15米跨钢栈桥结构受力计算书.docx
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15米跨钢栈桥结构受力计算书
钢栈桥结构受力
计算书
编制时间:
二OO八年十二月十日
栈桥计算书
一、结构形式
钢栈桥总长345m,宽6m,跨径15m。
栈桥横断面结构如下图:
1、北栈桥
北栈桥利用闽江北岸的防汛石堤作为起始平台,布置于桥上游,平台面顶高程+5.3m,设栈桥顶面高程为+5.88m,作用有二:
一可抵御最高水位+5.71m(考虑涌水效应,预计最高水位实际达到+6.0m),二可就地利用防汛石堤作为进场道路。
北栈桥总长195m,桥跨选用13×15m,标准跨15m采用两根直径630mm的钢管桩基础,平均长度17m,桩间下横联采用一根直径350mm的钢桩,剪刀撑槽16,上横梁采用双I50a,主纵梁采用3排双贝雷桁梁,其上分配梁I20@1.5m,纵梁I12.6@0.4m,平台面采用厚10mm的钢板(5m宽)。
平台面宽6m,其中5m作为车行道,上
游侧0.3m作为电缆通道,下游侧0.7m作为人行道及泵管通道。
钢栏杆布置在平台外侧。
北栈桥桥位处河底高程-3~-4m,大型施工船舶随时可以进场施工,拟准备租用回转扒杆浮吊进行震动沉钢桩、横梁安装、纵梁安装及桥面系安装。
预计施工时间20天。
2、南栈桥
南栈桥利用浅滩回填33m后进行钢栈桥起始段施工,主要施工方法有两种:
若河底高程大于-1.5m(图纸显示大约70m宽河滩高于此高程)采用回填至1.0m,履带吊低潮位涉水施工;若河底高程小于-1.5m(由于挖沙船施工,河滩水深近10m,即底高程-5m左右)采用浮吊施工。
南栈桥长150m,标准截面同北栈桥。
二、荷载布置
1、上部结构恒重(6米宽计算)
⑴δ10钢板:
6×1×0.01×7.85×10=4.71KN/m
⑵I12.6纵向分配梁:
2.27KN/m
⑶I20a横向分配梁:
1.12KN/m
⑷贝雷梁(每片287kg含支撑架、销子):
287×6×10/3/1000=5.74KN/m
⑸I50a下横梁:
4.7KN/根
2、活荷载
⑴45t砼车
⑵履带吊65t:
自重60t+吊重20t
⑶施工荷载及人群荷载:
4KN/m2
考虑栈桥实际情况,同方向车辆间距不小于24米,即一跨内同
方向最多只布置一辆重车。
三、上部结构内力计算
〈一〉贝雷梁内力计算
1、12米跨
计算跨径为L计=12m(按简支计算)。
〈1〉弯矩M:
1450KN砼车(一辆)布置在跨中时:
Mmax1=0.25×180×12+4.6/12×180×12/2+2/12×90×12/2
=540+414+90=1044kN.m
2履带-65布置在跨中时
履带-65履带接触地面长度为5.3m,在吊重200KN的情况下,近似按集中荷载计算,P=600+200=800KN
Mmax2=1/4×(600+200)×12=2400kN.m
3施工荷载及人群荷载
Mmax3=0.125×24×122=432kN.m
4恒载
M=0.125×13.84×122=249.1kN.m
〈2〉对支点剪力Q:
145t砼车行驶临近支点时:
Qmax1=180+180×(10.6÷12)+90×(6.6÷12)=388.5kN
2履带-65前方临近支点时:
Qmax2=9.35/12×800=623.3kN
3施工荷载及人群荷载:
Qmax3=0.5×24×12=144KN
4恒载内力:
Qmax4=0.5×13.84×12=83.04KN
荷载组合:
贝雷梁上最大内力为65t履带吊与恒载组合:
履带吊在吊重200KN的情况下不考虑错车及桥面施工荷载和人群荷载。
Mmax=1.3×(2400+249.1)=3443.8kN.m
<[M]=1576.4×3kN.m=4729.2KN.m
