棧橋受力驗(yàn)算.

1、鋼棧橋及鉆孔平臺(tái)受力驗(yàn)算書XX橋鋼棧橋及鉆孔平臺(tái)受力驗(yàn)算一、鋼棧橋及平臺(tái)的搭設(shè)規(guī)模及結(jié)構(gòu)形式鋼棧橋長(zhǎng)度為200m，寬度為8m,沿平行于道路設(shè)計(jì)中心線方向下游修建，然后沿垂直于主橋縱線方向修建樁基施工平臺(tái)。棧橋兩側(cè)設(shè)欄桿，上部結(jié)構(gòu)采用型鋼結(jié)構(gòu)?？v梁選用“321”型貝雷架，棧橋主要由鋼管樁、貝雷梁和型鋼分配梁組成。自下而上依次為0630mmX8mm鋼管樁三排，橫向間距為4m，縱向間距12m，深入土層18m；三拼I40b工字鋼下橫梁，長(zhǎng)為9m；縱梁選用“321”軍用貝雷梁10排(間距0.9m),每跨跨度詳見附圖，20*20cm方木滿鋪，其中每隔3米鋪9m長(zhǎng)20b工字鋼，棧橋共設(shè)置兩個(gè)行車道，每行車道

2、按罐車輪距(按1.86米計(jì)算)鋪兩行3mm壓花鋼板。中間12m設(shè)計(jì)開啟橋。施工平臺(tái)結(jié)構(gòu)形式與標(biāo)準(zhǔn)段一樣。自下而上依次為0630mmX8mm鋼管樁，三排橫向間距為4m,縱向間距7.5m-10.5m；三拼I40b工字鋼下橫梁，長(zhǎng)為9m；縱梁選用“321”軍用貝雷梁8排,20*20cm方木滿鋪，其中每隔1米鋪9m長(zhǎng)20b工字鋼。二、受力驗(yàn)算(一)計(jì)算參數(shù)取值1、鋼材密度取7.85t/m?，鋼材彈性模量E=2.1x105Mpa,泊松比取0.3。木材彈性模量E=9x103Mpa。2、Q235鋼抗拉、抗壓和抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=205Mpa，抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值T=120Mpa；321貝雷片允許彎矩M=975KN.m

3、，容許剪力為245KN。03、主要計(jì)算構(gòu)件的截面特性主要計(jì)算構(gòu)件截面特性表構(gòu)件截面積A(cm2)慣性矩Ix(cm4)截面模量Wx(cm3)回轉(zhuǎn)半徑r(cm)鋼管樁156.375612.42400.421.99I40b94.07227811139I20b39.552502250.2貝雷桁片2505003340二、簡(jiǎn)支梁<=于；1=亍w-千;0=于;3值見表i-iia、b«見各欄圖中所示（二）棧橋棧橋在施工及使用期間存在以下幾種工況：第一種工況：搭設(shè)棧橋時(shí)，已搭設(shè)完成的棧橋上承受1臺(tái)80噸履帶吊吊7噸振動(dòng)錘，重117噸；第二種工況：澆筑水中墩基礎(chǔ)及下部結(jié)構(gòu)式，棧橋上走行滿載砼總重為

4、38噸的罐車；第三種工況：箱梁架設(shè)時(shí)，棧橋上走行運(yùn)有90噸重箱梁的平板運(yùn)輸車，車與梁總重130噸；第四種工況：架設(shè)鋼箱梁時(shí)，80噸履帶吊通過棧橋走行至吊梁平臺(tái)（另設(shè)）進(jìn)行吊梁作業(yè)（吊車不在棧橋上進(jìn)行吊梁作業(yè)）。雖然第三種工況總荷載最大，但因?yàn)橄淞悍侄伍L(zhǎng)度均在15m以上，加上運(yùn)梁車長(zhǎng)度，第三種工況的荷載其實(shí)分配在2跨棧橋上。因此，棧橋的最不利工況為第一種工況，棧橋承受最不利荷載為1臺(tái)80噸履帶吊吊7噸振動(dòng)錘，重117噸。1、貝雷梁：棧橋貝雷梁最不利受力情況為1臺(tái)80噸履帶吊位于跨中位置時(shí)，此時(shí)貝雷梁承受的總荷載如下：每跨貝雷梁自重：G=270*40+40*9*4=12240kg=12.241；1

