18m跨度鋼棧橋計(jì)算書(shū)121

1、棧橋計(jì)算書(shū)一、基本參數(shù)1、水文地質(zhì)資料棧橋位于重慶榮昌趙河灘獺溪河，水面寬約68m平均水深4m最深處水深6米。地質(zhì)水文條件：渡口靠岸邊部分平均水深 2-3米，河中部分最高水深6米。河底地質(zhì) 為：大部分樁基礎(chǔ)所在位置處覆蓋層較薄，覆蓋淤泥厚度為 1.5m左右，其余為強(qiáng)風(fēng)化砂 巖和中風(fēng)化砂巖，地基承載力(T0取值分為500kpao2、荷載形式(1) 60t水泥運(yùn)輸車(chē)通過(guò)棧橋車(chē)輛荷載按60t水泥運(yùn)輸車(chē)考慮，運(yùn)輸車(chē)重軸(后軸)單側(cè)為 4輪，單輪寬 30cm,雙輪橫向凈距10cm,單個(gè)車(chē)輪著地面積=0.2*0.3 m2。兩后軸間距135cm,左側(cè)后 雙輪與右側(cè)后雙輪距190cm。車(chē)總寬為250cm。運(yùn)輸

2、車(chē)前軸重 P1=120kN后軸重P2=480kN設(shè)計(jì)通車(chē)能力：車(chē)輛限重60t,限速5km/h,按通過(guò)棧橋車(chē)輛為60t水泥運(yùn)輸車(chē)滿載時(shí)考慮，后軸按480kN計(jì)算。施工區(qū)段前后均有攔水壩，不考慮大型船只和排筏的撞擊力， 施工及使用時(shí)做好安全防護(hù)措施。3、棧橋標(biāo)高的確定為滿足水中墩、基礎(chǔ)、梁部施工設(shè)備、材料的運(yùn)輸及施工人員通行施工需要，結(jié)合河道通航要求，在河道內(nèi)施工棧橋。橋位處設(shè)計(jì)施工水位為296.8m,汛期水位上漲46mo結(jié)合便橋前后路基情況，確定棧橋橋面標(biāo)高設(shè)計(jì)為305.00m。4、棧橋設(shè)計(jì)方案在獺溪河河道內(nèi)架設(shè)全長(zhǎng)約96m的施工棧橋。棧橋擬采用六排單層貝雷梁桁架結(jié)構(gòu)為梁體作為主要承重結(jié)構(gòu)，橋面

3、寬設(shè)計(jì)為4.5m,橋跨為連續(xù)結(jié)構(gòu)，最大跨徑 18m棧橋共設(shè)置6跨。(1)棧橋設(shè)置要求棧橋承載力滿足：60t水泥運(yùn)輸車(chē)行走要求。(2)棧橋結(jié)構(gòu)棧橋至下而上依次為：鋼管樁基礎(chǔ)：由于河床底巖質(zhì)硬，無(wú)法將鋼管樁打入，綜合考慮采用鋼管樁與混凝土 樁相結(jié)合的方法，即先施工混凝土樁，入巖深度約1.5m,然后在混凝土樁上安裝鋼管樁。橋墩采用單排2根直徑1m的混凝土樁和小630*10mnffl管樁為基礎(chǔ)，墩中心間距 2.2米, 樁間設(shè)16槽鋼剪刀撐。136a工字鋼作為底橫梁：樁頂橫梁采用 2拼并排焊接的136a工字鋼。貝雷梁主梁：主梁采用321普通貝雷桁架結(jié)構(gòu)，桁架由六排貝雷桁架加聯(lián)系桿件拼裝， 貝雷桁架間距中

4、心距0.45m。橋面系：貝雷梁上橫鋪I25a工字鋼、間距為400mm乍為頂橫梁，頂橫梁上滿鋪厚度 為10mm勺鋼板做為棧橋的橋面。最后安裝欄桿、照明等附屬結(jié)構(gòu)。棧橋結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)下圖：瀘縣蛆酬演曲呼f舉國(guó)崩又晶津貼軸空鋪加二雙拼136電一三II一羋桿口、. laiMi 銅板貝雷桁架M3詢管y：16槽鋼 一'22D榮昌高速趙河灘瀚溪河施工便橋5、棧橋計(jì)算參數(shù)(1)單片貝雷桁架：每片貝雷桁架重270kg (含支撐架、銷(xiāo)子等)，I=250497.2cm4,E=2X 105Mpa W=3578.5cm, M=788.2 kN - m, Q=245.2 kN 。(2) I25a:截面積 48.5cm2

