鋼棧橋設(shè)計計算書

1、鋼棧橋設(shè)計計算書目 錄 TOC o 1-2 h z HYPERLINK l _Toc79953606 1.設(shè)計依據(jù) 設(shè)計依據(jù)主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（1）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（GB 50017-2017）；（2）建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2012）；（3）碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（JTS 167-2018）；（4）港口工程荷載規(guī)范（JTS 144-1-2010）；（5）公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（JTG 3363-2019）（6）公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTG D60-2015）；材料特性物理力學(xué)特性根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求，結(jié)構(gòu)的強度計算按照荷載基本組合進(jìn)行計算，主要鋼材的主要物理力學(xué)特性如下表所示：序號材料

2、類型拉、壓、彎強度設(shè)計值（MPa）剪切強度設(shè)計值（MPa）1Q235B2Q345B剛度設(shè)計要求根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定要求，結(jié)構(gòu)的剛度按照荷載標(biāo)準(zhǔn)組合進(jìn)行計算，其剛度容許值如下表所示：1豎向位移絕對值L/400L表示跨度2橫向位移絕對值H/400H表示位移最大值處支架的離支點高度地質(zhì)條件地層序號巖土名稱層厚（m）層底標(biāo)高承載力特征值fa0(KPa)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qik(KPa)2-2-2粉質(zhì)黏土2.99m+2m160502-4-2中砂13-11m220402-3-2細(xì)砂3-14m160352-8-1卵石9-23m5001008-1-2中風(fēng)化灰?guī)r/2000/水位洪水期水位 +12m施工期水位 +9m

3、棧橋標(biāo)高 +15m河床標(biāo)高 +4.99m流速洪水期流速 +2.45m/s施工期流速 +1.5m/s風(fēng)速正常工作風(fēng)速：V=17.1m/s臺風(fēng)風(fēng)速：V=39.4m/s結(jié)構(gòu)布置型式主棧橋立面布置圖如下圖所示： 圖 2-1 主棧橋橫斷面圖（單位：mm）圖 2-2 支棧橋斷面圖（單位：mm）主要荷載計算主棧橋荷載計算恒載計算結(jié)構(gòu)自重按照各構(gòu)件實際重量計，g=9.8m/s2。活載計算12方砼罐車荷載12方砼運輸車空載時約15t，滿載時45t，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)。圖 3.1-1 罐車輪距平面圖（單位：

4、mm）SCC1350A履帶吊（135T）荷載圖 3.1-2 135t履帶吊尺寸圖（單位：mm）履帶吊整機重量145t，履帶吊著地面積9506875mm,履帶中心距5650mm。履帶吊以0.31m/s的速度行駛于主棧橋上。風(fēng)荷載根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范8.1.1條計算風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值：高度z處的風(fēng)振系數(shù)，??；風(fēng)荷載體型系數(shù)，鋼管樁風(fēng)壓體型系數(shù)，貝雷梁的擋風(fēng)系數(shù)，單榀貝雷梁的風(fēng)壓體型系數(shù)，b/h=0.9/1.5=0.6，查表得8排貝雷梁的體型系數(shù)為；風(fēng)壓高度變化系數(shù)，；基本風(fēng)壓（kN/m2），工作風(fēng)壓取，臺風(fēng)風(fēng)壓取=1kN/m2各構(gòu)件風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值見下表表 3.1-1 主棧橋各構(gòu)件風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值主棧橋風(fēng)荷載標(biāo)

5、準(zhǔn)值風(fēng)速v（m/s）基本風(fēng)壓 (KN/m2)鋼管樁風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)貝雷片風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)17.10.19 0.28 0.38 39.41.00 1.47 2.00 荷載分項系數(shù)1.4。水流力河床高程+4.99m，最高水位+12m，流速2.45m/s，根據(jù)港口工程荷載規(guī)范13.0.1水流阻力系數(shù)，圓形；水密度，淡水取1.00；水流設(shè)計流速，V=2.45m/s棧橋在流向垂直平面上的投影面積，L/D=4.2/0.8=5.25，查表得前墩遮擋系數(shù)為1，后墩遮擋系數(shù)為0.735H/D=（12-4.99）/0.8=8.762，查表得墩柱相對水深影響系數(shù)n2=0.905。前排樁后排樁水流