5、每跨貝雷梁上方木及20b工字鋼重量：G=0.2*8*12*500+31.1*9*4=10719.62kg=10.721；其上的壓條、壓花鋼板、欄桿等按每跨1.2噸計(jì)算；棧橋自重線荷載q=（12.24+10.72+1.2）/12=2.011/m=20.1KN/m;按單跨簡(jiǎn)支梁計(jì)算，自重引起的跨中彎矩M=0.125ql2=0.125*20.1*122二1361.8KNm。計(jì)算簡(jiǎn)圖如下：荷裁q反力Ra=2號(hào)J1iii1iii.&厶L?111剪力qTT彎矩彎矩M守（1-亍）"-=普剪力1i-.撓度人磊（12爭(zhēng)+¥）./-=譎80t履帶吊加振動(dòng)錘重1171,履帶接地長(zhǎng)度6m,

6、則線荷載q=117/6=19.5t/m=195KN/m;計(jì)算簡(jiǎn)圖如下，即圖中a=3m,c=6m,l=12m,q=195KN/m：AC段：V,=晉;HimmCD段：V»=-j-Cc-2x-a）CD段：Mk*2cr-（j'a）23>Mj=罟（2-y）AC段：0S=rz-12）；CD段:比=需0-八g+窣評(píng)樂=一也籍（3"）AC段：.A=磴JG-尸-4孑）；CD®t人=籍（3_尸_4呂）£+2（打/尸卜于''5用T尸+刊考慮到荷載在貝雷梁上的分配不均，取分配系數(shù)為0.8。履帶吊引起的跨中彎矩M=2632.5KNm;2則跨中總彎矩M

7、=M+M=361.8+2632.5=2994.3KNm；12單排貝雷梁截面模量W=3340cm3,故M/W=2994.3*103/（3340*10）=89.6N/mm2W205MPa*0.8=164MPa。撓度：自重引起的撓度f=l.lmm；1履帶吊引起的撓度：f=7.1mm；2則跨中總撓度f=f+f=8.2mm<12000/500*0.8=24mm*0.8=19.2mm。12剪力：321貝雷片單片容許剪力為245KN,則棧橋貝雷片總允許剪力V=245max*10*0.8=2450KN*0.8=1960KN。支座處剪力最大，剪力V=705.6KN<V=1960KN。max2、方木8

8、0t履帶吊履帶寬度80cm,方木跨度為90cm(貝雷梁排距90cm),可以按全跨均布線荷載考慮。每根方木須承受荷載Q=1170/(2*30)=19.5KN，線荷載q=19.5/0.9=21.7KN/m,按單跨簡(jiǎn)支梁計(jì)算，則跨中彎矩M=0.125ql2=2.19KNm,20*20cm方木截面模量W=203/6=1333.3cm3,M/W=1.64N/mm2<llN/mm2；撓度：1=204/12=1.333*104cm4,f=1.302*q*l4/(100EI)=1.302*21.7*9004/(100*9X103*1.333*108)=0.2mm<900/500=1.8mm。剪力：

9、20*20cm方木最大允許剪力V=200mm*200mm*1.7N/mm2=68000N=68KN,max實(shí)際承受剪力V=0.5ql=0.5*21.7*0.9=9.8KN<V=68KN。max3、分配橫梁分配橫梁最不利情況為吊車位于鋼管樁頂時(shí)，此時(shí)最大彎矩出現(xiàn)在中墩支座處，橫梁自重、貝雷梁及橋面方木重量G=2.22*9+24.2*12=310.38KN；1履帶吊重量G=1170KN；2橫梁總荷載G=310.38+1170=1480.4KN；則橫梁線荷載q=1480.4/8=185.0KN/m；按雙跨簡(jiǎn)支梁計(jì)算：兩等跨連續(xù)梁的內(nèi)力和撓度系數(shù)字號(hào)荷載圖跨內(nèi)最大彎矩支座彎矩剪力跨度中點(diǎn)撓度1Q

10、k0跖h廠11丨丿廠_4b叢A(./0.070Q.070-0,125-0.375-0.6250.625-0.3750.5210,521此時(shí)中墩支座處橫梁彎矩M=0.125ql2=0.125*185.0*42=370KNm,M/W=370*103/(1139.0*3)=108.3MPaW205MPa。撓度：跨中撓度f=0.521*q*l4/(100EI)=0.521*185.0*4000/(100*2.1*105*22781*104*3)=1.8mm<4000/500=8mm。剪力：實(shí)際最大剪力在中間鋼管樁頂，V=0.625ql=0.625*185.0*4=462.5KN,則橫梁剪應(yīng)力T=

