钢平台钢栈桥设计及计算书Word文档下载推荐.docx

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55×

3.7

基本臂时自重t

48

主臂长度m

13-52

固定副臂长度m

6-15

固定副臂最大起重量t

5

主臂＋固定副臂最大长度m

43＋15

回转速度rpm

0-3.0

行走速度km/h

0-1.6

爬坡能力％

40

接地比压Mpa

0.066

总外形尺寸长×

宽×

高mm

6800×

3300×

3020

履带轨距×

接地长度×

履带板宽度mm

2540×

4700×

760

履带架缩回

3540×

履带架伸出

同时参考《公路桥梁设计通用规范》（JTGD60-2004），公路I级车辆荷载参数如下：

（2）活载取值

根据以上可知，30吨的T梁平板运输车单轴重8t，混凝土运输车单轴重约10t，均小于公路I级车辆荷载后轴单轴重14t，故本次计算汽车荷载以公路I级车辆荷载进行计算。

50t履带吊运行时，履带轨距×

履带宽度=354×

470×

76cm，本次设计依据此参数进行计算。

单辆砼运输车荷载为3个集中荷载70kN、140kN和140kN，轮距为4.0m、1.4m，计入冲击系数1.1后，其集中荷载为77kN、154kN和154kN。

50t履带吊进行振动桩施工时（振动锤重8吨，钢管桩重3.5吨）。

因此，线性荷载集度为（500+80+35）/4.7=130.85KN/m，计入冲击系数1.3后，其线荷载为170KN/m。

50t履带吊进行T梁吊装施工时（吊装重量150KN）。

因此，线性荷载集度为（500+150）÷

4.7=138.3KN/m，计入冲击系数1.3后，其线荷载为180KN/m。

2.2主要计算工况

主要有3种工况：

（1）钓鱼法安装栈桥，履带吊在最前沿吊装振动锤加钢管桩；

（2）运梁车载荷1榀30吨的T梁，2台50吨履带吊在平台外侧就位；

（3）履带吊在平台外侧抬吊安装30吨T梁，此时，运输车在栈桥内侧。

2.3钢面板计算

（1）结构型式

本平台面板为5mm厚花纹A3钢板，焊接在中心间距250mm的I20b工字钢纵梁上。

（2）荷载

履带吊机履带宽度（760mm）及9立方米混凝土罐车轮胎宽度（前轮宽300mm，中后轮宽600mm）均大于工字钢横梁间距，荷载直接作用在I20b工字钢上，故5mm面板可不作检算，满足要求。

2.4行车道I20b计算

本平台走道板结构形式为I20b@25cm+I10@60cm+5mm钢板，I20b顺桥向布置于间距1.5mI36a横梁上，I10间断焊接于I20b空隙并使走道板成为整体。

