钢便桥计算书太阳河大桥.docx
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钢便桥计算书太阳河大桥
太阳河大道桥梁工程
临
时
便
桥
计
算
书
太平洋第十建设集团
太阳河大道工程项目经理部
二○一六年六月
4.1.2、承载力检算
4.2.4、承载力验算
4.4、钢管桩桩长计算
4.4.1钢管桩最大荷载计算
4.4.2入土深度计算
4.4.3承载力验算
太阳河大桥、太阳湖大桥临时钢便桥计算书
1、编制依据及规范标准
1.1、编制依据
(1)、中标通知书(协议书)
(2)、现行施工设计标准
(3)、施工栈桥方案图
(4)、现行施工安全技术标准
(5)现场踏勘及测量资料、施工调查资料
1.2、规范标准
(1)、公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2004)
(2)、公路桥涵地基与基础设计规范(JTGD63-2007)
(3)公路桥涵施工技术规范(JTGTF50-2011)
(4)公路工程质量检验评定标准(JTGF80/1-2004)
(5)、起重设备安装工程施工及验收规范(GB50278-2010)
(6)、路桥施工计算手册
2、主要技术标准及设计说明
2.1主要技术标准
桥面宽度:
7.0m
振动锤:
60型
设计荷载:
公路—Ⅰ级汽车荷载
桥跨布置:
1.5+(12m*4+3m)+(12m*3+3m)*2
+(12*3+6)+1.5m
便桥全长:
175m
2.2设计说明
太阳河大桥施工便桥设计荷载主要考虑结构自重,公路—Ⅰ级汽车荷载,设计长度175m。
现将各部分结构详述如下:
CllPPF2。
2.2.1、桥面板
整座便桥桥面板材料为6mm防滑钢板+15cm厚C30钢筋混凝土桥面板,桥面钢板与贝雷梁之间进行螺栓连接并坐砂浆,保证栓接质量。
Hdvz8t9。
2.2.2、主梁
采用(三排单层+双排单层+三排单层)321贝雷片(3榀8片)作为主梁,中间双排单层贝雷梁与两边三排单层贝雷梁横向间距均为70㎝,每榀贝雷梁顶面横向采用支撑架(90㎝)联结,贝雷片下部两侧采用U形扣固定于桩顶分配梁上。
0QFcETs。
2.2.3、桩顶分配梁
便桥每个钢管支墩顶贝雷片主梁支承在2根I36b工字钢横向分配梁上;桩顶设置1000*1000*10mm钢垫板桩头,分配梁居中并与桩头焊接,保证分配梁的稳定性。
I36b型工字钢(双拼)下横梁每根长度为700㎝4qDMiYX。
2.2.4、基础
2.2.4.1、桥台基础
桥台处于大堤位置,地基进行简单处理。
栈桥两端与大堤顺接,两端填土并做浆砌石防护。
2.2.4.2、桥墩基础(钢管桩)
桥墩基础采用Φ820×10mm钢管桩,每排墩设置两根钢管桩;制动墩采用两排四根Φ630×8mm钢管桩,两排钢管桩纵向距离3m,钢管桩横向间距4m。
钢管桩间采用[20工字钢焊成剪刀撑连接,钢管桩桩头与分配梁间焊接牢固。
LBxAU0q。
2.2.5、附属结构
便桥栏杆采用Φ48×3.5mm钢管,立杆间距为2m,设两排横杆。
3、荷载计算
3.1、活载计算
本便桥主要供混凝土罐车、各种施工机械设备及项目部车辆等通行,使用荷载大于便桥施工阶段50t履带吊车荷载,因而本便桥荷载按公路—Ⅰ级汽车荷载检算,则活载为:
skJdKIX。
公路—Ⅰ级汽车荷载:
G=550kN。
根据《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)相关规定,公路-Ⅰ级汽车荷载为550kN。
汽车轴重:
p前=30KN,P中=2×120KN,P后=2×140KN,轴距:
3.0m+1.4m+7m+1.4m。
HP6J1Mw。
3.2、恒载计算
便桥恒载主要为型钢桥面系、贝雷梁及墩顶分配梁等结构自重,见下表1:
序号
结构名称
荷载集度(kN/m)
备注
1
桥面板
3.3+26.25=29.55
纵向
2
桥面板(纵向0.6m)
0.28+2.25=2.53
横向
3
贝雷片主梁
1.05*8=8.4
纵向
4、结构计算
便桥结构横断面如下图,根据从上到下的原则依次计算如下:
