下承式貝雷鋼棧橋設計計算書

目 錄1 設計說明- 1 -1.1 棧橋構造- 1 -1.1.2 貝雷梁- 2 -1.1.3 樁頂橫梁- 2 -1.1.4 鋼管樁基礎- 2 -1.2 設計主要參考資料- 2 -1.3 設計標準- 3 -1.4 主要材料力學性能- 3 -2 作用荷載- 3 -2.1 永久作用- 3 -2.2 可變作用- 3 -2.2.1 混凝土罐車- 3 -2.2.2 流水壓力- 4 -2.2.3 風荷載- 4 -2.2.4 制動力- 4 -2.3 荷載工況- 4 -3 棧橋結構計算分析- 4 -3.1 計算模型- 4 -3.2 計算分析- 5 -3.3 計算結果匯總- 6 -4 基礎計算- 7 -4.1 鋼管樁入土深度- 7 -4.2 鋼管樁穩(wěn)定性- 8 -5 結論- 9 -棧橋計算書1 設計說明1.1 棧橋構造棧橋設計為下承式貝雷鋼棧橋，負擔施工中的材料、物資的運輸功能、人員的通行通道。棧橋跨徑9m，寬度6m，棧橋頂標高+2.20m。基礎采用610mm，壁厚8mm鋼管樁，樁頂橫梁為2HN450200型鋼，其上為2組貝雷梁，每組2片，用45cm貝雷支撐架相連。貝雷梁下弦桿上布置HN350175橫向分配梁，用騎馬螺栓與貝雷梁連接，緊貼貝雷片腹桿布置。橫向分配梁上間隔35cm鋪I22b縱向分配梁，與橫向分配梁點焊連接。橋面采用10mm厚花紋鋼板。棧橋跨徑布置及橫斷面見下圖。圖1.1-1 棧橋總體立面布置圖圖1.1-2 棧橋橫斷面圖1.1.2 貝雷梁棧橋采用4片3000mm1500mm單排單層不加強型貝雷片作為承重梁。每兩片貝雷片通過450mm標準連接花架連接成一組，共2組。緊貼著貝雷片內側于橋面鋼板上安裝兩道護輪木，左右側各一道。1.1.3 樁頂橫梁貝雷梁支承在2根HN450200工字鋼樁頂橫梁上，2根HN450200橫梁間采用間斷焊接。分配梁焊接在鋼管樁頂牛腿上，以保證分配梁的橫向穩(wěn)定性。貝雷片下墊10mm厚橡膠墊板，并通過焊接在橫梁上的限位器限制橫向和縱向的位移。1.1.4 鋼管樁基礎基礎采用6108mm鋼管樁，每排2根，中心間距4650mm。1.2 設計主要參考資料(1) 公路橋涵設計通用規(guī)范（JTG D60-2004）；(2) 港口工程樁基規(guī)范(JTS 167-4-2012)；(3) 公路橋涵施工技術規(guī)范（JTG/T F50-2011）；(4) 鋼結構設計規(guī)范（GB50017-2003）。1.3 設計標準橋面寬度：6m；驗算荷載：8m混凝土罐車；跨徑布置：2.7m+9.0m+2.7m；河溝水位：現場實測最高潮位1.0m（施工常水位）； 河床高程：取-2m。1.4 主要材料力學性能棧橋除貝雷梁為Q345鋼、貝雷銷子為30CrMnTi外，其余的鋼材均采用Q235鋼。 表1.4-1 鋼材的強度設計值（Mpa）構件牌號抗剪Q235鋼Q235鋼215125貝雷銷子30CrMnTi1105208貝雷梁16錳鋼3101802 作用荷載2.1 永久作用本棧橋永久作用為材料自重恒載，型鋼橋面系、貝雷梁及墩頂分配梁等結構自重，材料自重采用Midas Civil2013軟件自動計入。2.2 可變作用2.2.1 混凝土罐車工地使用的8m混凝土罐車共3軸，空載時整機重量12.5t，為前一后二的形式，滿載8m混凝土總重量為32t，軸距為3.2251.35，輪距1.8m，空載軸重為37.543.843.8kN，滿載軸重為97112112kN，詳見圖2.2-1。