鋼棧橋計算書.doc

目 錄1 編制依據(jù)12 工程概況13 鋼棧橋及鋼平臺設(shè)計方案23.1鋼棧橋布置圖23.2鋼平臺布置圖34 棧橋檢算34.1設(shè)計方法34.2橋面板承載力驗算44.3 I20a工字鋼分配梁承載力驗算54.4貝雷片縱梁承載力驗算64.5 I45b工字鋼橫梁承載力驗算94.6橋面護(hù)欄受力驗算105 樁基檢算135.1鋼管樁承載力驗算135.2樁基入土深度計算135.3鋼管樁自身穩(wěn)定性驗算145.4鋼管樁抗傾覆性驗算145.5鋼管樁水平位移驗算146 鉆孔平臺15*鋼棧橋計算書1 編制依據(jù)1、現(xiàn)場踏勘所獲得的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、當(dāng)?shù)刭Y源、交通狀況及施工環(huán)境等調(diào)查資料；2、國家及地方關(guān)于安全生產(chǎn)及環(huán)境保護(hù)等方面的法律法規(guī)；3、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50017-2011；4、公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范JTG D60-20155、公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范JTG D63-20076、公路工程施工安全技術(shù)規(guī)范（JTG F90-2015）7、路橋施工計算手冊（人民交通出版社）8、*設(shè)計圖紙。2 工程概況*位于順昌縣水南鎮(zhèn)煥仔坑附近，跨越富屯溪。本項目起點樁號K7+154，終點樁號K7+498.5，橋梁全長344.5m。*場區(qū)屬于剝蝕丘陵夾沖洪積地貌，橋址區(qū)地形較起伏，起點臺較坡度約15-20，終點臺較坡度約5-10。橋梁跨越富屯溪，勘查期間水深約3-9m，溪寬約180-190m。*樁基施工是本工程的控制工期工程，我項目部經(jīng)過對富屯溪水文、地質(zhì)及其現(xiàn)場情況的詳細(xì)調(diào)查，為保證工期,加快施工進(jìn)度，跨富屯溪水中主墩計劃采用鋼棧橋+鋼平臺施工方案。*河中墩共7組，距河岸邊最近的8#墩距岸邊約20m，根據(jù)富屯溪歷年洪水水位，富屯溪上下游都有水電站，無通航要求，宜搭設(shè)全橋貫通棧橋。為滿足環(huán)保、水保及通航要求，我單位從2#墩8#墩樁基基礎(chǔ)均采取搭設(shè)鋼平臺施工，其余樁基基礎(chǔ)為陸地樁基。按照常水位115.00m，經(jīng)現(xiàn)場實測，中間河道寬度約210米，2#墩8#墩位置水深約1.55.2米。鋼棧橋計劃施工長度為243m，共設(shè)置7個鋼平臺，因2#墩鋼平臺標(biāo)高為121m，2#墩臨近堤頂路，其標(biāo)高為127m，高差懸殊較大，車輛無法兩岸通行，為確保車輛的通行順暢及在進(jìn)行混凝土灌注過程中車輛的良好通行，其中在2#墩鋼平臺及3#墩鋼平臺之間搭設(shè)貫通鋼平臺，利于車輛的掉頭及車輛的錯車需要。3 鋼棧橋及鋼平臺設(shè)計方案3.1鋼棧橋布置圖基礎(chǔ)采用529x8mm螺旋焊管，焊管頂部設(shè)雙I45b工字鋼橫梁，橫梁上設(shè)貝雷片縱梁，縱梁上鋪I20a工字鋼做分配梁，20#工字鋼間距30cm，6mm鋼板做面板。鋼棧橋布置圖如下圖。鋼棧橋橫斷面圖3.2鋼平臺布置圖基礎(chǔ)采用529x8mm螺旋焊管，焊管頂部設(shè)雙I45b工字鋼橫梁，橫梁上設(shè)貝雷片縱梁，縱梁上鋪I20a工字鋼做分配梁，20#工字鋼間距30cm，6mm鋼板做面板。鉆孔平臺布置圖4 棧橋檢算4.1設(shè)計方法（1）采用容許應(yīng)力法設(shè)計計算（2）鋼棧橋?qū)倥R時結(jié)構(gòu)；鋼結(jié)構(gòu)容許應(yīng)力提高系數(shù)1.31.4見公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTG D60-2015）；本方案取容許應(yīng)力法計算時的最小安全儲備系數(shù)K=1.01.25(重要構(gòu)件不小于1.2)。（3）取荷載沖擊系數(shù)1.15、偏載系數(shù)1.2；（4）彈性模量、慣性矩、截面抵抗矩、容許應(yīng)力、容許擾度數(shù)值參考路橋施工計算手冊（人民交通出版社）（5）活載按照8m混凝土攪拌運輸車（滿載）可按照“汽車-20級”重車計算。4.2橋面板承載力驗算4.2.1橋面板力學(xué)參數(shù)I20a工字鋼上分配間距30cm，凈距20cm，橋面板跨徑；車輛后軸觸地寬度為600mm，長度為200mm，混凝土運輸車單輪寬30cm，作用面20cm，橋面板可按照均布荷載進(jìn)行計算分析。