贝雷梁钢栈桥设计计算书

1、工程概况本栈桥工程为广西北海金滩14K㎡场地施工用辅助通道。设计宽度8米，设计长度1755.6米,跨径采用15米。2、构造验算2.1验算根据（1）《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-)（2）《公路钢构造桥梁设计规范》（JTGD64-）（3）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-）（4）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-）（5）《公路桥涵钢构造设计规范》(GB50017-)（6）《建筑桩基技术规程》（JGJ94-）（7）《钢管桩施工技术规程》（YBJ233-1991）（8）《桥梁施工图设计文献》（9）《广西北海金滩14K㎡场地岩土勘察报告》2.2荷载参数作用于栈桥的荷载分为恒荷载及可变荷载。恒荷载重要为栈桥构造自重，可变验算荷载为设计荷载：55t渣土运输车。2.2.1恒载由计算程序自动考虑。2.2.2可变荷载（1）55吨渣土运输车渣土运输车共3轴，其具体尺寸以下图，前轮着地面积为0.3×0.2m，后轮着地面积为0.6×0.2m。单轮最大设计荷载为5.5t。55吨渣运输车轴距布置图（单位：mm）2.3荷载工况按最不利的原则考虑下列控制工况：（1）验算控制工况考虑栈桥实际状况，单跨长度为15m，同一跨内最多布置两辆重车，贝雷梁、桥面系验算控制工况为：工况1：构造自重+55t渣土运输车荷载+55t渣土运输车荷载，55t渣土运输车移动荷载作用于原则贝雷梁段；工况2：构造自重+55t渣土运输车荷载+55t渣土运输车荷载，55t渣土运输车移动荷载作用于通航口加强弦杆贝雷梁段；2.4构造材料1、钢弹性模量E=2.1×105mpa；剪切模量G=0.81×105mpa；密度ρ=7850Kg/m；线膨胀系数α=1.2×10-5；泊松比μ=0.3；抗拉、抗压和抗弯强度设计值fd=190MPa；抗剪强度设计值fvd=110MPa；2、贝雷梁中各杆件理论允许应力：抗拉、抗压和抗弯强度设计值fd=200MPa；抗剪强度设计值fvd=120MPa。贝雷梁构造简图2.5构造模型采用空间有限元分析软件Midas/civli建立整体空间有限元计模型，对栈桥构造受力状况进行分析。15m跨径原则型贝雷片计算模型21m跨径通航口加强弦杆贝雷片计算模型内力(或应力)方向及正负号的商定2.6工况1重要计算结论两辆满载55t渣土运输车同时行驶在同跨桥面上，采用两个车道面，每个车道面一辆满载渣土运输车。车道荷载面定义2.6.1桥面板10mm钢板验算采用有限元板单元模拟桥面钢板，经有限元分析，桥面板最大组合应力为21.9MPa，不大于规范允许值140MPa，满足规范规定。桥面板应力图（最大应力21.9MPa）2.6.2横向分派梁I22a验算通过截面应力计算和组合，桥面横向分派梁I22最大组合应力为43.8MPa，不大于规范允许值140MPa，满足规范规定；最大剪应力为11.3MPa，不大于规范允许值85MPa，满足规范规定。桥面横向分派梁I22组合应力图桥面横向分派梁I22剪应力图2.6.3贝雷片验算根据贝雷梁使用手册，贝雷梁16Mn钢中各杆件理论允许应力：200Mpa，剪应力为120Mpa。通过空间有限元分析，贝雷梁应力以下图所示，其最大内力：(1)各杆件最大组合应力为195.4Mpa，不大于允许应力(200Mpa)，满足规定。(2)各杆件最大剪应力为110Mpa，不大于允许应力(120Mpa)，满足规定。贝雷片最大组合应力图（195.4Mpa）贝雷片最大剪应力图（110Mpa）2.6.4承重横梁2I45a验算1、通过截面应力计算和组合，承重横梁2I45a最大组合应力为62.3MPa，不大于规范允许值140MPa，满足规范规定。2、承重横梁2I45a最大剪应力为22.9MPa，不大于规范允许值85MPa，满足规范规定。承重横梁2I45a最大组合应力图（62.3Mpa）承重横梁2I45a最大剪应力图（22.9Mpa）2.6.5钢管立柱(φ630×12mm)验算钢管桩的最大反力为403.9kN。