12m跨鋼棧橋設(shè)計(jì)計(jì)算

1、第 頁12m跨鋼棧橋設(shè)計(jì)計(jì)算書目 錄 TOC o 1-2 h z HYPERLINK l _Toc37957406 一、工程概述 頁工程概述鋼棧橋通行車輛主要為運(yùn)梁車、混凝土罐車等施工機(jī)械設(shè)備，棧橋計(jì)劃總長度108m，跨徑12m，寬度7.5-10.5m。棧橋立柱采用800壁厚10mm圓鋼管，樁長20.8-26.5m，下橫撐采用雙拼工56a，平聯(lián)斜撐采用雙拼25a，采用321型貝雷梁，橫向分配梁采用工28a，間距75cm，縱向分配梁采用工14，間距25cm。二、設(shè)計(jì)依據(jù)2.1 設(shè)計(jì)規(guī)范1、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（GB50017-2017）2、港口工程荷載規(guī)范（JTS 144-1-2010）3、港口工程樁

2、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（JTS1452015）6、建筑樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范（JGJ 942008）2.2 地質(zhì)條件取CQK42#地勘孔地質(zhì)條件見表1。（根據(jù)規(guī)范取值）表1 棧橋地質(zhì)條件地層巖土名稱層厚（m）樁極限摩阻力qfi （kPa）極限端承力qR（kPa）1粉土3.07402粉砂7.9453淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土17.4252.3 水位河床標(biāo)高 +1.0m設(shè)計(jì)高水位 +4.4m設(shè)計(jì)低水位 +3.4m棧橋頂面標(biāo)高 +9.964m最大水深 3.4m2.3 風(fēng)速基本風(fēng)壓0.35kN/三、結(jié)構(gòu)布置及材料特性3.1 結(jié)

3、構(gòu)布置圖棧橋立面布置圖棧橋平面布置圖棧橋標(biāo)準(zhǔn)斷面圖3.2 嵌固點(diǎn)計(jì)算80010mm 鋼管樁樁的嵌固點(diǎn)計(jì)算公式： （見樁基規(guī)范 附錄C）土層為粉土和粉砂，式中m取10000kN/m4 其中d為樁徑 d=0.8m，為樁形狀換算系數(shù)，圓形結(jié)構(gòu)取0.9b0=1.53 E=2.06108 kN/m2 嵌固點(diǎn)深度： 四、荷載分析4.1 結(jié)構(gòu)自重按各構(gòu)件實(shí)際重量計(jì)，g=9.8m/s。4.2施工荷載除其他施工荷載外所有區(qū)域：2kN/m2 (人群荷載)。4.3風(fēng)荷載棧橋最大高度h=6m，根據(jù)地勘資料顯示基本風(fēng)壓取。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范可知地面粗糙度為D類，風(fēng)壓高度變化系數(shù) QUOTE z=0.506 ；鋼管風(fēng)荷

4、載體系系數(shù)；高度6m處的風(fēng)振系數(shù) QUOTE z=3.35 。鋼立柱風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值：4.4 履帶吊荷載80t履帶吊：在棧橋上起重，自重80t，吊重10t，共90t?？紤]1.2倍動載系數(shù)。4.5運(yùn)梁車荷載運(yùn)梁車空載62t，軌道梁226t，共288t，在棧橋上行走，軸數(shù)12個，單軸8個輪胎，標(biāo)準(zhǔn)軸距1.5m。單邊4個輪胎著地面積為6020cm，考慮1.2動載系數(shù)。4.6 罐車荷載罐車荷載滿載400kN，空載120kN，在棧橋上行走，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車工況，考慮1.2動載系數(shù)。五、結(jié)構(gòu)受力計(jì)算5.1工況分析荷載組合考慮自重，施工荷載：

5、80t履帶吊+10t吊重荷載、運(yùn)梁車+軌道梁、罐車荷載、風(fēng)荷載結(jié)構(gòu)自重 ，可變荷載 1、基本組合: 1.3+1.5 2、標(biāo)準(zhǔn)組合:1.0+1.05.2 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I14間距25cm、橫向分配梁I28a間距75cm，主縱梁為組合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)格受力最大工況組合應(yīng)力（MPa）容許值（MPa）剪應(yīng)力（MPa）容許值（MPa）備注10mm鋼面板運(yùn)梁車168.6215-125滿足要求I14分配粱運(yùn)梁車11521553.7125滿足要求I28a橫向分配粱運(yùn)梁車95.4215103.31

6、25滿足要求321貝雷片運(yùn)梁車1350KNm2246.4 kNm375kN698.9kN滿足要求2I56主橫梁運(yùn)梁車139.321557.8125滿足要求5.2.1 鋼面板鋼板厚度為10mm，縱向分配梁間距為25cm。(1) 40t混凝土車作用(2)80t履帶吊車+吊重10t作用(3)運(yùn)梁車作用5.2.2 I14縱向分配梁I14分配梁間距25cm，跨度750cm。(1) 40t混凝土車作用最大荷載為罐車后輪作用區(qū)，后輪軸重160kN，單邊考慮3根型鋼受力，(2) 80t履帶吊車+10t吊重作用履帶吊作用方向平行于工14。工14間距25cm，跨度75cm，按簡支梁進(jìn)行計(jì)算，考慮3根型鋼受力，(3

