溶江鋼棧橋結(jié)構(gòu)計算書

1、 附件2 鋼棧橋結(jié)構(gòu)計算書鋼棧橋結(jié)構(gòu)計算書一、基本情況1、鋼棧橋結(jié)構(gòu)簡介鋼棧橋設(shè)置在墩位上游，棧橋加寬部分下游側(cè)外緣距離主墩承臺邊2.5m；東岸鋼棧橋從70號墩延伸至72號墩，總長330.2m，西岸鋼棧橋從74號墩延伸至73號墩，總長108m；棧橋標(biāo)準(zhǔn)段寬度4.5m，加寬段寬度8.5m，棧橋跨徑15m，棧橋岸側(cè)60m設(shè)4%縱坡，平坡部分棧橋頂面標(biāo)高為7.168m，與主墩鉆孔平臺等高。棧橋主要由鋼管樁、貝雷梁和型鋼分配梁組成。自下而上依次為800×8mm鋼管樁，入土深度不小于15m，入中密中砂層35m；I45b下橫梁，長為5.5m；縱梁選用“321”軍用貝雷梁2組、每組2片；I25a橫

2、向分配梁，布置間距1.5m，長度為4.5m；I12.6縱向分配梁，布置間距30cm；10橋面鋼板滿鋪。圖1 鋼棧橋標(biāo)準(zhǔn)段構(gòu)造圖2、水文、地質(zhì)施工水位：H=2.634m；最大流量：Q1%=8580m3/s；最高水位：H1%=3.864m；最大流速：V1%=1.36m/s；鋼管樁穿過第一層淤泥質(zhì)黏土，進(jìn)入中密中砂層，進(jìn)入兩種土層的深度見表1，查相關(guān)規(guī)范取淤泥質(zhì)黏土的樁周摩阻系數(shù)為20kpa，中密中砂的樁周摩阻系數(shù)為55kpa。二、計算依據(jù)1榕江特大橋橋型整體布置圖2榕江特大橋設(shè)計說明3榕江特大橋7173號主墩樁基施工組織設(shè)計4鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范 （TB 10002.12005）5鐵路橋涵地基和基

3、礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范 （TB 10002.52005）6橋涵（公路施工手冊）7鐵路橋涵施工規(guī)范 （TB 102032002）8鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 （GB 50017-2003）三、計算參數(shù)取值1、鋼材密度取7.85t/m3，鋼材彈性模量E=2.1x105Mpa，泊松比取0.3。2、Q235鋼抗拉、抗壓和抗彎強度設(shè)計值f=215Mpa，抗剪強度設(shè)計值fv=125Mpa；Q345鋼抗拉、抗壓和抗彎強度設(shè)計值f=310Mpa，抗剪強度設(shè)計值fv=180Mpa；321貝雷片允許彎矩M0=975KN.m，允許剪力N0=245KN。3、主要計算構(gòu)件的截面特性表1 主要計算構(gòu)件截面特性表構(gòu)件截面積A(cm2)慣性矩Ix

4、(cm4)截面模量Wx(cm3)回轉(zhuǎn)半徑r(cm)鋼管樁201156009390027.862I45b222.8675183000I25a48.515017401.4I12.618.148877.4貝雷桁片2505003340四、計算內(nèi)容1、321貝雷梁：最不利工況下貝雷梁強度計算。2、I12.6縱梁：最不利工況下的強度計算。3、I25a分配梁：最不利工況下的強度計算。4、橋面鋼板：最不利工況下的強度計算。5、2I45b下橫梁：最不利工況下的強度計算。6、鋼管樁：單根鋼管樁在水流作用下的穩(wěn)定計算，鋼管樁受軸向力的強度和穩(wěn)定性計算，承載能力驗算。五、荷載計算1、上部結(jié)構(gòu)恒重（4.5米寬計算） 1