Qmax=1.3×(623.3+144)=997kN<[Q]=490.5×3=1471.5kN
满足。
选用3组,每组2片,单排。
具体结构尺寸见设计图纸。
2、15米跨
计算跨径为L计=15m(按简支计算)。
(1)弯矩M:
①450KN砼车(一辆)布置在跨中时:
Mmax1=0.25×180×15+6.1/15×180×15/2+3.5/15×90×15/2
=675+549+157.5=1381.5kN.m
2履带-65布置在跨中时
履带-65履带接触地面长度为5.3m,在吊重200KN的情况下,近似按集中荷载计算,P=600+200=800KN
Mmax2=1/4×(600+200)×15=3000kN.m
3施工荷载及人群荷载
Mmax3=0.125×24×152=675kN.m
4恒载
M=0.125×13.84×152=389.3kN.m
〈2〉对支点剪力Q:
145t砼车行驶临近支点时:
Qmax1=150+150×(13.6÷18)+90×(9.6÷18)=311.3kN
2履带-65前方临近支点时:
Qmax2=12.35/15×800=658.7kN
3施工荷载及人群荷载:
Qmax3=0.5×24×15=180KN
4恒载内力:
Qmax4=0.5×13.84×15=105.3KN
荷载组合:
贝雷梁上最大内力为65t履带吊与恒载组合:
履带吊在吊重200KN的情况下不考虑错车及桥面施工荷载和人群荷载。
Mmax=1.3×(3000+389.3)=4406.1kN.m
<[M]=1576.4×3kN.m=4729.2KN.m
Qmax=1.3×(658.7+105.3)=993.2kN<[Q]=490.5×3=1471.5kN
满足。
选用3组,每组2片,单排。
具体结构尺寸见设计图纸。
<二>I20a横向分配梁内力计算
1、45t砼车时
砼罐车半边车轮布置在I20a横向分配梁的跨中情况为最不利,不考虑I12.6的分布作用。
Mmax1=1/4×180/2×1.6=36kN.m
砼罐车半边车轮布置在靠近支点时剪力最大:
Qmax1=90kN
错车时轮压在主纵梁上或附近处,不是最不利情况,不计算。
2、履带-65
履带-65的履带接地宽度700mm,如上图布置,履带吊布置在I20a跨中时有四根I20a横向分配梁承受;布置在临近支点时考虑四根I20a横向分配梁承受。
履带-65的自重600KN和吊重200KN作用时考虑每个履带支点承受1/2荷载,即400KN。
每根I25a受力如下:
Mmax2=1/4×400×1.6/4=40kN.m
Qmax2=400/4=100kN
3、恒载
q=(4.71+2.27)/6×1.5=1.75KN/m
M=1/8×1.75×1.62=0.56KN.m
Q=1.75×1.6/2=1.4KN
4、施工荷载和人群荷载
q=4×1.5=6KN/m
M=1/8×6×1.62=1.92KN.m
Q=6×1.6/2=4.8KN
荷载组合:
贝雷梁上最大内力为履带吊与恒载组合:
履带吊在其上方时情况为最不利。
则σ=M/W=(40+0.56)×103/236.9
=171.2MPa<[σ]=200Mpa
Qmax/A=(100+1.4)/35.55×10=32MPa<[τ]=120Mpa
<三>I12.6纵向分配梁内力
1、45t砼车
计算跨度为1.5m。
单边车轮布置在跨中时弯距最大
Mmax1=1/4×90×(1.5-0.116)=31.1KN.m
单边车轮布置在临近支点时剪力最大
Qmax1=90KN
2、履带-65
Mmax2=1/8×75.5×(1.5-0.116)2=18.1KN.m
Qmax2=1/2×75.5×(1.5-0.116)KN.m=52.2KN
无论履带吊还是砼罐车作用在I12.6上按两根计算,面板和自重忽略不计。
