汇车平台计算书.docx
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汇车平台计算书
汇车平台计算书
一、活载确定
汇车平台上主要停放砼罐车、叉车以及小型汽车，其中重量及长度最大的就是12方混凝土罐车。
此处活载按照满载12方混凝土的罐车重量进行验算。
一辆容积为12方的混凝土罐车：
其自身重量为28T（8方的罐车自重19T），满载12方混凝土重量为30T，满载后总重量G活=58T，其轴距为1.35m+4m，共计10个轮子（前2后8），罐车长宽高分别为9.592m、2.5m、3.99m。
混凝土搅拌运输车作为活载计算时采用荷载冲击系数n1=1.15及偏载系数n2=1.2。
钢管桩按摩擦桩设计。
备注：
驾驶员自重忽略不计。
二、主要构件的力学验算
根据罐车的外型尺寸，按照同时停放2辆罐车设计，初步拟定该平台宽度为3m，长度为30m。
汇车平台基础采用φ480×8mm螺旋钢管，顺桥向设置钻孔桩6排，每排（横桥向）采用2根钻孔桩，横桥向桩中心间距为2.5m，顺桥向桩中心间距为5.879m。
钢管桩在土层以上部分即为立柱，如钢管长度不够可采用环缝焊接接长。
立柱顶部（横桥向）设置2×I40a工字钢作为承重梁，承重梁的跨度为2.5m。
承重梁上采用I40a工字钢作为主梁（纵桥向），其中心间距为0.5m，横桥向并排均匀放置7根。
主梁上采用I16工字钢作为分配梁（横桥向），其中心间距为0.5m。
分配梁上采用[28b槽钢作为桥面板（顺桥向），中心间距0.32m。
立柱钢管间的连接利用梁厂现有材料。
1、桥面板受力验算
由于分配梁间距为0.5m，所以桥面板[28b槽钢跨度为L=0.5m，每根槽钢倒扣在分配量上其宽度为28cm，最多受到半个轮胎施加的压力（每个车轮荷载由两条槽钢承担）。
其自身重力产生的均布荷载此处计算中忽略不计。
P=
=4.002T=40KN
根据《路桥施工计算手册》附表2-3中给出的公式可得：
Mmax＝
=5
Qmax＝
=20KN
[28b槽钢：
Ix=5130cm4，Iy=242cm4，Wy=37.9cm3，Sx=219.8cm3，δ=9.5mm，A=45.6cm2，单位重G单=35.8kg/m。
σ＝
＝131.9MPa＜[σ]=140MPa
τ＝
＝43.9MPa＜[τ]=85MPa
=0.22mm＜
=0.94mmA3钢的弹性模量E=200GPa
采用[28b槽钢作为桥面板满足要求。
2、分配梁的受力验算
采用I16工字钢作为分配梁（横桥向），由于主梁的间距为0.5m，所以分配梁的跨度为L=0.5m，其跨中同时受到最多1个轮子和
根（0.5m长/根）桥面槽钢施加的压力。
其自身重力产生的均布荷载q=47.9kg/m=0.5KN/m。
P=
+
×0.5×35.8/1000=8.036T=80.4KN
按照三等跨连续梁验算，根据《路桥施工计算手册》附表2-9-①、⑥中给出的公式可得：
在集中荷载下
Mmax＝0.175×PL=7.035
Qmax＝0.65×P=52.3KN
在均部荷载下
Mmax＝0.1×ql2=0.006
Qmax＝0.6×ql=0.15KN
其相对于集中荷载下计算的数值微小，所以对于材料本身自重产生的弯矩和剪力忽略不计。
I16工字钢：
Ix=1130cm4，Wx=141cm3，Sx=80.8cm3，δ=6mm，单位重G单=20.5kg/m。
σ＝
＝49.9MPa＜[σ]=140MPa
τ＝
＝62.3MPa＜[τ]=85MPa
=0.05mm＜
=1.25mmA3钢的弹性模量E=200GPa
采用I16工字钢作为分配梁满足要求
3、主梁的受力验算
主梁上承受来自桥面板、栏杆扶手、分配梁和主梁等的自重施加的均布静载，以及罐车给主梁施加的集中活载。
分布荷载按照五等跨连续梁计算，集中荷载按照三等跨连续梁计算：
当后两排轮子的中心与跨中重合时为主梁受力的最不利工况，由于罐车的轴距为1.35m+4m，而主梁的跨度L=5.879m，此时前排2个轮子在前一跨主梁上，此时这一跨主梁只承受后两排8个轮子的同时作用。
