钢栈桥计算书Word格式文档下载.docx
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-20°
终点台较坡度约5-10o桥梁跨越富屯溪,勘查期间水深约3-9m,溪宽约180-190“
*********桩基施工是本工程的控制工期工程,我项目部经过对富屯溪水文、地质及其现场情况的详细调查,为保证工期,加快施工进度,跨富屯
溪水中主墩计划采用钢栈桥+钢平台施工方案。
*********河中墩共7组,距河岸边最近的8#墩距岸边约20m,根据富屯溪历年洪水水位,富屯溪上下游都有水电站,无通航要求,宜搭设全桥贯
通栈桥。
为满足环保、水保及通航要求,我单位从2#t~8#t桩基基础均采
取搭设钢平台施工,其余桩基基础为陆地桩基。
按照常水位115.00m,经现场实测,中间河道宽度约210米,2#t~8#t位置水深约1.5~5.2米。
钢栈桥计划施工长度为243m,共设置7个钢平台,因2#墩钢平台标高为121m,2#墩临近堤顶路,其标高为127m高差悬殊较大,车辆无法两岸通行,为确保车辆的通行顺畅及在进行混凝土灌注过程中车辆的良好通行,其中在2#
墩钢平台及3#墩钢平台之间搭设贯通钢平台,利于车辆的掉头及车辆的错车需要。
3钢栈桥及钢平台设计方案
3.1钢栈桥布置图
基础采用①529x8mm1旋焊管,焊管顶部设双145b工字钢横梁,横梁上设贝雷片纵梁,纵梁上铺120a工字钢做分配梁,20#工字钢间距30cm,S6mm钢板做面板。
钢栈桥布置图如下图。
S6mmi钢板120a工字钢6片贝雷片组拼工45b工字钢双拼横梁丁
钢管桩①529@400mm'
钢护栏
钢栈桥横断面图
3.2钢平台布置图
基础采用①529x8mmi旋焊管,焊管顶部设双145b工字钢横梁,横梁上
设贝雷片纵梁,纵梁上铺120a工字钢做分配梁,20#工字钢间距30cm,S6mm钢板做面板。
钻孔平台布置图
4栈桥检算
4.1设计方法
(1)采用容许应力法设计计算
(2)钢栈桥属临时结构;
钢结构容许应力提高系数1.3〜1.4见《公路
桥涵设计通用规范》(JTGD60-2015);
本方案取容许应力法计算时的最小安全储备系数K=1.0〜1.25(重要构件不小于1.2)。
(3)取荷载冲击系数1.15、偏载系数1.2;
(4)弹性模量、惯性矩、截面抵抗矩、容许应力、容许扰度数值参考
《路桥施工计算手册》(人民交通出版社)
(5)活载按照8m3混凝土搅拌运输车(满载)可按照“汽车-20级”重车计算。
4.2桥面板承载力验算
4.2.1桥面板力学参数
30
120a工字钢上分配间距30cm^净距20cm,桥面板跨径l=0.20m;
车辆后轴触地宽度为600mm长度为200mm混凝土运输车单轮宽30cm,作用面20cmi桥面板可按照均布荷载进行计算分析。
30
车轮作用示意图
取200mm#元宽度桥面板计算其截面特性:
桥面板计算简图
截面抵抗矩w=bh^=200X62/6=1200mrn
6
惯性矩Ix=bhl=200x63/12=3600mm12
桥面板自重:
:
一「:
.'
:
.―一「一二二」
4.2.2强度验算
均布荷载q=15.1/22/0.31.151.20.094=17.459KN/m
4.2.3刚度验算
4.3.1力学参数
8m混凝土搅拌运输车车轮位于I20a工字钢上分配梁时,为不利荷载位
置.则每根上横梁承受车辆单轮轴荷为:
15.110N轴=父1.15黑1.2=52.1Kn
22
桥面板和120a工字钢自重:
qz=27.929X10X107+0.094=0.373KN/m
I20a工字钢腹板厚度d=7mm
惯性矩L二2370cm4;
截面抵抗矩1%:
237cmL
半截面静力矩Sv=1361cm3;
A
lo=110cm
分配梁计算简图
4.3.2强度验算
ql.Pab0,373X1.12.52.1x2x0,55x055。
门口旬外t
跨中弯矩:
.K.