6、合力作用點位于水面一下1/3水深處，將水流力轉(zhuǎn)換成三角形分布得線荷載，水面處線荷載集度最大，河底線荷載集度為0。荷載分項系數(shù)1.5。支棧橋荷載計算活載計算SCC1350A-0履帶吊（135T）荷載履帶吊整機重量145t，履帶吊著地面積9506875mm,履帶中心距5650mm。履帶吊在之棧橋進(jìn)行兩種情況起重作業(yè)：a、正面起吊50t構(gòu)件此時履帶吊兩側(cè)履帶均受力，其平均接地比壓為b、側(cè)面起吊15t構(gòu)件此時履帶吊單側(cè)履帶70%受力，其平均接地比壓為風(fēng)荷載風(fēng)荷載體型系數(shù)，鋼管樁風(fēng)壓體型系數(shù)，貝雷梁的擋風(fēng)系數(shù)，單榀貝雷梁的風(fēng)壓體型系數(shù)，b/h=0.9/1.5=0.6，查表得13排貝雷梁的體型系數(shù)為；其余

7、系數(shù)與主棧橋風(fēng)荷載系數(shù)相同各構(gòu)件風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值見下表表 3.1-1 支棧橋各構(gòu)件風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值表主棧橋風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值風(fēng)速v（m/s）基本風(fēng)壓 (KN/m2)鋼管樁風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)貝雷片風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)17.10.19 0.28 0.4639.41.00 1.47 2.46水流力L/D=11.2/0.8=14, 查表得前墩遮擋系數(shù)為1，后墩遮擋系數(shù)為0.87前排樁后排樁工況及荷載組合表 4.1-1 工況組合表工況一（正常工作期）自重+移動荷載+水流力+風(fēng)荷載工況二（臺風(fēng)期）自重+水流力+風(fēng)荷載考慮自重；移動荷載（履帶吊、罐車）；水流力；風(fēng)荷載基本組合與標(biāo)準(zhǔn)組合。標(biāo)準(zhǔn)組合計算結(jié)果用來

8、評價剛度指標(biāo)，基本組合計算結(jié)果用來評價結(jié)構(gòu)強度及穩(wěn)定性指標(biāo)。各工況荷載組合如下：工況一:正常工作期標(biāo)準(zhǔn)組合：1.0+1.0+0.7（+）基本組合：1.2+1.4+0.7（1.5+1.4）工況二：抗臺風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)組合：1.0+1.0+0.7基本組合：1.2+1.4+0.71.5因結(jié)構(gòu)在正常工作期的受力較臺風(fēng)期明顯更為不利，因此僅進(jìn)行正常工作期的驗算。結(jié)構(gòu)計算嵌固點深度計算根據(jù)碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范附錄B B.3.2，樁的嵌固點計算公式為：樁的相對剛度系數(shù)（m）；樁材料的彈性模量（kN/m2）,??；樁截面的慣性矩（m4），;樁側(cè)地基土的水平抗力系數(shù)隨深度增長的比列系數(shù)（kN/m4），取m=5000kN/m4;

9、樁的換算寬度（m），按照下式計算 其中：為樁徑或垂直于水平力作用方向樁的寬度（m），取0.8m；為樁形狀換算系數(shù)，圓樁或管樁取0.9.由此嵌固點深度模型分析計算模型采用MIDAS建立棧橋模型（12m）。模擬構(gòu)件包括：鋼管樁、平聯(lián)、斜撐、貝雷梁、I25、I12.6。所有構(gòu)件模擬為梁單元，其中貝雷梁模擬為剛度等效的單梁單元。邊界條件：1、鋼管樁在嵌固點固結(jié)；主梁在樁頂三向線約束；3、貝雷梁與主橫梁三向線約束；4、I25與貝雷梁三向線約束；5、I12.6與I25三向線約束。計算模型見下圖。棧橋頂標(biāo)高+15.00m；樁頂標(biāo)高+12.554m，河床標(biāo)高+4.99m，水位高程+12.00m，平聯(lián)高程+11

