棧橋受力驗算要點

1、鋼棧橋及鉆孔平臺受力驗算書XX橋鋼棧橋及鉆孔平臺受力驗算一、鋼棧橋及平臺的搭設規(guī)模及結(jié)構(gòu)形式鋼棧橋長度為200m寬度為8m沿平行于道路設計中心線方向下游修建， 然后沿垂直于主橋縱線方向修建樁基施工平臺。棧橋兩側(cè)設欄桿，上部結(jié)構(gòu)采用型鋼結(jié)構(gòu)?？v梁選用“321 ”型貝雷架，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630mM 8mm鋼管樁三排，橫向間距為4m縱向間距12m深入土層18m三拼i40b工字鋼下 橫梁，長為9m縱梁選用“ 321 ”軍用貝雷梁10排(間距0.9m),每跨跨度詳見 附圖，20*20cm方木滿鋪，其中每隔3米鋪9m長20b工字鋼，棧橋共設置兩個 行車道，每行車道

2、按罐車輪距(按1.86米計算)鋪兩行3mn壓花鋼板。中間12m 設計開啟橋。施工平臺結(jié)構(gòu)形式與標準段一樣。自下而上依次為630mr 8mm鋼管樁，三排橫向間距為4m縱向間距7.5m-10.5m;三拼140b工字鋼下橫梁，長為9m 縱梁選用“321 ”軍用貝雷梁8 排, 20*20cm方木滿鋪，其中每隔1米鋪9m長20b 工字鋼。二、受力驗算(一) 計算參數(shù)取值1、鋼材密度取7.85t/m 3,鋼材彈性模量E=2.1x105Mpa泊松比取0.3。木材 彈性模量E=9x10Mps。2、 Q235鋼抗拉、抗壓和抗彎強度設計值=205Mpa抗剪強度設計值t=120Mpa 321貝雷片允許彎矩Mo=97

3、5KN.m,容許剪力為245KM3、主要計算構(gòu)件的截面特性主要計算構(gòu)件截面特性表構(gòu)件截面積A(cm2)慣性矩Ix (cm 4)截面模量3Wx(cm)回轉(zhuǎn)半徑r(cm)鋼管樁156.375612.42400.421.99I40b94.07227811139I20b39.552502250.2貝雷桁片2505003340* 2-3匚_*嗆f «亍誦-j-i X 十融值JE. L - Ha,<中所當（二）棧橋棧橋在施工及使用期間存在以下幾種工況：第一種工況：搭設棧橋時，已搭設完成的棧橋上承受1臺80噸履帶吊吊7噸振動錘，重117噸；第二種工況：澆筑水中墩基礎及下部結(jié)構(gòu)式，棧橋上走行滿

4、載砼總重為38噸的罐車；第三種工況：箱梁架設時，棧橋上走行運有90噸重箱梁的平板運輸車，車與梁總重130噸；第四種工況：架設鋼箱梁時，80噸履帶吊通過棧橋走行至吊梁平臺（另設） 進行吊梁作業(yè)（吊車不在棧橋上進行吊梁作業(yè)）。雖然第三種工況總荷載最大，但因為箱梁分段長度均在15m以上，加上運梁 車長度，第三種工況的荷載其實分配在 2跨棧橋上。因此，棧橋的最不利工況為 第一種工況，棧橋承受最不利荷載為1臺80噸履帶吊吊7噸振動錘，重117噸。1、貝雷梁：棧橋貝雷梁最不利受力情況為1臺80噸履帶吊位于跨中位置時，此時貝雷 梁承受的總荷載如下：每跨貝雷梁自重：G=270*40+40*9*4=12240k

5、g=12.24t ；每跨貝雷梁上方木及 20b工字鋼重量：G=0.2*8*12*500+31.1*9*4=10719.6kg=10.72t ；其上的壓條、壓花鋼板、欄桿等按每跨1.2噸計算；棧橋自重線荷載 q=（ 12.24+10.72+1.2）/12=2.01t/m=20.1KN/m;按單跨簡支梁計算，自重引起的跨中彎矩 M=0.125ql 2=0.125*20.1*12 2=361.8KN m 計算簡圖如下：以丨1 i * i丨上Ii1風力fth蠱號m力剪力r=r虛獵一違哨/ =錨80t履帶吊加振動錘重117t ,履帶接地長度6m則線荷載q=117/6=19.5t/m=195KN/m計算簡

6、圖如下，即圖中 a=3m c=6m l=12m, q=195KN/m平Eh =営ACfti 叫-03 ft; VK = -r- 2(z- a)AC 0： Af、-號*CD ft: M± k 號or - j- - J血：軌嘰=牆帥阪爪鶴0 一八吃"亞尹；ACS： /.=矯估-八湖匚兌町fl =籍心r2 "疋推+ 2氣滬芒考慮到荷載在貝雷梁上的分配不均，取分配系數(shù)為0.8。履帶吊引起的跨中彎矩 M=2632.5KNm;則跨中總彎矩 M=M+M=361.8+2632.5=2994.3KN m單排貝雷梁截面模量 W=3340m5,故 M/W=2994.3*l0/(3340