8181.1
支座处剪力:
-二一」.,:
满足承载力要求
4.3.3刚度验算
4.4贝雷片纵梁承载力验算
4.4.1力学参数
8m3混凝土搅拌运输车(满载)可按照“汽车-20级”重车计;
考虑栈桥
实际情况,同方向车辆间距大于9m即一跨内同方向桥内最多只布置一辆重车。
自重恒载:
q=6+0.373=6.373KN/m
贝雷桁片:
1KN/m(包括连接器等附属物)
截面抵抗矩Wk=357蝴;
截面积A=146.45X10-4m2
惯性矩I=250500cm4
弹性模量E=206GPa
贝雷片纵梁弯矩最大时计算简图
剪力最大时计算简图
4.4.2强度验算
跨中弯矩M=ql2/8+M汽=6.373X92/8+(22.2+255.6+171.6)X1.15X1.2
=684.7KN.m<
[M]=788.2KN.m满足承载力要求
根据剪力计算简图,B点出为最大剪力,根据风』得
B点最大剪力:
Q=ql/2+XBX1.15X1.2=6.373X9/2+(24+101.33+120)
X1.15X1.2=367.23KN
销子采用30crmnti,插销用弹簧钢制造,容许剪应力:
用=208Mpa。
4.4.3刚度验算
梁体变形为整体变形,由单侧6片贝雷片为一整体进行验算,可根据叠加法计算跨中挠度,I=6x250500X10-8=150.3x10-4m4
均布荷载:
44/__6___4_3_
fq=5ql/384EI=5父6.373父9/(384父206M10父150.3父10)父10=0.17mm
由汽-20重车荷载产生的跨中挠度:
.Pb(3l2-4b2)
f二
48EI
式中b为集中荷载到较近支座的距离,根据弯矩计算简图荷载布置方式,
在本计算书中分别为b1=0.74m,3=4.26)4=2.86m
__22___3___2一2_
=Pb1(3l―44)=60/10N/0.74m”3M(9m)—4/(0.74m)]=m
f[——92_84-5.3410m
48EI4820610N/m20256010m
—_22___3_____2__2一
P2b2(3l-4b2)12010N4.26m[3(9m)-4(4.26m)]
__92_84
4820610N/m20256010一m
f1=60X103X0.74X(3x92-4x0.742)/(48X206X109X1503000X10-8)=71.95X10-6m
f2=120X103X4.26x(3x92-4x4.262)/(48X206X109X1503000x10-8)=5.86x10-4m
f3=120X103X2.86x(3x92-4x2.862)/(48X206X109X1503000
x10-8)=4.856x10-4m
综上,跨中最大挠度为(考虑汽车冲击荷载):
f=fq+(f1+f2+f3)X1.15X1.2
=0.17+(71.95+586+485.6)X10-3x1.15x1.2=1.74mm<
f]=9000/600=15mm
满足刚度要求
4.5I45b工字钢横梁承载力验算
4.5.1力学参数
横梁采用I45b双拼,每根长度为6m计算跨径为4m按简支梁进行计算,计算简图如下:
惯性矩:
I=33800cm4;
截面抵抗矩:
w=i5oocm
截面面积:
A=111.446cm2;
理论重量g=87.485kg/m
腰厚d=13.5mm
半截面面积矩:
S=889.47cm
4.5.2强度验算
按照钢横梁简化至3个集中荷载进行计算,
其中桥面、纵梁及工字钢恒载为
q=87.485X2X10X10-3=1.75KN/m
集中荷载
P=(6.373X9+300X1.15乂1.2)/3=157.119KN
支座处最大剪力:
Q=3P/2=3X157.119/2=235.68KN
跨中最大弯矩Mmax=q2/8+Mp=1.75X42/8+157.119=160.619KN.m
M160.61910।i
——=3—=107.08Mpa-•二182Mpa
W150010
QS
Id
235.6gX10*X88947xl()3
2X339DOX1O4X13.5
=22.97MPa<
[i]=104MPa
4.5.3刚度验算
fp=
5ql45X175X1O3X44,
1n_iXI。
,o04mm
384EI=384X206X109X33800XIO_8X2=*
Pl3157119X1O3X43q
=X103=6.02mm
48EI48x206xl09x33800xl0-Bx2
f=fq+fp=0.04+6.02=6.06mm<
[f]=4000/250=16mm满足冈U度要求
4.6桥面护栏受力验算
4.6.1力学参数
护栏横杆采用048X3m喈冈管,立柱采用I14工字钢,工字钢间距为2ml根据《公路工程施工安全技术规程》(JTGF90-2015),防护栏杆上杆件任何部位均应能承受1KN的外力,当外力作用在立杆中间时横杆所受弯矩最大,按简支梁进行计算,计算简图如下:
P=1KN
-1m1mT
4
10=2mV一
当外力作用在仅靠立柱端头时钢管承受剪力最大,受力简图如下:
Ai
.♦TH..nF,十」才力
1o=2mmi
048X3m喈冈管力学参数如下:
一R4-1(4244-2-14.卬a
w4R4X2.4
截面面积A=<
-r2)=J14X(2,42-212)=UW
I14工字钢力学参数如下:
W=101W
-匚]-
当外力作用在立杆的最顶端时,立杆受弯矩最大,计算简图如下:
PP=1KN
m
i
L__
4.6.2强度验算
(1)(|)48X3mmi冈管验算
.,4fPsb1X1X1am
跨中弯矩-K
12
跨中切应力:
(j=^=鲁去=11.13MPa<
M=145MPa满足承载力要求
支点处剪力:
Q=P=1KN
支点处剪应力:
t=5=^=2.36MPa<
[x]=85MPa满足承载力要
(2)I14工字钢立柱验算
最大弯矩M二H二1X12二加m
最大切应力:
d=-=上吧二=1.18MPaC[a]=145MPa满足承载力要求
W101.7X104
I14工字钢与桥面板焊接,对焊缝进行验算:
焊缝处弯矩,二口二刈二加血
焊缝处最大剪力为:
Q=1KN
焊缝截面惯性矩:
0=-5X12,=7(17>
[of皿611212
生==oI。
1*106mm1h/2140/2
Si=80X9.1X65.45=0.048X10W
Sf=+5,5X6O.92=0.068X10W
a=^=就黑=U.88MPa<
[a]145MPa满足承载力要
求
5桩基检算
5.1钢管桩承载力验算
根据4.5.2钢管桩受力计算,钢管桩最大荷载为P=235.68KN
钢管桩截面面积
A=硼-r2)=3.14X口645?
