红光桥钢便桥设计计算书Word文档下载推荐.docx
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1.1桥位工程地质条件
桥址处ZK11钻孔从上到下地质土层情况详见附表1。
附表1桥位地质土层情况表(ZK11)
土层序号
土层名称
层厚(m)
层底标高(M)
②
黄土状土
5.4
382.72
③
砂类土
9.1
373.62
④
圆砾
10.0
363.62
④-1
4.0
359.62
⑤-1
粉质粘土
4.8
354.82
⑤
1.5
353.32
1.7
351.62
2.9
348.72
3.8
344.92
⑥
13.6
331.32
⑥-1
1.0
330.02
⑦
13.7
316.62
⑦-1
1.3
315.32
12.2
303.12
1.2主桥结构设计
西咸新区沣东新城红光路沣河桥全长917m,起点桩号为K0+896,终点桩号为K1+813.00,单幅桥面宽27m,中央分隔带1m,全桥宽度55m。
桥梁工程包含咸阳端引桥、主桥及西安端主桥三部分,主桥跨越沣河,其上部结构为(55+5×
100+55)变截面预应力连续箱梁,下部为矩形实心墩配钻孔灌注桩基础。
主桥9-12#桥墩位于沣河主河道,根据临建规划,在主桥上游侧搭设400m的钢便桥,以解决汛期过水及施工期间左右岸的通行问题。
2、设计和计算依据、条件
2.1设计条件
(1)《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ025-86)
(2)《钢结构设计规范》(GB50017-2003)
(3)《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)
(4)《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2007)
2.2施工关键设备
(1)钻孔设备:
冲击钻;
(2)吊装设备:
50t履带吊吊重15t;
(3)350kN砼罐车(空载200kN)错车。
;
2.3平台与支钢便桥设计
钻孔平台与主钢便桥相连,保证钻孔施工时机械物资的周转与吊装,并为后续承台施工提供吊装平台。
钢便桥设计为上承式321贝雷梁钢桥由下至上为:
①Φ600x10钢管桩做为基础;
②2工45b型钢做为桩顶承重梁;
③3组贝雷桁架做为主分配梁;
④贝雷上间隔40cm铺设H350X175横梁;
⑤面板采用δ=10mm钢板;
附图1钢便桥横断面结构图
附图2钢便桥整体布置图
基础:
ZQ1~ZQ32号墩采用Φ600×
10mm钢管桩基础;
桥台采用C30混凝土桥台,台后与施工便道顺接。
钢便桥设计共为33跨,连续墩采用单排3根桩基,桩间距2.3m;
钢钢便桥下横梁采用双支I45b,以321型贝雷桁架作为主梁,二榀一组,花架宽度为0.45m,相邻两组中心距2m,全断面共计3组。
贝雷梁顶的横向分配梁采用HN350*175mm,分配梁之间间距为400mm,桥面标高+388.6m。
根据桥位地质土层情况判定,钢管桩的入土深度要达到8~10m。
2.4材料参数选取
材料应力:
根据《钢结构设计规范》,对于Q235材料的设计值f=190MPa,fv=110MPa;
对于Q345材料的设计值f=250MPa,fv=145MPa;
贝雷架材料为16Mn钢,其它材料采用Q235b钢。
具体性能参数如下:
表2-1单个贝雷桁片设计参数
3、设计荷载及荷载工况
3.1设计荷载
(1)上部结构自重
钢材容重
(2)砼车荷载
350kN砼罐车(空载200kN)错车。
每个轮接地面积0.3×
0.2m2;
控制荷载布置形式:
350kN砼罐车(在钢便桥上错车)
计算行车速度:
10km/h
砼运输车空载时约200kN,载重时350kN
总重350kN(空载时200kN)
前轴压力70kN(空载时40kN)
后轴压力140kN(空载时80kN)
轮距1.8m
轴距4.0m+1.4m
前轮着地面积0.30m×
0.20m
后轮着地面积0.60m×
汽车的平面尺寸如图:
(3)50t履带吊
履带着地面积:
760mm×
4690mm;
履带中心距:
3.54m
最大起重量:
15t;
平均接地比压:
0.098MPa(按起重量15t算)
空载行走比压:
0.069Mpa
50t履带吊构造见下图:
履带吊尺寸图
履带吊轮压分布图
(4)冲击钻:
总重约15t,小于砼车荷载,按照砼车计算;
(5)施工荷载及人群荷载:
3.0KN/m2;
3.2荷载工况
平台设计荷载包括:
