鋼便橋計(jì)算說(shuō)明書(shū)

1、77省道延伸線龍灣至洞頭疏港公路工程第1施工標(biāo)段臨時(shí)棧橋計(jì)算說(shuō)明書(shū)浙江省交通工程建設(shè)集團(tuán)有限公司2011年3月22日77省道延伸線龍灣至洞頭疏港公路工程第1施工標(biāo)段臨時(shí)棧橋計(jì)算說(shuō)明書(shū)1概述1.1設(shè)計(jì)說(shuō)明根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的具體地質(zhì)情況、水文情況、氣候情況及兩階段施 工設(shè)計(jì)圖紙等，擬建棧橋長(zhǎng)約2384.2m,便橋?qū)挾葹?米。棧橋兩側(cè)設(shè) 欄桿，下部結(jié)構(gòu)采用鋼管樁基礎(chǔ)，上部結(jié)構(gòu)采用貝雷和型鋼的組合結(jié) 構(gòu)。棧橋的結(jié)構(gòu)形式為橫向七排單層貝雷桁架，桁架間距分0.9m,共27聯(lián)，標(biāo)準(zhǔn)跨徑為15m每6跨（90m形成一聯(lián)每聯(lián)設(shè)置寬度為0.2m 的伸縮縫。棧橋橋面系采用定型橋面板，面系分配橫梁為I22a,間距為75cm

2、;基礎(chǔ)采用0 630X8mmB管樁，為加強(qiáng)基礎(chǔ)的整體穩(wěn)定性，每 排鋼管樁間均采用20號(hào)梢鋼連接成整體。棧橋各墩基礎(chǔ)布置結(jié)構(gòu)形 式如下圖：芍J*Aime(JTG D60-2004)(JTJ024-85)(JTJ025-86)(JTJ0412000)(JTJ213-98)1.2設(shè)計(jì)依據(jù)1）公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范2）公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范3）公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范4）公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范5）海港水文規(guī)范6）裝配式公路鋼橋多用途使用手冊(cè)7）鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算手冊(cè)8）兩階段施工設(shè)計(jì)圖紙1.3 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1）橋面設(shè)計(jì)頂標(biāo)高為7.0米。2）設(shè)計(jì)荷載：50t汽車雙車道布置、履-50（最大吊重按20t考慮）、1

3、2m3罐車 56t。3）驗(yàn)算荷載：（1） 12m混凝土罐車：自重25T+31T昆凝土。（2） 50T®帶吊機(jī)：50T （自重）+20T （吊重）=70T,履帶接地 尺寸5.88mx 0.76m。（3）后八輪汽車：自重20T+30T （車載重量）（4）橫向風(fēng)荷載：風(fēng)荷載取玉環(huán)縣坎門(mén)10年一遇風(fēng)荷載值為：Vd =34m/s5）河床高程為-3mfe右，詳見(jiàn)地質(zhì)勘察報(bào)告。6）河床覆蓋層：淤泥7）設(shè)計(jì)行車速度15km/h。lOOkN200kN 200kN后八輪汽車荷載布置履帶吊車荷載布置1.4 自重荷載統(tǒng)計(jì)1）棧橋面層：8mrff鋼板，單位面積重62.8kg,則4.08kN/m。2）面板加勁肋

4、工12.6,單位重14.21kg/m,則0.14kN/m,間距 0.24m。3）橫向分配梁：I22a, 0.33kN/m , 2.145kN/根，間距 0.75m。4）縱向主梁：321型貝雷梁，7.77 KN/m。5）樁頂分配主梁：2I36a, 1.2kN/m , 7.2KN/根。1.5 荷載工況工況一：履帶吊在棧橋15m夸中吊便橋重物工況二：履帶吊在棧橋15m夸樁頂上部吊便橋重物工況三：兩輛汽車同時(shí)行駛至15m§橋跨跨中工況四：罐車行駛至棧橋15m夸跨中1.6 荷載組合：1）組合一：自重荷載+橫向風(fēng)荷載2）組合二：自重荷載+履帶吊荷載+橫向風(fēng)荷載3）組合三：自重荷載+汽車荷載+ 汽

5、車制動(dòng)力4）組合四：自重荷載+罐車荷載+ 汽車制動(dòng)力根據(jù)荷載組合，對(duì)單跨15mg橋整體分析，整體模型如下圖：12荷載計(jì)算2.1風(fēng)載：1）鋼管樁橫橋向風(fēng)壓計(jì)算Fwh = koklk3Wd Awh=1*0.9*1*70(0.01KN/m2)*3.15=1.98KN(?630*8m制管樁) 2）貝雷梁橫向風(fēng)壓計(jì)算Fwh = koklk3Wd Awh =0.9*1.44*1*70(0.01KN/m2)*1.17=1.06KN式中：Fwh橫向風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(KN ；Wd設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)壓（KN/m2 ,公式為Wd.支2g =70(0.01KN/m2)Awh橫向迎風(fēng)面積（m2 ,此處？630*8mm岡管樁取Awh

