貝雷梁鋼棧橋設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、工程概況本棧橋工程為廣西北海金灘14K㎡場(chǎng)地施工用輔助通道。設(shè)計(jì)寬度8米，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度1755.6米,跨徑采用15米。2、構(gòu)造驗(yàn)算2.1驗(yàn)算根據(jù)（1）《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/TF50-)（2）《公路鋼構(gòu)造橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD64-）（3）《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60-）（4）《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD63-）（5）《公路橋涵鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50017-)（6）《建筑樁基技術(shù)規(guī)程》（JGJ94-）（7）《鋼管樁施工技術(shù)規(guī)程》（YBJ233-1991）（8）《橋梁施工圖設(shè)計(jì)文獻(xiàn)》（9）《廣西北海金灘14K㎡場(chǎng)地巖土勘察報(bào)告》2.2荷載參數(shù)作用于棧橋的荷載分為恒荷載及可變荷載。恒荷載重要為棧橋構(gòu)造自重，可變驗(yàn)算荷載為設(shè)計(jì)荷載：55t渣土運(yùn)輸車。2.2.1恒載由計(jì)算程序自動(dòng)考慮。2.2.2可變荷載（1）55噸渣土運(yùn)輸車渣土運(yùn)輸車共3軸，其具體尺寸以下圖，前輪著地面積為0.3×0.2m，后輪著地面積為0.6×0.2m。單輪最大設(shè)計(jì)荷載為5.5t。55噸渣運(yùn)輸車軸距布置圖（單位：mm）2.3荷載工況按最不利的原則考慮下列控制工況：（1）驗(yàn)算控制工況考慮棧橋?qū)嶋H狀況，單跨長(zhǎng)度為15m，同一跨內(nèi)最多布置兩輛重車，貝雷梁、橋面系驗(yàn)算控制工況為：工況1：構(gòu)造自重+55t渣土運(yùn)輸車荷載+55t渣土運(yùn)輸車荷載，55t渣土運(yùn)輸車移動(dòng)荷載作用于原則貝雷梁段；工況2：構(gòu)造自重+55t渣土運(yùn)輸車荷載+55t渣土運(yùn)輸車荷載，55t渣土運(yùn)輸車移動(dòng)荷載作用于通航口加強(qiáng)弦桿貝雷梁段；2.4構(gòu)造材料1、鋼彈性模量E=2.1×105mpa；剪切模量G=0.81×105mpa；密度ρ=7850Kg/m；線膨脹系數(shù)α=1.2×10-5；泊松比μ=0.3；抗拉、抗壓和抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fd=190MPa；抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fvd=110MPa；2、貝雷梁中各桿件理論允許應(yīng)力：抗拉、抗壓和抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fd=200MPa；抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fvd=120MPa。貝雷梁構(gòu)造簡(jiǎn)圖2.5構(gòu)造模型采用空間有限元分析軟件Midas/civli建立整體空間有限元計(jì)模型，對(duì)棧橋構(gòu)造受力狀況進(jìn)行分析。15m跨徑原則型貝雷片計(jì)算模型21m跨徑通航口加強(qiáng)弦桿貝雷片計(jì)算模型內(nèi)力(或應(yīng)力)方向及正負(fù)號(hào)的商定2.6工況1重要計(jì)算結(jié)論兩輛滿載55t渣土運(yùn)輸車同時(shí)行駛在同跨橋面上，采用兩個(gè)車道面，每個(gè)車道面一輛滿載渣土運(yùn)輸車。車道荷載面定義2.6.1橋面板10mm鋼板驗(yàn)算采用有限元板單元模擬橋面鋼板，經(jīng)有限元分析，橋面板最大組合應(yīng)力為21.9MPa，不大于規(guī)范允許值140MPa，滿足規(guī)范規(guī)定。橋面板應(yīng)力圖（最大應(yīng)力21.9MPa）2.6.2橫向分派梁I22a驗(yàn)算通過(guò)截面應(yīng)力計(jì)算和組合，橋面橫向分派梁I22最大組合應(yīng)力為43.8MPa，不大于規(guī)范允許值140MPa，滿足規(guī)范規(guī)定；最大剪應(yīng)力為11.3MPa，不大于規(guī)范允許值85MPa，滿足規(guī)范規(guī)定。橋面橫向分派梁I22組合應(yīng)力圖橋面橫向分派梁I22剪應(yīng)力圖2.6.3貝雷片驗(yàn)算根據(jù)貝雷梁使用手冊(cè)，貝雷梁16Mn鋼中各桿件理論允許應(yīng)力：200Mpa，剪應(yīng)力為120Mpa。通過(guò)空間有限元分析，貝雷梁應(yīng)力以下圖所示，其最大內(nèi)力：(1)各桿件最大組合應(yīng)力為195.4Mpa，不大于允許應(yīng)力(200Mpa)，滿足規(guī)定。(2)各桿件最大剪應(yīng)力為110Mpa，不大于允許應(yīng)力(120Mpa)，滿足規(guī)定。貝雷片最大組合應(yīng)力圖（195.4Mpa）貝雷片最大剪應(yīng)力圖（110Mpa）2.6.4承重橫梁2I45a驗(yàn)算1、通過(guò)截面應(yīng)力計(jì)算和組合，承重橫梁2I45a最大組合應(yīng)力為62.3MPa，不大于規(guī)范允許值140MPa，滿足規(guī)范規(guī)定。