東洲島鋼棧橋計(jì)算書(shū)

..鋼棧橋計(jì)算書(shū)XX市市政工程公司二○一五年五月..目錄1鋼棧橋設(shè)計(jì)概況32編制依據(jù)33．材料規(guī)格及其力學(xué)性能34．荷載計(jì)算取值44.1運(yùn)輸車(chē)輛〔平半掛車(chē)荷載44.2履帶吊荷載44.3其他荷載45．荷載工況分析55.1工況組合55.2荷載工況分析56棧橋分析56.1分析結(jié)果6平半掛車(chē)行走于棧橋上時(shí) 67．橋臺(tái)鋼管樁分析 78．打入鋼管樁承載力分析 79．其他分析7溫度影響710．總結(jié)與建議8..東洲島鋼棧橋計(jì)算書(shū)1鋼棧橋設(shè)計(jì)概況棧橋頂標(biāo)高設(shè)定為56.0m,鋼棧橋總長(zhǎng)225m。標(biāo)準(zhǔn)跨度為9m,設(shè)單排3根Φ630×12鋼管立柱；為增強(qiáng)較長(zhǎng)立柱位置橋墩剛度,每36米處設(shè)制動(dòng)墩〔兩側(cè)均采用雙鋼管柱墩,設(shè)雙排鋼管立柱,排距3米。設(shè)計(jì)橋面寬度為6.0米,最大行走荷載120噸。經(jīng)過(guò)試算得知,6片貝雷片作為棧橋主梁時(shí),其應(yīng)力不滿(mǎn)足要求,故選用3組8片貝雷片作為主梁。鋼管橫向間距2×1.95m,鋼管之間設(shè)縱〔橫向聯(lián)接系,鋼管頂上設(shè)橫向雙拼I45B型鋼作為大橫梁,大橫梁上布置8片貝雷梁主縱梁,分布情況為45+45+105+90+105+45+45cm。貝雷梁上橫鋪I25b橫向分配梁,間距25cm。橋面板采用10mm厚印花鋼板,橋面寬6m。2編制依據(jù)XX市東洲島鋼棧橋工程前期設(shè)計(jì)圖；現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)地形斷面圖；《裝配式公路鋼橋〔貝雷梁使用手冊(cè)》；《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》JTGD60-2004；《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017-2003；《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2010；《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50009-2012；《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》；《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》JTGD60-2004；《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》JTGD63-2007；我單位已有的施工經(jīng)驗(yàn)及參考同類(lèi)鋼棧橋設(shè)計(jì)資料3．材料規(guī)格及其力學(xué)性能本次計(jì)算采用容許應(yīng)力法。因?yàn)閷儆谂R時(shí)結(jié)構(gòu),容許應(yīng)力提高1.3倍。10mm面板、分配梁、大橫梁、鋼管柱、貝雷梁花架等采用Q235鋼材,貝雷梁本體使用的是Q345鋼。兩種鋼材各性能如下：1材料容重：鋼材

