东洲岛钢栈桥计算书

..钢栈桥计算书XX市市政工程公司二○一五年五月..目录1钢栈桥设计概况32编制依据33．材料规格及其力学性能34．荷载计算取值44.1运输车辆〔平半挂车荷载44.2履带吊荷载44.3其他荷载45．荷载工况分析55.1工况组合55.2荷载工况分析56栈桥分析56.1分析结果6平半挂车行走于栈桥上时 67．桥台钢管桩分析 78．打入钢管桩承载力分析 79．其他分析7温度影响710．总结与建议8..东洲岛钢栈桥计算书1钢栈桥设计概况栈桥顶标高设定为56.0m,钢栈桥总长225m。标准跨度为9m,设单排3根Φ630×12钢管立柱；为增强较长立柱位置桥墩刚度,每36米处设制动墩〔两侧均采用双钢管柱墩,设双排钢管立柱,排距3米。设计桥面宽度为6.0米,最大行走荷载120吨。经过试算得知,6片贝雷片作为栈桥主梁时,其应力不满足要求,故选用3组8片贝雷片作为主梁。钢管横向间距2×1.95m,钢管之间设纵〔横向联接系,钢管顶上设横向双拼I45B型钢作为大横梁,大横梁上布置8片贝雷梁主纵梁,分布情况为45+45+105+90+105+45+45cm。贝雷梁上横铺I25b横向分配梁,间距25cm。桥面板采用10mm厚印花钢板,桥面宽6m。2编制依据XX市东洲岛钢栈桥工程前期设计图；现场实测地形断面图；《装配式公路钢桥〔贝雷梁使用手册》；《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004；《钢结构设计规范》GB50017-2003；《混凝土结构设计规范》GB50010-2010；《建筑结构设计规范》GB50009-2012；《路桥施工计算手册》；《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004；《公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD63-2007；我单位已有的施工经验及参考同类钢栈桥设计资料3．材料规格及其力学性能本次计算采用容许应力法。因为属于临时结构,容许应力提高1.3倍。10mm面板、分配梁、大横梁、钢管柱、贝雷梁花架等采用Q235钢材,贝雷梁本体使用的是Q345钢。两种钢材各性能如下：1材料容重：钢材

