钢栈桥计算书.docx
- 文档编号:8421312
- 上传时间:2023-01-31
- 格式:DOCX
- 页数:15
- 大小:314.11KB
钢栈桥计算书.docx
《钢栈桥计算书.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《钢栈桥计算书.docx(15页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
钢栈桥计算书
*********钢栈桥计算书
1编制依据
1、现场踏勘所获得的工程地质、水文地质、当地资源、交通状况及施工环境等调查资料;
2、国家及地方关于安全生产及环境保护等方面的法律法规;
3、《钢结构设计规范》GB50017-2011;
4、《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2015
5、《公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD63-2007
6、《公路工程施工安全技术规范》(JTGF90-2015)
7、《路桥施工计算手册》(人民交通出版社)
8、*********设计图纸。
2工程概况
*********位于顺昌县水南镇焕仔坑附近,跨越富屯溪。
本项目起点桩号K7+154,终点桩号K7+498.5,桥梁全长344.5m。
*********场区属于剥蚀丘陵夹冲洪积地貌,桥址区地形较起伏,起点台较坡度约15°-20°,终点台较坡度约5°-10°。
桥梁跨越富屯溪,勘查期间水深约3-9m,溪宽约180-190m。
*********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#墩~8#墩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#墩~8#墩位置水深约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Φ529x8mm螺旋焊管,焊管顶部设双I45b工字钢横梁,横梁上设贝雷片纵梁,纵梁上铺I20a工字钢做分配梁,20#工字钢间距30cm,δ6mm钢板做面板。
钢栈桥布置图如下图。
钢栈桥横断面图
3.2钢平台布置图
基础采用Φ529x8mm螺旋焊管,焊管顶部设双I45b工字钢横梁,横梁上设贝雷片纵梁,纵梁上铺I20a工字钢做分配梁,20#工字钢间距30cm,δ6mm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
I20a工字钢上分配间距30cm,净距20cm,桥面板跨径
;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20cm,桥面板可按照均布荷载进行计算分析。
车轮作用示意图
取200mm单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
=200×62/6=1200mm3
惯性矩
=200×6³/12=3600mm4
桥面板自重:
4.2.2强度验算
均布荷载
满足承载力要求
4.2.3刚度验算
满足刚度要求
4.3I20a工字钢分配梁承载力验算
4.3.1力学参数
8m3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:
桥面板和I20a工字钢自重:
I20a工字钢腹板厚度d=7mm
惯性矩
;
截面抵抗矩
;
半截面静力矩
;
分配梁计算简图
4.3.2强度验算
跨中弯矩:
支座处剪力:
满足承载力要求
满足承载力要求
4.3.3刚度验算
满足刚度要求
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
;
截面积A=146.45×10-4㎡
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=6.373×92/8+(22.2+255.6+171.6)×1.15×1.2
=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
,得
B点最大剪力:
Q=ql/2+XB×1.15×1.2=6.373×9/2+(24+101.33+120)×1.15×1.2=367.23KN
销子采用30crmnti,插销用弹簧钢制造,容许剪应力:
。
满足承载力要求
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=6×250500×10-8=150.3×10-4m4
均布荷载:
由汽-20重车荷载产生的跨中挠度:
式中
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
,
,
f1=60×103×0.74×(3×92-4×0.742)/(48×206×109×1503000×10-8)=71.95×10-6m
f2=120×103×4.26×(3×92-4×4.262)/(48×206×109×1503000×10-8)=5.86×10-4m
f3=120×103×2.86×(3×92-4×2.862)/(48×206×109×1503000×10-8)=4.856×10-4m
综上,跨中最大挠度为(考虑汽车冲击荷载):
f=fq+(f1+f2+f3)×1.15×1.2
=0.17+(71.95+586+485.6)×10-3×1.15×1.2=1.74mm<
=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=1500cm3;
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=889.47cm3
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=87.485×2×10×10-3=1.75KN/m
集中荷载
P=(6.373×9+300×1.15×1.2)/3=157.119KN
支座处最大剪力:
Q=3P/2=3×157.119/2=235.68KN
跨中最大弯矩Mmax=ql²/8+Mp=1.75×4²/8+157.119=160.619KN.m
满足承载力要求
4.5.3刚度验算
f=fq+fP=0.04+6.02=6.06mm<[f]=4000/250=16mm满足刚度要求
4.6桥面护栏受力验算
4.6.1力学参数
护栏横杆采用φ48×3mm钢管,立柱采用I14工字钢,工字钢间距为2m。
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:
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:
φ48×3mm钢管力学参数如下:
截面抵抗矩:
截面面积
I14工字钢力学参数如下:
截面抵抗矩:
截面面积
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:
4.6.2强度验算
(1)φ48×3mm钢管验算
跨中弯矩
跨中切应力:
满足承载力要求
支点处剪力:
Q=P=1KN
支点处剪应力:
满足承载力要求
(2)I14工字钢立柱验算
最大弯矩
最大切应力:
满足承载力要求
I14工字钢与桥面板焊接,对焊缝进行验算:
焊缝处弯矩:
焊缝处最大剪力为:
Q=1KN
焊缝截面惯性矩:
满足承载力要求
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
钢管桩按照受压构件计算
满足承载力要求
5.2桩基入土深度计算
基础采用Φ529x8mm螺旋焊管,理论重量为103.289kg/m,根据I45a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)×103.289×10×10-3=247.56KN
式中[Ra]—单桩轴向受压承载力容许值(KN);
u—桩身周长(m);
Ap—桩端截面面积(㎡);
n—土的层数;
—承台底面或局部冲刷线以下各土层的厚度(m);
qik—与li对应的各土层与桩侧的摩阻力标准值(kPa);
qr—桩端处土的承载力容许值(kPa);
基础采用Φ529x8mm螺旋焊管,桩基按照摩擦桩设计。
桩基周长u=π×0.529=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=2×247.56/(1.661×1×170)=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8mm计算。
I=π×0.5294(1-0.5134/0.5294)/64m4=4.441658897×10-4m4
根据《建筑桩基技术规范》,单桩稳定长度:
,
为地面以上桩长,取最大值10m,h为地面以下桩长,为2m,所以
=12m。
钢管桩身抗弯刚度:
EI=2.10×1011N/m2×4.441658897×10-4m4=932748.3684N.m2
单桩屈曲临界荷载
>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:
—流水压力标准值(KN);k—形状系数(钢管取0.8);
A—阻水面积(
),计算至一般冲刷线处;γ—水的重力密度(kN/
);
V—设计流速(2.86m/s);g—重力加速度(9.8
)
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
;
—桩形状换算系数,圆形端截面
;
—平行于水平力作用方向的桩间相互影响系数,单排桩
;
—钢管桩桩径,
E=210×109N/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;
∴α=0.871
α·h=0.871×1.75=1.52〈2米
α—桩的变形系数,h—桩入土深度
5.5.3计算桩顶处位移
因为α·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
桩顶水平位移
<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。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 栈桥 计算
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)