便桥横断面图单位:
厘米
4.1、桥面板计算
桥面板为现浇叠合板,轮触地长度30cm,传递到桥面板下层防滑板长度为60cm。
桥面板计算模拟横向跨越两片贝雷梁的简支梁进行计算,梁长0.9m、梁宽0.6m、梁高0.156m。
4.1.1、荷载计算
在公路—Ⅰ级汽车荷载作用下,最大作用力为后轮单轮70kN集中荷载,梁自重取0.9*0.6*0.156范围钢板及混凝土重力之和,为2.53kN/m。
xknbr9n。
4.1.2、力学模型及计算
以一跨简支梁进行计算,最大荷载为70KN,模型如下:
挠度曲线:
经计算:
受拉区总拉力为:
F实际=1/2*6.6*0.15/2*0.6=149kN
混凝土不受拉,全部由钢板承担Ϭ=149/0.6/0.006=41.39MPa
Qmax=36.14kNτmax=3/2*36.14/0.15/0.6=602kPa
4.1.3承载力验算
a、强度检算
Ϭ=41.39MPa τmax=602kPa<[τ]=85MPa合格; b、刚度检算 fmax=0.2mm<900/400=2.25mm合格。 gyXTUiD。 4.2、主梁计算 主梁8片1500mm×3000mm单层贝雷片,采用(三排单层+双排单层+三排单层)321贝雷片(3榀8片)形式,中间双排单层贝雷梁与两边三排单层贝雷梁横向间距均为70㎝,每榀贝雷梁顶面横向采用支撑架(90㎝)联结,贝雷片下部两侧采用U形扣固定于桩顶分配梁上。 主梁按单孔一辆公路—Ⅰ级汽车荷载,按中跨简支梁检算。 5FL2J56。 4.2.1、荷载计算 钢便桥主梁以上恒载为桥面板自重,其荷载大小为: q总=29.55kN/m,每片主梁分配1/8荷载,即q分=3.69kN/m。 公路-Ⅰ级汽车自重荷载: 轴距: 3.0m+1.4m+7m+1.4m。 按单片梁最高分配系数0.4倍单边荷载考虑,即P前=30/2*0.4=6kNP中=120/2*0.4=24kNP后=140/2*0.4=28kN,传递到贝雷梁顶可按P前=6/0.6=10kN/mP中=24/0.6=40kN/mP后=28/0.6=46.7kN/m的均布荷载计算。 XgY3YhG。 4.2.2、材料力学性能指标 150cm×300cm单层贝雷片: [N]弦杆=563kN[N]斜弦杆=171kN[N]竖杆=212kN[τ]=85MPay3DQS4m。 4.2.3、钢便桥最不利受力力学模型 在只允许单辆车通过的情况下,由于一跨长度只有12米,所以当第二排车轮位于墩顶时为贝雷梁最不利受力情况。 计算模型如下: 4ppJ91L。 由结构力学求解器得 轴力图如下: 最大轴力N弦杆=132.6kNN斜弦杆=-59kNN竖杆=-122.86kN 剪力图如下: 最大剪力Q=19.47kN 变形曲线: 最大下挠值为fmax=-7.1mm。 4.2.4、承载力验算: a、强度检算 最大轴力N弦杆=132.6kN<[N]弦杆=563kN N斜弦杆=-59kN<[N]斜弦杆=-171kN N竖杆=-122.86kN<[N]竖杆=212kN,合格; 最大剪力Q=19.47kN τ=2*19.47/25.48*10-4 =15.3MPa<[τ]=85MPa,合格; b、刚度检算 fmax=7.1mm<12000/400=30mm,合格。 4.3、桩顶分配梁计算 桩顶分配梁采用双拼I36b工字钢,桩顶分配梁与贝雷片主梁用自制“U”型卡连接牢固,桩顶分配梁与桩头焊接牢固。 UnHTm31。 4.3.1、荷载计算 荷载为贝雷片下分配梁支反力作为集中力,最大F=150.85kN。 其它三个为F=(150.85-3.69*12-1.05*12)/0.4*0.2+(3.69+1.05)*12=103.865kN,另四片梁以分配梁跨中点对称分布。 cRbWiMN。 