5、0鋼板：4.5×1×0.01×7.85×10=3.53KN/m I12.6縱向分配梁:2.13KN/m I25a橫向分配梁:1.14KN/m 貝雷梁:4.00 KN/m I45b下橫梁:9.62KN/根2、活荷載 30t砼車 履帶吊50t:自重50t+吊重20t 施工荷載及人群荷載：4KN/m2考慮棧橋?qū)嶋H情況，同方向車輛間距不小于15米，即一跨內(nèi)同方向最多只布置一輛重車。六、結(jié)構(gòu)計算1、貝雷梁計算貝雷梁計算跨徑取15m簡支。1.1彎矩M:1） 300KN砼車（一輛）（按汽車20級重車）布置在跨中時：Mmax1=921kN.m2）500KN履帶吊（一輛）

6、布置在跨中時：履帶-50履帶接觸地面長度為4.7m，在吊重200KN的情況下，近似按集中荷載計算，P=500+200=700.0KNMmax2=1/4×(500+200)×15=2625.0kN.m3）施工荷載及人群荷載Mmax3=1/8×18.0×152=506.3kN.m4）恒載Mmax4=1/8×10.8×152=303.8kN.m1.1 剪力Q:1）300KN 砼車行駛臨近支點時：Qmax1=120+120×13.6÷15+60×9.6÷15=267.2KN2）500KN 履帶吊車行駛臨

7、近支點時：Qmax2=700×12.65/15=590kN（3）施工荷載及人群荷載：Qmax3=0.5×4×4.5×15=135KN（4）恒載內(nèi)力：Qmax4=10.8×15/2=81kN1.3 荷載組合：貝雷梁上最大內(nèi)力為50t履帶吊與恒載組合：履帶吊在吊重200KN的情況下不考慮橋面施工荷載和人群荷載。Mmax=1.3×(2625+303.8)=3807.44kN.mM=975×4kN.m=3900KN.mQmax=1.3×(590+81)=872.3kNQ=245×4=980 kN兩片一組，共兩組貝

8、雷梁在最不利工況下，結(jié)構(gòu)強度滿足要求。2、I12.6縱梁計算分配梁計算跨徑取1.5m簡支。2.1、30t砼車單邊車輪布置在跨中時彎距最大：Mmax1=1/4×60×1.5=22.5KN.m單邊車輪布置在臨近支點時剪力最大：Qmax1=60KN2.2、履帶-65 Mmax2=1/8×（147/2）×1.52=20.7KN.mQmax2=1/2×（147/2）×1.5KN.m=55.1KN無論履帶吊還是砼罐車作用在I12.6上按兩根計算，面板和自重忽略不計。Wx=77.4×2154.8cm3 A=2×18.1=36.2

9、 cm2=Mmax/Wx=22.5/154.8×103=145.3MPa<=215MpaQmax/A=60/36.2×10=16.6MPa<=125MpaI12.6布置間距為300mm，能滿足受力要求。3、I25a橫向分配梁計算3.1、30t砼車時砼罐車半邊車輪布置在I25a橫向分配梁的跨中情況為最不利，不考慮I12.6的分布作用，計算跨徑2.55m。Mmax1=1/4×60×2.55=38.25kN.m砼罐車半邊車輪布置在靠近支點時剪力最大：Qmax1=60kN3.2、履帶-50履帶50的履帶接地寬度760mm，履帶吊布置在I25a跨中時由

10、四根I25a橫向分配梁承受；布置在臨近支點時考慮四根I25a橫向分配梁承受。履帶50的自重500KN和吊重200KN作用時考慮每個履帶支點承受1/2荷載，即350KN。每根I25a受力如下：Mmax2=（1/4×350×2.55）/4=55.8kN.mQmax2=350/4=87.5kN3.3、恒載 q=(3.53+2.13+1.14)×1.5/4.5=2.3KN/mM=1/8×2.3×2.552=1.9KN.mQ=2.3×2.55/2=2.9KN3.4、施工荷載和人群荷載q=4×1.5=6KN/mM=1/8×6&

