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钢栈桥设计计算书Word下载.docx

用植入式钢管及施打φ630×

8mm钢管作为桩基础,满足栈桥的使用功能要求。

1、桥梁用途:

满足夏道大桥项目跨越闽江施工使用的临时栈桥,使用时间24个月(每年6月~8月不使用)。

2、设计单跨标准跨径9m,桥面净宽5.5m,与岸线连接的道路宽度7m。

3、设计行车速度:

5km/小时,

4、设计荷载:

①9m3混凝土运输车(总重400KN),②500KN履带吊车,

③水管及电缆等荷载:

2KN/m(挂在靠下游侧的贝雷桁架上)。

本设计未设人行道荷载,暂不考虑人群荷载。

5、桥面标高:

66.5m

6、“321”装配式钢桥使用6排单层型(上承式)贝雷片。

1、《公路桥涵设计规范》(JTGD60—2022)。

2、《公路桥涵结构及木结构设计规范》JTJ025-86。

3、《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2022)。

4、中华人民共和国交通部战备办《装备式公路钢桥使用手册》(交通部战备办发布,1998年6月)。

5、《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000。

1、“321”装配式钢桥及附件

采用国产321”装配式钢桥及附件,其技术标准应符合交通部编制《装配式公路钢桥制造及检验、验收办法》的有关规定。

贝雷桁架几何特性及桁架容许内力

(1)桁架单元杆件性能

(2)几何特性

(3)桁架容许内力表

2、钢材

钢管桩采用Q235A钢板卷制,其技术标准应符合国家标准(GB699-65)的有关规定。

型钢应符合国家标准(GB2101-80)的有关规定。

钢材容许应力及弹性模量

按JTJ025-86标准(page4页表1.2.5)

A3钢(Q235):

弯曲应力[σw]=145MPa

剪应力[τ]=85MPa

轴向应力[σ]=140MPa

弹性模量E=2.1*105MPa

16Mn钢:

弯曲应力[σw]=210MPa

剪应力[τ]=120MPa

轴向应力[σ]=200MPa

本桥计算按9米跨径简支梁计算和2跨各9米连续梁计算。

设计单跨标准跨径9m。

本桥基础为植入式和打入式钢管桩相结合,考虑到施工现场河道覆盖层为河卵石层,因此每个墩每个支点设4根φ630×

8mm钢管桩(双排),钢管桩全部支撑在强风化岩层或全风化岩层上,单桩允许承载力[P](计算时按壁厚7mm计算,以确保安全)计算:

取φ630×

8mm螺旋焊钢管材料进行验算,壁厚按δ=7mm进行计算,其钢管截面特性如下:

A=137.005cm2

I=66494.922cm4

i=22.027cm

W=2110.95cm3

M=90.61Kg/m

单根φ630mm,δ=7mm钢管截面承受的允许压力[N]

[N]=(A×

[σ])

=137.005×

10-4×

140×

103=1918kN

由于钢管墩为压杆,要考虑压弯失稳,故进行稳定性校核。

按两端铰支计算钢管稳定容许应力,该处钢管最大自由长度为L=18.7m(从河床面加上5m左右的河卵石起至常水位止,按照计算,钢管桩设计顶标高为64.12m,常水位为61.5m,底标高为强风化或全风化岩层,标高以3#墩为例,河床底标高为37.82m,抛填厚度5m左右)。

按照路桥施工计算手册表12-2公式,则钢管稳定容许应力:

=φ[σ]=0.683*140=95.62MPa

[σ]

ω

式中:

φ——压杆纵向弯曲系数;

λ——构件长细比

λ=L0/r=18.7/0.22027=84.9>80;

L0——压杆的自由长度,该处L=18.7m;

r——压杆对轴的回转半径,该处r=0.22027;

[σ]——压杆材料的容许应力,钢管=140MPa。

查《钢结构设计规范》得,φ=0.683。

单根钢管的稳定容许压力:

·

A=95.62×

1.37005×

101=1310.04kN

[P]=[σ]

——钢管的稳定容许应力(由上式求得);

[σ]

A——钢管壁的横截面面积(直径0.630m,壁厚0.007m)

故单根钢管稳定允许承载力[P]=1524.87kN,所以后续检算钢管的竖向荷载必须小于[P]=1524.87kN。

结构计算书中,荷载按9m3混凝土运输车(总重400KN),500KN履带吊车,水管及电缆等荷载:

2KN/m(挂在靠左侧的贝雷桁架上)。

本设计未设人行道,荷载暂不考虑人群荷载。

按最不利情况进行布载和荷载组合,

单跨标准跨径9m计算如下内容:

1、桥面钢板计算

2、分配梁工字钢I14计算

3、贝雷桁计算

4、桩顶横垫梁(工字钢2I36b)强度验算。

5、桩顶纵垫梁(工字钢2I36b)强度验算

6、钢管桩竖向承载力计算。

7、栈桥的纵向稳定性验算。

8、栈桥抗9级风稳定性验算。

1、严禁车辆超载、超速工作和行驶,同一跨内只能有一辆重车行驶或停放,不得在桥面上随意堆放材料及重物。

2、当履带荷载从引道桥进出主栈桥时,因其他原因须在桥面作较大转向时,必须在桥面铺设20mm厚的钢板,以免产生较大的转向扭矩及损坏桥面板;

汽车荷载转向也必须缓慢进行。

3、车辆交汇时必须在平台处进行,并有专人指挥,严禁车轮超出便桥的两外侧贝雷片。

4、防台时车辆行走机械必须撤离栈桥,台风过后必须对栈桥作全面检查方可恢复工作。

5、栈桥使用期必须经常检查栈桥状况,如有异常情况,必须查明原因,经处理后方可继续使用。

6、严禁外来荷载碰撞栈桥,严禁在栈桥上进行船舶系缆。

7、安排专人对便桥进行检查,发现隐患,停止桥上的一切作业,整改完毕后再行施工,有重车通过时做到每天检查一次,并作好记录。

南平市夏道大桥及接线工程全长约1.7km,含一座跨江大桥(南汊桥、北汊桥)及两端接线、一座部分互通立交(南立交),一座互通立交(北立交),其中:

0#墩~8#墩、9#~18#墩闽江,桥梁下部施工需要搭设钢栈桥及钢平台,同时暂时预留4#--5#墩作为通航孔。

钢栈桥搭设总长度为585米,其中南南汊桥需要搭设372m,北汊桥需要搭设213m。

临时施工便桥按照永久性进行设计施工,将抗拒五年一遇洪水(标高66.5m),便桥钢管桩采用打入岩层,并用浇注水下砼进行整体固结生根处理。

便桥设置顶标高为66.5m(通航水位为66.5m)。

钢栈桥作为施工时汽车运输道路及吊机移动道路,水上平台作为桥梁下部施工时工作平台。

根据现场具体情况,南汊桥将暂时预留主跨4#~5#墩作为通航孔,北叉桥不设置通航孔全部搭设。

南叉桥施工便桥设置在左右幅桥梁中间,北叉桥因桥面高度较高今后将考虑设置塔吊,施工便桥设置在桥梁上游侧。

栈桥桥面宽度按照5.5m布置,采用厚1.0cm的钢板作为行车道板,桥面板下为间距30cm横向工字钢(I14)分配梁,分配梁下为纵向主梁,纵向主梁用三组6片贝雷桁架。

桩基采用Φ630mm×

10mm的施打式钢管桩,因覆盖层仅为河卵石层,每个墩使用双排2×

2=4根钢管桩。

桩顶横向联结采用横垫梁2I36b,墩桩顶纵向联结采用纵垫梁2I36b。

栈桥设计荷载:

9m混凝土运输车(总重400KN),500KN履带吊车,水管及电缆等荷载:

2KN/m(挂在靠左侧的贝雷桁架上)

