钢便桥计算说明书.docx

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钢便桥计算说明书

77省道延伸线龙湾至洞头疏港公路工程

第1施工标段

临时栈桥计算说明书

浙江省交通工程建设集团有限公司

2011年3月22日

77省道延伸线龙湾至洞头疏港公路工程第1施工标段

临时栈桥计算说明书

1概述

1.1设计说明

根据施工现场的具体地质情况、水文情况、气候情况及两阶段施工设计图纸等，拟建栈桥长约2384.2m，便桥宽度为6米。

栈桥两侧设栏杆，下部结构采用钢管桩基础，上部结构采用贝雷和型钢的组合结构。

栈桥的结构形式为横向七排单层贝雷桁架，桁架间距分0.9m，共27联，标准跨径为15m，每6跨（90m）形成一联每联设置宽度为0.2m的伸缩缝。

栈桥桥面系采用定型桥面板，面系分配横梁为I22a，间距为75cm；基础采用φ630×8mm钢管桩，为加强基础的整体稳定性，每排钢管桩间均采用[20号槽钢连接成整体。

栈桥各墩基础布置结构形式如下图：

1.2设计依据

1）《公路桥涵设计通用规范》      （JTGD60-2004）

2）《公路桥涵地基与基础设计规范》   （JTJ024-85）

3）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》 （JTJ025-86）

4）《公路桥涵施工技术规范》      （JTJ041—2000）

5）《海港水文规范》          （JTJ213-98）

6）《装配式公路钢桥多用途使用手册》

7）《钢结构计算手册》

8）《两阶段施工设计图纸》

1.3技术标准

1）桥面设计顶标高为7.0米。

2）设计荷载：

50t汽车双车道布置、履-50（最大吊重按20t考虑）、12m3罐车56t。

3）验算荷载：

（1）12m3混凝土罐车：

自重25T+31T混凝土。

（2）50T履带吊机：

50T（自重）+20T（吊重）=70T，履带接地尺寸5.88m×0.76m。

（3）后八轮汽车：

自重20T+30T（车载重量）

（4）横向风荷载:

风荷载取玉环县坎门10年一遇风荷载值为：

Vd＝34m/s

5）河床高程为-3m左右，详见地质勘察报告。

6）河床覆盖层：

淤泥

7）设计行车速度15km/h。

后八轮汽车荷载布置

履带吊车荷载布置

1.4自重荷载统计

1）栈桥面层：

8mm厚钢板，单位面积重62.8kg，则4.08kN/m。

2）面板加劲肋工12.6,单位重14.21kg/m，则0.14kN/m，间距0.24m。

3）横向分配梁：

I22a，0.33kN/m，2.145kN/根，间距0.75m。

4）纵向主梁：

321型贝雷梁，7.77KN/m。

5）桩顶分配主梁：

2I36a，1.2kN/m，7.2KN/根。

1.5荷载工况

工况一：

履带吊在栈桥15m跨中吊便桥重物    

工况二：

履带吊在栈桥15m跨桩顶上部吊便桥重物

工况三：

两辆汽车同时行驶至15m栈桥跨跨中

工况四：

罐车行驶至栈桥15m跨跨中

1.6荷载组合：

1）组合一：

自重荷载+横向风荷载

2）组合二：

自重荷载+履带吊荷载+横向风荷载

3）组合三：

自重荷载+汽车荷载+汽车制动力

4）组合四：

自重荷载+罐车荷载+汽车制动力

根据荷载组合，对单跨15m便桥整体分析，整体模型如下图：

2 荷载计算

2.1风载：

1）钢管桩横桥向风压计算

=1*0.9*1*70（0.01KN/m2）*3.15=1.98KN（?

630*8mm钢管桩）

2）贝雷梁横向风压计算

=0.9*1.44*1*70（0.01KN/m2）*1.17=1.06KN

式中：

Fwh：

横向风荷载标准值（KN）；

Wd：

设计基准风压（KN/m2），公式为

=70（0.01KN/m2）

Awh：

横向迎风面积（m2），此处?

630*8mm钢管桩取Awh＝3.15m2

单片贝雷梁取Awh=1.17m2

Vd：

设计高度Z的风速（m/s），此处取Vd＝34m/s；（玉环县坎门地区10年一遇风速）

Z：

距水面的高度（m），此处Z＝5m；

γ：

空气重力密度（KN/m3），

；

k0：

设计风速重现期换算系数，此处取k0＝0.9；

k1：

风载阻力系数，此处钢管桩取k1＝0.9；单片贝雷梁取k1＝1.44

k3：

地形、地理条件系数，此处取k3＝1.00；

g：

重力加速度，g＝10m/s2。

受力模型：

横向风荷载方向考虑与履带吊偏载方向相同。

2.2汽车制动力：

根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）查得，汽车制动力为汽车荷载重力的10％，栈桥设计时速为15km/h，此处取水平制动力为56KN，则作用在每联每根桩的力为3.29KN。

受力模型：

2.3 12方罐车行驶至便桥跨中：

罐车后轮单轮受力在分配梁上均布荷载为：

q=220÷2÷0.5=220KN/m

罐车前轮单轮受力在分配梁上均布荷载为：

q=120÷2÷0.5=120KN/m

受力模型：

2.4双车道汽车荷载布置在跨中：

汽车后轮单轮受力在分配梁上均布荷载为：

q=200÷2÷0.5=200KN/m

汽车前轮单轮受力在分配梁上均布荷载为：

q=100÷2÷0.5=100KN/m

受力模型如下

2.5 履带吊在栈桥15m跨跨中吊重物：

履带吊在15m跨跨中吊侧面平台重物考虑单边履带受力，荷载分布在8根分配了上每根分配梁均布荷载：

q=700÷7÷0.76=131.6KN/m

受力模型如下:

2.6履带吊在栈桥15m跨桩顶吊重物：

履带吊在15m跨桩顶吊侧面平台重物考虑单边履带受力，荷载分布在8根分配了上每根分配梁均布荷载：

q=700÷7÷0.76=131.6KN/m

受力模型如下:

3上部结构内力计算

3.1I22横向分配梁内力计算

荷载组合二作用最大应力

荷载组合三作用最大应力

荷载组合四作用最大应力

横向分配梁最大弯矩M=35.9kN·m,最大剪力Q=83.2KN

选用I22a,查《钢结构计算手册》得各相关力学参数如下：

Wx=309cm3,A=42cm2,Ix/Sx=19.13cm（Ix=3400cm4，Sx=177.7cm3），b=0.75cm。

σ=M/W=35.9kN·m/309cm3×103=116.2MPa<1.3[σ]

<1.3[τ]

横向分配梁满足设计要求

3.2321型贝雷梁内力验算

①荷载组合二，履带吊15m跨中吊平台重物时应力图：

组合二15m跨中作用上下弦杆最大轴力：

530.7KN

组合二15m跨中作用立杆最大轴力：

113.2KN

组合二15m跨中作用斜杆最大轴力：

138.6KN

②荷载组合三，双车道汽车作用时应力图：

组合三作用上下弦杆最大轴力：

461.3KN

组合三作用立杆最大轴力：

71.4KN

组合三作用斜杆最大轴力：

112.7KN

③ 荷载组合四，罐车作用时应力图：

组合三作用上下弦杆最大轴力：

337.8KN

组合三作用立杆最大轴力：

61.9KN

组合四作用斜杆最大轴力：

84.9KN

贝雷梁内力计算：

弦杆为2[10型钢，槽10型钢截面特性：

A=12.7cm2 Ix=198cm4 Wx=39.7cm3ix=3.95cm b=0.53cm

弦杆实际采用有效断面系数R=0.809，弦杆容许承受杆为

[N]=RAOP[σ]=0.809*2*12.7*1.3*2100=563KN

贝雷梁弦杆荷载作用最大应力为N=530.7KN<[N]=563KN

斜杆为I8型钢，截面特性：

A=9.53cm2 Ix=99KN.m Wx=24.8cm3ix=3.95cm Iy=12.8cm4 Wy=4.9cm3 iy=1.18cm

斜杆长度l0=89cm 长细比λ=l0/iy=89/1.18=75.4

查表得ψ=0.66

[N]=ψA[σ]=0.66*9.52*1.3*2100=171KN

贝雷梁斜杆荷载作用最大应力为N=138.6KN<[N]=171KN

立杆为I8型钢，截面特性：

A=9.53cm2 Ix=99KN.m Wx=24.8cm3ix=3.95cm Iy=12.8cm4 Wy=4.9cm3 iy=1.18cm

立杆长度l0=63cm 长细比λ=l0/iy=63/1.18=53.4

查表得ψ=0.818

[N]=ψA[σ]=0.818*9.52*1.3*2100=212.6KN

贝雷梁立杆荷载作用最大应力为N=113.2KN<[N]=212.6KN

贝雷梁组合二荷载作用最大挠度：

组合二15m跨荷载作用下最大挠度f=0.0338m

贝雷梁组合三荷载作用最大挠度：

组合三荷载作用下最大挠度f=0.032m

贝雷梁组合四荷载作用最大挠度：

组合四荷载作用下最大挠度f=0.023m

3.3承重梁内力计算：

组合二履带吊在桩顶偏载吊重物时，单排桩基础承重梁应力最大，最大应力为：

（最大弯矩M=155.5KN，最大剪力Q=317.4KN）

（最大弯矩M=155.5KN，最大剪力Q=317.4KN）

2I36a,W=2×875cm3=1750cm3，

I/S=30.7（I=15760cm4，S=508.8cm3），b=1.0×2＝2cm。

σ=M/W=164.5kN·m/1750cm3=94MPa<1.3[σ]

<1.3[τ]

组合四罐车行驶至桩顶位置时，双排桩基础承重梁应力最大，最大应力为：

（最大弯矩M=230.1KN，最大剪力Q=387.1KN）

双排桩基础横向承重梁

（最大弯矩M=230.1KN，最大剪力Q=387.1KN）

双排桩基础纵向承重梁

（最大弯矩M=199.8KN，最大剪力Q=231.8KN）

2I36a,W=2×875cm3=1750cm3，

I/S=30.7（I=15760cm4，S=508.8cm3），b=1.0×2＝2cm。

σ=M/W=230.1kN·m/1750cm3=131.5MPa<1.3[σ]

<1.3[τ]

满足强度要求。

3.4钢管桩基础验

①荷载组合二履带吊在桩顶偏载作用下最大应力

（M=22.7KN.M Q=3.1KN）

最大轴力N=524.9KN

②、栈桥桩基稳定性计算

荷载及边界条件

荷载条件

1）.涌潮压力

根据瓯江的涌潮，结合现场情况，涌潮（破碎波）压力取9kN/m2，则栈桥钢管桩（D630）最大潮压为9×0.63=5.67kN/m。