Wx=77.529×2=155.1cm3A=2×18.1=36.2cm2
σ=Mmax/Wx=31.1/155.1×103=200MPa=[σ]=200Mpa
Qmax/A=90/36.2×10=25MPa<[τ]=120Mpa
满足。
I12.6布置为间距400mm。
<四>桥面钢板内力
取1米宽板条,按单向板计算,当荷载为45t砼车时为最不利。
跨中弯矩MOP=0.125×100×(0.4-0.074)2=1.33Kpa
有效分布宽度a=0.4m
最大弯矩为M=MOP/a=1.33/0.4=3.3kPa
W=bh2/6=1×0.012/6=1.67×10‐5m3
σ=M/W=3.3×103/1.67×10-5=197.6MPa<[σ]=200Mpa
<五>I50a下横梁内力
履带-65作用在下横梁正上方时,下横梁受力最大,此时恒载考虑作用在最边上的两组桁架上,再传递给下横梁及钢管桩上。
Pmax=400kN
Mmax=0.25×400×(4.1-0.7)=340kN.m
Wx=1858.9cm3
σ=Mmax/Wx=340×103/1858.9=183MPa<[σ]=200Mpa
符合要求。
为了安装需要,横梁选用双I50a
四、钢管桩承载力计算
<一>15m跨
⑴单桩最大需承力
P=400+14.04×15/2+5.3=510.6kN
按单桩承载力550kN计算
⑵钢管桩入土深度:
(包括冲刷)
浅水区考虑冲刷1.5米,深水区考虑冲刷2米,在11号墩附近为最不利位置。
据P=(UΣαiτiLi+αAσR)/1.5
550=(π×0.7×1.1×50×L1)/1.5
L1=6.8m
钢栈桥材料计划(钢面板)
材料名称
规格
计算式
数量(m)
单位重量
重量(t)
钢管
700mm×7mm
50×16
800
120.78Kg/m
96.6
I50a下横梁
5m
5×50
250m
93.611Kg/m
23.4
“321”贝雷片
3排
3×2
345m/690片
287kg/片
198
I20a工字钢
230×6
1389
27.907Kg/m
38.5
I12.6工字钢
16排
345×16
5520
14.208Kg/m
78.4
ζ10mm钢板
345×6
162.5
钢栈桥材料计划(槽钢面板)
材料名称
规格
计算式
数量(m)
单位重量
重量(t)
钢管
700mm×7mm
50×23
1150
120.78Kg/m
139
I50a下横梁
5m
5×50
250m
93.611Kg/m
23.4
“321”贝雷片
3排
3×2
345m/690片
287kg/片
198
I20a工字钢
432×6
2592
27.907Kg/m
72.3
[20槽钢
345×30
10350
25.772Kg/m
266.7
<五>I50a下横梁内力
履带-65作用在下横梁正上方时,下横梁受力最大,此时恒载考虑作用在最边上的两组桁架上,再传递给下横梁及钢管桩上。
Pmax=300kN
Mmax=0.25×300×6=450kN.m
Wx=2342cm3
σ=Mmax/Wx=450×103/2342=192MPa<[σ]=200Mpa
符合要求。
为了安装需要,横梁选用双I50a
1、11号墩钢平台I56a下横梁内力
ZSD3500钻机作用在下横梁正上方时,下横梁受力最大,此时恒载考虑作用在最边上的两组桁架上,再传递给下横梁及钢管桩上。
Pmax=400kN
Mmax=0.25×400×(4.1-0.7)=340kN.m
Wx=1858.9cm3
σ=Mmax/Wx=340×103/1858.9=183MPa<[σ]=200Mpa
符合要求。
为了安装需要,横梁选用双I50a
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