鋼棧橋設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、棧橋設(shè)計(jì)計(jì)算書棧橋設(shè)計(jì)計(jì)算書目 錄一、工程概述一、工程概述.1二、設(shè)計(jì)依據(jù)二、設(shè)計(jì)依據(jù).12.1 設(shè)計(jì)規(guī)范.12.2 地質(zhì)條件 .12.3 風(fēng)速 .12.4 流速 .12.5 水位 .1三、結(jié)構(gòu)布置及材料特性三、結(jié)構(gòu)布置及材料特性.23.1 結(jié)構(gòu)布置圖 .23.2 材料特性 .33.3 嵌固點(diǎn)計(jì)算 .3四、荷載分析四、荷載分析.34.1 結(jié)構(gòu)自重 .34.2 施工荷載 .34.3 履帶吊荷載 .34.4 車輛荷載 .44.5 水流力 .44.6 風(fēng)荷載 .5五、結(jié)構(gòu)受力計(jì)算五、結(jié)構(gòu)受力計(jì)算.55.1 工況分析荷載組合.55.2 棧橋平臺上部結(jié)構(gòu)受力分析 .65.3 棧橋下部結(jié)構(gòu)受力分析 .11

2、六、鋼管樁承載能力計(jì)算六、鋼管樁承載能力計(jì)算.15七、陸上棧橋擴(kuò)大基礎(chǔ)計(jì)算七、陸上棧橋擴(kuò)大基礎(chǔ)計(jì)算.15八、穩(wěn)定性驗(yàn)算八、穩(wěn)定性驗(yàn)算.15 1一、工程概述一、工程概述主棧橋上部采用型鋼結(jié)構(gòu)，從上至下依次為：10mm 厚花紋鋼面板，縱向分配梁采用工 12，間距 250mm；橫向分配梁采用 225a，間距 750mm；主縱梁選用 321 型三組合單層貝雷片，主橫梁選用 2H600200 型鋼，下部結(jié)構(gòu)采用鋼管排架，鋼管樁型號為 60010mm，橫向設(shè) 225a 平聯(lián)和斜撐。本棧橋設(shè)計(jì)使用年限為 4 年。二、設(shè)計(jì)依據(jù)二、設(shè)計(jì)依據(jù)2.1 設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)規(guī)范1、 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) （GB50017-2017

3、）2、 港口工程荷載規(guī)范 （JTS 144-1-2010）3、 港口工程樁基規(guī)范 （JTS 167-4-2012）4、 公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 （JTJ D63-2007）5、 港口與航道水文規(guī)范 （JTS 1452015）6、 公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范 （JTG D60-2015）7、 建筑結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn) （GB50068-2018）2.2 地質(zhì)條件地質(zhì)條件南側(cè)有覆蓋層較厚的中砂層和卵石層，北側(cè)中砂層覆蓋較淺，部分橋位為裸巖地質(zhì)。表 1 棧橋地質(zhì)條件地層代號巖土名稱層厚（m）層底標(biāo)高（m）樁極限摩阻力qfi （kPa）極限端承力qR（kPa）4-2-1中砂/45/4-2卵石/220/

4、6-2-1砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖/80/2.3 風(fēng)速風(fēng)速設(shè)計(jì)風(fēng)速：17.5m/s（8 級）極端風(fēng)速：38.5m/s2.4 流速流速設(shè)計(jì)流速：V=1.64m/s泄洪流速：V=2.15m/s2.5 水位水位 2設(shè)計(jì)高水位：+11.63m（防洪標(biāo)準(zhǔn)為 10 年一遇洪水）設(shè)計(jì)低水位：+1.929m三、結(jié)構(gòu)布置及材料特性三、結(jié)構(gòu)布置及材料特性3.1 結(jié)構(gòu)布置圖結(jié)構(gòu)布置圖棧橋標(biāo)準(zhǔn)跨立面、平面圖棧橋斷面 33.2 材料特性材料特性表 2 主要材料特性表名 稱A(cm2)W(cm3)I(cm4)備注2H600200263.45037.115111460010185.42689.280675426679.17819

5、.7217460.14225a68.9528.86610I1218.177.464883.3 嵌固點(diǎn)計(jì)算嵌固點(diǎn)計(jì)算60010mm 鋼管樁樁的嵌固點(diǎn)計(jì)算公式： （見樁基規(guī)范 附錄 C）50mbEIT 土層為中砂層。式中：m 取 10000kN/m4； b0=2d，其中 d 為樁徑 d=0.6m，b0=1.2m； E=2.06108 kN/m2 852.06 100.00080681.710000 1.2Tm嵌固點(diǎn)深度：2.02.0 1.73.4mZTm四、荷載分析四、荷載分析4.1 結(jié)構(gòu)自重結(jié)構(gòu)自重按各構(gòu)件實(shí)際重量計(jì)，g=9.8m/s。4.2 施工荷載施工荷載除其他施工荷載外所有區(qū)域：2kN/m