栈桥设计满足《装配式公路钢桥制造及检验、验收办法》的有关技术要求。

本设计未设人行道荷载暂不考虑人群荷载。

计算按9米跨径简支梁计算和2跨(各9米跨径)连续梁计算。

1、荷载

⑴.恒载(每跨):

行车道板厚(厚1.0厘米的钢板):

5.5×

78.5=432㎏/m=0.432t/m=4.32KN/mI14分配梁:

21×

16.88=354㎏/m=0.354t/m=3.54KN/m

贝雷桁架自重0.270×

6/3+0.040×

5/3=0.61t/m=6.1KN/m

2I36b横垫梁5.5×

65.66=722kg=0.722t=7.22KN

2I36b纵垫梁3.4×

65.66=893kg=0.893t=8.93KN

⑵.活载:

①500KN履带吊机(QUY50A)

总重500KN,并吊重物为120KN,重物冲击系数为1.3,履带尺寸4.66m×

0.76m,见尺寸图。

按每一联(4跨、长4×

9=36米)布置一台计算。

②混凝土运输车

总重400KN。

尺寸见图。

其冲击系数为1+μ=1+0.3=1.3。

按每间距9米布置一台计算。

2

P2=160kN

每条履带单位压力70.6kN/m

400KN混凝土运输车

P1=80kN

P2=160kN活载图一

2、贝雷桁架:

其为国家规定尺寸制造,每片桁架为1.5高×

3.0m长,重270Kg。

弦杆由2[10组成,内侧的斜杆腹杆系由I8组成,钢材为16Mn钢,最大拉压弯应力为273Mpa,剪应力为156Mpa。

支撑架重40Kg。

单片贝雷桁架容许弯距为788.2KN.m,剪力为245.2KN。

三、厚1cm桥面钢板抗弯、抗剪强度验算

1、400KN汽车

本便桥桥面板为厚1cm钢板,钢板底纵向为槽钢I14工字钢,间距30cm。

计算按400KN汽车单侧前轮荷载压在钢板上,并在钢板的跨中位置,钢板跨径按0.30m计算。

400KN汽车荷载中(后)轮着地宽度及长度=0.6×

0.2m。

(1)荷载

钢板自重:

q1=1×

0.785=0.785KN/m

400KN汽车荷载:

单侧前轮P1=80×

0.5=40.0KN

单侧中轮P2=160×

0.5=80.0KN单侧后轮P3=160×

0.5=80.0KN

(2)钢板弯应力及剪应力计算a)汽车荷载

当P2=80.0KN作用在钢板跨中时为最不利荷载位置(见图1)P2=160×

q2=80×

1.3/0.6(冲击系数1+μ取1.3)=173.33KN/m

b)钢板自重荷载:

q1=0.785KN/m

c)合计

q=q1+q2=173.33+0.785=174.12KN/m

0.150.15

174.12KN/m

图一

R

=174.12×

0.30/2=26.12KN

J

跨中弯矩:

M=174.12×

0.302/8=1.96kN.m

d)弯应力及剪应力计算

钢板:

I=bh3/12=1.00×

0.013/12=0.00000008333m4

W=bh2/6=1.00×

0.012/6=0.00001667m3

]=145MPa

σ=M/W=1.96/0.00001667=117576kN/m2=117.58MPa<[σ

W

弯应力满足规范要求。

=26.12/(1×

0.01)=2612kN/m2=2.61MPa<[τ]=8.5MPa

τ=Q/A

m

剪应力满足规范要求。

2、500KN履带吊机

本便桥桥面板为厚1cm钢板,钢板底纵向为槽钢I14工字钢,间距30cm。

计算按500KN履带吊单侧荷载压在钢板上。

500KN汽车荷载中(后)轮着地宽度及长度=0.76×

4.66m。

取二跨满布计算。

500KN履带吊:

q2=620/4.66/0.76/2=87.53KN/m

(2)钢板弯应力及剪应力计算

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