7、*10)=89.6N/mm2< 205MPa*0.8=164MPa撓度：自重引起的撓度f1=1.1mm履帶吊引起的撓度：f2=7.1mm則跨中總撓度 f=f 1+f2=8.2mm<12000/500*0.8=24mm*0.8=19.2mm=剪力：321貝雷片單片容許剪力為245KN則棧橋貝雷片總允許剪力Vma=245*10*0.8=2450KN*0.8=1960KN。支座處剪力最大，剪力 V=705.6KN<Va>=1960KN2 、方木80t履帶吊履帶寬度80cm方木跨度為90cm(貝雷梁排距90cm),可以按全 跨均布線荷載考慮。每根方木須承受荷載Q=1170/(2

8、*30)=19.5KN,線荷載q=19.5/0.9=21.7KN/m ,按單跨簡支梁計算，則跨中彎矩 M=0.125ql2=2.19KN m 20*20cm方木截面模量 W=2&6=1333.3cm3, M/W=1.64N/mrfl11N/mri;撓度：l=204/12=1.333*10 4cm, f=1.302*q*l 4心00EI)=1.302*21.7*900 4/(100*9 x 103*1.333*10 8) =0.2mmv900/500=1.8mmo剪力：20*20cm方木最大允許剪力 Vma=200mm*200mm*1.7N/rm«8000N=68KN 實際承受

9、剪力 V=0.5ql=0.5*21.7*0.9=9.8KN<V ma>=68KN3 、分配橫梁分配橫梁最不利情況為吊車位于鋼管樁頂時，此時最大彎矩出現(xiàn)在中墩支座處，橫梁自重、貝雷梁及橋面方木重量G=2.22*9+24.2*12=310.38KN ;履帶吊重量 G=1170KN橫梁總荷載 G=310.38+1170=1480.4KN則橫梁線荷載q=1480.4/8=185.0KN/m ;按雙跨簡支梁計算：兩等跨連續(xù)梁的內(nèi)力和撓度系數(shù)號瞎內(nèi)懾大彎短Jf力睜度中點握度1<MiV；- J%as6:h丄匚：i工Lju1 -O.crroo.orro-Q, 125-0+3M-0.6230,

10、<25-0. 3750,5210.521WJF叫此時中墩支座處橫梁彎矩 M=0.125ql2=0.125*185.0*4 2=370KN- mM/W=370*1& (1139.0*3 ) =108.3MPaC205MPa撓度：跨中撓度 f=0.521*q*l 4/(100EI)=0.521*185.0*40004/(100*2.1*10 5*22781*104*3)=1.8mmv4000/500=8mm。剪力：實際最大剪力在中間鋼管樁頂， V=0.625ql=0.625*185.0*4=462.532KN,則橫梁剪應力 t =462.5*10 / (94*3*10 )=16.4M

11、Pa<T =120Mpa4、鋼管樁承載能力：鋼管樁打入深度18m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，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)，取1.0 ;則單樁承載力容許值：Ra =0.5 X（ 0.63 X 3.14 ） X 1.0 X （34 X 5.7+46 X 1.1+48 X 5.3+50 X 3.7+56X 1.4+54 X 0.8 ） =796.6KN;按照地質(zhì)勘察報告中Q6孔數(shù)據(jù)，如下:地層編號地層名稱層底標咼（m層厚（m樁側(cè)土的摩

12、阻力 標準值（KPa1粉質(zhì)粘土-11.305.734粉質(zhì)粘土-12.401.1461粉質(zhì)粘土-17.705.3481粉質(zhì)粘土-21.403.7502粉砂-22.801.4563粉質(zhì)粘土-26.904.154鋼管樁自重28KN鋼管樁承受的最大荷載 F=462.5+28=490.5KN<Ra=796.6KN滿足要求。壓桿穩(wěn)定：便橋車輛荷載的制動力。車輛行駛速度要求不大于 10km/h，同時制動力可 經(jīng)棧橋上部結(jié)構(gòu)分配，計算中不考慮便橋梁部與樁頂?shù)哪Σ亮?，故對制動力在?算中不做考慮。河道的水流對樁身沖擊力，采用公式：F=KrAv2/2g3K=0.8，r 為水的容重 9.8KN/m，V=2.0