7、)運(yùn)梁車作用軸重240kN，單邊考慮3根型鋼受力，I14縱向分配梁滿足要求。5.2.3 I28a橫向分配梁I28a分配梁間距75cm，最大跨度120cm。(1) 40t混凝土車作用最大荷載為罐車后輪作用區(qū)，后輪軸重160kN，荷載作用于跨中：荷載作用于支點(diǎn)：(2) 80t履帶吊車+10t吊重作用履帶吊垂直I28a長度方向作用，I28a間距75cm，最大跨度120cm，履帶長度540cm，考慮7根型鋼受力。(3) 運(yùn)梁車作用荷載作用于跨中：荷載作用于支點(diǎn)：I28a分配梁滿足要求。5.2.4 321貝雷梁計(jì)算貝雷梁最大跨徑為12m?？紤]兩罐車橫向位于同一跨錯車工況。(1) 混凝土罐車作用罐車對貝雷

8、片最不利工況為第一個罐車后輪位于跨中，第二個罐車頭部與其相接，同時橫橋向有2輛并排罐車錯車，單個罐車單邊后輪重F1=4000.2=80kN，前輪重F2=40kN，考慮2片貝雷片受力。單片貝雷片受力簡圖貝雷片彎矩，最大504kNm貝雷片剪力，最大138.7kN貝雷片彎矩M=504kNmM=788.2kNm,貝雷片剪力138.7kNV=245kN。(2) 80t履帶吊起重100kN80t履帶吊位于棧橋上起重100kN（打樁），考慮履帶三組合貝雷片受力。(3) 運(yùn)梁車作用 抗彎驗(yàn)算運(yùn)梁車對貝雷片抗彎最不利工況為6排輪子位于跨中，單邊輪胎受力120KN，考慮三組合貝雷片受力。貝雷片受力簡圖貝雷片彎矩，

9、最大1350kNm 抗剪驗(yàn)算運(yùn)梁車對貝雷片抗剪最不利工況為6排輪子位于每跨端頭，單邊輪胎受力120KN，考慮三組合貝雷片受力。貝雷片抗剪荷載簡圖貝雷片剪力，最大375kN5.2.5 橫梁計(jì)算橫梁采用2I56,跨徑為5m。 (1) 40t混凝土車作用最大荷載為罐車后輪作用區(qū)，后輪軸重160kN，考慮2兩罐車并排錯車。荷載作用于跨中：荷載作用于支點(diǎn)：(2) 80t履帶吊+10t吊重作用履帶吊垂直橫梁長度方向行走，荷載如下圖所示時，主橫梁抗彎最不利，主橫梁抗彎荷載簡圖主橫梁組合應(yīng)力139.3Mpa支點(diǎn)受力時，剪力最大：橫梁滿足要求。(3) 運(yùn)梁車作用運(yùn)梁車輪軸重240kN，荷載作用于跨中：荷載作用于

10、支點(diǎn)：5.4 棧橋下部結(jié)構(gòu)受力分析棧橋下部結(jié)構(gòu)采用midas civil建立模型，鋼管樁底固結(jié)。全橋在運(yùn)梁車偏載的情況下最不利，結(jié)構(gòu)模型如圖。計(jì)算模型225a組合應(yīng)力，21.4MPa80010鋼管組合應(yīng)力，130MPa80010鋼管剪切應(yīng)力，14.1MPa構(gòu)件名稱及規(guī)格組合應(yīng)力（MPa）容許值（MPa）剪應(yīng)力（MPa）容許值（MPa）備注80010mm立柱13021514.1125滿足要求225a平聯(lián)斜撐21.42151125滿足要求六、鋼管樁承載能力計(jì)算棧橋在運(yùn)梁車偏載作用下鋼管樁最大軸力值為1212.8kN。計(jì)算結(jié)果見下圖。棧橋鋼管支反力，最大1212.8kN按照港口工程樁基規(guī)范（JTS

11、167-4-2012）4.2.4.2計(jì)算單樁軸向受壓承載力設(shè)計(jì)值： 其中：單樁軸向承載力設(shè)計(jì)值（kN）； 單樁軸向承載力分項(xiàng)系數(shù)，本計(jì)算中取1.45； 樁身截面周長（m）； 單樁第i層土單位面積極限側(cè)摩阻標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）； 樁身穿過第i層土的長度（m）； 承載力折減系數(shù)，本計(jì)算中取0.5； 單樁極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）； 樁端外周面積（m）。則棧橋單樁承載力設(shè)計(jì)值：求解得：。鋼管樁設(shè)計(jì)最小入土深度L=8.9 +7.9+3.07=19.87m，即入土20m。七、穩(wěn)定性驗(yàn)算利用Midas civil計(jì)算結(jié)構(gòu)臨界荷載系數(shù)，不考慮上部結(jié)構(gòu)對鋼管的約束作用，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8.0。臨界荷載系數(shù)8.0下圖為軸力的相對分布圖，鋼管立柱軸向壓應(yīng)力取50.2