板桥河便桥设计检算书Word格式.docx
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1、便桥设计概况
1.1、工程概况
柯坦河中桥起止点里程为DK7+508.5~DK7+685.17,位于庐江县境内,全长176.67m。
线路在DK7+580.2~DK7+611.95处跨越柯坦河,与线路夹角为48度。
大桥自东向西跨柯坦河,共长40米。
柯坦河常年有水,水深1.5~1.8m。
河堤、边坡长有荒草。
桥址处河沟较为顺直,水流流向由南向北。
设计采用简支梁越柯坦河。
其中2#、3#墩在柯坦河河堤上。
1.2、水文地质情况
柯坦河是庐江县境内的一条河道,桥址处河道顺直,河槽断面滩槽分明岸坡规则,岸坡顺直,为人工筑过,水流较缓。
本桥桥址处于板桥河下游,桥位处沿线路方向河道宽约40m(线路方向与河流的交角48度,后面的河宽均为顺线路方向的宽度),河道两侧为基本农田。
该河段20年一遇洪水位为28.61m,流量420m3/s,河底地质粉质粘土、淤泥质粉质粘土、细圆砾土层状交错分布为主。
1.3、施工栈桥设计
根据施工现场地形、地貌情况、水中墩的布置特点及施工运输需要,在桥址上搭设临时钢便桥一座,主要用于混凝土罐车通行,吊机吊装作业,小型机具的运输和行人上下班,设计荷载80吨。
根据柯坦河20年一遇洪水位、桥梁墩台高程、桥址处地形等情况,便桥设计跨度为(3+7.5+9+9+9+7.5+3)米。
便桥净宽4.5米,桥梁全长48米,共6跨。
便桥主梁使用321型标准贝雷片,为2组双排单层贝雷梁,每组贝雷梁之间用8#槽钢连接,2组贝雷之间每节1根;
横梁使用25#工字钢,每节4根;
桥面纵梁采用12#工字钢间隔30cm铺设;
栏杆高1.2m,立柱间距3m。
桥台及桥墩均用φ529mm*10mm钢管桩打设,在便桥两端打设桥台桩,桥台桩为2*2排列,横向中心距为3.5m,纵向为3m,其余桥墩均为1*2排列,横向中心距3.5m,桩口采用开槽方法将2根36#工字钢并焊架设,贝雷片与盖梁之间用小龙门固定。
钢管桩之间用14#槽钢作为剪刀撑,若水面净空过低时,则安装八字撑。
详见设计图。
2、施工便桥设计检算
2.1基本参数
40b工字钢的截面模量Wx=1140cm3;
腹板厚度tw=12.5mm;
单位重量:
73.8Kg/m;
Ix=22780cm4;
Ix:
Sx=33.6cm;
E=210GPa。
28a工字钢单位重量:
31.427Kg/m。
人群及其它荷载:
q1=2KN/m
根据施工需要,栈桥车辆行驶10方混凝土罐车及40t履带吊,计算按罐车重载40t,履带吊重载50t考虑。
车辆荷载冲击系数近似取0.2,由于履带吊行使缓慢,不考虑冲击系数。
2.2标准跨检算
2.2.1、纵梁检算
栈桥基础及墩身采用Φ63cm-10mm钢管三根,跨中采用直径63cm-10mm钢管桩三根,钢管顶部用双40a工字钢做横梁,横梁上纵向布置40b工字钢,纵向工字钢总计12根,如下图所示:
1、计算模型
(1)履带吊:
(2)10方罐车:
模型断面(四根40b工字钢共同受力)如下图:
冲击系数根据MIDAS程序自行计算,见下面计算公式:
2、按罐车作为移动荷载在栈桥上行驶,弯矩包络图如下:
从弯矩包络图中可以看出,梁体的最大弯矩是67.9tm。
四根40b工字钢共同承受67.9tm的弯矩,单根承受17tm。
40b工字钢的抗弯截面模量W=1140cm3。
计算得出工字钢的应力是149MPa。
3、按罐车作为移动荷载在栈桥上行驶的竖向位移图:
单位m
跨中最大竖向位移是4.4cm。
4、履带吊在栈桥上行驶的计算模型图如下:
5、履带吊在栈桥上行驶的竖向变形图如下:
由上图可知跨中最大竖向位移是4.4cm。
6、履带吊在栈桥上行驶的应力图如下:
t/m2
跨中最大应力是145MPa。
2.2.2、横梁检算
由于车辆严格按照车道布置方式行驶,车道正下方为支点位置,横梁只起到传力作用,不进行验算。
2.3单根钢管墩能承受的最大荷载检算
钢管采用Φ63cm-10mm型号,该钢管的截面面积是0.039m2,按100MPa的应力控制,那么单根钢管能承受3900KN,满足行车要求。
