4排單層貝雷桁架棧橋設(shè)計(jì)及驗(yàn)算書(鋼管樁基礎(chǔ))

1、.擬建棧橋計(jì)算書1、概述1.1 設(shè)計(jì)說明本工程項(xiàng)目擬建棧橋結(jié)構(gòu)形式為 4排單層貝雷桁架，使用 900型標(biāo)準(zhǔn)貝雷花架進(jìn)行橫向聯(lián)結(jié)，棧橋縱向標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)跨徑為 12m，橋面系為橋面板；橫向分配梁為 I22，間距為0.75m；在橫向分配梁縱向鋪設(shè) I12.6工字鋼，間距為 0.24米，I12.6工字鋼要花焊在 I25 橫向分配梁上；橋面板采用 =8mm 鋼板，與 I12.6工字鋼進(jìn)行焊接；基礎(chǔ)采用 63010mm鋼管樁，按柱樁設(shè)計(jì)，為加強(qiáng)基礎(chǔ)的整體穩(wěn)定性，每排鋼管樁間均采用 12號槽鋼連接成整體，樁長 9米，外包 1.0米厚 C25混凝土；墩頂橫梁采用 2工25a。棧橋布置結(jié)構(gòu)形式如下圖 1。圖 1、棧

2、橋一般構(gòu)造圖（單位： cm）棧橋橋墩按線路前進(jìn)方向編號為 1# 16#墩，從功能上分兩種，分別為單排樁一般樁、雙排樁制動樁，兩種橋墩結(jié)構(gòu)形式及功能說明如下：單排樁一般樁：單排、每排3根樁，樁中心間距 2.2m,樁頂標(biāo)高 m，樁間設(shè)置橫向.連接系，樁頂設(shè)置雙排 I25a工字鋼支撐貝雷架主梁，與貝雷架主梁間不連接，不傳遞縱向水平力。雙排樁制動樁：在 1# 、8# 、9#和 16#墩設(shè)置，共 4處。雙排 (中心排距 3m)，每排 3根樁，樁中心間距為 2.2m，樁頂標(biāo)高 m，樁間設(shè)置橫向連接系，樁頂設(shè)置雙排I25a工字鋼支撐貝雷架主梁，設(shè)置縱向拉桿固定貝雷架主梁以縱向水平力。棧橋行車道兩側(cè)設(shè)置方木路

3、緣，橋面兩邊設(shè)置鋼管護(hù)欄，欄桿高度為1.1m，采用7575 8角鋼焊接在橫向分配梁 I25a工字鋼上 ,每根分配梁上焊一根 ,主要電纜和通水管等設(shè)施擱置在上面 ,減少對棧橋交通的影響。1.2設(shè)計(jì)依據(jù)1）公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2004）2）公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ024-85）3）公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ025-86）4）公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTJ0412000）1.3技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1）設(shè)計(jì)頂標(biāo)高；2）設(shè)計(jì)控制荷載：棧橋運(yùn)營期間：施工重車荷載主要表現(xiàn)在9m3混凝土罐車，砼罐車自重 20T+砼重22.5T，考慮 1.4的動力系數(shù)，按照 60T荷載對棧橋橋面分配梁

4、 I22a進(jìn)行驗(yàn)算；考慮本棧橋橋位實(shí)際地理?xiàng)l件，其施工工藝?yán)?0T履帶吊車采用“釣魚法”施工， 50T履帶吊自重 50T+吊重 25T，考慮車輛自重及 1.3的車輛沖擊系數(shù)，棧橋設(shè)計(jì)中選擇 100噸履帶吊車荷載進(jìn)行貝雷梁及承重梁的驗(yàn)算；3）設(shè)計(jì)行車速度 10km/h 。2、按截面一設(shè)計(jì)的棧橋檢算2.1 上部結(jié)構(gòu)恒重（ 6 米寬計(jì)算）1） 8mm厚鋼板，單位面積重 62.8kg，則 0.628kN/m 2；2）面板分配梁工 12.6,單位重 14.21kg/m，則 0.14kN/m ，間距 0.24m；.3）面層橫向分配梁： I 22，單位重 33.05kg/m，則0.33kN/m ，1.98