-256,52)=1.3X10W
钢管桩按照受压构件计算
ff=-=%竺乎=18.13MPa<[(r]=14OMPa满足承载力要求
A113xlO
5.2桩基入土深度计算
基础采用①529x8m礴旋焊管,理论重量为103.289kg/m,根据145a工
字钢横梁承载力验算中得钢管桩最大荷载P=235.68KN
桩基长度按照最大水深5m,入土2m,高于水面4.5m计算,则桩底最大
承载力为P=235.68+(5+2+4.5)X103.289X10X10-3=247.56KN
1n
[RJ=2U2jqikli+APqr
1=1
式中[Ra]一单桩轴向受压承载力容许值(KN;
u一桩身周长(mm;
A一桩端截面面积(十);
n一土的层数;
li一承台底面或局部冲刷线以下各土层的厚度(m);
qik一与li对应的各土层与桩侧的摩阻力标准值(kPa);
q.一桩端处土的承载力容许值(kPa);
基础采用①529x8mm1旋焊管,桩基按照摩擦桩设计。
桩基周长u=%X0.529=1.661m,
桩基冲刷线以下为卵石,厚度约2~3m则摩阻力标准值qik取170kPa。
不计桩尖承载力,则有桩基需入土深度:
L=2X247.56/(1.661X1x170)=1.75m,施工过程中桩基入土深度按照
2m控制。
5.3钢管桩自身稳定性验算
钢管壁厚按8mrniHh算。
I=兀X0.5294(1-0.5134/0.5294)/64m4=4.441658897X10—4R4
根据《建筑桩基技术规范》,单桩稳定长度:
Lp=1.0父。
0+h),10为地面
以上桩长,取最大值10m,h为地面以下桩长,为2m所以Lp=12m
钢管桩身抗弯刚度:
EI=2.10X1011N/m2乂4.441658897乂10-4m=932748.3684N.m2
单桩屈曲临界荷载吃=-ei/LP=616.53KN>
247.56kN
由以上计算可看出钢管桩满足稳定性要求。
5.4钢管桩抗倾覆性验算
当富屯溪水流量达到4000m3/s时,桥墩钢管横向位移考虑水流冲击影响,流速为2.86m/s。
流水压力:
FW=k*A**V2/2g=0.80.52910102.862/(29.8)=17.64KN/m2
Fw一流水压力标准值(KN);
k—形状系数(钢管取0.8);
A一阻水面积(m2),计算至一般冲刷线处;
丫一水的重力密度(kN/m3);
2
V—设计流速(2.86m/s);
g一重力加速度(9.8g/s)
5.5钢管桩水平位移验算
根据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2007),用m法计算桩
顶位移及地基反力:
5.5.1桩宽和抗弯刚度
计算桩宽为bp=k,kf(d+1)=1.0父0.9父(0.529+1)=1.376m;
kf一桩形状换算系数,圆形端截面kf=0.9;
k一平行于水平力作用方向的桩间相互影响系数,单排桩k=1.0;
d一钢管桩桩径,d=0.529
E=210X109N/m2;
I=65192cm4。
5.5.2计算桩土变形系数
非岩石地基水平向抗力系数的比例系数m=50000KN/m4
Ct5=m・bp/EI=0.502544「•%=0.871
p
%•h=0.871X1.75=1.52〈2米
%一桩的变形系数,h一桩入土深度
5.5.3计算桩顶处位移
因为%•h=1.68所以根据《公路桥涵地基与基础设计规范》附表6.7可有:
流水压力H°
=25.496KN
桩顶水平位移y=仁分。
+k2N0=7.89mm<
10mm满足要求。
6钻孔平台
考虑钢平台钢管桩规格型号、横、纵梁、桥面板及相应剪刀撑等措施与栈桥相同,且钢平台的钢管桩实际跨度小于栈桥的钢管桩跨度,钢平台受力满足要求,不再赘述。
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