車輪作用示意圖取200mm單元寬度橋面板計算其截面特性:橋面板計算簡圖截面抵抗矩 =20062/6=1200mm3 慣性矩=2006/12=3600mm4橋面板自重： q1=0.247.11010-3=0.094KN/m4.2.2強(qiáng)度驗算 均布荷載 滿足承載力要求4.2.3剛度驗算 滿足剛度要求4.3 I20a工字鋼分配梁承載力驗算 4.3.1力學(xué)參數(shù)8m3混凝土攪拌運輸車車輪位于I20a工字鋼上分配梁時，為不利荷載位置.則每根上橫梁承受車輛單輪軸荷為:橋面板和I20a工字鋼自重：q2=27.9291010-3+0.094=0.373KN/mI20a工字鋼腹板厚度d=7mm慣性矩Ix=2370cm4； 截面抵抗矩wx=237cm3；半截面靜力矩Sx=136.1cm3；分配梁計算簡圖4.3.2強(qiáng)度驗算跨中彎矩：m=ql28+Pabl=0.3731.128+52.120.550.551.1=28.71KN.m支座處剪力：Q=P2+ql2=0.552.12+0.50.3731.1=52.31KN 滿足承載力要求=QSxIb=52.31136.110623701047=42.91MPa=85MPa滿足承載力要求4.3.3剛度驗算 滿足剛度要求4.4貝雷片縱梁承載力驗算4.4.1力學(xué)參數(shù)8m混凝土攪拌運輸車（滿載）可按照“汽車-20級”重車計；考慮棧橋?qū)嶋H情況，同方向車輛間距大于9m，即一跨內(nèi)同方向橋內(nèi)最多只布置一輛重車。自重恒載：q=6+0.373=6.373KN/m貝雷桁片: 1KN/m（包括連接器等附屬物）截面抵抗矩wx=3570cm3；截面積A=146.4510-4慣性矩I=250500cm4彈性模量E=206GPa貝雷片縱梁彎矩最大時計算簡圖剪力最大時計算簡圖4.4.2強(qiáng)度驗算跨中彎矩M=ql/8+M汽=6.37392/8+（22.2+255.6+171.6）1.151.2 =684.7KN.mM=788.2KN.m 滿足承載力要求根據(jù)剪力計算簡圖，B點出為最大剪力，根據(jù)MA=0，得B點最大剪力：Q=ql/2+XB1.151.2=6.3739/2+（24+101.33+120）1.151.2=367.23KN銷子采用30crmnti，插銷用彈簧鋼制造，容許剪應(yīng)力：。=QA=367.232146.4510-410-3=12.54MPa=208MPa 滿足承載力要求4.4.3剛度驗算梁體變形為整體變形，由單側(cè)6片貝雷片為一整體進(jìn)行驗算，可根據(jù)疊加法計算跨中撓度，I=625050010-8=150.310-4m4均布荷載：由汽-20重車荷載產(chǎn)生的跨中撓度：式中為集中荷載到較近支座的距離，根據(jù)彎矩計算簡圖荷載布置方式，在本計算書中分別為， f1=601030.74(392-40.742)/(48206109150300010-8)=71.9510-6m f2=1201034.26(392-44.262)/(48206109150300010-8)=5.8610-4m f3=1201032.86(392-42.862)/(48206109150300010-8)=4.85610-4m 綜上，跨中最大撓度為（考慮汽車沖擊荷載）：f=fq+(f1+f2+f3)1.151.2=0.17+(71.95+586+485.6)10-31.151.2=1.74mm=9000/600=15mm 滿足剛度要求4.5 I45b工字鋼橫梁承載力驗算4.5.1力學(xué)參數(shù)橫梁采用I45b雙拼，每根長度為6m，計算跨徑為4m，按簡支梁進(jìn)行計算，計算簡圖如下：慣性矩：I=33800cm4；截面抵抗矩：W=1500cm3；截面面積：A=111.446cm2；理論重量g=87.485kg/m腰厚d=13.5mm半截面面積矩：S=889.47cm34.5.2強(qiáng)度驗算按照鋼橫梁簡化至3個集中荷載進(jìn)行計算，其中橋面、縱梁及工字鋼恒載為q=87.48521010-3=1.75KN/m集中荷載P=（6.3739+3001.151.2）/3=157.119KN支座處最大剪力：Q=3P/2=3157.119/2=235.68KN跨中最大彎矩Mmax=ql/8+Mp=1.754/8+157.119=160.619KN.m =QSId=235.68103889.4710323380010413.5=22.97MPa=104MPa 滿足承載力要求4.5.3剛度驗算fq=5ql4384EI=51.7510443842061093380010-8210=0.04mmfP=Pl48EI=157.119104482061093380010-8210=6.02mmf=fq+fP=0.04+6.02=6.06mmf=4000/250=16mm 滿足剛度要求4.6橋面護(hù)欄受力驗算4.6.1力學(xué)參數(shù)護(hù)欄橫桿采用483mm鋼管，立柱采用I14工字鋼，工字鋼間距為2m。