11、#215;2.552=4.9KN.mQ=6×2.55/2=7.7KN3.5、荷載組合：貝雷梁上最大內(nèi)力為履帶吊與恒載組合：則=M/W=(55.8+1.9)×103/401.4=143.7MPa<=215MpaQmax/A=(87.5+2.9)/48.51×10=18.6MPa<=125Mpa I25a布置間距為1.5m，能滿足受力要求。4、橋面鋼板計算取1米寬板條,按單向板計算,當(dāng)荷載為30t砼車時為最不利?？缰袕澗?MOP=1/8×100×(0.3-0.074)2=0.64 KN.m有效分布寬度a=0.3m最大彎矩為M=MOP/a

12、=0.64/0.3=2.1 KN.mW=bh2/6=100×12/6=16.7cm3=M/W=2.1×103/16.7=126MPa<=215Mpa10mm厚橋面鋼板能滿足受力要求。5、2I45b下橫梁計算履帶50作用在下橫梁正上方時，下橫梁受力最大，此時恒載考慮作用在最邊上的兩組桁架上，再傳遞給下橫梁及鋼管樁上。計算跨徑4.0m，兩個集中力對稱作用在距離支點0.5m位置。Pmax=（10.8×15+700）/2=431kNMmax=0.5×431=215.5kN.mWx=3000cm3=Mmax/Wx=215.5×103/3000=71

13、.8MPa<=215MPa2I45b下橫梁能滿足受力要求。6、鋼管樁計算6.1 單根鋼管樁在水流作用下的穩(wěn)定1） 單根鋼管樁的水阻力 Fw = KA（rv2/2g） (KN) 式中： r 水的容重（KN/m3）,取r=10(KN/m3) v 設(shè)計流速（m/s），取1.36 （m/s） A 鋼管樁阻水面積（m2） g 重力加速度, g = 9.81（m/s2） K形狀系數(shù)，圓形結(jié)構(gòu)物，取K=0.8。則：單根鋼管樁最大水阻：Fw1=12.2KN2） 單根鋼管樁的位移和內(nèi)力由于地基為彈性地基，需按m法計算彈性地基的變形情況。土中基礎(chǔ)變形系數(shù)：= b1=0.9k(1.5d+0.5)=0.9

14、15;1×(1.5×0.8+0.5)=1.53mEI=（2.1×108）×（156009×10-8）=327609KN查規(guī)范，m偏安全取3000KN/m4利用“橋梁博士”軟件進(jìn)行計算，結(jié)果如下：河床面位置最大位移4.5mm，轉(zhuǎn)角0.0022弧度最大彎矩：178.1KN.m最大應(yīng)力=178.1×1000/3900=46MPa=215 MPa，滿足要求。6.2 鋼管樁承載能力驗算鋼管樁打入深度平均按16m計算；鋼管樁樁端承載力作為安全儲備不計入承載力的計算，則，鋼管樁承載能力容許值按以下公式計算：Ra=1/2* u * a (L*q)式中

15、，Ra單樁軸向受壓承載力容許值（KN）； u鋼管樁周邊長度（m）； L鋼管樁的入土深度（m）； q土單位面積的動摩阻力（KPa）； a樁側(cè)摩阻力影響系數(shù)，錘擊樁取1.0；則單樁承載力容許值：Ra1 =0.5×0.8×3.14×1.0×(20×12.48+55×3.52）=557KN計算鋼管樁承受的最大荷載為440KN，單根鋼管樁自重為50KN，則單根鋼管樁最大軸向荷載為490KN容許承載力557KN，滿足要求。6.3 鋼管樁強度計算鋼管樁最大軸向力為490KN。整體受壓強度鋼管樁截面面積： A =201cm2則 壓應(yīng)力 =490×10/201=24MPa=215 MPa，滿足要求。6.4 鋼管樁受壓整體穩(wěn)定計算鋼管樁長細(xì)比=L/rL取鋼管樁頂至鋼管樁在土中的有效嵌固深度位置的長度。鋼管樁頂標(biāo)高取為+5.23m，床面標(biāo)高最底為-7.3m，有效嵌固深度值為：2（d+1）=2×（0.8+1）=3.6m則L=5.23+7.3+3.6=16.13m=1613cm于是=1613/27.86=57.9按下式計算整體穩(wěn)定性：N/(A)f其中N為鋼管樁所受激振力； A為鋼管