圖2.2-1 8m混凝土罐車輪距示意圖（單位：m）2.2.2 流水壓力棧橋所處位置河溝水流流速較小，流水壓力可忽略不計。2.2.3 風荷載棧橋橋面標高與河溝兩岸地面線齊平，橋面與水位線高差較小，故風荷載可忽略不計。2.2.4 制動力混凝土罐車滿載時320kN，制動力為10的豎向荷載，其值為32kN，由4根鋼管共同分擔，平均每根承受8kN的縱向水平力。2.3 荷載工況計算時取8m混凝土罐車滿載時行走的工況：自重1.1滿載罐車1.4+制動力1.4。3 棧橋結構計算分析3.1 計算模型利用Midas Civil2013建立棧橋模型，詳見圖3.1-1。鋼管樁樁底為固結約束。圖3.1-1 棧橋計算模型3.2 計算分析8m混凝土罐車滿載行走時，棧橋受力計算分析如下。應力計算圖3.2-1 正應力圖（單位：MPa） 圖3.2-2 剪應力圖（單位：MPa）圖3.2-3 位移圖（單位：mm）3.3 計算結果匯總通過計算分析，各構件應力、變形均較小，未超過鋼材設計強度范圍，計算結果匯總如下表所示。表3.3-1 內力變形計算結果匯總表部位正應力（MPa）剪應力（MPa）變形（mm）工22b縱梁76.739.31.3HN350橫梁110.845.11.3貝雷梁173.088.60.82HN450200樁頂橫梁14.430.90.1610鋼管樁25.91.50Q345材質（貝雷）：最大正應力max173.0MPaw=310MPa，滿足要求。最大剪應力max88.6MPa w=180 MPa，滿足要求。最大位移fmax=0.8mm9000/400=22.5mm，滿足要求。Q235材質（除貝雷外的其它構件）：最大正應力max110.8MPaw=215 MPa，滿足要求。最大剪應力max45.1MPa w=125 MPa，滿足要求。最大位移fmax=1.3mm4650/400=23.3mm，滿足要求。4 基礎計算4.1 鋼管樁入土深度根據下圖計算模型所示，單根鋼管樁所受最大豎向力為245.1kN，據此計算鋼管樁入土深度。圖4.1-1 樁底反力圖根據港口工程樁基規(guī)范（JTJ254-98）第4.2.4條：管樁豎向容許承載力按下式計算。式中：單樁垂直極限承載力設計值（kN）；單樁垂直承載力分項系數，取1.45；樁身截面周長（m）；單樁第i層土的極限側摩阻力標準值（kPa），按表4.1-1采用； 樁身穿過第i層土的長度（m）；單樁極限樁端阻力標準值（kPa）；A 樁身截面面積。取XLDS1鉆探孔位處地勘圖，計算鋼管樁入土深度及受力情況，該部位地層信息及土層摩阻力如表4.1-1：表4.1-1 XLDS1土層摩阻力統計序號土層名稱底面高程（m）分層厚度（m）樁周摩阻力（kPa）1填土1.740.502淤泥質粘土-7.068.8203細砂-14.567.5354粉質粘土-17.563.0405細砂-26.068.5356含淤泥質粉質粘土-45.0619.0207中風化花崗巖-56.6211.56設鋼管樁入第三層深度為L，計算得：計算得，L=0.27m，鋼管樁入土總深度H=8.8+0.27=9.07m，取入土深度9.94m（考慮河床標高）。4.2 鋼管樁穩(wěn)定性穩(wěn)定性應按下式進行驗算：式中：對x-x的軸心受壓構件穩(wěn)定系數；所計算構件段范圍內對軸的最大彎矩；參數，；對軸的毛截面模量；等效彎矩系數；鋼管樁樁頂標高為+1.06m，河床