13、m/s。2F仁0.8*9.8*0.99*8.2*2.0/ （2*9.8 ） =13.0KN（河道水流沖擊力）作用于水深1/3處（標高-1.23m） 0?。河嬎闼娓叱?1.5m, 河床標高-6.7m,水深8.2m,河道流速取2.0m/s。河道漂浮物如冰塊對樁身的撞擊力。采用公式F=Wv/gtF2=500*9.8*2.0/9.8*仁1KN(漂浮物撞擊力)作用于水面。取計算水面高程 +1.5m,河道流速取2.0m/s ,河道漂浮物的撞擊力計算中取漂浮物重量500kg。便橋施工及使用階段，應對河道中較大的漂浮物體采取必要的攔截措施，以保證便 橋的安全。尤其注意防止較大(100cm*100cm*50c

14、m以上)冰棱的撞擊。因為鋼管樁打設時不是理論上的完全豎直狀態(tài)，所以取鋼管樁存在1%的傾斜度時，鋼管的彎矩 M=604.3* (1%*L) =490.5*(0.01*12.46)=61.1KN m,L 為樁頂至鋼管樁反彎點的長度，本次計算取樁頂至有效嵌固深度位置的長度，即 L=1+8.2+3.26=12.46m。水流產(chǎn)生的彎矩 M=13* (8.2*2/3+3.26 ) =13*8.7=113.1KN m漂流物產(chǎn)生的彎矩 M=1* (8.2+3.26 ) =11.46KN- m 則此狀態(tài)下鋼管樁承受的偏心彎矩 M=61.1+113.1+11.46=185.7KN m 鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范5.2.2條對

15、壓彎構(gòu)件穩(wěn)定性的驗算公式如下：5. 2.2彎矩作用崔對林軸平面內(nèi)f繞”軸)的實腹式壓遺樹件.其聽定性慮按F列規(guī)定計算：1彎販作用平面內(nèi)的穩(wěn)定性弓十切(5, 2,2-1)*人(If呂是)我中 N所汁算枸杵段范由內(nèi)的軸心隹力！代一一彎矩作用平而內(nèi)的軸!>旻壓構(gòu)件穩(wěn)定殺數(shù)；M,一一所計算構(gòu)件段范圍內(nèi)的蜃丈瘴矩+審“ 在羽矩柞用平面內(nèi)對較大覺樂纖維的毛戟面摸乩.-尊冊痔矩系數(shù)、應按下列規(guī)足睪用；1) 框架柱和兩端支車的構(gòu)件】0)無嶺向荷戲柞屈時端="盼6 35說，鴻和阿為端 殍矩.樓構(gòu)件產(chǎn)生同向曲率(無反彎巨J時腿岡號；便枸仲 產(chǎn)坐反向貼率有反彎點】時取異號 有端巧忠和描向荷戟同時柞用

16、時；使構(gòu)件產(chǎn)生弼向曲率時總 75愷構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率時審+=-0丄5； 無端彎矩但有橫向荷鞍作用時:比尸XX2) 璉臂構(gòu)件和分斬肉力未爭燎二階效應的無支樓純框架和蒯克萍椎架拄化 =1嘰其中單樁實際最大荷載N=490.5kN;軸心受壓桿件穩(wěn)定系數(shù)，按細長比 入=L/i=12470/220=56.7，查表得忻0.829。L取鋼管樁頂至鋼管樁在河床中的有效嵌固深度位置的長度。鋼管樁頂標高取為2.5m，河床面標高最底為-6.71m，有效嵌固深度值為：2( d+1) =2X (0.63+1) =3.26m，貝U L=2.5+6.71+3.26=12.47m。A-立桿截面積：© 630*8mm鋼管

17、為 156.3cm2; B m>=1.0 ; M=185.7KN mY x=1.15 ; W=2400.4cm N'ex=3.142*2.1*10 5*156.3*10 7(1.1*56.7 2)=9151.2KN。 n ,氐M 化 此叭屮o飛是)=490.5*10 3/(0.829*156.3*10 2)+1.0*185.7*10 6/1.1532*2400.4*10 *1-0.8*(490.5/9151.2)=108.1N/mm< f=190MPa故單樁穩(wěn)定性符合要求。5 、移動荷載影響線以80噸履帶吊吊7噸振動錘作為棧橋縱梁承受的移動荷載，做出當?shù)踯囍?心位于不同位置

18、時棧橋縱梁跨中位置彎矩 M的影響線如下：-800.5KN mMc-800.5KN m-13 -2994.3KN m由上述棧橋跨中彎矩M影響線圖可以得出，當履帶吊重心位于跨中位置時， 縱梁承受彎矩最大，為2994.3KN?m彎矩最大位置為跨中。因此，本計算書將 1 臺80噸履帶吊吊7噸振動錘位于跨中位置時做為棧橋貝雷梁最不利受力情況是 符合實際的。以80噸履帶吊吊7噸振動錘作為棧橋面板（20*20cm方木）承受的移動荷 載，做出當?shù)踯嚶膸е芯€位于方木不同位置時面板跨中位置彎矩M的影響線如下:-1.1KN mMc-1.1KN m-2.19KN m由上述面板跨中彎矩 M影響線圖可以得出，當履帶吊履帶