6、2 (人群荷載)。4.3 履帶吊荷載履帶吊荷載100t 履帶吊在棧橋上行走，自重 1000kN，履帶寬 95cm，長 685cm，中心間距540cm，考慮 1.2 倍動載系數(shù)。 44.4 車輛荷載車輛荷載罐車在主棧橋上行走，滿載 400kN，空載 120kN，罐車前輪著地面積為2030cm，后輪著地面積為 2060cm；考慮滿載罐車與空載罐車錯(cuò)車工況，考慮 1.2動載系數(shù)。17.5m 平板車載重在主棧橋上行走，最大總重量 700kN軸距：3.1m+1.3m+11.65m+1.3m+1.3m前、后軸壓力 140kN。前、后輪著地面積 0.5m0.2m。4.5 水流力水流力水流力按港口工程荷載規(guī)范

7、計(jì)算2/2wwFCv A600 鋼管樁水流力標(biāo)準(zhǔn)值： 5棧橋順流向鋼管間距 2.15m，考慮遮流效應(yīng)，L/D=3.58，遮流系數(shù)取 0.612/2wwFCv A20.73 1 2.150.6 13=13.2kN2 后排樁的水流力標(biāo)準(zhǔn)值13.2 0.61=8.1kNwF作用點(diǎn)位于水面以下 4.3m。4.6 風(fēng)荷載風(fēng)荷載根據(jù)港口工程荷載規(guī)范 （JTS 144-1-2010）11.0.1 節(jié)規(guī)定計(jì)算0kszww 鋼管樁，風(fēng)壓體型系數(shù)：；8 . 0s設(shè)計(jì)風(fēng)速基本風(fēng)壓=21600=3921600= 0.95地面粗糙度為 A 類，離水面高度最大約 15m，風(fēng)壓高度變化系數(shù)：1.52z貝雷梁的擋風(fēng)系數(shù)為0.

8、3nAA單榀貝雷梁的體型系數(shù)為0.3 1.30.39sts，0.9 1.50.6b h 0.66棧橋 9 排貝雷梁體形系數(shù)為：911 0.660.391.1211 0.66nstwst五、結(jié)構(gòu)受力計(jì)算五、結(jié)構(gòu)受力計(jì)算5.1 工況分析荷載組合工況分析荷載組合工況荷載工況一（空載渡洪）自重+水流力工況二（正常工作期）自重+車輛荷載+人群荷載+水流力+風(fēng)荷載考慮自重、車輛荷載、人群荷載、水流力、風(fēng)荷載。各工況荷載組合如下：工況一：空載渡洪 6荷載組合：1.3+1.5+1.5工況二：正常工作期（履帶吊作業(yè)時(shí)砼罐車不應(yīng)載重通過）荷載組合：1.3+1.5+1.5+1.5+1.55.2 棧橋平臺上部結(jié)構(gòu)受力

9、分析棧橋平臺上部結(jié)構(gòu)受力分析棧橋平臺上部結(jié)構(gòu)相同，從上至下依次為 10mm 厚花紋鋼板、縱向分配梁 I12 間距 25cm、橫向分配梁 I32a 間距 75cm，主縱梁雙組合 321 貝雷片。表 3 棧橋上部結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力匯總構(gòu)件名稱及規(guī)格構(gòu)件名稱及規(guī)格受力最大工受力最大工況況組合應(yīng)力組合應(yīng)力（MPaMPa）容許值容許值（MPaMPa）剪應(yīng)力剪應(yīng)力（MPaMPa）容許值容許值（MPaMPa）備注備注10mm 鋼面板50t 罐車105215-滿足要求I12 分配粱50t 罐車13921537.3125滿足要求225a 橫向分配粱50t 罐車50.921522.6125滿足要求321 貝雷片100t

10、 履帶吊2572.82837.5kNm857.5kN980.8kN滿足要求5.2.1 鋼面板鋼面板鋼板厚度為 10mm，縱向分配梁間距為 25cm。(1) 50t 混凝土車作用801.4 1.2224kN/ m0.6q 2224 0.25M=1.75KN.m862M1.75 10=105MPa215MPaW1000 10 /6f滿足要求(2)平板車最大載重作用701.4 1.2196kN/ m0.6q 2196 0.25M=1.53KN.m862M1.53 10=91.8MPa215MPaW1000 10 /6f 7滿足要求(3)100t 履帶吊車作用3221000 101.4 1.2250

11、/8M6850 2=57.5MPa215MPaW1000 10 /6f鋼面板滿足要求。5.2.2 I12 縱向分配梁縱向分配梁I12 分配梁間距 25cm，跨度 75cm。(1)50t 混凝土車作用最大荷載為罐車后輪作用區(qū)，后輪軸重 160kN，按簡支梁進(jìn)行計(jì)算，考慮三根型鋼受力。160/ 21.4 1.2672kN/ m0.2q max672 0.6 0.620.6M=2=32.3kN m80.62maxM32.3 1000=139MPaW3 77.46maxV=1.4 1.2 40=67.2kN3maxmax67.2 1037.3MPa125MPa3 120 5vVSfIt(2)平板車最大