根據(jù)公路工程施工安全技術(shù)規(guī)程（JTG F90-2015），防護(hù)欄桿上桿件任何部位均應(yīng)能承受1KN的外力，當(dāng)外力作用在立桿中間時橫桿所受彎矩最大，按簡支梁進(jìn)行計算，計算簡圖如下：當(dāng)外力作用在僅靠立柱端頭時鋼管承受剪力最大，受力簡圖如下：483mm鋼管力學(xué)參數(shù)如下：截面抵抗矩：W=R4-r44R=2.44-2.1442.4=4.49cm4截面面積A=R2-r2=3.142.42-2.12=4.24cm2I14工字鋼力學(xué)參數(shù)如下：截面抵抗矩：W=101.7cm4截面面積A=21.5cm2當(dāng)外力作用在立桿的最頂端時，立桿受彎矩最大，計算簡圖如下：4.6.2強(qiáng)度驗算（1）483mm鋼管驗算跨中彎矩 M=Pabl=1112=0.5KN.m跨中切應(yīng)力：=MW=0.51064.49104=11.13MPa=145MPa 滿足承載力要求支點處剪力：Q=P=1KN支點處剪應(yīng)力：=QA=1103424=2.36MPa=85MPa 滿足承載力要求（2）I14工字鋼立柱驗算 最大彎矩M=Pl=11.2=1.2KN.m最大切應(yīng)力：=MW=1.2106101.7104=1.18MPa=145MPa 滿足承載力要求I14工字鋼與橋面板焊接，對焊縫進(jìn)行驗算：焊縫處彎矩：M=Pl=11.2=1.2KN.m焊縫處最大剪力為：Q=1KN焊縫截面慣性矩： If=BH3-bh312=801403-74.5121.8312=7.07106mm6 Wf=Ifh/2=7.07106140/2=0.101106mm S1=809.165.45=0.048106mm3 Sf=S1+5.560.92=0.068106mm3=MWf=1.21060.101106=11.88MPa145MPa 滿足承載力要求=QSfIf=11030.0681067.071065.5=1.75MPa=85MPa 滿足承載力要求5 樁基檢算5.1鋼管樁承載力驗算根據(jù)4.5.2鋼管樁受力計算，鋼管樁最大荷載為P=235.68KN。鋼管樁截面面積 A=R2-r2=3.14264.52-256.52=1.3104mm2鋼管樁按照受壓構(gòu)件計算=NA=235.681031.3104=18.13MPa=140MPa 滿足承載力要求5.2樁基入土深度計算基礎(chǔ)采用529x8mm螺旋焊管，理論重量為103.289kg/m，根據(jù)I45a工字鋼橫梁承載力驗算中得鋼管樁最大荷載P=235.68KN。樁基長度按照最大水深5m，入土2m，高于水面4.5m計算，則樁底最大承載力為P=235.68+（5+2+4.5）103.2891010-3=247.56KNRa=12ui=1nqikli+Apqr式中Ra單樁軸向受壓承載力容許值（KN）；u樁身周長（m）；Ap樁端截面面積（）；n土的層數(shù)；承臺底面或局部沖刷線以下各土層的厚度（m）；qik與li對應(yīng)的各土層與樁側(cè)的摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）；qr樁端處土的承載力容許值（kPa）；基礎(chǔ)采用529x8mm螺旋焊管，樁基按照摩擦樁設(shè)計。樁基周長u=0.529=1.661 m，樁基沖刷線以下為卵石，厚度約23m，則摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qik取170kPa。不計樁尖承載力，則有樁基需入土深度：L=2247.56/(1.6611170)=1.75m，施工過程中樁基入土深度按照2m控制。5.3鋼管樁自身穩(wěn)定性驗算鋼管壁厚按8mm計算。I0.5294（1-0.5134/0.5294）/64m4=4.44165889710-4m4根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范，單樁穩(wěn)定長度：，為地面以上樁長，取最大值10m，h為地面以下樁長，為2m，所以=12m。鋼管樁身抗彎剛度：EI=2.101011N/m24.44165889710-4m4=932748.3684N.m2單樁屈曲臨界荷載 247.56kN由以上計算可看出鋼管樁滿足穩(wěn)定性要求。5.4鋼管樁抗傾覆性驗算當(dāng)富屯溪水流量達(dá)到4000m3/s時，橋墩鋼管橫向位移考慮水流沖擊影響，流速為2.86m/s。流水壓力：流水壓力標(biāo)準(zhǔn)值（KN）；k形狀系數(shù)（鋼管取0.8）；A阻水面積（），計算至一般沖刷線處；水的重力密度（kN/）;V設(shè)計流速（2.86m/s）；g重力加速度（9.8）5.5鋼管樁水平位移驗算根據(jù)公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（JTG D63-2007）,用m法計算樁頂位移及地基反力：5.5.1樁寬和抗彎剛度計算樁寬為；樁形狀換算系數(shù)，圓形端截面；平行于水平力作用方向的樁間相互影響系數(shù)，