6、 3.15m2單片貝雷梁取 Awh=1.17m2Vd:設(shè)計(jì)高度Z的風(fēng)速（m/s）,此處取Vd= 34m/s;（玉環(huán)縣坎門(mén)地區(qū)10年一遇風(fēng)速）Z:距水面白高度(m),此處Z= 5m丫：空氣重力密度(KN/m3) , 丫 = 0.012017e 0.0001Z；k0:設(shè)計(jì)風(fēng)速重現(xiàn)期換算系數(shù)，此處取k0 = 0.9;k1:風(fēng)載阻力系數(shù)，此處鋼管樁取k1 = 0.9 ;單片貝雷梁取k1 = 1.44k3:地形、地理?xiàng)l件系數(shù)，此處取k3=1.00;g:重力加速度，g=10m/s2。受力模型：橫向風(fēng)荷載方向考慮與履帶吊偏載方向相同。2.2 汽車制動(dòng)力：根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTG D60-2004)查

7、得，汽車制動(dòng)力為汽車荷載重力的10%,棧橋設(shè)計(jì)時(shí)速為15km/h,此處取水平制動(dòng)力為56KN則作用在每聯(lián)每根樁的力為3.29KN。受力模型：2.3 12方罐車行駛至便橋跨中：罐車后輪單輪受力在分配梁上均布荷載為：q=220+ 2 +0.5=220KN/m罐車前輪單輪受力在分配梁上均布荷載為：q=l20+ 2 +0.5=120KN/m受力模型：2.4 雙車道汽車荷載布置在跨中：汽車后輪單輪受力在分配梁上均布荷載為：q=200+ 2 +0.5=200KN/m汽車前輪單輪受力在分配梁上均布荷載為：q=100+ 2 + 0.5=100KN/m受力模型如下2.5 履帶吊在棧橋15m跨跨中吊重物：履帶吊在

8、15m夸跨中吊側(cè)面平臺(tái)重物考慮單邊履帶受力，荷載分布在8根分配了上每根分配梁均布荷載：q=700+ 7 + 0.76=131.6KN/m受力模型如下:2.6 履帶吊在棧橋15m夸樁頂?shù)踔匚铮郝膸У踉?5m夸樁頂?shù)鮽?cè)面平臺(tái)重物考慮單邊履帶受力，荷載分布在8根分配了上每根分配梁均布荷載：q=700+ 7 + 0.76=131.6KN/m受力模型如下：3上部結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算3.1 I22橫向分配梁內(nèi)力計(jì)算荷載組合二作用最大應(yīng)力框架對(duì)象圖19? (GP-I22A)端長(zhǎng)度偏移位置TcK組合二明|MajM V2ari(l M31single vaL&dJ端，Jt 434 0.000000 m 10,0

9、0000 mlJt; 485 0.000000 m (£,00000 ml顯希選項(xiàng)r濯?jiǎng)訑?shù)值r,豆急星王等價(jià)荷載目由剛悻的案中力在KNF ConcerMiated Moments in KN-m)J.92Dist Load (2-dir|1719?KM/m日 t d 90000mPositive n -2 dvedion-78. ll?s&7重置為初始單位完成 單位|w叫匚一3荷載組合三作用最大應(yīng)力框架君程用493 (GB-I221>荷載組合四作用最大應(yīng)力橫向分配梁最大彎矩 M=35.9 kN m,最大剪力Q=83.2KN選用I22a,查鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算手冊(cè)得各相關(guān)力學(xué)參數(shù)如

10、下：Wx=309cmiA=42cn2,Ix/Sx=19.13cm(Ix=3400cm 4, Sx=177.7cm3), b=0.75cm。(T =M/W=35.9kN/ m /309cm3x 103=116.2MPa<1.3 aQmaxSx83.2KN 105 5= 58MPa <1.3 t Ixb19.13cm 0.75橫向分配梁滿足設(shè)計(jì)要求3.2 321型貝雷梁內(nèi)力驗(yàn)算 荷載組合二，履帶吊15m夸中吊平臺(tái)重物時(shí)應(yīng)力圖：組合二15m夸中作用上下弦桿最大軸力：530.7KN框架對(duì)敦圖591 (KfF)組合二15m夸中作用立桿最大軸力：113.2KN組合二15m夸中作用斜桿最大軸力：