12、載重作用，考慮三根型鋼受力140/ 21.4 1.2588kN/ m0.2q max588 0.5 0.620.5M=2=27.2kN m80.62maxM27.2 1000=171MPa215MPaW3 77.46fmaxV=1.4 1.2 35=58.8kN3maxmax58.8 1032.7MPa125MPa3 120 5vVSfItI14 分配梁強(qiáng)度滿足要求。(3) 100t 履帶吊車作用履帶吊行走方向平行于工 12，工 12 間距 25cm，跨度 75cm，按簡支梁進(jìn)行計(jì)算， 8考慮四根型鋼受力1000/ 21.4 1.2122.6kN/ m6.85q 22max122.6 0.75

13、M2.2kN m84 8ql3maxmax2.2 1028.4MPa215MPa77.46MfWmaxV0.50.5 122.6 0.75/411.5kNql3maxmax11.5 1019.2MPa125MPa120 5vVSfIt5.2.3 225a 橫向分配梁橫向分配梁225a 分配梁間距 75cm，最大跨度 110cm。(1)50t 混凝土車作用最大荷載為罐車后輪作用區(qū)，后輪軸重 160kN，160/ 21.4 1.2224kN/ m0.6q 荷載作用于跨中：max224 0.6 1.10.6M=2=26.9kN m81.1maxM26.9 1000=50.9MPaW528.8荷載作用

14、于支點(diǎn)：maxV=1.2 1.4 80=134.4kN3maxmax134.4 1022.6MPa125MPa425.7 14vVSfIt(2)平板車最大載重作用140/ 21.4 1.2196kN/ m0.6q 荷載作用于跨中： max196 0.5 1.10.5M=2=20.8kN m81.1maxM20.8 1000=39.3MPa215MPaW528.8f荷載作用于支點(diǎn)：maxV=1.2 1.4 70=117.6kN 93maxmax117.6 1019.7MPa125MPa425.7 14vVSfIt(3) 100t 履帶吊車作用履帶吊垂直 225a 長度方向行走，225a 間距 7

15、5cm，最大跨度 110cm，履帶長度6850cm，考慮 9 根型鋼受力。10001.4 1.298.3kN/ m9 2 0.95q 2max98.3 0.95 1.198.3 0.95M=1.2 1.4=24.5kN m48maxM24.5 1000=46.3MPaW528.8maxV98.3 0.9593.4kNql3maxmax93.4 1015.7MPa125MPa425.7 14vVSfIt225a 分配梁滿足要求。5.2.4 321 貝雷片縱梁貝雷片縱梁貝雷片最大跨徑 12m，按照 12m 簡支梁計(jì)算。(1) 混凝土罐車作用罐車對貝雷片最不利工況為第一個(gè)罐車后輪位于跨中，第二個(gè)罐車

16、頭部與其相接，單邊后輪重 F1=80kN，前輪重 F2=30kN，考慮 2 片貝雷片受力。貝雷片彎矩，最大 365kNm 10貝雷片剪力，最大 114.2kN貝雷片彎矩 M=365kNmM=788.2kNm,貝雷片剪力 114.2kNV=245kN。貝雷片變形形狀，最大 6mm(2)平板車對貝雷片最不利工況為后軸所有車輪位于跨中，后輪重F=1403=420kN，考慮 2 片貝雷片受力。最大彎矩max4201.22.6 122.62.6M=2=1348.2m812KN貝雷片彎矩 M=1348.2kNmM=1576.4kNm，貝雷片剪力 105kNV=245kN。(3)100t 履帶吊吊裝100t

17、 履帶吊自重 1000kN，于 12m 跨中彎矩最大，考慮 4 片貝雷片受力1000 1.2175.2kN/ m6.85q 1120max02qM=q/822175.2 6.85175.2 6.856=2572.8kN mM=2837.5kN m28lll 最大剪力max6.85/ 2=1.2 10001KN=857.5KN = 243.5kN.m基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)受力滿足要求。（3）條形基礎(chǔ)抗剪計(jì)算單個(gè)基礎(chǔ)橫橋向布置，長 8m，寬 1.5m，厚 0.5m。鋼管樁承受最大豎向荷載為699.8kN，則，滿足要求。3699.8100.47a1.5MPa1.5 0.5 2VMP八、穩(wěn)定性驗(yàn)算八、穩(wěn)定性驗(yàn)算取棧橋下部結(jié)構(gòu)計(jì)算整體穩(wěn)定性，不考慮上部結(jié)構(gòu)對樁基的約束作用，取自重為常量，其余荷載為變量，進(jìn)行屈曲分析。計(jì)算結(jié)果見下圖，臨界荷載系數(shù)為 5。 17下圖為軸力的相對分布圖，鋼管立柱軸向壓應(yīng)力取 48.4M