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文檔簡介
1、棧橋及碼頭設計計算書1貝雷梁橋幾何特性及桁架容許內(nèi)力1.1、桁架單元桿件性能1.2、幾何特性1.3、桁架容許內(nèi)力表 2施工棧橋設計2.1、設計荷栽2.1.1、50t軌道車 因現(xiàn)在不知道軌道車的具體結(jié)構(gòu)及所運構(gòu)件的長度,按偏安全考慮一個軌道車荷載按一個集中力計算: g1=500kn2.1.2、30t重型汽車2.1.3、貝雷片自重 單片貝雷片自重:g3=3kn,橫斷面排數(shù)8排 單跨長度:l=15m2.1.4、砼橋面板自重 砼橋面板厚度為20cm,橋面寬為5m 每延米橋面板自重: g=31.25kn/m2.1.5、制動力 軌道車:50kn 公路橋涵設計通用規(guī)范 第2.3.9條 汽車:30kn 公路橋
2、涵設計通用規(guī)范 第2.3.9條2.1.6、汽車荷載沖擊系數(shù) 15/(37.5+l)=0.29 公路橋涵設計通用規(guī)范 第2.3.2條2.1.7、風荷載、橫橋向風荷載 橫橋向風壓計算: w=k1*k2*k3*k4*w0 其中 w0=0.40 kn/m2 基本風壓 k1=0.85 設計風速頻率換算系數(shù) k2=1.3 風載體形系數(shù)(桁架) 0.8 風載體形系數(shù)(鋼管樁) k3=1.0 風壓高度系數(shù) k4=1.0 地形、地理條件系數(shù) 桁架風壓:公路橋涵設計通用規(guī)范 第2.3.8條 w=k1*k2*k3*k4*w0 =0.44 kn/m2 作用在單跨上的橫向風荷載 迎風面積: s=13.1m2 (桁架)
3、作用于桁架的風荷載: f=5.8kn (作用點位于桁架中心) 鋼管樁風壓: w=k1*k2*k3*k4*w0 =0.27kn/m2 作用于一個墩子上的風荷載: 迎風面積s=35.06m2 (鋼管樁,按最低水位計算,同時考慮4根樁作用相同風載)作用于鋼管樁的風荷載: f=9.54 kn 作用點離樁頂高度: h=6.95m、縱橋向風荷載 棧橋部分不考慮縱橋向風荷載2.1.8、水流力、低水位(江水未淹沒桁架) 作用于鋼管樁上的水流壓力 fw=cwav2/2水流力標準值其中 fw 水流力標準值 cw=0.90 水流阻力系數(shù)(后排樁)a=7.20 m2橋墩阻水面積,單根樁=1.00 t/m3(水密度)v
4、=2.13 m/s 水文計算綜合成果圖港口工程荷載規(guī)范 第13.0.1條fw=cwav2/2=14.69 kn (單根樁) 沖刷線以上樁長: h=12.00m 作用點位于樁頂下: h/3=4.00m、水位達到最高水位、作用于桁架上的水流壓力fw=cwav2/2其中 fw 水流力標準值cw=7.38 水流阻力系數(shù)a=6.97m2桁架阻水面積=1.00t/m3(水密度)v=2.13m/s 水文計算綜合成果圖港口工程荷載規(guī)范 第13.0.1條fw=cwav2/2=116.65kn(一跨)作用點位桁架中心 、作用在第一、第二片桁架的水流力 cw=2.16水流阻力系數(shù) fw=cwav2/2=34.11k
5、n (一跨) 2.2、桁架計算2.2.1、荷載組合 因50t軌道車與汽車不同時在棧橋上行使,棧橋荷載按只有軌道車和汽車兩種情況進行組合,取兩者對棧橋產(chǎn)生最不利荷載進行棧橋受力計算。 荷載組合1:只有軌道車作用在橋面上 (豎向荷載) a、均布荷載(恒載):11.75kn/m b、集中荷載(活載): 500.0kn(作用在兩個軌道上) 荷載組合2:只有汽車作用在橋面上 (豎向荷載) a、均布荷載(恒載): 11.75kn/m b、集中荷載(活載): 154.8kn(中、后軸軸重) 60kn (前軸軸重) 荷載組合3:作用在桁架的最不利水平荷載 綜上,作用在桁架的最不利荷載為江水淹沒棧橋時,水流力對