2.4桩基础检算
按单向重车计算,且集中荷载布置在墩位位置上:
恒载:
G1=8.43*11.4/3=32KN
汽车荷载:
偏于安全按汽车直接作用在桥墩上G2=250KN
即需要满足的最大竖向承载力为:
即要求桩的容许承载力必须大于332kN
基础采用钢管桩基础,钢管桩深度是11m,根据该桥位的地质资料检算如下:
2.4.1、设计资料
1、基桩设计参数
成桩工艺:
钢管桩
承载力设计参数取值:
根据建筑桩基规范查表
孔口标高10.68m
桩顶标高10.70m
桩身设计直径:
d=0.63m
桩身长度:
L=11.00m
桩尖端部构造形式:
敞口
2.岩土设计参数
层号
土层名称
层厚(m)
层底埋深(m)
岩土物理力学指标
极限侧阻力qsik(kPa)
极限端阻力
qpk(kPa)
(1)3
粉质黏土
6
17.00
N=120.00
45
840
3.设计依据
《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)以下简称《桩基规范》
《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)以下简称《基础规范》
2.4.2、单桩竖向抗压承载力估算
1、计算参数表
土层
计算厚度li(m)
极限端阻力qpk(kPa)
7.00
2.桩身周长u、桩端面积Ap计算
u=×
0.63=1.98m
Ap=×
0.632/4=0.31m2
3.单桩竖向抗压承载力估算
钢管桩外直径ds=0.63m
根据建筑桩基规范表5.2.10查表,侧阻挤土效应系数s=0.93
桩端进入持力层深度hb=7.00m,hb/ds≥5,根据建筑桩基规范公式5.2.10-3,计算桩端闭塞效用系数p:
p=0.8s=0.8×
0.93=0.744
根据桩基规范5.2.10按下式估算单桩承载力
Quk=Qsk+Qpk
土的总极限侧阻力标准值为:
Qsk=sqsikli=0.93×
1.98×
(45×
7.00)=580kN
总极限端阻力标准值为:
Qpk=pqpkAp=0.744×
840×
0.31=194kN
单桩竖向抗压极限承载力标准值为:
Quk=Qsk+Qpk=580+194=774kN
单桩竖向承载力特征值Ra计算,根据基础规范附录Q条文Q.0.10第7条规定。
Ra=Quk/2=774/2=387kN>332kN能够满足要求。
3、钢便桥的施工
(1)便桥施工时应按设计位置进行准确放样,保证便桥位置和标高均能满足设计要求。
(2)施工用的各种材料必须采购正规厂家的合格材料,所有材料要有合格证明资料。
(3)便桥施工从南岸向北岸方向施工,逐跨推进。
(4)钢管桩运输、堆放。
直接汽车根据现场施工进度组织分批运送至工地,避免钢管桩运输过程中受压变形破坏。
钢管桩运输过程堆放按沉桩顺序可采用多层叠放,各层垫木位于同一垂直面上,但叠放层数不易超过三层,以保证行车安全。
钢管桩起吊、运输和堆存过程中须避免因碰撞等原因而造成管身变形的损伤。
注意在钢管桩沉放前再次检查管节焊缝。
(5)钢管桩沉放前先计算出每根钢管桩的所在位置的坐标。
沉放时在正面布置一台全站仪观测定位。
(6)使用DZ40振动锤带液压夹下沉钢管桩,振动锤额定激振力为23t,可以满足本工程的要求。
起吊设备采用35t履带吊机。
钢管桩沉放应注意:
振动锤中心和桩中心轴应尽量保持在同一直线上;
每一根桩的下沉应连续,不可中途停顿过久,以免土的摩阻力恢复,继续下沉困难。
沉放过程加强观测,钢管桩偏位不得大于5厘米,垂直度不得高于1%。
(7)钢管桩沉放完毕后,测设分配梁横向轴线,在各钢管桩上焊接桩帽。
安装已拼接好的40b工字钢分配梁,与桩帽焊接→钢管桩填充砂石,用水冲法密实→安装40b工字钢纵梁,并与40b分配梁焊接(设加劲板),纵梁之间焊接横向∠75×
75×
7mm角钢水平撑杆→在纵梁上铺设28a的槽钢桥面→加设安全栏杆。
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