11、138.6KN 荷載組合三，雙車道汽車作用時(shí)應(yīng)力圖:組合三作用上下弦桿最大軸力：461.3KN組合三作用立桿最大軸力：71.4KN等價(jià)藥戟目由剛悻圖集中力在KN. Cohcenlr&ed Torsions in KN mDiit Laad (1 -dr)5L411E-O2 KMAn& D. 9933 inPositive in 1 direction結(jié)果獨(dú)力AxmI 11Z63EKN at O.DOOOOm鰭果扭矩Torsion-4.090E-04 KN-matO.9934Sm本置為初始里位| 用成單位商多匚二|組合三作用斜本f最大軸力：112.7KN 荷載組合四，罐車作用時(shí)應(yīng)

12、力圖:組合三作用上下弦桿最大軸力：337.8KN框架對(duì)象圖ITT t股桿）需長(zhǎng)度偏移位置工況 工合四二1Jttjjt: 172理 |Axial P and T)三麗百M(fèi)前麒罌AJ 端 Jt: 173O.OOOMOm(O.TCOOO m顯示遺項(xiàng)磁敷值演遞示基龍等僑而載-自由因群留集中力在KN. Concenbiated 1 orsnns in KN iiijDikl Load (1 dr 7.679E02KN/m at 0 70000 m Posiive in -1 (fraction結(jié)果他力Axial61.935 KNat OlOOCOO m結(jié)果扭矩T oisicm-2.578E-04KM-m

13、 jt Ol7MOO m重量為初岫單位完成 |單位|KN.m.C ;組合三作用立桿最大軸力：61.9KN組合四作用斜桿最大軸力:84.9KN貝雷梁內(nèi)力計(jì)算:A=12.7cmi Ix=198cm 4弦桿為210型鋼，梢10型鋼截面特性:3.Wx=39.7cm ix=3.95cm b=0.53cm弦桿實(shí)際采用有效斷面系數(shù)R=0.809,弦桿容許承受桿為N=RacP(T =0.809*2*12.7*1.3*2100=563KN貝雷梁弦桿荷載作用最大應(yīng)力為N=530.7KN<N=563KN斜桿為I8型鋼，截面特性：A=9.53cm2 Ix=99KN.mWx=24.8cm ix=3.95cm Iy

14、=12.8cm4 Wy=4.9cm3 iy=1.18cm斜桿長(zhǎng)度 l o=89cm 長(zhǎng)細(xì)比入=l o/iy=89/1.18=75.4查表得少=0.66N= 6 A (r=0.66*9.52*1.3*2100=171KN貝雷梁斜桿荷載作用最大應(yīng)力為 N=138.6KN<N=171KN立桿為 I8 型鋼，截面特性：A=9.53cm2 Ix=99KN.m Wx=24.8cm 3ix=3.95cm Iy=12.8cm 4 Wy=4.9cm3 iy=1.18cm立桿長(zhǎng)度 l o=63cm 長(zhǎng)細(xì)比入=10/i y=63/1.18=53.4查表得少=0.818N= 6 A (r=0.818*9.52*

15、1.3*2100=212.6KN貝雷梁立桿荷載作用最大應(yīng)力為 N=113.2KN<N=212.6KN貝雷梁組合二荷載作用最大撓度：組合二15m夸荷載作用下最大撓度f(wàn)=0.0338m貝雷梁組合三荷載作用最大撓度：組合三荷載作用下最大撓度f(wàn)=0.032m貝雷梁組合四荷載作用最大撓度：組合四荷載作用下最大撓度f(wàn)=0.023m3.3 承重梁內(nèi)力計(jì)算：組合二履帶吊在樁頂偏載吊重物時(shí)，單排樁基礎(chǔ)承重梁應(yīng)力最大，最大應(yīng)力為：（最大彎矩 M=155.5KN最大剪力Q=317.4KN（最大彎矩M=155.5KN最大剪力Q=317.4KN _3_32I36a, W=2 乂 875cm=1750 cm ,I/

16、S=30.7(I=15760cm 4, S=508.8cm3) , b=1.0X2=2 cm。g =M/W=164.5 kN m /1750 cm3=94MPa<1.3 aQSIb402.04kN30.7cm 2.0cm= 65.5MPa <1.3 r 組合四罐車行駛至樁頂位置時(shí)， 雙排樁基礎(chǔ)承重梁應(yīng)力最大，最大應(yīng)力為：（最大彎矩 M=230.1KN最大剪力Q=387.1KN雙排樁基礎(chǔ)橫向承重梁（最大彎矩M=230.1KN最大剪力Q=387.1KN雙排樁基礎(chǔ)縱向承重梁（最大彎矩M=199.8KN最大剪力Q=231.8KN2I36a, W=2 X875cm3=1750 cm3, I/