2、承重橫梁2I45a最大剪應(yīng)力為22.9MPa，不大于規(guī)范允許值85MPa，滿足規(guī)范規(guī)定。承重橫梁2I45a最大組合應(yīng)力圖（62.3Mpa）承重橫梁2I45a最大剪應(yīng)力圖（22.9Mpa）2.6.5鋼管立柱(φ630×12mm)驗(yàn)算鋼管樁的最大反力為403.9kN。鋼管立柱支座反力圖取受力最大鋼管分析，鋼管截面特性：A＝23286mm2,回轉(zhuǎn)半徑：i=219mm長(zhǎng)細(xì)比：＜200根據(jù)規(guī)范，軸心受壓桿件的穩(wěn)定系數(shù)＝0.845鋼管強(qiáng)度：σ=403900/23286=17.34Mpa，滿足規(guī)范規(guī)定。鋼管立柱穩(wěn)定性計(jì)算：σ=403900/（0.845*23286）=20.52Mpa，滿足規(guī)范規(guī)定。2.6.6支架變形驗(yàn)算貝雷梁支架最大變形：15.8mm<15000/400=30mm。棧橋變形圖（mm）2.7工況2重要計(jì)算結(jié)論2.7.1橋面板10mm鋼板驗(yàn)算采用有限元板單元模擬橋面鋼板，經(jīng)有限元分析，橋面板最大組合應(yīng)力為26.6MPa，不大于規(guī)范允許值140MPa，滿足規(guī)范規(guī)定。橋面板應(yīng)力圖（最大應(yīng)力26.6MPa）2.7.2橋面橫向分派梁I22驗(yàn)算通過(guò)截面應(yīng)力計(jì)算和組合，橋面橫向分派梁I20最大組合應(yīng)力為32.3MPa，不大于規(guī)范允許值140MPa，滿足規(guī)范規(guī)定；最大剪應(yīng)力為7.8MPa，不大于規(guī)范允許值85MPa，滿足規(guī)范規(guī)定。橋面橫向分派梁I22a組合應(yīng)力圖2.7.3貝雷片驗(yàn)算根據(jù)貝雷梁使用手冊(cè)，貝雷梁16Mn鋼中各桿件理論允許應(yīng)力：200Mpa，剪應(yīng)力為120Mpa。通過(guò)空間有限元分析，貝雷梁應(yīng)力以下圖所示，其最大內(nèi)力：(1)各桿件最大組合應(yīng)力為167.4Mpa，不大于允許應(yīng)力(200Mpa)，滿足規(guī)定。(2)各桿件最大剪應(yīng)力為120.5Mpa，不大于允許應(yīng)力(120Mpa)，滿足規(guī)定。貝雷片最大剪應(yīng)力圖貝雷片最大組合應(yīng)力圖2.7.4承重橫梁2I45a驗(yàn)算通過(guò)截面應(yīng)力計(jì)算和組合，承重橫梁2I45a最大組合應(yīng)力為65.9MPa，不大于規(guī)范允許值140MPa，滿足規(guī)范規(guī)定；最大剪應(yīng)力為29.1MPa，不大于規(guī)范允許值85MPa，滿足規(guī)范規(guī)定。承重橫梁2I45a組合應(yīng)力圖承重橫梁2I45a剪應(yīng)力圖2.7.5承重縱梁2I45a驗(yàn)算通過(guò)截面應(yīng)力計(jì)算和組合，承重橫梁2I45a最大組合應(yīng)力為65.9MPa，不大于規(guī)范允許值140MPa，滿足規(guī)范規(guī)定；最大剪應(yīng)力為29.1MPa，不大于規(guī)范允許值85MPa，滿足規(guī)范規(guī)定。承重縱梁2I45a組合應(yīng)力圖承重縱梁2I45a剪應(yīng)力圖2.7.6鋼管立柱(φ630×12mm)驗(yàn)算鋼管樁的最大反力為265.8kN。取受力最大鋼管分析，鋼管截面特性：A＝23286mm2,回轉(zhuǎn)半徑：i=219mm長(zhǎng)細(xì)比：＜200根據(jù)規(guī)范，軸心受壓桿件的穩(wěn)定系數(shù)＝0.845鋼管強(qiáng)度：σ=265800/23286=11.4Mpa，滿足規(guī)范規(guī)定。鋼管立柱穩(wěn)定性計(jì)算：σ=265800/（0.845*23286）=13.5Mpa，滿足規(guī)范規(guī)定。2.7.8支架變形驗(yàn)算貝雷梁支架最大變形：9.9mm<21000/400=52mm。2.8單根鋼管樁最大入土深度驗(yàn)算由2.6.5計(jì)算所得鋼管樁的最大反力為403.9kN。根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-）第5.3.7條：Quk=U∑qsikLi+λpqpkAp式中： Quk—單樁豎向極限承載力原則值（kN）；安全系數(shù)取2，Quk=808KNU—樁身截面周長(zhǎng)（m），（本處鋼管樁外徑周長(zhǎng)：1.978)m；qsik—單樁第i層土的極限側(cè)摩阻力原則值（kPa）；Li—樁身穿過(guò)第i層土的長(zhǎng)度（m）；λp—樁端土塞效應(yīng)系數(shù)；取0.8qpk—單樁極限樁端阻力原則值（kPa）；Ap—樁身截面面積，Φ630×12mm鋼管樁A=265.8cm2；序號(hào)土層名稱樁周摩阻力（kPa）樁端承載力（kpa）土層厚度Li（m）qsikLi1中細(xì)砂30/002（中）粗砂50/2.81403含礫粗砂70/0.7494粉質(zhì)粘土50/1.7845砂礫901500X上表選用的最不利地勘點(diǎn)用以驗(yàn)算單樁最大入土深度。由1.978×（140+49+84+Lx×90）+0.8×1500×0.02658>808kN計(jì)算得：Lx>1.33m，即鋼管樁打入河床面下列2.8m+0.7m+1.7m+1.3m=6.5m，鋼管樁入土深度不不大于6.5m。3、結(jié)論與建議3.1 結(jié)論通過(guò)對(duì)施工