单根主梁受到的集中荷载：
P=
=45.7KN（此时虽然轮子不会同时压到并排7根主梁上，但是横向分配梁已将轮子的集中压力平均分配到7根主梁）。
通过《汇车平台布置图》可知，在主梁上栏杆扶手的总重量G1=0.4T，桥面板的总重量G2=11.8T，分配梁的总重量G3=4.4T,那么作用在单跨一根主梁上的线荷载：
q=
=0.8KN/m
根据《路桥施工计算手册》附表2-9-11、2-11-1中给出的系数可得：
Mmax＝MB支=0.267×45.7×5.879+0.105×0.8×5.8792=74.6
Qmax＝QB左=1.267×45.7+0.606×0.8×5.879=60.8KN
I40a工字钢：
Ix=21720cm4，Wx=1090cm3，Sx=631.2cm3，δ=10.5mm，单位重G单=67.6kg/m。
σ＝
＝68.4MPa＜[σ]=140MPa
τ＝
＝16.8MPa＜[τ]=85MPa
=4.2mm＜
=14.7mmnq=0.664、np=1.883
A3钢的弹性模量E=200GPa采用I40a工字钢作为主梁满足要求
4、承重梁受力验算
来自罐车、桥面板、栏杆扶手、分配梁和主梁的重力，通过7根主梁平均施加到承重梁上，再加上承重梁的自重对承重梁的作用力，（罐车施加的集中活载通过分配梁已经由7根主梁平均分担）。
故将以上所有作用力按照均布荷载作用在承重梁上进行验算。
单跨简支梁进行计算：
当罐车后两排车轮中心作用在单排桩顶位置时，为最不利工况。
（此时简化为罐车后八个车轮承担的荷载完全由该承重梁承担，另外前2个车轮的1.179/5.879的荷载也有该承重梁承担。
）
此时罐车的作用荷载：
P=
=672.5KN
单根承重梁受到的均布荷载：
q=
=146.82KN/m
立柱中心间距L=2.5m
根据《路桥施工计算手册》附表2-3-4中给出的系数可得：
Mmax＝M中=0.125×146.82×2.52=114.7
Qmax＝0.5×146.82×2.5=183.5KN
I40a工字钢：
Ix=21720cm4，Wx=1090cm3，Sx=631.2cm3，δ=10.5mm，单位重G单=67.6kg/m。
σ＝
＝105.2MPa＜[σ]=140MPa
τ＝
＝40.6MPa＜[τ]=85MPa
=1.72mm＜
=6.25mm
采用2×I40a工字钢符合要求
5、桩柱的受力验算
该汇车平台高度约8m，减去上部构造高度，立柱高度按照7m计。
由于立柱高度低于10m，不需要验算风荷载。
⑴容许承载力计算：
钢管桩和立柱均采用φ480×8mm螺旋钢管。
根据欧拉公式：
FPcr=
临界荷载：
Pcr=
其中A3钢的弹性模量E=206GPaD=48cmd=48-1.6=46.4cm
截面惯性矩I=
=33044.6cm4
按照单端自由：
μ=2
临界荷载：
Pcr=
=3427.8KN
当一辆罐车的后8轮全部作用在某一排桩顶时，该排两根钻孔桩承受的压力最大。
由前面验算确定的上部构造布置可知，所有施加到桩顶的静载为33.6T/12+n1×n2×58T×
×0.5=34.82T=348.2KN。
ΣP反=348.2KN＜Pcr=3427.8KN安全
⑵稳定性计算
i=
=16.7cm
其中：
A=
=118.6cm2I=33044.6cm4μ=2
立柱高度L1=7m，长细比：
λ=
=83.8＜[λ]=150立杆稳定满足要求
查《路桥施工计算手册》表8-12（P178）可知：
主要的受压杆件（立柱）的容许长细比[λ]=150
考虑平台的整体性，立柱在中间部位采用场地现有型材进行横向和纵向的连接。
⑶钢管桩如土深度计算
有上面计算可知：
ΣP反=348.2KN，将钢管桩和立柱的自重考虑在内，取安全系数n=2.5计算P=870.5KN
φ480×8mm螺旋钢管的周长D=1.5m
侧阻计算：
桩体深入土层的深度需要知道该平台位置的地质分层情况。