17、S=30.7(I=15760cm 4, S=508.8cm3) , b=1.0X2=2 cm。 (t=M/W=230.1 kNm /1750 cm3=131.5MPa<1.3 a= 63MPa <1.3QS _387.1kNIb - 30.7cm 2.0cm滿足強(qiáng)度要求。3.4 鋼管樁基礎(chǔ)驗(yàn)荷載組合二履帶吊在樁頂偏載作用下最大應(yīng)力框架對(duì)象圖 5D4 (GB SPISF630XB)(M=22.7KN.M Q=3.1KN推架對(duì)急困 604 (GB-SP1SP63DK8)最大軸力N=524.9KN、棧橋樁基穩(wěn)定性計(jì)算荷載及邊界條件荷載條件1） .涌潮壓力根據(jù)甌江的涌潮，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，涌潮

18、（破碎波）壓力取9kN/ m2 則棧橋鋼管樁（D63。最大?壓為9X0.63=5.67kN/m。2） .水流力F=p v 2A= 6.75KN3)風(fēng)荷載WK 二人ZV2/1600=0.6 x 1.17X34/1600 =0.15kPa4） .樁頂軸力根據(jù)棧橋計(jì)算書(shū)，單樁樁頂最大軸力取524kN邊界條件樁的嵌固點(diǎn)計(jì)算：T =5 EImb0(見(jiàn)樁基規(guī)范附錄C)土層為淤泥土，式中趣2000kN/m4b0=2d其中 d 為樁徑 d=0.63m b0=1.26mE=2.06 x 108 kN/m2T=2.5(“值取2.2)嵌固點(diǎn)深度：乙二T 一2 2.5 35m嵌固點(diǎn)坐標(biāo)：-3-5.5=-8.5m穩(wěn)定性

19、計(jì)算1) .涌潮壓力對(duì)鋼管樁嵌固點(diǎn)的彎矩M=5.67X 5X8.5 = 240.9KN/m2) .水流力對(duì)鋼管樁嵌固點(diǎn)的彎矩M=6.75 X 8.5 =57.43) .風(fēng)荷載對(duì)鋼管樁嵌固點(diǎn)的彎矩M =0.15 X2X0.6 X8.5=15.34) .穩(wěn)定性計(jì)算鋼管樁最大軸力值524kn;r=(J/A)1/2 = (65159/188.6)1/2 =18.5cm計(jì)算長(zhǎng)度 l0 = 7- (-8.5) =15.5m入=1100/18.5=59.5屬于b類截面查表得：0 =0.807<f上AkWix(1-0.8N/N'ex)除xMxTX截面塑性發(fā)展系數(shù)，取1.0N' EX歐拉臨

20、界力，N' EX =2787KNB mx-等效彎矢1系數(shù)，取1.0NFxMx"xAxWxl -0.8N/Nex=41.5+45.3=86.8<182Mpa鋼管樁的穩(wěn)定性滿足要求。單根鋼管樁最大入土深度根據(jù)港口工程樁基規(guī)范（JTJ254-98）第4.2.4條：1 一Qd =（U、qfj qRA） R式中：Qd-單樁垂直極限承載力設(shè)計(jì)值（kg ;兀一單樁垂直承載力分項(xiàng)系數(shù)，取1.45;U一樁身截面周長(zhǎng)（m） ,本處鋼管樁外徑周長(zhǎng)：1.979m;爾一單樁第i層土的極限側(cè)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）;L一樁身穿過(guò)第i層土的長(zhǎng)度（m）;qR一單樁極限樁端阻力標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）;A一樁身截

21、面面積，630X8mmB管樁A=156.3cm2;2微-11#墩單樁入土深度計(jì)算：土層摩阻力統(tǒng)計(jì)表序號(hào)土層名稱樁周摩阻力（kPa）頂面 （m）底回局程（m）層厚（m）1淤泥12013.213.22淤泥1413.231.418.23淤泥質(zhì)黏土1731.435.64.241黏土1935.640.75.1由 563.9kN= 1/1.45 X1.979 X （ （ 12X 13.2） +（14*18.2 ） >524.9KN計(jì)算得：Lx=13.2+18.2=31.4m,即鋼管樁打入河床以下31.4m。12#<-24#墩單樁入土深度計(jì)算：土層摩阻力統(tǒng)計(jì)表序號(hào)土層名稱樁周摩阻力（kPa）頂面

22、 （m）底回局程（m）層厚（m）1粉砂夾淤泥1205.25.22淤泥115.214.39.13淤泥1414.33924.741黏土433949.610.6由 565.7kN= 1/1.45 X【1.979 X ( ( 12X 5.2) +(11*9.1 ) + (14*17) >524.9KN計(jì)算得：Lx=5.2+9.1+18=31.3m,即鋼管樁打入河床以下32.3m。25#> -47#墩單樁入土深度計(jì)算：土層摩阻力統(tǒng)計(jì)表序號(hào) 土層名稱樁周摩阻力（kPa）頂面（m）底面高程（m）層厚（m）1粉砂夾淤泥1508.38.32淤泥118.320.412.13淤泥1420.43414.34黏土193442.38.3由 561.8kN= 1/1.45 x 1.979 x ( ( 15X