5、kN/ 根，間距 0.75m；4）縱向主梁：橫向 6排321型貝雷梁， 6.66kN/m ；5）樁頂分配主梁： 2I25a，單位重 38.1kg/m ,則0.762kN/m 。2.2 車輛荷載由于本項(xiàng)目橋面系 8mm面板與 I12.6焊接成框架結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，在此不再對面板進(jìn)行計(jì)算，僅對面板主加強(qiáng)肋 I12.6進(jìn)行驗(yàn)算，其荷載分析如下：1）自重均布荷載： 0.305kN/m ，電算模型自動附加在計(jì)算中，不另外進(jìn)行添加。2）施工及人群荷載：不考慮與梁車同時作用。3）I12.6斷面內(nèi)間距為 24cm，橫向分配梁間距為 0.75m，其受力計(jì)算按照跨徑為0.75m的連續(xù)梁進(jìn)行驗(yàn)算。汽車輪壓：車輪

6、接地尺寸為0.5m0.2m,每組車輪壓在 2根I12.6上，則單根 I12.6承受的荷載按照集中力計(jì)算為250 kN22=62.5kN，轉(zhuǎn)換成線性荷載為 62.5 kN0.2=312.5 kN/m；13方砼罐車橫向及縱向布置圖100T單側(cè)履帶壓：單側(cè)履帶著地尺寸為 0.7m 4.69m，單側(cè)履帶荷載按線性荷載計(jì)算為 1000kN/m 2 4.7=106.4kN/m。3、按截面一設(shè)計(jì)的棧橋上部結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算3.1 橋面系（1）荷載計(jì)算因橋面板為整體結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度及穩(wěn)定性較好，故此處不做單獨(dú)驗(yàn)收。僅對橋面縱向分配梁 I12.6進(jìn)行計(jì)算。單邊車輪作用在跨中時，I12.6a彎矩最大，輪壓力為簡化計(jì)算可作為

7、集中力。荷.載分析：1）自重均布荷載： 0.305kN/m(面板 + 梁重 )2）施工及人群荷載：不考慮與汽車同時作用3）汽車輪壓：車輪接地尺寸為 0.5m0.2m, 最大軸重為 250kN，每軸4組車輪，則單組車輪荷載為 62.5kN，每組車輪壓在 2根I12.6上，則單根 I12.6承受的荷載按照集中力計(jì)算，轉(zhuǎn)換成線性荷載為 62.5 kN0.2/2=156.25 kN/m ；則單邊車輪布置在跨中時彎距最大計(jì)算模型如下1 受力模型2 彎矩圖 (Mmax=5.11kN.m)3選用 I12.6a，則 Wx=77cm ；3=M/W=5.11kN.m /77cm=66.4Mpa =188.5 Mp

8、a；滿足強(qiáng)度要求。（根據(jù)公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范第1.2.10條有：對于臨時結(jié)構(gòu)有 1.3 1451.3188.5Mpa）100T單側(cè)履帶壓：單側(cè)履帶著地尺寸為 0.7m 4.69m，單側(cè)履帶荷載按線性荷載計(jì)算為 1000kN/m 2 4.7=106.4kN/m156.25 kN/m故此處履帶輪壓不作驗(yàn)算。（2）剛度驗(yàn)算該結(jié)構(gòu)的容許撓度為不大于結(jié)構(gòu)總長的1/400。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊323撓度： f max=qcl （8-4+ ）/384EI.=c/l=0.2m/0.75m=0.2732354-4f max =31.25KN 0.75（ 8-40.27 +0.27 ）/（3842.