6、桁架的作用均布荷載7.347kn/m。2.2.2、內(nèi)力計算、 只作用50t軌道車,此時荷載由中間四排貝雷片上,偏安全考慮,不考慮橋面對軌道車荷載的橫向分布影響。軌道車位于跨中、且軌道車為一臺臺車 集中力 mmax=1875kn.m qmax=125.0kn f=5/384*pl3/ei=0.696cm e=210000000kn/m2 均布荷載 mmax =330.5 kn.m qmax =88.1 kn m總= 2205.5 kn.m 3152.8 kn.m q總=213.1 kn 490.5 kn 最大支座反力 n = 213.1 kn、只作用30t汽車,取汽車最不利荷載時為一個輪子正好壓
7、在兩片貝雷梁上,同時不考慮橋面板對車載的橫向分布影響,則作用在貝雷梁上的荷載為:后軸軸力 120 kn 中軸軸力 120 kn 前軸軸力 60 kn 集中力 彎矩圖 mmax = 812.88 kn.m qmax = 84 kn 均布力 mmax= 330.5 kn.m qmax = 88.1 kn m總= 1143.3kn.m 1576.4kn.m q總=172.1 kn 490.5 kn 最大支座反力n=172.1kn2.2.3、貝雷梁局部承載力檢算 作用于一片貝雷梁端部豎桿的軸力 nmax = 106.5625 kn 206.63 kn.m,安全3棧橋橋墩計算3.1、樁頂分配梁檢算 綜上
8、,作用于棧橋的橫向最不利荷載為江水淹沒棧橋時的水流力,此時棧橋上不行車,則作用于棧橋上的縱向水平荷載不與橫向水平荷載組合。3.1.1、作用于樁頂橫向分配梁的豎向荷載 軌道車位于支座處時,橫向分配梁受的豎向荷載最大集中力 qmax = p=250kn均布力 qmax = 88.1 kn n1 = 88.1 kn n2 = 338.1 kn n3 = 338.1 kn n4 = 88.1 kn mmax =395.60625 kn.m qmax=382.2 kn 懸臂端彎矩 mmax= 9.91 kn.m qmax= 44.1 kn 橫向分配梁的截面特性 2i50b ix = 248560 cm4
9、wx =21940 cm3ix:sx = 42.4 cm =m/w=102.0mpa = qs/ib = 31.1 mpa 3.1.2、作用于樁頂橫向分配梁的水平力 作用于樁頂橫向分配梁的水平力(軌道車制動力n總=50kn)有8排桁架平均分配,則作用兩排桁架上的水平力。 n = 12.5 kn mmax = 14.625 kn.m = m/w = 50.09 mpa3.1.3、作用于樁頂縱向分配梁豎向荷載 n1 = 426.3 kn(集中活載作用處) n2 = 176.3 kn mmax = 329.7 kn.m qmax = 324.8kn = m/w = 85.0 mpa =qs/ib =
10、 26.4 mpa 彎矩圖 3.2、樁身檢算 3.2.1、3#墩,樁長h=12m,混凝土預制樁采用直徑r=600mm 作用于一根樁頂上的豎向荷載 n=324.8kn 作用于一根樁頂上的水平荷載(由桁架傳遞的水流力) n=29.2 kn 作用于樁身的水流力 n=14.7kn (單根樁),作用點距樁頂距離h=4.00 phc-600(130)b-c80混凝土預制樁承載力計算、 混凝土預制樁單肢強度計算把混凝土樁入土端按固結(jié)進行計算,幾何長度:l=8m。橫梁剛度:立柱剛度橫梁與立柱剛度比:k1= 則有:=1.58立柱的計算長度:lo=1.58l=12.6m=查表得1=0.685用sap程序計算得混凝
