩、平联、斜撑、贝雷梁、I25、I12.6。所有构件模拟为梁单元，其中贝雷梁模拟为刚度等效的单梁单元。边界条件：1、钢管桩在嵌固点固结；主梁在桩顶三向线约束；3、贝雷梁与主横梁三向线约束；4、I25与贝雷梁三向线约束；5、I12.6与I25三向线约束。计算模型见下图。栈桥顶标高+15.00m；桩顶标高+12.554m，河床标高+4.99m，水位高程+12.00m，平联高程+11

10、.554m和+9.054m。图 5.2-1 主栈桥模型图 5.2-2 支栈桥模型荷载加载履带吊侧向起吊时，考虑起吊侧压占比70%。履带吊荷载以面荷载方式加载在桥面板上。水流力荷载加载到每根钢管桩上。钢管桩上水流力为三角形分布的线荷载，水面处线荷载集度最大，河底线荷载集度为0。后排桩上的水流力考虑遮挡效应。贝雷梁、型钢的风荷载以集中荷载方式加载到桩顶。风荷载考虑高度变化系数。上部结构计算主栈桥计算工况工况1：135T履带吊行走于主栈桥上，贝雷片跨度12m。工况2：罐车空载满载错车行走，贝雷片跨度12m。以上荷载均考虑在贝雷片跨中、支点附近、支点上方等不同情况。计算结果汇总构件最大组合应力（Mpa

11、）最大剪应力（Mpa）弯曲强度设计值（Mpa）剪切强度设计值（Mpa）最大弯应力对应工况最大剪应力对应工况桥面板20614215125工况2工况2工12.68967215125工况2工况2工257826215125工况1工况1主横梁（2工56）3117215125工况1工况1钢管桩（D80010mm374215125工况1工况1平联（D4006mm）142215125工况1工况1斜撑（2槽25）111215125工况1工况1构件最大弯矩（kN.m）最大剪力（kN）容许弯矩（kN.m）容许剪力（kN.m）最大弯矩对应工况最大剪力对应工况贝雷梁715164788245工况1工况1构件最大反力（kN

12、）对应工况钢管桩578工况1计算图片部分汇总图 5.3.1-1 贝雷片最大弯矩图（单位：KN.m）图 5.3.1-2 贝雷片最大剪力图（单位：KN）图 5.3.1-3 桩底最大反力图（单位：KN）图 5.3.1-4 桩底应力图（单位：MPa）支栈桥计算工况工况1：135t履带吊侧向起吊15t，贝雷片跨度12m。工况2：135t履带吊正向起吊50t，贝雷片跨度12m。工况3：罐车空满载错车行走，贝雷片跨度12m。以上荷载均考虑作用在贝雷片跨中、支点附近、支点上方等不同位置。计算结果汇总构件最大组合应力（Mpa）最大剪应力（Mpa）弯曲强度设计值（Mpa）剪切强度设计值（Mpa）最大弯应力对应工况

13、最大剪应力对应工况桥面板1918215125工况3工况3工12.66950215125工况3工况3工2517047215125工况1工况1主横梁（2工56）5124215125工况2工况2钢管桩（D80010mm542215125工况1工况1平联（D6308mm）152215125工况2工况2斜撑（槽20）221215125工况2工况2构件最大弯矩（kN.m）最大剪力（kN）容许弯矩（kN.m）容许剪力（kN.m）最大弯矩对应工况最大剪力对应工况贝雷梁720214788245工况2工况2构件最大反力（kN）对应工况钢管桩852工况1计算图片部分汇总图 5.3.2-1 贝雷片最大弯矩图（单位：KN.m）图 5.3.2-2 贝雷片最大剪力图（单位：KN）图 5.3.2-3 桩底最大反力图（单位：KN）图 5.3.2-4 桩底应力图（单位：MPa）下部结构计算钢管桩稳定性计算主栈桥钢管稳定性计算在某排钢管顶部施加单位荷载1000kN,最小屈曲临界系数为11.4。根据欧拉公式，钢管桩的换算长细比为：。b类截面，钢管桩立柱最大轴向压应力24MPa。弯曲应力15MPa，稳定应力计算：支栈桥钢管稳定性计算在某排钢管顶部施加单位荷载1000kN,最小屈曲临界系数为11.4。根据欧拉公式，钢管桩的换算长细比为：。b类截面，钢管桩立柱最大轴向压应力35MPa。弯曲应力20MPa，稳定应力计算：钢