9、110 MPa158cm ）=8 10 m 0.75m/400=1.8810-3m3.2 I22 橫向分配梁內(nèi)力計(jì)算（1）荷載計(jì)算單邊車輪作用在跨中時，橫向分配梁的彎矩最大，輪壓力為簡化計(jì)算可作為集中力。荷載分析：1）自重均布荷載： 0.305kN/m 0.75/0.2m+0.33kN/m 1.47kN/m2）施工及人群荷載：不考慮與汽車同時作用3）汽車輪壓：13m3砼罐車當(dāng)后車輪布置在跨中時彎矩最大，計(jì)算模型如下：6.2.3受力模型(Mmax=28.14kN.m，Qmax104.78kN)選用 I 22a234則 A= 42.1cm, W=310cm ， I/S=18.9(I=3400 cm

10、 ，S=174.9)，b=0.75cm.=M/W=28.14/0.31=90.77MPa188.2 MPaQS104.7873.9MPa =85 1.3=110MpaIb18.90.75（2）剛度計(jì)算根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊撓度： wmax=0.0004m6m/400=0.015m結(jié)構(gòu)剛度與強(qiáng)度均滿足要求。3.3 12m跨貝雷梁內(nèi)力計(jì)算3.3.1 12m跨貝雷梁內(nèi)力計(jì)算荷載分析：1）自重均布荷載： q1 =0.305*10+1.98/0.75 6.66 =12.35KN/m；2）施工及人群荷載 : 不考慮與車輛同時作用；3）本項(xiàng)目棧橋最大設(shè)計(jì)跨徑為12m，單跨貝雷梁受力最不利的情況為50T履帶

11、吊車行駛到跨中位置作業(yè)，貝雷梁承受最大彎矩，50T履帶吊車作業(yè)荷載 100T10/4.7m=212.77 kN/m 。據(jù)此，利用 SAP2000建立受力模型如下：受力模型.(Mmax=1590.6kN.m， Qmax=569.6kN)節(jié)點(diǎn)反力圖 (Nmax=729.18N)履帶吊作用在墩頂，貝雷梁承受最大剪力，利用SAP2000建立受力模型如下：受力模型(Mmax=967.3kN.m， Qmax=900.13kN)節(jié)點(diǎn)反力圖 (Nmax=1039.65N)13方罐車后輪作用在跨中.(Mmax=940.45kN.m，Qmax=453.34kN，Nmax=572.81N)13方罐車后輪作用在墩頂(

12、Mmax=378.81kN.m， Qmax=350.73kN，Nmax=692.39KN)經(jīng)過上述分析知，貝雷梁最大彎矩M max2=1590.6kN.m，最大剪力 Qmax2=900.13kN，最大支座反力 Nmax=1039.65KN?？v向主梁選用 6排單層貝雷架，則貝雷梁容許彎矩 M=788.2 6=4729.2kN.m，容許剪力 Q=245.2 6 1471.2kN。Mmax=1590.6kN.mM= 4729.2kN.m；.Qmax=900.13kNQ 1471.2kN，滿足強(qiáng)度要求。截面特性： I=5 1054=20105cm4。撓度 wmax=Fl3/48EI=1000KN 12

13、3/ （482.1105MPa20 105cm4）=8.510-5m12m/400=0.03滿足要求。3.4 承重梁內(nèi)力分析承重梁一作為棧橋結(jié)構(gòu)的主要承重結(jié)構(gòu)，是棧橋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定安全的生命線，擬采用兩排 2I25a型材為承重梁。查鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算手冊得各相關(guān)力學(xué)參數(shù)如下：W=2 402cm3=804cm3,A=248.5=97cm2,4I=2 5023cmI/S=21.58cm，d=0.821.6cm，根據(jù)第 3.3節(jié)對貝雷梁的計(jì)算分析，得到最大節(jié)點(diǎn)反力為 1040kN，主縱梁為 6排單層貝雷，考慮荷載不平衡分布系數(shù) 1.2，則單排貝雷對承重梁一的作用力為 F=1.21040kN/6/2=104kN 。