78.5kN／m^3；

2材料的弹性模量：钢材

2.1×105

MPa；

3材料强度设计值：Q235钢

f=140*1.3=183MPa

fv=85*1.3=110.5Mpa；

〔贝雷梁Q345钢

f=210*1.3=273MPa

fv=120*1.3=156Mpa；4．荷载计算取值4.1运输车辆〔平半挂车荷载按40t挂车进行计算,车辆自重40t,车辆载重80t,前后荷载比例3:7,纵向轴距6.78m+1.31m+1.31m,横向轮距1.8m。程序分析时,挂车活载作为移动荷载分析,采用车道面加载。考虑到实际情况,桥面两侧预留60cm为避让行人宽度,车道面宽度取值4.8m。汽车限速5km/h通过,计算时只考虑一台120t挂车通行。通行的冲击系数由程序根据设定参数自动计算考虑,在"移动荷载分析控制"中,临时钢栈桥结构基频取值1.3Hz,根据《公路工程技术标准》<JTGB012003>规定,冲击系数为u=0.04。4.2履带吊荷载本方案经综合比选考虑,拼装栈桥时采用QUY80A履带吊,整机〔全部件重量90t,本项目使用整机重量约74t〔移动荷载。QUY80A履带吊单条履带尺寸：5.37×0.85m〔净尺寸,SCC1000履带吊单条履带尺寸：6.85×0.95m〔净尺寸,。履带吊在非吊重状态、各种代表性吊重状态的接地比压计算结果如下表：表4-1QUY80A履带吊接地比压计算表项目主臂与履带关系夹角接地比压纵向加载长度加载形式非吊重状态平行0180.94.808三角形最不利24190.24.572三角形垂直90125.15.370均布27036.85.370均布吊重状态<吊13吨>平行0192.65.323三角形最不利24201.65.083三角形垂直9052.55.370均布270138.45.370均布4.3其他荷载贝雷桥上人群荷载按2.5KPa取,护栏、电线、螺栓等附属荷载按实际计算考虑；汽车制动力荷载按汽车荷载的10%考虑,《公路桥涵设计通用规范》〔JTGD60-2004；整体升降温按照30℃考虑,仅用于考虑热胀冷缩带来的栈桥纵向位移,以判断伸缩缝的设置；风荷载：根据相关资料,XX地区百年一遇基本风压0.45KPa；水流压力荷载：根据调查,最大流速约为1.2m/s。栈桥上无临时管线要求,不考虑荷载。5．荷载工况分析5.1工况组合表5-1栈桥工况组合永久荷载可变荷载说明荷载自重附属挂车履带吊风压水流制动力编号标识ZZFSGCLDFYSLZD1动载工况√√√√履带吊行走2√√√√挂车行走3吊装工况√√无机械上桥状态-抗倾覆4√√√5√√√6√√√√7√√√√履带吊静止8√√√挂车静止如遇极端恶劣天气或其他不可抗力因素造成风速或者水流速度过大,栈桥禁止通行,平台上停止作业,故水平力不与水流和风荷载同时参与组合。5.2荷载工况分析验算构件强度：1.0倍恒载+1.2倍活载。6栈桥分析采用MidasCivil2013建立模型,跨度分布为〔4×9m,横向分布8片贝雷梁,分布间距问45+45+105+90+105+45+45cm,贝雷梁上弦杆上横向铺设I25B型钢,其上再铺设厚度10mm、宽度6m的钢板,自定义总重120t平半挂车在栈桥上行走,按照城-并进行分析。边界条件设置如下：〔1桥面系构件连接：桥面板与I25b工字钢横梁采用共节点连接,横梁与贝雷桁梁采用仅受压弹性连接,连接刚度按经验取值100kN/mm。由于存在仅受压弹性连接,模型对桥面板进行三处约束,各处约束自由度分别为：<Dx,Dy,Dz>；<Dx,Rz>；〔Dz。〔2其余构件连接：贝雷桁梁与2I45b双拼工字钢分配梁采用弹性连接,约束Dx、Dy、Dz,连接刚度按经验取值100kN/mm。分配梁与钢管桩采用共节点连接。钢管桩桩底按锚固模拟,约束Dx、Dy、Dz、Rx、Ry、Rz。6.1受力模型整体模型如下图。图6-1模型三维视图图6-2模型正面视图图6-3模型左面视图6.2分析结果6.2.1平半挂车行走于栈桥上时贝雷梁组合应力如下：此时最大组合应力为256MPa<273MPa,满足要求。最大剪应力=142MPa<156MPa,满足要求。6.2.2钢管立柱反力：从柱顶到河床以下3米最大杆长为56-<0.25+0.45+1.5>-<41-3>=15.8米。立柱下端固结,上端自由,长细比λ=2×15.8/0.21853=144.6,查表得稳定系数φ=0.272,压应力=452/<0.272*0.02330>=71320KPa=71.3Mpa<183MPa,钢管柱稳定性满足要求。通过查阅各种工况下结果,面板、分配梁、大横梁、剪刀撑等各受力部件应力、位移〔系统最大位移为1.8mm,f=1.8mm＜[v]=l/400=22.5mm,满足要求。7．桥台钢管柱分析桥台下部设置四根钢管桩,防止河水冲刷桥台下部泥土,导致桥台下沉。恒载Q1：混凝土荷载、部分贝雷梁、工字钢和台背砂砾石活载Q2：取最不利位置〔挂车后三轴行走在桥台上Q1=[<2.5+4.11]/2*4*6-1*2*6+0.5*4.11*6*2.4+0.27/2*8+0.042*2*6+1.61*4/2*6*1.7]*10=1373.4KNQ2=120*70%*10=840KN每根钢管柱受力=<Q1+Q2>/4=553.4KN,下端固结,上端自由,长细比λ=2×7/0.21853=64,查表得稳定系数φ=0.897,钢管桩应力=553.4/〔0.0233*0.897/1000=26.5Mpa.8．打入钢管桩承载力分析经计算钢栈桥钢管柱单桩最大承载力要求不小于553kN,因地质勘测情况不明,借鉴距离东洲岛不远处的耒水河地质报告及《公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD63-2007。打入钢管桩承载力计算表如下：地层名称地层厚度li<m>承载力基本容许值fao侧阻力标准值qik粉质粘土11.3415040粉砂-9030粗砂2.0725060圆砾1.63400130全风化泥质砂岩-22060强风化泥质砂岩10.5350180管桩外直径<m>0.63桩身周长u〔m1.98桩端截面面积Ap〔m20.312第一层厚度<m6第一层侧阻力标准值<kPa>40第一层桩侧影响系数a0.7第二层厚度<m第二层侧阻力标准值<kPa>第二层桩侧影响系数a第三层厚度<m第三层侧阻力标准值<kPa>第三层桩侧影响系数a第四层厚度<m第四层侧阻力标准值<kPa>第四层桩侧影响系数a持力层端阻力极限值〔kPa800桩端入土总深度<m>6桩端影响系数a1.10沉桩承载力容许值〔knQuk=u∑aiqikli+arpqpkAp607.2河床部位5-7m处为淤泥,不提供承载力,所以钢管桩埋置深度≥7+6=13m。9．其他分析温度影响考虑整体升降温30℃,单跨栈桥总伸缩量l=225000×12×10-6×30=81mm,故需在栈桥中间位置设置伸缩缝,栈桥两端锚固在桥台