双拼I36b分配梁自重: g=0.656*7*2=9.184kN 4.3.2、材料力学性能参数及指标 I36b工字钢: I=16530cm4 W=919cm3 A=83.5cm2b=1.2cmh=33cm EI=2.1*1011*1.653*10-4=3.471*107Nm2 g=65.6kg/m 4.3.3、力学模型 弯矩图 下缘应力图 剪力图 变形曲线 4.3.4、承载力检算 由图可知: 下缘应力 Ϭmax=113.6MPa τmax=257.39/(2*1.2*33*10-4)=32.5MPa a、强度检算 Ϭmax=113.6MPa τmax=32.5MPa<[τ]=85MPa合格; b、刚度检算 fmax=5.1mm<4000/400=10mm,合格。 fnac600。 4.4、钢管桩桩长计算 桥墩基础采用Φ820×10mm钢管桩,每个墩2根,制动墩采用4根Φ630×8mm钢管桩。 桩的外露高度取14m计,地基土为砂性土,摩阻力取20Kp,摩擦影响系数取0.8。 uFBKQzv。 4.4.1、钢管桩最大荷载计算 在只允许单辆车通过情况下,钢管桩最不利受力计算模型如下: 由结构力学求解器求得 剪力图如下: 则桩顶分配梁对贝雷梁最大支反力为: Fmax=76.11+74.74=150.85kN 一排墩的最大荷载为: F支=(150.85-3.69*12-1.05*12)/0.4*2+29.55*12+1.05*8*12fEZ8l1L。 =925.25kN 一根钢管桩需要提供的支撑力为: F支/2=462.625kN,故取单桩承载力为462.625kN。 制动墩F支=925.25+115.2(墩顶恒载)=1040.45kN,单桩支承力为F支/4=260.11kN。 cd8Lqk2。 桩长计算公式为: 4.4.2、入土深度计算 Φ820×10mm钢管桩入土深度计算: 桩端承载力计算如下: qpk按规范列表取值1500kPa,则桩端Qpk=0.8*1500*PI()*(0.82/2)^2=633.4kN 取2倍安全系数后桩端0.5Qpk=317kN,由于桩端承载力值有较大的不确定性,计算考虑将这部分抗力作为安全储备。 JivIZHs。 摩擦桩,桩截面周长2.575m,侧摩阻系数20kPa。 入土深度(m) 1 2 3 4 5 6 7 承载力(kN) 342.75 368.5 394.25 420 445.75 471.5 497.25 经计算得出桩的入土深度与承载力之间的关系见上表。 由计算结果得出桩的入土深度为6m。 考虑到桩的外露长度及河床水深及淤泥厚度,因此钢管桩的长度20m满足要求。 KBzNY28。 Φ630×8mm钢管桩入土深度计算: 桩端承载力计算如下: qpk按规范列表取值1500kPa,则桩端Qpk=0.8*1500*PI()*(0.63/2)^2=373.9kN 取2倍安全系数后桩端0.5Qpk=186.9kN,由于桩端承载力值有较大的不确定性,计算考虑将这部分抗力作为安全储备。 b4wtHpS。 摩擦桩,桩截面周长1.978m,侧摩阻系数20kPa。 入土深度(m) 1 2 3 4 5 承载力(kN) 206.68 226.46 246.24 266.02 285.8 经计算得出桩的入土深度与承载力之间的关系见上表。 由计算结果得出桩的入土深度为4m。 考虑到桩的外露长度及河床水深及淤泥厚度,因此钢管桩的长度18m满足要求。 UARudQ4。 4.4.3、承载力检算 a、强度检算 Φ820×10mm钢管桩σ=P/A=462.625*103/2.575*10-2 =17.97MPa≤[σ]=145MPa,合格。 Φ630×8mm钢管桩σ=P/A=260.11*103/1.583*10-2 =16.43MPa≤[σ]=145MPa,合格。 b、稳定性检算 自由长度 按14.0m计, Φ820×10mm钢管桩λ1=l0/i=14/0.29=48.3 Φ630×8mm钢管桩λ2=l0/i=14/0.22=63.6。 查《钢结构设计规范》(GB50017-2003),使用内插法得 φ1=0.892,φ2=0.809。 [P]1=ΦA[σ]=0.892*2.575*10-2*145*103 =3330.5KN≥P=462.625KN,合格。 [P]2=ΦA[σ]=0.809*1.583*10-2*145*103 =1856.9KN≥P=260.11KN,合格。
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