（2）50t履带吊荷载

50t履带吊吊装时线荷载为180KN/m，履带宽度76cm，I20b工字钢纵梁中心间距250mm，最不利情况应为三根工字钢纵梁受力。

则1.5m跨径单根I20b纵梁所受均布荷载为：

q=180÷

3÷

2=30kN/m,再在此荷载基础上考虑1.2履带吊偏载系数，则

。

（3）混凝土运输车荷载

混凝土运输车前轮着地宽30cm（由一根纵梁承受），中后轮着地宽60cm（由两根纵梁承受）。

则单根纵梁在前轮或后轮作用下受集中力为

77÷

2=38.5KN。

对于I20b纵梁，最不利荷载工况为车辆轮胎正好作用于1.5m简支梁跨中位置。

此时结构自重对受力影响不大，予以忽略。

（4）力学计算

履带吊：

；

（按连续梁）；

汽车：

此时汽车荷载为控制荷载。

，满足要求。

，合格。

2.5I36a工字梁横梁计算

横梁采用I36a工字钢，工字钢横梁安装在净距3000mm的单层三排贝雷梁上，计算时可保守按照简支梁3000mm跨径。

最大受力位置出现在履带吊转向区域。

50t履带吊吊装T梁时荷载最大，总重（500+150）×

1.3=845KN，履带长度470cm，单条履带作用于4.7÷

1.5=3根I36a工字钢跨中，集中荷载为845÷

2÷

3=141KN。

此集中荷载作用于1.5m跨径I36a工字钢跨中，此力值小于履带吊荷载，不予计算。

轮胎作用于跨径3m简支梁，其力学图示如下：

2.6贝雷主梁计算

主梁由三组三排单层贝雷梁组成，组与组间距4000mm，安装在2根I36a横梁上。

最大跨径为9m。

根据栈桥布置以及其使用情况，中间一组三排单层贝雷梁受力最大，其荷载为单台履带吊（吊装T梁）的一半和平板运输车的一半。

结构自重：

面板：

9m×

8.9m×

0.005×

7850=3143Kg；

I20b：

36根×

31.05×

9m=10060Kg（保守计算，包含I10横肋）；

I36a：

6根×

60×

9m=3240Kg；

贝雷自重：

27片×

270=7290Kg；

9m跨径贝雷上恒载总重：

（3343+10060+3240+7290）=23.9t

其他未计构件按1.2系数考虑，贝雷上恒载总重为23.9t×

1.2=28.7t。

故单组贝雷（三片单层）每延米恒载为287÷

9÷

3=10.6KN/m。

活载：

50t履带吊吊装T梁时，荷载通过3根I36a工字钢传递至贝雷，根据前面计算，单根I36a传递下来的集中荷载为845÷

T梁运输车考虑满载时也作用于9m跨，后轮集中力为144÷

2=77KN（此力值通过I36a传递至贝雷,仅考虑两个集中力）。

（3）力学计算

自重引起的弯矩和剪力分别为：

（按连续梁）

受力图示如下:

弯矩图：

剪力图：

则考虑自重后，弯矩及剪力如下：

根据《装配式公路钢桥多用途使用手册》，查表3得，单排单层不加强贝雷片的容许弯矩788.2KNm，容许剪力为245KN。

故：

2.72I36a墩顶横梁计算

根据以上计算可知，在最不利荷载作用下，单侧贝雷剪力为535.3KN，钢管桩顶分配梁采用2根I36a工字钢。

由于贝雷对I36a工字钢的作用点位于桥墩顶支点位置，故主要验算I32a工字钢的抗剪性能。

单侧贝雷剪力为495.7KN。

单片贝雷底反力：

535.3÷

3=178.4KN。

2.8钢管桩计算

根据以上计算，贝雷桥梁主跨支点处最大剪力荷载为535.3KN，此竖向荷载均需由桩基承担，故桩基可按照单墩550KN竖向承载能力进行设计。

钢管（Φ720×

8）采用打桩振动锤击下，支承在中风化岩面上，按两端铰接进行钢管桩的承载力，钢管桩的长度按24m计。

长细比λ=

=95（

）

查计算手册得φ=0.552,那么[N]=0.552×

17894×

215=2123659N=2123KN＞N=550KN

2.9钓鱼法施工计算

50t履带吊进行振动桩施工时总重=500+80+35=615KN,计入冲击系数1.3后，其线荷载为170KN/m。

根据前面计算，50t履带吊在吊装T梁以及行走过程中桥面及上部型钢均满足要求。

故钓鱼施工时仅验算贝雷及以下部分。

（1）贝雷验算：

钓鱼法施打钢管桩时，履带吊行走至栈桥前端，偏保守取履带全部荷载作为集中力作用于钢管顶部贝雷，其力值取615KN。

贝雷剪力：

615÷

6=102.5KN<

[Q]=245KN，满足要求。

贝雷弯矩已满足要求，不予重复。

（2）2I36a工字钢验算：

根据前面计算，吊装时单片贝雷支点反力为178.4KN>

102.5KN，故2I36a工字钢也满足要求。

（3）钢管桩验算：

根据前面计算，单钢管顶部恒载支反力为239÷

2=119.5KN，钓鱼法施施作钢管时单根钢管反力615÷

2=307.5KN。

单根钢管反力=119.5KN+307.5KN=427KN<

550KN（钢管承载力设计值），故钢管桩满足要求。

3、钻孔平台计算过程（手算）

3.1活载计算

本计算采用参考山东地址探矿机械厂YCJF20型冲击反循环钻机进行计算。

钻机总重20t，钻孔过程中考虑1.5冲击系数。

根据资料，钻机外形尺寸为长×

高=6.8×

3.0×

3.5（m），钻机荷载由底座承担并传递到平台上，故在钻机工作过程中前后的辊轴向下传递的最大线荷载集度为

200×

1.5÷

3=50KN/m。

3.2主要计算工况

钻机施工时平台受力。

3.3I36a分配梁计算

横梁采用I36a工字钢，工字钢横梁安装在间距3000mm的贝雷梁上，I36a工字钢间距1.5m。

由于钻机工作过程中前后的辊轴均通过I36a分配梁直接作用于贝雷，故仅需验算此分配梁的剪力。

（2）力学计算

单支点剪力：

3.4贝雷主梁计算

钻机辊轴力值通过I36a横梁传递至贝雷梁，钻孔区域贝雷梁为单层双排，贝雷跨径6m。

2根×

6m=720Kg；

4片×

270=1080Kg；

6m跨径单层双排贝雷上恒载总重：

（720+1080）=1800Kg

其他未计构件按1.2系数考虑，贝雷上恒载总重为1.8t×

1.2=2.2t。

故单组贝雷（三片单层）每延米恒载为22÷

6=3.7KN/m。

保守按钻机荷载全部作用于贝雷跨中位置，集中力为300÷

2=150KN。

其受力图示如下:

3.5钢管桩计算

根据以上计算，贝雷桥梁主跨支点处最大剪力荷载为172×

2=344KN，此竖向荷载均需由桩基承担，桩基承载能力与栈桥相同考虑550KN。

3.6钻机并排施工

以上I36a和贝雷的计算均为单钻机作用于平台时贝雷受力状况，当钻机并排两台同时施工时：

（1）I36a计算

（2）贝雷计算

中间贝雷受力为其上计算的2倍，即：

因此同一墩柱钻机同时施工时，平台仍然满足使用要求。

4、电算复核

4.1模型建立说明

本次计算采用MIDASCIVIL软件建立栈桥及平台模型，根据不同工况分别计算各构件的力学性能是否符合施工要求。

考虑到计算的迅速和建模的难易度，钢管桩及以下部分不予模拟，用竖向约束进行模拟。

各构件采用的有限元单元类型见下表。

构件有限元模拟类型表

构件名称

截面形式

模拟单元类型

材料

桥面板

5mm钢板

板单元

A3钢

纵向分配梁

I20b

梁单元

横向分配梁

I36a

贝雷弦杆

双槽钢[10

桁架单元

16Mn钢

贝雷腹杆

I8

贝雷支撑架

角钢63*4

下横梁

2I36a

本次电算采用正版MIDASCIVIL结构分析软件，版本号CIVIL2010（，秘钥号0E2F647FC301A9D5。

4.2荷载加载

栈桥恒载程序自动加载，同时考虑1.2系数。

栈桥活载依据实际情况，通过均布荷载及集中荷载来模拟履带吊、平板车等荷载作用。

平台活载依据实际情况，通过均布荷载来模拟钻孔设备以及堆载（按平台自重1.6系数考虑）等荷载作用。

4.3各工况分析

（1）运梁车满载于跨中，2台履带吊就位

运梁车荷载采用公路I级车辆荷载，通过集中荷载加载与栈桥走道；

履带吊通过履带压力加载，接地压力=（500×

1.3）÷

4.7÷

0.76=91Kpa，加载面积与履带接地面积相同。

加载图示如下：

反力图示

位移图示

应力图示

根据以上计算可以看出，最大反力出现在作用位置附近钢管桩，桩基反力为45.5t<

55t；

最大位移均出现在平板车轮胎处I36a上横梁跨中位置，为2.8mm<

3000÷

400=7.5mm；

主梁最大应力出现在履带吊与平板车之间贝雷处，为150Mpa<

294Mpa（16Mn），均满足要求。

（2）运梁车空载于跨中，2台履带吊吊装

运梁车荷载采用公路I级车辆荷载，通过集中荷载加载与栈桥走道（空载时取满足重量的0.36倍）；

履带吊通过履带压力加载，接地压力=（800×

0.76=146Kpa，加载面积与履带接地面积相同。

由于吊装时梁体为倾斜，故在吊装梁体时，低位置履带吊吊重取增大系数1.2，故其接地压力为146Kpa×

1.2=175.2Kpa，加载图示如下：

根据以上计算可以看出，最大反力出现在作用位置附近钢管桩，桩基反力为54.7t<

最大位移均出现在履带吊附近面板及I36a上横梁跨中位置，位移为4.6mm<

主梁最大应力出现在履带吊与平板车之间贝雷处，为224Mpa<

（3）3台钻机同时作用于平台

钻机荷载简化为4个点荷载，单点荷载=300÷

4=75KN。

根据以上计算可以看出，最大反力出现在作用位置附近钢管桩，桩基反力为20t<

最大位移均出现在并排施工钻机的贝雷梁跨中位置为2.2mm<

6000÷

400=15mm；

主梁最大应力出现在并排施工钻机贝雷处，为146Mpa<

5、结论

以上计算表明，本栈桥及钻孔平台满足施工和使用要求。

附件：

钢平台及钢栈桥设计图（dwg，可在cad中打开并编辑）