14、下面對橋臺最不利情況下，承重梁一的內(nèi)力情況進(jìn)行建模分析 , 采用施工計(jì)算程序及示例 (西南交通大學(xué)出版 )中平面鋼架程序 (YY.FOR)進(jìn)行檢算。計(jì)算模型 (標(biāo)注單位為厘米 )、輸入數(shù)據(jù)：8 9 3 6 1 210000000123456782 34567899*.000100489*0.015260 0.4 0.9 2.2 2.65 3.1 4.4 4.9 5.3.9*02110501080101346796*06*1046*0、結(jié)構(gòu)計(jì)算：STATIC ANALYSIS OF PLANE FRAMEjoints displacement(unit:mm,rad)join1-x direct

15、ion 2-y direction 3-m rotation(rad)1.00000.13346.000472.00000.00000.000073.00000.10890-.000304.00000.10523.000305.00000.00000.000006.00000.10523-.000307.00000.10890.000308.00000.00000-.000079.00000.13346-.00047member end-force(unit:kN,kN-m)memberM1M2Q1Q2N1.000-41.600104.000-104.000.000.241.60010.131

16、-103.461103.461.0003-10.1319.430.539-.539.0004-9.430-37.612104.539-104.539.000537.6129.430-104.539104.539.0006-9.43010.131-.539.539.0007-10.131-41.600103.461-103.461.000841.600.000-104.000104.000.000support reactions(unit:kN,kN-m)bear joinX-direction Y-direction M- rotation2.0000-207.4613.000005.000

17、0-209.0773.000008.0000-207.4613.00000、計(jì)算結(jié)果分析：最大撓度 fmax=0.13mm，發(fā)生在 1# 和 9# 節(jié)點(diǎn) (如圖計(jì)算簡圖所示 )，最大彎矩 Mmax=41.6KNm ，發(fā)生在 2# 和 8#節(jié)點(diǎn) (如圖計(jì)算簡圖所示 )，最大剪力 Qmax=104.539KN，發(fā)生在 5# 節(jié)點(diǎn) (如圖計(jì)算簡圖所示 )，支點(diǎn)反力： R1=R2=207.461KN,R3=209.077KN。最大彎曲應(yīng)力：=Mmax/W=41600/804=52MPa1.32=0.9188.2MPa=169MPa(根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊 e=l0x/h/ y=19,查表允許應(yīng)力折減系數(shù)

18、 2=0.9)最大剪應(yīng)力：.=Q max/(Ix/Sx)/t=104.539/21.58/1.6=30MPa =100MPa最大撓度fmax=0.13mm f=L/400=1300/400=3.25mm強(qiáng)度和剛度滿足要求。4、鋼管樁承載力根據(jù)上述計(jì)算分析知， 鋼管樁基礎(chǔ)單樁承載力最大的情況出現(xiàn)在履帶吊車在單排樁基礎(chǔ)頂施工作業(yè)時，單樁最大承受荷載約 351.96kN?？紤]本項(xiàng)目的地質(zhì)條件及設(shè)計(jì)提供的相關(guān)地質(zhì)資料，施工中選用混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)。根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，選擇單排兩根樁的墩基礎(chǔ)對鋼管樁進(jìn)行檢算：臨時支墩采用Q235 鋼管，外徑600mm，壁厚 8mm，每米重116.7Kg，截面積A=148.7c

19、m2, 回轉(zhuǎn)半徑 i=21cm, 壓桿的長細(xì)比=l 0/I, l0 取為 28.0m,則=l 0/i=76, 則壓桿的承載力折減系數(shù)取值為 0.748，根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊臨時結(jié)構(gòu)允許應(yīng)力 可提高 1.2 倍,壓桿穩(wěn)定的允許應(yīng)力 =1.2,單根鋼管的允許承載力 :P=1.2A=0.748 116.710-41.2 140106=1466KN根據(jù)單根主橫梁檢算結(jié)果，單根立桿的最大壓力為:Pmax=209.077KN+1.167KN/m 8m=218KN P=1466KN所以立柱的穩(wěn)定性滿足要求。5、橋墩整體穩(wěn)定性計(jì)算為簡化計(jì)算，取棧橋上部結(jié)構(gòu)自重為16.5KN/m, 取活載 (滿載 13 方混凝土罐