11、462.5*103/(94*3*102)=16.4MPa<T=120Mpa。4、鋼管樁承載能力：鋼管樁打入深度18m；鋼管樁承載能力容許值按以下公式計(jì)算：Ra=l/2*u*a（L*q）式中，Ra單樁軸向受壓承載力容許值（KN）；u鋼管樁周邊長(zhǎng)度（m）；L鋼管樁的入土深度（m）；q土單位面積的動(dòng)摩阻力（KPa）；a樁側(cè)摩阻力影響系數(shù)，取1.0;則單樁承載力容許值：Ra=0.5X（0.63X3.14）X1.0X（34X5.7+46X1.1+48X5.3+50X3.7+56X1.4+54X0.8）=796.6KN;按照地質(zhì)勘察報(bào)告中Q6孔數(shù)據(jù)，如下:地層編號(hào)地層名稱層底標(biāo)高（m）層厚（m）樁側(cè)

12、土的摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值（KPa）1粉質(zhì)粘土-11.305.734粉質(zhì)粘土-12.401.1461粉質(zhì)粘土-17.705.3481粉質(zhì)粘土-21.403.7502粉砂-22.801.456一3粉質(zhì)粘土-26.904.154鋼管樁自重28KN，鋼管樁承受的最大荷載F=462.5+28=490.5KN<Ra=796.6KN,滿足要求。壓桿穩(wěn)定：便橋車輛荷載的制動(dòng)力。車輛行駛速度要求不大于10km/h，同時(shí)制動(dòng)力可經(jīng)棧橋上部結(jié)構(gòu)分配，計(jì)算中不考慮便橋梁部與樁頂?shù)哪Σ亮?，故?duì)制動(dòng)力在驗(yàn)算中不做考慮。河道的水流對(duì)樁身沖擊力，采用公式:F=KrAv2/2gK=0.8，r為水的容重9.8KN/m3，V=2.0

13、m/s。F1=0.8*9.8*0.99*8.2*2.0?/（2*9.8）=13.0KN（河道水流沖擊力）作用于水深1/3處（標(biāo)高-1.23m）。取:計(jì)算水面高程+1.5m,河床標(biāo)高-6.7m,水深8.2m,河道流速取2.0m/s。河道漂浮物如冰塊對(duì)樁身的撞擊力。采用公式F=Wv/gtF=500*9.8*2.0/9.8*1=1KN（漂浮物撞擊力）作用于水面。取計(jì)算水面高程2+1.5m,河道流速取2.0m/s,河道漂浮物的撞擊力計(jì)算中取漂浮物重量500kg。便橋施工及使用階段，應(yīng)對(duì)河道中較大的漂浮物體采取必要的攔截措施，以保證便橋的安全。尤其注意防止較大（100cm*100cm*50cm以上）冰棱

14、的撞擊。因?yàn)殇摴軜洞蛟O(shè)時(shí)不是理論上的完全豎直狀態(tài)，所以取鋼管樁存在1%的傾斜度時(shí)，鋼管的彎矩M=604.3*（1%*L）=490.5*（0.01*12.46）=61.1KNm,L為0樁頂至鋼管樁反彎點(diǎn)的長(zhǎng)度，本次計(jì)算取樁頂至有效嵌固深度位置的長(zhǎng)度，即L=1+8.2+3.26=12.46m。水流產(chǎn)生的彎矩M=13*（8.2*2/3+3.26）=13*8.7=113.1KNm；1漂流物產(chǎn)生的彎矩M=1*（8.2+3.26）=11.46KNm；2則此狀態(tài)下鋼管樁承受的偏心彎矩M=61.1+113.1+11.46=185.7KNm。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范5.2.2條對(duì)壓彎構(gòu)件穩(wěn)定性的驗(yàn)算公式如下：5.2.2彎