10、.554m和+9.054m。圖 5.2-1 主棧橋模型圖 5.2-2 支棧橋模型荷載加載履帶吊側(cè)向起吊時，考慮起吊側(cè)壓占比70%。履帶吊荷載以面荷載方式加載在橋面板上。水流力荷載加載到每根鋼管樁上。鋼管樁上水流力為三角形分布的線荷載，水面處線荷載集度最大，河底線荷載集度為0。后排樁上的水流力考慮遮擋效應(yīng)。貝雷梁、型鋼的風(fēng)荷載以集中荷載方式加載到樁頂。風(fēng)荷載考慮高度變化系數(shù)。上部結(jié)構(gòu)計算主棧橋計算工況工況1：135T履帶吊行走于主棧橋上，貝雷片跨度12m。工況2：罐車空載滿載錯車行走，貝雷片跨度12m。以上荷載均考慮在貝雷片跨中、支點附近、支點上方等不同情況。計算結(jié)果匯總構(gòu)件最大組合應(yīng)力（Mpa

11、）最大剪應(yīng)力（Mpa）彎曲強度設(shè)計值（Mpa）剪切強度設(shè)計值（Mpa）最大彎應(yīng)力對應(yīng)工況最大剪應(yīng)力對應(yīng)工況橋面板20614215125工況2工況2工12.68967215125工況2工況2工257826215125工況1工況1主橫梁（2工56）3117215125工況1工況1鋼管樁（D80010mm374215125工況1工況1平聯(lián)（D4006mm）142215125工況1工況1斜撐（2槽25）111215125工況1工況1構(gòu)件最大彎矩（kN.m）最大剪力（kN）容許彎矩（kN.m）容許剪力（kN.m）最大彎矩對應(yīng)工況最大剪力對應(yīng)工況貝雷梁715164788245工況1工況1構(gòu)件最大反力（kN

12、）對應(yīng)工況鋼管樁578工況1計算圖片部分匯總圖 5.3.1-1 貝雷片最大彎矩圖（單位：KN.m）圖 5.3.1-2 貝雷片最大剪力圖（單位：KN）圖 5.3.1-3 樁底最大反力圖（單位：KN）圖 5.3.1-4 樁底應(yīng)力圖（單位：MPa）支棧橋計算工況工況1：135t履帶吊側(cè)向起吊15t，貝雷片跨度12m。工況2：135t履帶吊正向起吊50t，貝雷片跨度12m。工況3：罐車空滿載錯車行走，貝雷片跨度12m。以上荷載均考慮作用在貝雷片跨中、支點附近、支點上方等不同位置。計算結(jié)果匯總構(gòu)件最大組合應(yīng)力（Mpa）最大剪應(yīng)力（Mpa）彎曲強度設(shè)計值（Mpa）剪切強度設(shè)計值（Mpa）最大彎應(yīng)力對應(yīng)工況

13、最大剪應(yīng)力對應(yīng)工況橋面板1918215125工況3工況3工12.66950215125工況3工況3工2517047215125工況1工況1主橫梁（2工56）5124215125工況2工況2鋼管樁（D80010mm542215125工況1工況1平聯(lián)（D6308mm）152215125工況2工況2斜撐（槽20）221215125工況2工況2構(gòu)件最大彎矩（kN.m）最大剪力（kN）容許彎矩（kN.m）容許剪力（kN.m）最大彎矩對應(yīng)工況最大剪力對應(yīng)工況貝雷梁720214788245工況2工況2構(gòu)件最大反力（kN）對應(yīng)工況鋼管樁852工況1計算圖片部分匯總圖 5.3.2-1 貝雷片最大彎矩圖（單位：KN.m）圖 5.3.2-2 貝雷片最大剪力圖（單位：KN）圖 5.3.2-3 樁底最大反力圖（單位：KN）圖 5.3.2-4 樁底應(yīng)力圖（單位：MPa）下部結(jié)構(gòu)計算鋼管樁穩(wěn)定性計算主棧橋鋼管穩(wěn)定性計算在某排鋼管頂部施加單位荷載1000kN,最小屈曲臨界系數(shù)為11.4。根據(jù)歐拉公式，鋼管樁的換算長細(xì)比為：。b類截面，鋼管樁立柱最大軸向壓應(yīng)力24MPa。彎曲應(yīng)力15MPa，穩(wěn)定應(yīng)力計算：支棧橋鋼管穩(wěn)定性計算在某排鋼管頂部施加單位荷載1000kN,最小屈曲臨界系數(shù)為11.4。根據(jù)歐拉公式，鋼管樁的換算長細(xì)比為：。b類截面，鋼管樁立柱最大軸向壓應(yīng)力35MPa。彎曲應(yīng)力20MPa，穩(wěn)定應(yīng)力計算：鋼