11、土樁底的彎矩為216kn*m;豎向力為304.8kn216/(0.685*354.5)+304.8/(0.685*4100)=0.981 滿足設計要求3.2.2、混凝土樁入土深度計算 基礎按粉質(zhì)粘土計算 極限摩阻力=30kn/m2 混凝土樁周長 s=1.884m2 樁自重g=153.6kn 混凝土樁豎向力 n=488.4kn 混凝土樁入土深度 l= =8.64m 混凝土樁實際的入土深度為15 m3.2.3、單樁承載力驗算、樁基承載力驗算公地基規(guī)范第4.3.2條nh=n+ =565.2kn p=1/2(uilii+ar)=706.5knnh 2.5,故按彈性樁計算。3)、采用程序(橋梁博士)計算
12、結(jié)果 地表處樁身位移為0.0096m 最大樁側(cè)土抗力 48.3kn/m2 190kpa 最大樁側(cè)土抗力深度1.5m 樁身最大彎矩 273.4kn.m樁身最大剪力 83.4kn4、碼頭平臺設計4.1、設計荷栽4.1.1、30t汽車4.1.2、堆放荷載:20kn/m24.1.3、貝雷片自重 單片貝雷片自重:g3=3kn,橫斷面排數(shù)20排 單跨長度:l=15m4.1.4、砼橋面板自重 砼橋面板厚度為25cm,橋面寬為14.2m 每延米橋面板自重: g4=88.75kn/m4.1.5、制動力 汽車:30kn 公路橋涵設計通用規(guī)范 第2.3.9條4.1.6、風荷載、沿平臺橫向風荷載 沿平臺橫向風壓計算:
13、 w=k1*k2*k3*k4*w0 其中 w0=0.40 kn/m2 基本風壓 k1=0.85 設計風速頻率換算系數(shù) k2=1.3 風載體形系數(shù)(桁架) 0.8 風載體形系數(shù)(鋼管樁) k3=1.0 風壓高度系數(shù) k4=1.0 地形、地理條件系數(shù) 桁架風壓:公路橋涵設計通用規(guī)范 第2.3.8條 w=k1*k2*k3*k4*w0 =0.44 kn/m2 作用在單跨上的橫向風荷載 迎風面積: s=13.1m2 (桁架) 作用于桁架的風荷載: f=5.8kn (作用點位于桁架中心) 鋼管樁風壓: w=k1*k2*k3*k4*w0 =0.27kn/m2 作用于一個墩子上的風荷載: 迎風面積s=9.3m
14、2 作用于鋼管樁的風荷載: f=2.51kn 作用點離樁頂高度: h=7.75m、沿平臺縱向風荷載 平臺部分不考慮縱向風荷載4.1.7、水流力、作用于鋼管樁上的水流壓力 fw= 水流力標準值其中 fw 水流力標準值 cw=0.90 水流阻力系數(shù)(后排樁)a=9.30 m2橋墩阻水面積,單根樁=1.00 t/m3(水密度)v=2.13 m/s 水文計算綜合成果圖港口工程荷載規(guī)范 第13.0.1條fw= =18.98 kn (單根樁) 沖刷線以上樁長: h=15.50m 作用點位于樁頂下: h/3=5.17m、作用于桁架上的水流壓力在平臺處不考慮。4.2、碼頭桁架計算4.2.1、荷載組合 因30t
15、汽車在碼頭平臺上行駛時則不能有鋪滿的堆放荷載,碼頭平臺荷載按只有汽車和堆放荷載兩種情況進行組合,取兩者對碼頭平臺產(chǎn)生最不利荷載進行碼頭平臺受力計算。 荷載組合1:只有汽車作用在碼頭平臺上 (僅考慮橫向1.5m范圍的豎向荷載,30t汽車的軸距為1.8m,偏安全考慮不考慮橋面對汽車荷載的橫向分布影響,此時汽車荷載必須由四排貝雷片承擔,則兩片貝雷片的荷載為:30t/2=15t)a、均布荷載(恒載):11.38kn/mb、集中荷載(活載): 150.0kn(汽車荷載) 荷載組合2:只有滿鋪荷載作用在平臺上 (豎向荷載) a、均布荷載(恒載): 11.38kn/m b、滿鋪荷載(活載): 30kn/m