78.5kN／m^3；

2材料的彈性模量：鋼材

2.1×105

MPa；

3材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：Q235鋼

f=140*1.3=183MPa

fv=85*1.3=110.5Mpa；

〔貝雷梁Q345鋼

f=210*1.3=273MPa

fv=120*1.3=156Mpa；4．荷載計(jì)算取值4.1運(yùn)輸車(chē)輛〔平半掛車(chē)荷載按40t掛車(chē)進(jìn)行計(jì)算,車(chē)輛自重40t,車(chē)輛載重80t,前后荷載比例3:7,縱向軸距6.78m+1.31m+1.31m,橫向輪距1.8m。程序分析時(shí),掛車(chē)活載作為移動(dòng)荷載分析,采用車(chē)道面加載?？紤]到實(shí)際情況,橋面兩側(cè)預(yù)留60cm為避讓行人寬度,車(chē)道面寬度取值4.8m。汽車(chē)限速5km/h通過(guò),計(jì)算時(shí)只考慮一臺(tái)120t掛車(chē)通行。通行的沖擊系數(shù)由程序根據(jù)設(shè)定參數(shù)自動(dòng)計(jì)算考慮,在"移動(dòng)荷載分析控制"中,臨時(shí)鋼棧橋結(jié)構(gòu)基頻取值1.3Hz,根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》<JTGB012003>規(guī)定,沖擊系數(shù)為u=0.04。4.2履帶吊荷載本方案經(jīng)綜合比選考慮,拼裝棧橋時(shí)采用QUY80A履帶吊,整機(jī)〔全部件重量90t,本項(xiàng)目使用整機(jī)重量約74t〔移動(dòng)荷載。QUY80A履帶吊單條履帶尺寸：5.37×0.85m〔凈尺寸,SCC1000履帶吊單條履帶尺寸：6.85×0.95m〔凈尺寸,。履帶吊在非吊重狀態(tài)、各種代表性吊重狀態(tài)的接地比壓計(jì)算結(jié)果如下表：表4-1QUY80A履帶吊接地比壓計(jì)算表項(xiàng)目主臂與履帶關(guān)系夾角接地比壓縱向加載長(zhǎng)度加載形式非吊重狀態(tài)平行0180.94.808三角形最不利24190.24.572三角形垂直90125.15.370均布27036.85.370均布吊重狀態(tài)<吊13噸>平行0192.65.323三角形最不利24201.65.083三角形垂直9052.55.370均布270138.45.370均布4.3其他荷載貝雷橋上人群荷載按2.5KPa取,護(hù)欄、電線、螺栓等附屬荷載按實(shí)際計(jì)算考慮；汽車(chē)制動(dòng)力荷載按汽車(chē)荷載的10%考慮,《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》〔JTGD60-2004；整體升降溫按照30℃考慮,僅用于考慮熱脹冷縮帶來(lái)的棧橋縱向位移,以判斷伸縮縫的設(shè)置；風(fēng)荷載：根據(jù)相關(guān)資料,XX地區(qū)百年一遇基本風(fēng)壓0.45KPa；水流壓力荷載：根據(jù)調(diào)查,最大流速約為1.2m/s。棧橋上無(wú)臨時(shí)管線要求,不考慮荷載。5．荷載工況分析5.1工況組合表5-1棧橋工況組合永久荷載可變荷載說(shuō)明荷載自重附屬掛車(chē)履帶吊風(fēng)壓水流制動(dòng)力編號(hào)標(biāo)識(shí)ZZFSGCLDFYSLZD1動(dòng)載工況√√√√履帶吊行走2√√√√掛車(chē)行走3吊裝工況√√無(wú)機(jī)械上橋狀態(tài)-抗傾覆4√√√5√√√6√√√√7√√√√履帶吊靜止8√√√掛車(chē)靜止如遇極端惡劣天氣或其他不可抗力因素造成風(fēng)速或者水流速度過(guò)大,棧橋禁止通行,平臺(tái)上停止作業(yè),故水平力不與水流和風(fēng)荷載同時(shí)參與組合。5.2荷載工況分析驗(yàn)算構(gòu)件強(qiáng)度：1.0倍恒載+1.2倍活載。6棧橋分析采用MidasCivil2013建立模型,跨度分布為〔4×9m,橫向分布8片貝雷梁,分布間距問(wèn)45+45+105+90+105+45+45cm,貝雷梁上弦桿上橫向鋪設(shè)I25B型鋼,其上再鋪設(shè)厚度10mm、寬度6m的鋼板,自定義總重120t平半掛車(chē)在棧橋上行走,按照城-并進(jìn)行分析。邊界條件設(shè)置如下：〔1橋面系構(gòu)件連接：橋面板與I25b工字鋼橫梁采用共節(jié)點(diǎn)連接,橫梁與貝雷桁梁采用僅受壓彈性連接,連接剛度按經(jīng)驗(yàn)取值100kN/mm。