東洲島鋼棧橋計(jì)算書(shū)

鋼

棧

橋

計(jì)皆算書(shū)市市政工程公司二O—五年五月目錄1鋼棧橋設(shè)計(jì)概況TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"2編制依據(jù) 23．材料規(guī)格及其力學(xué)性能 2\o"CurrentDocument"4．荷載計(jì)算取值 3\o"CurrentDocument"4.1運(yùn)輸車輛（平半掛車）荷載 3\o"CurrentDocument"4.2履帶吊荷載 3\o"CurrentDocument"4.3其他荷載 3\o"CurrentDocument"5．荷載工況分析 4\o"CurrentDocument"5.1工況組合 4\o"CurrentDocument"5.2荷載工況分析 4\o"CurrentDocument"6棧橋分析 4\o"CurrentDocument"6.1分析結(jié)果 6平半掛車行走于棧橋上時(shí) 6\o"CurrentDocument"7．橋臺(tái)鋼管樁分析 7\o"CurrentDocument"8．打入鋼管樁承載力分析 7\o"CurrentDocument"9．其他分析 8\o"CurrentDocument"溫度影響 8\o"CurrentDocument"10．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①630x12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)力不滿足要求，故選用3組8片貝雷片作為主梁。鋼管橫向間距2X1.95m，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)1） 市東洲島鋼棧橋工程前期設(shè)計(jì)圖；2） 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)地形斷面圖；3） 《裝配式公路鋼橋（貝雷梁）使用手冊(cè)》；4） 《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)》JTGD60-2004；5） 《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)》GB50017-2003；6） 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)》GB50010-2010；7） 《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)》GB50009-2012；8） 《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》；9） 《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)》JTGD60-2004；10） 《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)》JTGD63-2007；11） 我單位已有的施工經(jīng)驗(yàn)及參考同類鋼棧橋設(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 2.1X105MPa；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)算取值運(yùn)輸車輛（平半掛車）荷載按40t掛車進(jìn)行計(jì)算，車輛自重40t，車輛載重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)，掛車活載作為移動(dòng)荷載分析，采用車道面加載?？紤]到實(shí)際情況，橋面兩側(cè)預(yù)留60cm為避讓行人寬度，車道面寬度取值4.8m。汽車限速5km/h通過(guò)，計(jì)算時(shí)只考慮一臺(tái)120t掛車通行。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。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：5.37X0.85m（凈尺寸），SCC1000履帶吊單條履帶尺寸：6.85X0.95m（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；汽車制動(dòng)力荷載按汽車荷載的10%考慮，《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)》(JTGD60-2004)；整體升降溫按照30°C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，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VVVV履帶吊行走2VVVV掛車仃走3吊裝工況VV無(wú)機(jī)械上橋狀態(tài)抗傾覆4VVV5VVV6VVVV7VVVV履帶吊靜止8VVV掛車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。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(4X9)m,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）。（2） 其余構(gòu)件連接：貝雷桁梁與2145b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F來(lái)求來(lái)'求:來(lái)迸咪求求求來(lái)迷％求來(lái)求求迷y求求求來(lái)才圖6-2模型正面視圖

分析結(jié)果6.2.1平半掛車行走于棧橋上時(shí)貝雷梁組合應(yīng)力如下：此時(shí)最大組合應(yīng)力為256MPa<273MPa，滿足要求。KCT-FHai=E；&CfiP1WC:KCT-FHai=E；&CfiP1WC:M5Mm:ZW51±r±!四悄：啊2/m"Xi-D.433L.4LK^-tOa3L.JS7?^?JE LH2474?4C(]2—■e^saismoi 7jai453*-?C01 C.HCKCh-t^ai4卿如nxn円E.W5-ie-H?lDjODOCOb-hjOO^■--2-E3U2b-M>Da最大剪應(yīng)力=142MPavl56MPa，滿足要求。鋼管立柱反力<.卜知7審去-￡-30]FZ!3J]12EG>H]Eg?sawF2fiLE233E*?5CBm<.卜知7審去-￡-30]FZ!3J]12EG>H]Eg?sawF2fiLE233E*?5CBm■?：!LMAJ￡:3flUMIN:4?3之曰石卄壬TtPi日如：D,；DZ/；LD：13T.4.m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)比入=2X15.8/0.21853=144.6，查表得穩(wěn)定系數(shù)?=0.272，壓應(yīng)力=452/(0.272*0.02330)=71320KPa=71.3Mpav183MPa，鋼管柱穩(wěn)定性滿足要求。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=1.8mmV[v]=l/400=22.5mm，滿足要求。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=(Q]+Q2)/4=553.4KN，下端固結(jié)，上端自由，長(zhǎng)細(xì)比入=2X7/0.21853=64，查表得穩(wěn)定系數(shù)?=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)》JTGD63-2007。打入鋼管樁承載力計(jì)算表如下：

地層名稱地層厚度li（m）承載力基本容許值側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值qik粉質(zhì)粘十113415040粉砂9030粗砂20725060圓礫163400130仝風(fēng)化泥質(zhì)砂巖22060強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖105350180管樁外直徑（m）063樁身周長(zhǎng)u（198樁端截面面積Ap（m2）0312第一層厚度（m）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)a07第一層厚度（m）第一層側(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（kPa）800樁端入+總深度（m）樁端影響系數(shù)a110沉樁承載力容許值（kn）Q=uVaiqikli+arpqA607.2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°C，單跨棧橋總伸縮量l=225000X12X10-6X30=81mm,故需在棧橋中間位置設(shè)置伸縮縫，棧橋兩端錨固在