恒载、履带吊自重、履带吊起吊荷载、砼车荷载、流水压力;
平台设计时最不利荷载组合如下:
工况一:
恒载+履带吊自重+履带吊起吊荷载;
工况二:
恒载+砼车满载荷载+空车荷载(会车);
部分计算在上述工况同时增加施工荷载及人群荷载;
4、面层钢板计算
对履带吊和砼车荷载进行分析,在砼车的轮载下,面板下部肋间距为40cm,面板荷载最大。
采用工况二控制计算:
钢板厚度采用10mm厚Q235a钢板,型钢间距为40m,净距40-17.5=22.5cm,计算取值为22.5cm;
最不利荷载为砼重车荷载,后轮轮胎尺寸为0.3×
0.2m,
,每个车轮荷载为70kN;
根据《公路桥涵设计规范》对于单独一个荷载,有效分布宽度为:
对于砼车荷载,简支板条活载弯矩为:
其中1+μ为冲击系数;
对于多跨度连续单向板,由于t/h<
1/4;
弯矩修正如下:
一米长度跨中弯矩
面板满足要求。
5、H350X175分配梁计算
5.1工况一在钢便桥结构计算
荷载分析(计算宽度取0.4m):
①自重均布荷载:
模型自动计入
②施工及人群荷载:
不考虑同时作用
③50t履带吊轮压:
q=98×
0.4=39.2kN/m
使用SAP2000计算模型及结果显示,分配梁在此工况下满足要求。
5.2工况二在钢便桥结构计算
,
单边车轮作用在跨中时,纵向分配梁的弯矩最大,轮压力为简化计算可做为0.3m长,车辆单边后轮重力P=70kN。
单个轮重35kN,q=35/0.3=116.7kN/m;
6、贝雷计算
计算跨径取桩顶横梁在钢便桥处最大间距12m,按简支梁计算,计算以单层双排贝雷为基本单元;
分别采用工况一和工况二,并增加施工及人群荷载后进行计算;
6.1砼罐车作用(工况二)
(1)荷载分析
1自重均布荷载
面板荷载:
q1=
=3.27KN/m
工25a荷载:
q2=
=3.53KN/m
贝雷自重:
q3=2*
=1.8KN/m
则:
q=q1+q2+q3=3.27+3.53+1.8=8.6KN/m
②砼罐车作用;
(2)砼罐车作用工况1:
砼罐车满载时后轴位于跨中间时,贝雷弯矩最大,如下图所示;
图7.1-1钢便桥通道处砼车分布
受力分析示意图
弯矩图(
)
剪力图(
(3)砼罐车作用工况2:
满载车后轴在贝雷梁支点处贝雷梁剪力最大;
经过贝雷支点最大为两个后轮载重
6.250t履带吊作用(工况一)
(1)荷载分析:
q=8.6KN/m
②50t履带吊:
=85.7KN/m
(2)工况1:
履带吊处在跨中时贝雷梁弯矩最大;
图7.1-2主墩钢便桥通道处吊车分布
(3)工况2:
履带吊靠近贝雷支点是贝雷梁受剪力最大;
支点力图(
6.3施工及人群荷载
6.4贝雷计算结论
最大弯矩
最大剪力
采用双排单层贝雷架,则
均能满足要求。
平台贝雷梁最大跨径6m时,贝雷梁抗弯、抗剪均能满足履带吊起吊时的强度要求。
7、型钢梁计算
图中型钢与贝雷的节点在与钢管连接位置处,在钢管连接处按照抗剪计算,根据《钢结构设计手册》每1cm长直角焊缝承载力设计值表20-1中8mm焊缝的承载力设计值为8.96KN,我部设计时,型钢和钢管连接焊缝均大于1m以上,大于最大重量65t。
由于下部型钢梁与贝雷的节点在与钢管连接位置处,故型钢弯矩很小,可以忽略计算,主要计算剪力。
(1)当受力处于支点部分时,型钢梁剪力最大,按照第6节中计算,最大为253.9kN。
(2)结论
最大支反力
2工45b型钢:
Wx=3000cm3,Ix=67520cm4,Sx=1774.2cm3,tw=27mm
,满足要求。
8、钢管桩计算
8.1钢管承载力
履带吊作用时钢管桩所承受的压力显然大于砼车作用时的荷载,因此计算时只需考虑履带吊作用与上层结构自重荷载组合时时的工况,且履带吊的偏心履带作用在一侧钢管桩时,此时该侧桩的承载力最大:
考虑人群荷载3.0KN/m2及自身重量钢管桩单桩最大支承力按350KN计算。
8.1钢管入土计算
根据<
《公路桥涵地基与基础设计规范》
沉桩的承载力容许值为:
桩周长
摩阻力标准值
入土
桩侧力
1.88
30
305.36
55
2.6
269.55
合计
8
574.91
桩尖力
桩端承载力标准值100
桩端力
14.14
合计:
[R]=589kN.>
350kN.
当入土8m时,钢管桩入土可满足要求;
9、计算结论
⑴根据计算结果,设计结构可以满足施工要求。
⑵构件焊接和连接时,应牢固可靠。
⑶每次洪水过后和每个月定期检查钢管底部的着床情况。
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