白土北江大桥栈桥和平台结构计算书资料Word格式文档下载.docx

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二．栈桥、平台施工说明

1、栈桥、平台施工采用吊车震打钢管桩、吊车铺设贝雷架及工字钢等。

2、施工前的准备工作

（1）栈桥钢管桩入土深度按计算原则上不得少于8.0m，平台钢管桩入土深度不得小于7m使用60t振动力振至不再下沉为止。

（2）钢管桩桩顶开口设一道2I25b为主梁焊接加强。

3、钢管桩的插打

（1）打入钢管桩需结合桥梁的位置，对栈桥钢管桩精确定位，桩心误差不得大于10cm。

（2）钢管桩用25吨吊车插打，打入钢管桩时，应严格控制桩身的垂直度，确保钢管桩合理承载。

（3）每个墩钢管桩插打完后，用设计型钢将其连接成整体，架设横向分配梁，准备架纵梁。

4、栈桥桥面结构

桩顶横梁采用25b型工字钢。

用吊车直接吊装贝雷梁安装在墩顶横梁上并在横梁上焊角钢或槽钢限制纵梁左右位移，连接成连续梁，纵梁每跨跨中用10#槽钢加工的支撑架连接成整体，在贝雷纵梁顶面按0.4m间距布设25b型工字钢横向分配梁，横向分配梁采用钢板型卡口与贝雷梁连接，然后在横向分配梁上铺设10mm厚钢板作为桥面行车道板。

贝雷架与墩顶横梁及分配梁采用12槽钢制作骑马固结。

桥面两侧设置护栏，纵向通长布置在平台处开口，钢栈桥按通行55T重车荷载进行设计验算。

5、同向车辆间距不得小于6m，车速不得超过10km/h。

6、为保证栈桥畅通，栈桥上严禁集中堆放货物。

7、白土北江大桥57#-6#墩位于河水中，需在上述墩位处塔设水中平台作为桩基施工及下部结构施工时使用。

每个墩位平台尺寸共为36.76×

22m、33.75×

18m并与便桥相连接。

平台根据使用功能分为两个部分，一为桩基作业平台，在桩基施工完毕后予以拆除，另一部分为辅助作业平台，直到下部结构和墩身盖梁全部施工完毕后再予以拆除。

平台桩也采用φ529×

8mm螺旋焊钢管，纵横向布置间距为5-5.5m，沿纵横桥向在桩顶布置2I32b作为主梁，其上按照50cm间距均匀布置次梁。

其上铺设10mm厚钢板作为作业面。

平台上考虑上重车，按通行55t汽车荷载进行设计验算。

三、钢便桥计算书

1、计算依据

（1）《建筑结构静力计算手册》（第二版——1999年版）；

（2）《公路桥涵设计手册基本资料》（人民交通出版社——1997年版）。

（3）《桥梁施工百问》（人民交通出版社——2003年版）

（4）《钢结构设计规范》（人民交通出版社——2003年版）

（5）《路桥施工计算手册》（人民交通出版社——2001年版）

2、结构形式

φ529cm钢管桩→2I25b工字钢主横梁→贝雷片纵梁→I25工字钢次横梁（间距@40cm）→Q235钢板桥面（δ＝10mm）。

3、计算参数

（1）荷载：

公路I级，汽超-20级，车辆荷载550KN，车速10km/h,冲击系数1.3.

（2）水流速度2.18m/s，漂流物自重10KN，考虑冲击力，不考虑风荷载。

（3）计算跨径按12m计算，宽5m（计算宽度5m，悬臂各0.5m），便桥顶面标高暂定4m。

（4）贝雷片主梁力学特性

贝雷架选用国产321型贝雷桁架片，高度1.5m，每单片长度3.0m。

每片每延米1KN/m（包括配件）。

单排单层不加强贝雷架的容许弯矩为[M]＝788.2KN.m。

单排单层不加强贝雷架的容许剪[V]＝245.2KN，销子剪力550KN。

惯性矩：

I=250500cm4。

（5）钢材力学特性：

型钢：

[σ]＝210Mpa,[τ]＝120Mpa，E=2.1×

1011N/m。

Q235钢板：

[σ]＝140Mpa,[τ]＝75Mpa，E=2.1×

四、结构计算

1、Q235钢板与I25工字钢点焊计算

（1）计算说明

目前，我国对汽车制动力没有系统的计算公式，只是对桥梁进行大理的最大制动力试验得到一些经验数值。

《铁路规范》规定：

行车速度100km/h，制动力按照垂直静荷载的10%计算。

《公路桥梁》规定：

行车速度100km/h，对于1-2车道，制动力按照布置在荷载长度内的一列汽车队总重量的10%计算，但不小于一辆车重的30%。

550KN汽车按照10km/h制动行驶，其制动力一般小于自重的10%，即最大为55KN。

桥面钢板尺寸为1.5m×

6m×

0.01m，出于安全考虑，制动力影响2块板，每块钢板受力为：

N＝55/2＝27.5KN。

（2）材料力学性能参数及指标

235钢板：

（3）计算模型

一片钢板共有20条焊缝，一条焊缝长116mm（即I25工字钢的翼板顶面宽度），焊缝高hf＝10mm（即钢板厚度）。

焊条用E50型，钢板为Q235钢板，根据GB50017-2003有关规定，角焊缝抗拉和抗剪强度设计值fw=200N/mm2.I25b工字钢顶面宽b＝116mm，采用角焊缝，每根焊缝长度为工字钢顶面宽度。

（4）承载力检验

N/（0.7×

hf×

ΣLw）

=27.5×

103/（0.7×

0.010×

116×

10-3）

=1.41×

106N/m2=1.4N/mm2

<

fw＝200N/mm2,满足条件。

（5）I25a工字钢上横梁

①计算说明：

荷载按公路-I级，550KN汽车行驶，冲击系数1.3,则汽车后轮单侧最大力为：

P＝1.3×

140/2＝91KN，受力面积60cm×

20cm，计算按两根工字钢同时承受单轮力。

I25工字钢：

间距40cm，单位自重相对车辆荷载忽略不计。

按照单跨简支梁计算。

②材料力学性能及指标

I25a工字钢：

间距40cm，计算跨径L＝3.2m，悬臂0.9m，单位自重0.3808KN/m。

E＝2.1×

1011N/m,Ix=5017×

10-8m4,Wx=401.4×

10-6m3,

d=8×

10-3m,Sx=230.7×

10-6m3.