钢管立柱支座反力图取受力最大钢管分析，钢管截面特性：A＝23286mm2,回转半径：i=219mm长细比：＜200根据规范，轴心受压杆件的稳定系数＝0.845钢管强度：σ=403900/23286=17.34Mpa，满足规范规定。钢管立柱稳定性计算：σ=403900/（0.845*23286）=20.52Mpa，满足规范规定。2.6.6支架变形验算贝雷梁支架最大变形：15.8mm<15000/400=30mm。栈桥变形图（mm）2.7工况2重要计算结论2.7.1桥面板10mm钢板验算采用有限元板单元模拟桥面钢板，经有限元分析，桥面板最大组合应力为26.6MPa，不大于规范允许值140MPa，满足规范规定。桥面板应力图（最大应力26.6MPa）2.7.2桥面横向分派梁I22验算通过截面应力计算和组合，桥面横向分派梁I20最大组合应力为32.3MPa，不大于规范允许值140MPa，满足规范规定；最大剪应力为7.8MPa，不大于规范允许值85MPa，满足规范规定。桥面横向分派梁I22a组合应力图2.7.3贝雷片验算根据贝雷梁使用手册，贝雷梁16Mn钢中各杆件理论允许应力：200Mpa，剪应力为120Mpa。通过空间有限元分析，贝雷梁应力以下图所示，其最大内力：(1)各杆件最大组合应力为167.4Mpa，不大于允许应力(200Mpa)，满足规定。(2)各杆件最大剪应力为120.5Mpa，不大于允许应力(120Mpa)，满足规定。贝雷片最大剪应力图贝雷片最大组合应力图2.7.4承重横梁2I45a验算通过截面应力计算和组合，承重横梁2I45a最大组合应力为65.9MPa，不大于规范允许值140MPa，满足规范规定；最大剪应力为29.1MPa，不大于规范允许值85MPa，满足规范规定。承重横梁2I45a组合应力图承重横梁2I45a剪应力图2.7.5承重纵梁2I45a验算通过截面应力计算和组合，承重横梁2I45a最大组合应力为65.9MPa，不大于规范允许值140MPa，满足规范规定；最大剪应力为29.1MPa，不大于规范允许值85MPa，满足规范规定。承重纵梁2I45a组合应力图承重纵梁2I45a剪应力图2.7.6钢管立柱(φ630×12mm)验算钢管桩的最大反力为265.8kN。取受力最大钢管分析，钢管截面特性：A＝23286mm2,回转半径：i=219mm长细比：＜200根据规范，轴心受压杆件的稳定系数＝0.845钢管强度：σ=265800/23286=11.4Mpa，满足规范规定。钢管立柱稳定性计算：σ=265800/（0.845*23286）=13.5Mpa，满足规范规定。2.7.8支架变形验算贝雷梁支架最大变形：9.9mm<21000/400=52mm。2.8单根钢管桩最大入土深度验算由2.6.5计算所得钢管桩的最大反力为403.9kN。根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-）第5.3.7条：Quk=U∑qsikLi+λpqpkAp式中： Quk—单桩竖向极限承载力原则值（kN）；安全系数取2，Quk=808KNU—桩身截面周长（m），（本处钢管桩外径周长：1.978)m；qsik—单桩第i层土的极限侧摩阻力原则值（kPa）；Li—桩身穿过第i层土的长度（m）；λp—桩端土塞效应系数；取0.8qpk—单桩极限桩端阻力原则值（kPa）；Ap—桩身截面面积，Φ630×12mm钢管桩A=265.8cm2；序号土层名称桩周摩阻力（kPa）桩端承载力（kpa）土层厚度Li（m）qsikLi1中细砂30/002（中）粗砂50/2.81403含砾粗砂70/0.7494粉质粘土50/1.7845砂砾901500X上表选用的最不利地勘点用以验算单桩最大入土深度。由1.978×（140+49+84+Lx×90）+0.8×1500×0.02658>808kN计算得：Lx>1.33m，即钢管桩打入河床面下列2.8m+0.7m+1.7m+1.3m=6.5m，钢管桩入土深度不不大于6.5m。3、结论与建议3.1 结论通过对施工