15、矩作用在對(duì)稱軸平面內(nèi)（繞G軸）的實(shí)腹式壓彎構(gòu)件，其穩(wěn)定性應(yīng)按下列規(guī)定計(jì)算：1彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定性：A+（5.2.2-1）卩/人（1-0.8是）式中N所計(jì)算構(gòu)件段范圍內(nèi)的軸心忘力；N仁一一參數(shù),N=x2EA/（l.1AD;<Pk彎矩作用平面內(nèi)的軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)；一一所計(jì)算構(gòu)件段范圍內(nèi)的最大彎矩；Wlx“在彎矩作用平面內(nèi)對(duì)較大受壓纖維的毛截面模量；臨-等效彎矩系數(shù)，應(yīng)按下列規(guī)定采用：1）框架柱和兩端支承的構(gòu)件： 無橫向荷載作用時(shí):為=0.65+0.35鈴M和M為端彎矩,使構(gòu)件產(chǎn)生同向曲率（無反彎點(diǎn)）時(shí)取同號(hào);使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率（有反彎點(diǎn)）時(shí)取異號(hào)J|M21； 有端彎矩和橫向荷載同時(shí)作用

16、時(shí)：使構(gòu)件產(chǎn)生同向曲率時(shí)代*=使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率時(shí)，九85； 無端彎矩但有橫向荷載作用時(shí):侏2）懸臂構(gòu)件和分析內(nèi)力未考慮二階效應(yīng)的無支據(jù)純框架和弱支撐框架柱，久”=1.0。其中單樁實(shí)際最大荷載N=490.5kN；©軸心受壓桿件穩(wěn)定系數(shù)，按細(xì)長(zhǎng)比入=L/i=12470/220=56.7，查表得丁X0=0.829。L取鋼管樁頂至鋼管樁在河床中的有效嵌固深度位置的長(zhǎng)度。鋼管樁頂標(biāo)高取為2.5m，河床面標(biāo)高最底為-6.71m,有效嵌固深度值為：2（d+1）=2X（0.63+1）=3.26m，則L=2.5+6.71+3.26=12.47m。A-立桿截面積：屮630*8mm鋼管為156.3cm2

17、；0=1.0；M=185.7KNm；mxxY=1.15；W=2400.4cm3；N'=3.142*2.1*105*156.3*102/(1.1*56.72)=9151.2KN。xex2)=490.5*103/(0.829*156.3*102)+1.0*185.7*106/1.15*2400.4*103*1-0.8*(490.5/9151.2)=108.1N/mm2Wf=190MPa。故單樁穩(wěn)定性符合要求。5、移動(dòng)荷載影響線以80噸履帶吊吊7噸振動(dòng)錘作為棧橋縱梁承受的移動(dòng)荷載，做出當(dāng)?shù)踯囍匦奈挥诓煌恢脮r(shí)棧橋縱梁跨中位置彎矩M的影響線如下：c-15-由上述棧橋跨中彎矩M影響線圖可以得出，

18、當(dāng)履帶吊重心位于跨中位置時(shí),c縱梁承受彎矩最大，為2994.3KNm,彎矩最大位置為跨中。因此，本計(jì)算書將1臺(tái)80噸履帶吊吊7噸振動(dòng)錘位于跨中位置時(shí)做為棧橋貝雷梁最不利受力情況是符合實(shí)際的。以80噸履帶吊吊7噸振動(dòng)錘作為棧橋面板(20*20cm方木)承受的移動(dòng)荷載，做出當(dāng)?shù)踯嚶膸е芯€位于方木不同位置時(shí)面板跨中位置彎矩M的影響線如c下：由上述面板跨中彎矩M影響線圖可以得出，當(dāng)履帶吊履帶中心線位于跨中c位置時(shí)，面板承受彎矩最大，為2.19KNm,彎矩最大位置為跨中。因此，本計(jì)算書將履帶吊履帶中心線位于跨中位置時(shí)做為面板最不利受力情況是符合實(shí)際的。(三)鉆孔平臺(tái)鉆孔平臺(tái)承受最不利荷載為1臺(tái)80噸履帶

19、吊吊7噸振動(dòng)錘，自重117噸。1、貝雷梁鉆孔平臺(tái)最大跨徑10.5m，此處仍按12m計(jì)算，計(jì)算結(jié)果偏安全。最大彎矩M=2994.3KNm,單排貝雷梁截面模量W=3340cm3故M/W=2994.3*103/(3340*8)=112.1N/mm2W205MPa。撓度：自重引起的撓度f=1.302*q*l4/(100EI)=1.302*20.1*120004/(1001*2.1*105*250500*104*8)=1.38mm；履帶吊引起的撓度：f=8.88mm；2則跨中總撓度f=f+f=10.26mm<12000/500=24mm。12剪力：321貝雷片單片容許剪力為245KN,則棧橋貝雷片