16、荷載組合3:作用在桁架的最不利水平荷載綜上,作用在桁架的最利荷載為作用在混凝土預制樁上的水流壓力和風荷載,荷載為21.49kn(單根樁)。4.2.2、內(nèi)力計算、只作用30t汽車,汽車作用在碼頭平臺的跨中時; 集中力 mmax=562.5kn.m qmax=75.0kn 均布荷載 mmax =320.1 kn.m qmax =85.4kn m總= 882.6kn.m 4492.8 kn.m q總=160.4kn 490.5 kn 最大支座反力 n = 160.4 kn、只作用30t汽車,汽車作用在碼頭平臺的支座處時qmax=+n=235.35kn 最大支座反力 n = 235.35 kn、只作用
17、滿鋪荷載; 均布荷載 mmax =1163.8kn.m qmax =310.35kn m總= 1163.8kn.m 4492.8 kn.m q總=310.35kn 490.5 kn 最大支座反力 n = 310.35kn4.2.3、貝雷梁局部承載力檢算 作用于一片貝雷梁端部豎桿的軸力 nmax = 155.18 kn 1 但考慮荷載組合內(nèi)的容許應力提高1.45則結(jié)構(gòu)還是滿足設計要求。4.4.2、混凝土樁入土深度計算 基礎按粉質(zhì)粘土計算 極限摩阻力=30kn/m2 混凝土樁周長 s=1.884 m2 樁自重g=168kn混凝土樁豎向力 n=593.76knp=n+g=761.76m 混凝土樁入土
18、深度 l= =13.5m 混凝土樁實際的入土深度為20 m4.4.3、單樁承載力驗算、樁基承載力驗算公地基規(guī)范第4.3.2條nh=n+ =720kn p=1/2(uilii+ar) =942knnh 2.5,故按彈性樁計算。3)、采用橋梁博士計算計算類別: 單排彈性基礎計算-輸入數(shù)據(jù):h=20.000 m, h1=0.000 m, h2 = 0.000 malfa = 0.592, m = 10000.000, n = 1.000, ei = 173454.880 m*4外力p = 600.000 kn, h = 0.000 kn, m外=169.000 kn-m外荷載q1 = 0.000,
19、q2 = 0.000, q3 = 0.000, q4 = 0.000 kn/m基底不嵌入巖石層-計算結(jié)果:地面處樁柱彎矩: mo=169.0 kn-m, 剪力 ho=0.0 kn樁柱頂彎矩: ma = 169.0 kn-m地面處樁柱變位: 水平位移 = 0.0045 m, 轉(zhuǎn)角 = -0.0029 弧度樁柱底彎矩: mh = 0.0 kn-m樁柱頂水平位移: delta = 0.0045 m坐標位移彎矩剪力土應力0.000.0045169.00.0 0.0-1.000.0021162.2-17.821.1-2.000.0006131.9-40.912.8-3.00-0.000186.3 -47
20、.2-2.4-4.00-0.000343.1 -37.1-12.1-5.00-0.000314.3 -20.2-13.5-6.00-0.00012.0 -6.0-8.8-7.00-0.00000.0 0.0-3.0-8.00-0.00000.0 0.0-3.4-9.00-0.00000.0 0.0-3.8-10.00-0.00000.0 0.0-4.2-11.00-0.00000.0 0.0-4.6-12.00-0.00000.0 0.0-5.1-13.00-0.00000.0 0.0-5.5-14.00-0.00000.0 0.0-5.9-15.00-0.00000.0 0.0-6.3-16.00-0.00000.0 0.0-6.8-17.00-0.00000.0 0.0-7.2-18.00-0.00000.0 0.0-7.6-19.00-0.00000.0 0.0-8.0-20.0
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