（由于地质情况未知，此处计算暂按照下面估计情况计算）
序号地层名称地层厚度极限侧阻力本层侧阻
（m）qsik（kPa）（kN）
==============================================
1淤泥6.00.000.00
2粘性土2.0090.00270.00
3细砂3.3030.00148.50
4中砂5.1060.00459.00
==============================================
Σ16.40877.50
侧阻:
Qsk=877.5kN＞870.5KN，可以满足要求由此可知该处需要钢管桩共计L=7+6+2+3.3+5.1=23.4m
端阻计算：
摩擦桩Qpk=0
（2）竖向承载力特征值
根据《桩基规范》5.2.2及5.2.3
式中：
Ra——单桩竖向承载力特征值；
Quk——单桩竖向极限承载力标准值；
K——安全系数，取K=2。
单桩竖向极限承载力标准值Quk=877.5（kN），单桩竖向承载力特征值Ra=438.8（kN）。
经计算结构的强度、位移、稳定性以及钢管桩基础的承载力满足使用要求。
5、桩柱的受力验算
该汇车平台高度约8m，减去上部构造高度，立柱高度按照7m计。
由于立柱高度低于10m，不需要验算风荷载。
⑴容许承载力计算：
钢管桩和立柱均采用φ325×8mm螺旋钢管。
根据欧拉公式：
FPcr=
临界荷载：
Pcr=
其中A3钢的弹性模量E=206GPaD=32.5cmd=32.5-1.6=30.9cm
截面惯性矩I=
=10013.9cm4
按照单端自由：
μ=2
临界荷载：
Pcr=
=1038.8KN
当一辆罐车的后8轮全部作用在某一排桩顶时，该排两根钻孔桩承受的压力最大。
由前面验算确定的上部构造布置可知，所有施加到桩顶的静载为33.6T/12+n1×n2×58T×
×0.5=34.82T=348.2KN。
ΣP反=348.2KN＜Pcr=1038.8KN安全
⑵稳定性计算
i=
=11.2cm
其中：
A=
=79.67cm2I=10013.9cm4μ=2
立柱高度L1=7m，长细比：
λ=
=125＜[λ]=150立杆稳定满足要求
查《路桥施工计算手册》表8-12（P178）可知：
主要的受压杆件（立柱）的容许长细比[λ]=150
考虑平台的整体性，立柱在中间部位采用场地现有型材进行横向和纵向的连接。
⑶钢管桩如土深度计算
有上面计算可知：
ΣP反=348.2KN，将钢管桩和立柱的自重考虑在内，取安全系数n=2.5计算P=870.5KN
φ325×8mm螺旋钢管的周长D=1.0m
侧阻计算：
桩体深入土层的深度需要知道该平台位置的地质分层情况。
（由于地质情况未知，此处计算暂按照下面估计情况计算）
序号地层名称地层厚度极限侧阻力本层侧阻
（m）qsik（kPa）（kN）
==============================================
1淤泥6.00.000.00
2粘性土2.0090.00180.00
3细砂3.3030.0099.00
4中砂10.0060.00600.00
==============================================
Σ16.40879.00
侧阻:
Qsk=879.0kN＞870.5KN，可以满足要求由此可知该处需要钢管桩共计L=7+6+2+3.3+10=28.3m
端阻计算：
摩擦桩Qpk=0
（2）竖向承载力特征值
根据《桩基规范》5.2.2及5.2.3
式中：
Ra——单桩竖向承载力特征值；
Quk——单桩竖向极限承载力标准值；
K——安全系数，取K=2。
单桩竖向极限承载力标准值Quk=879（kN），单桩竖向承载力特征值Ra=439.5（kN）。
经计算结构的强度、位移、稳定性以及钢管桩基础的承载力满足使用要求。
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