③计算模型

I25a工字钢间距40cm，计算跨径L＝3.2m，悬臂0.9m，最不利情况考虑，由Q235钢板传力至I25b工字钢，3根I25b工字钢受力，集中荷载按单跨受弯构件计算，按照汽车一超20级最不利轮轴加载计算，最不利轴载为140KN，3根工字钢共同承担，即每根工字钢受力为47KN。

受力模型如下：

四、钢管桩受力计算

当车轮在桥面上作用位置如下图时，单侧钢管桩的受力将是最大的。

计算结构是A支点分担总荷载的73%，B支点分担总荷载的27%。

参照前面的计算图示，单侧钢管桩最大受力为：

（1.2x520x0.73x0.838+10.5x12）=508kN。

上式中0.838为纵向布载时的承担系数。

下面对钢管桩的核算将统一按单桩荷载P=600kN进行。

钢栈桥钢管桩采用φ529x8mm螺旋焊管。

分两种情况进行检算：

（1）、最大荷载时，同时考虑施工偏心的影响

钢栈桥钢管桩计算长度l0=1.0x18=18m，

其长细比

1800/18.42=98，查表得

=0.667，

考虑施工因素，取安全系数K=2，则单根钢管桩的允许承载力为：

/K=0.667×

130.88×

102×

182/1000/2=794kN

[P]>

P,说明钢管本身的强度满足要求。

在钢管桩打设中，要求采用60kW以上的震动锤打设，其承载力不小于600kN。

因钢栈桥设计为排桩形式，同一排只有两根桩，则桩顶横梁与钢管桩的偏心理论上可消除。

（2）、验算洪水对钢管桩的影响

取顺水流方向一排钢架进行计算，其受力简图如下所示：

图中集中荷载为钢管柱所受竖向力，因洪水期间钢栈桥不通行，故P仅取自重，P=150kN。

水流冲击力按下述公式进行计算：

K为形状系数，取为0.8。

A为阻水面积,A=15x0.529=7.935m2。

g为重力加速度，g=9.81m/s2。

v为水的流速，v=2m/s。

流水压力为三角形分布，其荷载集度

=0，

=1.73kN/m，流水压力F的作用点为设计水位线以下0.3倍水深处。

经计算，钢管桩受力情况为：

Nmax=207.7kN，Qmax=50kN，Mmax=122.7kN·

m。

其中轴力最大值和弯矩最大值发生在同一根钢管桩上，据此验算：

=23.8+73=97MPa<

182MPa，满足要求。

五、水中钢平台计算

（一）、平台面钢板

平台钢板采用10mm厚钢板，板下平台次梁布置间距50cm。

1、受力简图

根据其受力情况,其受力简图如下：

2、荷载分析

后轮着地面积0.6x0.2m，其荷载为70kN。

因钢板自重荷载所占比例较小,计算时忽略不计。

汽车荷载

=70kN；

其中a=0.6，b=0.384

q=303.82kN/m2。

3、受力计算

，则：

，查表得：

计算

钢板中心处最大变形为：

，查表得

则计算得

=0.8mm。

变形很小，不会影响行车。

（二）、次梁I32b计算

平台次梁跨度为5-5.5m，以车轮横跨度方向按简支梁进行检算。

（1）车轮横跨度方向时，弯矩最大时的受力简图：

（2）剪力最大时受力简图

（1）、桥面板及横梁自重q1=1.2x（0.785x0.5+0.577）=1.16kN/m；

（2）、后轮4个轮载可由4根工字钢承担，则上述图示汽车荷载由2根工字钢来承担，则单根工字钢承担的荷载为：

P=1.2x70/2=42kN。

按上述

（1）图，当车轮荷载距支座A点距离为1.1m时，其弯矩最大，计算最大弯矩值Mmax=74.2kN·

按上述

（2）图计算最大剪力值Qmax=72kN。

则：

均在容许应力范围内，安全。

经计算，跨中挠度f=1mm。

（三）、主梁2I32b计算

根据受力情况，偏于安全，按简支梁计算，

（1）弯矩最大时受力简图如下：

（2）剪力最大时受力简图如下：

（1）、平台钢板、次梁、主梁自重q1=1.2x（5.77+3.925+1.731）=13.7kN/m；

（2）、汽车荷载：

P=1.2x280/2.0=168kN/m。

经计算，其最大弯矩值Mmax=382.99kN·

在

（2）图中计算最大剪力值为Qmax=272kN。

经计算，跨中挠度f=1.25cm。

刚度满足要求。

（四）、平台钢管桩计算

平台钢管桩受力比钢栈桥钢管桩受力还要小一些，从前面的计算可以看出能够满足施工期间的受力需要，因此这里就不再计算了，可参照前面关于钢栈桥钢管桩的计算。

六、结论

通过以上计算，该便桥及平台设计满足结构要求，可以进行施工。

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