19、中心線位于跨中位置時，面板承受彎矩最大，為 2.19KN?m彎矩最大位置為跨中。因此，本計算書將履帶吊履帶中心線位于跨中位置時做為面板最不利受力情況是符合實際 的。(三) 鉆孔平臺鉆孔平臺承受最不利荷載為1臺80噸履帶吊吊7噸振動錘，自重117噸。1 、貝雷梁鉆孔平臺最大跨徑10.5m，此處仍按12m計算，計算結(jié)果偏安全。最大彎矩M=2994.3KNm 單排貝雷梁截面模量 W=3340m3，故M/W=2994.3 *103/(3340*8)=112.1N/mm 2< 205MPa撓度：自重引起的撓度 f 1=1.302*q*l 4/(100EI)=1.302*20.1*120004/(1

20、00*2.1*10 5*250500*104*8)=1.38mm；履帶吊引起的撓度：f2=8.88mm則跨中總撓度 f=f 1+f2=10.26mmv12000/500=24mm剪力：321貝雷片單片容許剪力為245KN則棧橋貝雷片總允許剪力Vma=245*8=1960KN 支座處剪力最大，剪力 V=705.6KN<VaF1960KN2、方木80t履帶吊履帶寬度80cm方木跨度為200cm每根方木須承受荷載 Q=1170/(2*30) =19.5KN,線荷載q=19.5/0.8=24.4KN/m，按單跨簡支梁計算，計算簡 圖如下，其 a=0.6m, c=0.8m， l=2.0m，q=24

21、.4KN/mH =肯 肚躲叫N號：AT? R; N.=號；CD At M,AC ft: P.fl* - - -占胃 J J1)CDK, /,勰口一尸_咤疋+筆評履帶吊引起的跨中彎矩 M=7.8KN m;20*20cm方木截面模量 W=2&6=1333.3 ent M/W=5.9N/m2<11N/mi720*20cm 方木慣性矩I=a4/12=204/12=1.333*10 'em1，履帶吊引起的撓度：f=2.5mm<2000/500=4.0mm剪力：20*20cm方木最大允許剪力 Vma=200mm*200mm*1.7N/mm8000N=68KN實際承受剪力 V=0

22、.5Q=0.5*19.5=9.8KN<VmaF68KN3 、分配橫梁分配橫梁受力優(yōu)于棧橋，不再進行驗算。4、鋼管樁鋼管樁承受荷載與棧橋相同，不再進行驗算。(四) 開啟棧橋開啟棧橋關閉時，承受荷載與12m跨標準段棧橋相同，不再進行驗算1、提升門架貝雷梁開啟棧橋開啟時，棧橋部分重量 G=30.2噸=302KN由4個卷揚機提升，卷揚機自重取10KN則貝雷梁在每個卷揚機位置荷載 P=302/4+10=85.5KN,計算簡圖如下，其中 a=1.5m, l=12m, P=85.5KN:AT® t -CD 甌此=亠 2f)最大彎矩M=Pa=85.5*1.5=128.3KNm 單排貝雷梁截面模

23、量 W=3340mi，故M/W=128.3*10/(3340*2)=19.2N/mm 2<205MPa最大撓度 f=2.1mm<15000/500=30mm剪力：321貝雷片單片容許剪力為245KN則棧橋貝雷片總允許剪力Vma=245*2=490KN卷揚機處剪力最大，剪力 V=85.5KN<VaF490KN2、門架貝雷梁下雙拼40b工字鋼貝雷梁重量為35.6KN，工字鋼跨中集中荷載 P=(35.6+85.5*2)/4=51.7KN。最大彎矩 M=Pl/4=51.7*2/4=25.9KN m,M/W=25.9*1(0/2280=11.4MPa<205MPa最大撓度 f=P

24、l 3/ (48EI) =0.1mm<2000/500= 4mm2剪力：允許剪力 Vma>=94.07*10 *2*120=2257.7KN。支座處剪力最大，剪力V=51.7/2=25.9KN<Vma=2257.7KN。3 、提升門架立柱開啟部分重量由16根立柱分擔，門架上40b工字鋼總重23.6KN,每根立柱荷載 P=(302+10*4+35.6*2+23.6)/16=27.3KN<Ra偏心受力：河道的水流對樁身沖擊力F仁13.0KN,(河道水流沖擊力)作用于水深1/3處 (標咼-1.23m) o河道漂浮物如冰塊對樁身的撞擊力F2=1KN(漂浮物撞擊力)作用于水面。因為鋼管樁打設時不是理論上的完全豎直狀態(tài)，所以取鋼管樁存在1%的傾斜度時，鋼管的彎矩 M=65.5*