由于存在僅受壓彈性連接,模型對(duì)橋面板進(jìn)行三處約束,各處約束自由度分別為：<Dx,Dy,Dz>；<Dx,Rz>；〔Dz?！?其余構(gòu)件連接：貝雷桁梁與2I45b雙拼工字鋼分配梁采用彈性連接,約束Dx、Dy、Dz,連接剛度按經(jīng)驗(yàn)取值100kN/mm。分配梁與鋼管樁采用共節(jié)點(diǎn)連接。鋼管樁樁底按錨固模擬,約束Dx、Dy、Dz、Rx、Ry、Rz。6.1受力模型整體模型如下圖。圖6-1模型三維視圖圖6-2模型正面視圖圖6-3模型左面視圖6.2分析結(jié)果6.2.1平半掛車(chē)行走于棧橋上時(shí)貝雷梁組合應(yīng)力如下：此時(shí)最大組合應(yīng)力為256MPa<273MPa,滿(mǎn)足要求。最大剪應(yīng)力=142MPa<156MPa,滿(mǎn)足要求。6.2.2鋼管立柱反力：從柱頂?shù)胶哟惨韵?米最大桿長(zhǎng)為56-<0.25+0.45+1.5>-<41-3>=15.8米。立柱下端固結(jié),上端自由,長(zhǎng)細(xì)比λ=2×15.8/0.21853=144.6,查表得穩(wěn)定系數(shù)φ=0.272,壓應(yīng)力=452/<0.272*0.02330>=71320KPa=71.3Mpa<183MPa,鋼管柱穩(wěn)定性滿(mǎn)足要求。通過(guò)查閱各種工況下結(jié)果,面板、分配梁、大橫梁、剪刀撐等各受力部件應(yīng)力、位移〔系統(tǒng)最大位移為1.8mm,f=1.8mm＜[v]=l/400=22.5mm,滿(mǎn)足要求。7．橋臺(tái)鋼管柱分析橋臺(tái)下部設(shè)置四根鋼管樁,防止河水沖刷橋臺(tái)下部泥土,導(dǎo)致橋臺(tái)下沉。恒載Q1：混凝土荷載、部分貝雷梁、工字鋼和臺(tái)背砂礫石活載Q2：取最不利位置〔掛車(chē)后三軸行走在橋臺(tái)上Q1=[<2.5+4.11]/2*4*6-1*2*6+0.5*4.11*6*2.4+0.27/2*8+0.042*2*6+1.61*4/2*6*1.7]*10=1373.4KNQ2=120*70%*10=840KN每根鋼管柱受力=<Q1+Q2>/4=553.4KN,下端固結(jié),上端自由,長(zhǎng)細(xì)比λ=2×7/0.21853=64,查表得穩(wěn)定系數(shù)φ=0.897,鋼管樁應(yīng)力=553.4/〔0.0233*0.897/1000=26.5Mpa.8．打入鋼管樁承載力分析經(jīng)計(jì)算鋼棧橋鋼管柱單樁最大承載力要求不小于553kN,因地質(zhì)勘測(cè)情況不明,借鑒距離東洲島不遠(yuǎn)處的耒水河地質(zhì)報(bào)告及《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》JTGD63-2007。打入鋼管樁承載力計(jì)算表如下：地層名稱(chēng)地層厚度li<m>承載力基本容許值fao側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值qik粉質(zhì)粘土11.3415040粉砂-9030粗砂2.0725060圓礫1.63400130全風(fēng)化泥質(zhì)砂巖-22060強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖10.5350180管樁外直徑<m>0.63樁身周長(zhǎng)u〔m1.98樁端截面面積Ap〔m20.312第一層厚度<m6第一層側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值<kPa>40第一層樁側(cè)影響系數(shù)a0.7第二層厚度<m第二層側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值<kPa>第二層樁側(cè)影響系數(shù)a第三層厚度<m第三層側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值<kPa>第三層樁側(cè)影響系數(shù)a第四層厚度<m第四層側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值<kPa>第四層樁側(cè)影響系數(shù)a持力層端阻力極限值〔kPa800樁端入土總深度<m>6樁端影響系數(shù)a1.10沉樁承載力容許值〔knQuk=u∑aiqikli+arpqpkAp607.2河床部位5-7m處為淤泥,不提供承載力,所以鋼管樁埋置深度≥7+6=13m。9．其他分析溫度影響考慮整體升降溫30℃,單跨棧橋總伸縮量l=225000×12×10-6×30=81mm,故需在棧橋中間位置設(shè)置伸縮縫,棧橋兩端錨固在橋臺(tái)