20、總允許剪力V=245max*8=1960KN。支座處剪力最大，剪力V=705.6KN<V=1960KN。max2、方木80t履帶吊履帶寬度80cm，方木跨度為200cm，每根方木須承受荷載Q=1170/(2*30)=19.5KN，線荷載q=19.5/0.8=24.4KN/m，按單跨簡(jiǎn)支梁計(jì)算，計(jì)算簡(jiǎn)圖如下，其a=0.6m，c=0.8m，l=2.0m，q=24.4KN/m：利皿j毋尸腫111川SJIIIIIIAC段：V,=券;CD段：Vji=(c-2x-a)3AC段：-爭(zhēng)CD段：MtCor("<2J>M,z=饕(2-/)AC段：0*=-護(hù)-12/);CD段：仇乂(8-

21、4/2+/3)履帶吊引起的跨中彎矩M=7.8KNm;20*20cm方木截面模量W=203/6=1333.3cm3，M/W=5.9N/mm2<11N/mm2；20*20cm方木慣性矩I=a</12=20</12=1.333*Ucm4，履帶吊引起的撓度：f=2.5mm<2000/500=4.0mm剪力：20*20cm方木最大允許剪力V=200mm*200mm*1.7N/mm2=68000N=68KN,max實(shí)際承受剪力V=0.5Q=0.5*19.5=9.8KN<V=68KN。max3、分配橫梁分配橫梁受力優(yōu)于棧橋，不再進(jìn)行驗(yàn)算。4、鋼管樁鋼管樁承受荷載與棧橋相同，不再

22、進(jìn)行驗(yàn)算。(四)開啟棧橋開啟棧橋關(guān)閉時(shí)，承受荷載與12m跨標(biāo)準(zhǔn)段棧橋相同，不再進(jìn)行驗(yàn)算。1、提升門架貝雷梁pAtfBAtrnrn開啟棧橋開啟時(shí)，棧橋部分重量G=30.2噸=302KN，由4個(gè)卷揚(yáng)機(jī)提升，卷揚(yáng)機(jī)自重取10KN，則貝雷梁在每個(gè)卷揚(yáng)機(jī)位置荷載P=302/4+10=85.5KN，計(jì)算簡(jiǎn)圖如下，其中a=1.5m，l=12m，P=85.5KN：Rb=FAC段：v«=PCD段：V,-0AC段：M,=RrCD段：MxkM喚=PaAC段：-裁J(3&-f2)CD段：仇=-26)&A=-&B=(1_<r)=卷嚴(yán)血AC段；A=3)；CD段：人=器+33咚)；/

23、«.=翳G-4a2)最大彎矩M=Pa=85.5*1.5=128.3KNm,單排貝雷梁截面模量W=3340cm3,故M/W=128.3*103/(3340*2)=19.2N/mm2W205MPa。最大撓度f=2.1mm<15000/500=30mm剪力：321貝雷片單片容許剪力為245KN，則棧橋貝雷片總允許剪力V=245max*2=490KN。卷揚(yáng)機(jī)處剪力最大，剪力V=85.5KN<V=490KN。max2、門架貝雷梁下雙拼40b工字鋼貝雷梁重量為35.6KN，工字鋼跨中集中荷載P=(35.6+85.5*2)/4=51.7KN。最大彎矩M=Pl/4=51.7*2/4=25

24、.9KNm,M/W=25.9*103/2280=11.4MPaW205MPa。最大撓度f=Pl3/(48EI)=0.1mm<2000/500=4mm。剪力：允許剪力V=94.07*102*2*120=2257.7KN。支座處剪力最大，剪力maxV=51.7/2=25.9KN<V=2257.7KN。max3、提升門架立柱開啟部分重量由16根立柱分擔(dān)，門架上40b工字鋼總重23.6KN，每根立柱荷載P=(302+10*4+35.6*2+23.6)/16=27.3KN<Ra偏心受力：河道的水流對(duì)樁身沖擊力F1=13.0KN，(河道水流沖擊力)作用于水深1/3處(標(biāo)高-1.23m)。河道漂浮物如冰塊對(duì)樁身的撞擊力F=1KN(漂