下承式贝雷钢栈桥设计计算书.docx
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下承式贝雷钢栈桥设计计算书
栈桥计算书
1设计说明
1.1栈桥构造
栈桥设计为下承式贝雷钢栈桥,负担施工中的材料、物资的运输功能、人员的通行通道。
栈桥跨径9m,宽度6m,栈桥顶标高+。
基础采用φ610mm,壁厚8mm钢管桩,桩顶横梁为2HN450×200型钢,其上为2组贝雷梁,每组2片,用45cm贝雷支撑架相连。
贝雷梁下弦杆上布置HN350×175横向分配梁,用骑马螺栓与贝雷梁连接,紧贴贝雷片腹杆布置。
横向分配梁上间隔35cm铺I22b纵向分配梁,与横向分配梁点焊连接。
桥面采用10mm厚花纹钢板。
栈桥跨径布置及横断面见下图。
图1.1-1栈桥总体立面布置图
图1.1-2栈桥横断面图
1.1.2贝雷梁
栈桥采用4片3000mm×1500mm单排单层不加强型贝雷片作为承重梁。
每两片贝雷片通过450mm标准连接花架连接成一组,共2组。
紧贴着贝雷片内侧于桥面钢板上安装两道护轮木,左右侧各一道。
1.1.3桩顶横梁
贝雷梁支承在2根HN450×200工字钢桩顶横梁上,2根HN450×200横梁间采用间断焊接。
分配梁焊接在钢管桩顶牛腿上,以保证分配梁的横向稳定性。
贝雷片下垫10mm厚橡胶垫板,并通过焊接在横梁上的限位器限制横向和纵向的位移。
1.1.4钢管桩基础
基础采用Φ610×8mm钢管桩,每排2根,中心间距4650mm。
1.2设计主要参考资料
(1)《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004);
(2)《港口工程桩基规范》(JTS167-4-2012);
(3)《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011);
(4)《钢结构设计规范》(GB50017-2003)。
1.3设计标准
⑴桥面宽度:
6m;
⑵验算荷载:
8m3混凝土罐车;
⑶跨径布置:
++;
⑷河沟水位:
现场实测最高潮位+(施工常水位);
⑸河床高程:
取-2m。
1.4主要材料力学性能
栈桥除贝雷梁为Q345钢、贝雷销子为30CrMnTi外,其余的钢材均采用Q235钢。
表1.4-1钢材的强度设计值(Mpa)
构件
牌号
σ
抗剪τ
Q235钢
Q235钢
215
125
贝雷销子
30CrMnTi
1105
208
贝雷梁
16锰钢
310
180
2作用荷载
2.1永久作用
本栈桥永久作用为材料自重恒载,型钢桥面系、贝雷梁及墩顶分配梁等结构自重,材料自重采用MidasCivil2013软件自动计入。
2.2可变作用
2.2.1混凝土罐车
工地使用的8m3混凝土罐车共3轴,空载时整机重量,为前一后二的形式,满载8m3混凝土总重量为32t,轴距为+,轮距,空载轴重为++,满载轴重为97+112+112kN,详见图。
图2.2-18m3混凝土罐车轮距示意图(单位:
m)
2.2.2流水压力
栈桥所处位置河沟水流流速较小,流水压力可忽略不计。
2.2.3风荷载
栈桥桥面标高与河沟两岸地面线齐平,桥面与水位线高差较小,故风荷载可忽略不计。
2.2.4制动力
混凝土罐车满载时320kN,制动力为10%的竖向荷载,其值为32kN,由4根钢管共同分担,平均每根承受8kN的纵向水平力。
2.3荷载工况
计算时取8m3混凝土罐车满载时行走的工况:
自重×+满载罐车×+制动力×。
3栈桥结构计算分析
3.1计算模型
利用MidasCivil2013建立栈桥模型,详见图。
钢管桩桩底为固结约束。
图3.1-1栈桥计算模型
3.2计算分析
8m3混凝土罐车满载行走时,栈桥受力计算分析如下。
⑴应力计算
图3.2-1正应力图(单位:
MPa)
图3.2-2剪应力图(单位:
MPa)
图3.2-3位移图(单位:
mm)
3.3计算结果汇总
通过计算分析,各构件应力、变形均较小,未超过钢材设计强度范围,计算结果汇总如下表所示。
表3.3-1内力变形计算结果汇总表
部位
正应力(MPa)
剪应力(MPa)
变形(mm)
工22b纵梁
HN350横梁
贝雷梁
2HN450×200桩顶横梁
φ610钢管桩
0
Q345材质(贝雷):
最大正应力σmax=<[σw]=310MPa,满足要求。
最大剪应力τmax=<[τw]=180MPa,满足要求。
最大位移fmax=<9000/400=,满足要求。
Q235材质(除贝雷外的其它构件):
最大正应力σmax=<[σw]=215MPa,满足要求。
最大剪应力τmax=<[τw]=125MPa,满足要求。
最大位移fmax=<4650/400=,满足要求。
4基础计算
4.1钢管桩入土深度
根据下图计算模型所示,单根钢管桩所受最大竖向力为,据此计算钢管桩入土深度。
图4.1-1桩底反力图
根据《港口工程桩基规范》(JTJ254-98)第4.2.4条:
管桩竖向容许承载力按下式计算。
式中:
——单桩垂直极限承载力设计值(kN);
——单桩垂直承载力分项系数,取;
——桩身截面周长(m);
——单桩第i层土的极限侧摩阻力标准值(kPa),按表采用;
——桩身穿过第i层土的长度(m);
——单桩极限桩端阻力标准值(kPa);
A——桩身截面面积。
取XLDS1钻探孔位处地勘图,计算钢管桩入土深度及受力情况,该部位地层信息及土层摩阻力如表:
表4.1-1XLDS1土层摩阻力统计
序号
土层名称
底面高程(m)
分层厚度(m)
桩周摩阻力(kPa)
1
填土
0
2
淤泥质粘土
20
3
细砂
35
4
粉质粘土
40
5
细砂
35
6
含淤泥质粉质粘土
20
7
中风化花岗岩
设钢管桩入第三层深度为L,计算得:
计算得,L=,钢管桩入土总深度H=+=,取入土深度(考虑河床标高)。
4.2钢管桩稳定性
稳定性应按下式进行验算:
式中:
——对x-x的轴心受压构件稳定系数;
——所计算构件段范围内对轴的最大弯矩;
——参数,
;
——对轴的毛截面模量;
——等效弯矩系数;
钢管桩桩顶标高为+,河床标高为,则钢管桩的实际长度12m。
则,
查询《钢结构设计规范》(GB50017-2003)中附录C中表C-2,利用内插法计算,钢管桩
。
则,
5结论
从以上的计算结果看,栈桥结构在强度、刚度、稳定性等方面均满足规范的要求,并留有一定的富余。
栈桥结构能保证施工期间的同行需求,能保证人员、车辆的安全。
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