5、,每米重量 38.1kg ,Ix=5020cm4, E=2X 105Mpa ,Wx=402DR3 , Sx=232.4cnf,腹板厚 8mm136a :截面積 76.3 cm2,每 米重量 59.9kg , Ix=15800cm4 , E=2X 105Mpa,Wx=875crrSx=514.7 cm 3,腹板厚 10mm(4)16: 截面積 25.16cm2,每米重量 17.23kg(5)10mm厚鋼板：理論重量 0.942KN/R。(6)車(chē)輛沖擊系數(shù)：由查公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTGD60-2004)知，沖擊系數(shù)采用1.3?？紤]棧橋?qū)嶋H情況，同方向車(chē)輛間距大于12m即一跨內(nèi)同方向最多只布置一

6、輛重車(chē)。人群荷載不計(jì)。二、結(jié)構(gòu)檢算1、偏壓系數(shù)的確定K 1=1.25。2、125a工字鋼橫梁檢算因?yàn)?25a橫梁如設(shè)計(jì)圖所示，主要承受軸心壓力作用，幾乎不受彎矩作用，故檢算略。3、貝雷梁檢算3.1荷載(1)靜荷載恒載計(jì)算：貝雷片每個(gè)自重270KG棧橋按每跨18m計(jì)算，橋面鋼板、橫梁自重，簡(jiǎn)化 為均布荷載 q= (G1+G2+G3/18 = ( 18X4.5 X0.942+45X4.5 X38.1+270X36) /100/18 = 9.73kN/m。-1111111111、1i I a=i i 考慮到螺栓和桁架銷(xiāo)，取 q=10.0KN/m跨中恒載彎矩：彎距 M 恒=ql- = 10*18*18

7、/8 =405.0kN - m8梁端恒載剪力：Q恒=1/2 X10X 18=90.0KN活荷載：計(jì)算跨徑為18m橋面凈寬4.5m,本設(shè)計(jì)采用600KN集中荷載進(jìn)行驗(yàn)算，如圖:54活載彎矩跨中受力最大，故活載彎矩 M活=1/4 X PX L=2700KN.m梁端剪力：Qk=600KN最大彎矩：Mmax M 恒 + （1 + 仙）Mk =405+ 1.3 x 2700= 3915.0kN - m梁端最大剪力：Qmax=Qf + （1+仙）Qk=90+1.3X 600=870.0KN3.2貝雷梁結(jié)構(gòu)驗(yàn)算：查貝雷手冊(cè)可得：桁架六排單層允許彎矩 M=788.2X 6X0.9=4256.28KN.m,滿足

8、強(qiáng)度要求桁架六排單層允許剪力 Q=245.2X 6=1471.2KN,滿足強(qiáng)度要求4、整體撓度計(jì)算：對(duì)于鋼橋的設(shè)計(jì)，為了使車(chē)輛能比較平穩(wěn)的通過(guò)橋梁，因此橋規(guī)要求橋跨結(jié)構(gòu)均應(yīng)設(shè) 預(yù)拱度。另外能使鋼橋能正常使用，不僅要對(duì)桁架進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算，以確保結(jié)構(gòu)具有足夠的 強(qiáng)度及安全儲(chǔ)外，還要計(jì)算梁的變形，以確保結(jié)構(gòu)具有足夠的剛度，因?yàn)闃蛄喝绻l(fā)生過(guò) 大的變形，將導(dǎo)致行車(chē)?yán)щy，加大車(chē)輛的沖擊作用，引起橋梁劇烈震動(dòng)。V.上查簡(jiǎn)支梁容許撓跨比|L800 ,則容許最大撓度為0 max=2.25cm22非彈性撓度：=0.05n =0.05 6 = 1.8cm彈性撓度，用B,C卡秋林公式計(jì)算：'=384 1 （t

9、g 1 ctg 1）中（1.61-0.335，Kdf其中，K出=0.1767, I =2.5105, kea=66.1188eq得：o=0.101cm,故： max ： '："，o = 1.901cm :二，max = 2.25cm滿足剛度要求。5、鋼管樁檢算混凝土樁強(qiáng)度大于鋼管樁，此處按鋼管樁進(jìn)行檢算，鋼管樁單排2根鋼管樁，普通墩橫橋向樁中心距為2.20m,采用4 630X 10mnffi管樁。水深按7.0m,鋼管樁露出水面按6m 計(jì)。（1）樁基承載力檢算G活=2 K1 （1 + 小）/2 =600X 1.25 X1.3/2 =487.5kN樁基承載力：每根鋼管樁設(shè)計(jì)承載力

10、為P= （ G1+ G2+G3+G4G活）/2=（18X4.5 X 0.942+36X270+45X4.5 X 38.1+4.5 X 59.9 X2） /100+487.5 X 1.3/2 = 407.129 kN?？紤]鋼管樁直接入巖，按端承樁考慮。樁身強(qiáng)度：樁基采用（|）630mmH管樁。l =7+6=13m（按照自由端最長(zhǎng)樁考慮）i = x'（D2 +d2）/4 = 0.45mX = - =28.89 < Z =100滿足要求（查路橋施工計(jì)算手冊(cè)附表 3-25）。 i查路橋施工計(jì)算手冊(cè)附表 3-26 （790頁(yè)）。內(nèi)插法得小=0.838;貝U（r = =31.068Mpa &

11、lt;140X 1.3=182Mpa 滿足要求。 A6、墩頂分配梁檢算60t水泥車(chē)作用于制動(dòng)墩墩頂橫梁時(shí)，為墩頂分配梁最不利荷載情況。制動(dòng)墩墩頂分 配梁按簡(jiǎn)支梁計(jì)算，計(jì)算跨度為 4m受力分析可簡(jiǎn)化為下圖。墩頂分配梁為2136a，點(diǎn)焊連結(jié)在鋼管樁頂部，分配梁近似為兩端伸出的簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)， 分配梁長(zhǎng)度為4.5m。恒載計(jì)算：按每跨18m計(jì)算，包載為橋面鋼板、橫梁、貝雷梁及分配梁自重。作用于墩頂分配梁恒載：G 恒=61+ G2+G3+G4 1 X ( 18X4.5 X0.942+36X270+46X4.5 X38.1 ) +4.5 X59.9 X2/100 =93.8 kN 。該恒載可近似為均布荷載 q

12、 = 93.8/6 = 15.634 kN/m。彎距 M 恒=-=31.27 kN m 8墩頂分配梁活載：G活=P活 K1 （1+?。?2 =600X1.25 X 1.3/2 =487.5kN;近似為兩個(gè)集中荷載P= G活/2 =487.5/2 =243.75kN,作用于墩頂分配梁，受力可簡(jiǎn)化為下圖:30400注:圖中尺寸以cm計(jì),彎距 M 活=P a = 243.75 X0.3 = 73.13kN - m則跨中最大彎距合計(jì)：110.47 103875Mmax M 恒 +M 活=31.269.34 +73.13 = 104.4 kN - mMmax則(T W=二Wx= 119.3 MPa &l

13、t; (rw = 145X 1.3=188.5MPa 符合要求。包載產(chǎn)生的擾度f(wàn)15qL45 17.39 103 40004384EI384 2.0 105 15800 2 104 103=0.98mmPac cc活載產(chǎn)生的擾度：f2= (3aL2-5a2L+3a3)6EIL=0.63mm二 234 父 103 M 300 父(3 父 300 父 40002 - 5 ) 30024000 + 3 父 3003)6 2.0 105 15800 2 104 4000則最大擾度 f = f1 + f2 = 0.98 +0.63 = 1.61mm< f = -L =竺00 =10mm 滿足要 4

14、00400求。7、其它檢算(1)橫橋向風(fēng)荷載按一跨貝雷桁架梁計(jì)。依據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTGD60-2004),橫橋向風(fēng)荷載 Fwh = k0k1k3WdAwh。由查公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范 (JTGD60-2004)表 4.3.7-1 ,4.3.7-4 4.3.7-6 得：k0 = 0.9, k1 = 1.6 X0.467 =0.75 , k3 = 0.8。V2V22式中 Wd = -, W0=, Vd = k2k5Vs ¥ = 0.012017e, g = 9.81m/s。2g2gZ =(37.65-0.19-0.75)-32.65= 4.06m,則>=0.01201739

15、000僅4 06 = 0.012kN/m3。由查公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTGD60-2004)表4.3.7-24.3.7-3及附錄A得：k2 = 0.79, k5 = 1.7, V10=25.6m/s。則：Vd = k2k5V10 = 0.79 X 1.7 X 25.6 = 34.38 m/s,V；0.012 34.38222 9.812gW6 =0.73kN/m2。一跨貝雷桁架橫向迎風(fēng)面積 Awh=1.5 X 18X0.5=13.5吊(注：貝雷桁架凈面積/貝雷桁架輪廓面積取0.5)。則：橫橋向風(fēng)荷載 Fwh = k°k1k3WdAwh= 0.90.75 X 0.8 X 0.73 X

16、 13.5 =5.31kN ,即單樁承受橫橋向風(fēng)荷載Fwh=5.31kN。(2)作用于鋼管樁上流水壓力V2依據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTGD60-2004),流水壓力Fw = KA 2g式中：注形狀系數(shù) K 取 0.8, Y=10kN/m g = 9.81m/s2,V<0.5m/s (設(shè)計(jì)資料)。2阻水面積 A= (32.65-22.06)X 0.6 = 6.35m。i VV2則：流水壓力 Fw = KA 2g10 0.52=0.8父6.35父=0.65 kN,即單樁承受最大流水壓2 9.81綜合(1)(2):作用鋼管樁上橫橋向荷載為F黃=Fwh+ Fw =5.31+0.65 =5.96kN。力 Fw=0.65 kN。剪刀撐采用16 ,且交叉點(diǎn)采用焊接連接。剪刀撐受力計(jì)算簡(jiǎn)圖如下:悵圖中尺寸以r剪刀撐所受壓力NF橫石=5.96 X 石=8.43kNN3 = 3.35Mpa< 140X 1.3 = 1