附件2：钢栈桥计算书.docx

京哈高速公路第九合同段钢栈桥计算书中国中铁中铁四局集团京哈高速公路第九合同段工程经理部二。二二年七月五日贝雷梁刚度计算结果由图可以看出贝雷梁最大位移为：8. 32mm<L/400=30mmm 故贝雷梁刚度设计满足平安要求。CBALL: BZMAX : 7063MIN : 119文件：12M 300单住：mm日班 07/05/2022次示一方向Z: 0.259图6-6贝雷片竖向等值线图8. 2. 5花架强度计算结果由图可以看出花架最大组合应力为：o=170. 39MPa < a =215MPa花架最大剪应力为：t=4. 91MPa< t = 125MPa故花架强度设计满足平安要求。MIDAS/Civil POST-PROCESSORCBALL: JBMAX : 3507MIN : 10114文件：12M 300单位：N/mm八2日期:07/05/2022奴示一万句Z: 0.259图6-7花架最大组合应力MIDAS/CivilPOSTPROCESSORBEAM STRESS斯力i4.443.592.741.891.040.00-0.66-1.51-2.36-3.21-4.06-4.91CBALL: JBMAX : 9649MIN : 9639文件：12M 300单位：N/mm-2日期：07/05/2022丁示一方向X:-0.4834JZ: 0.259图6-8花架最大剪应力8. 2. 6桩顶分配梁强度计算结果由图可以看出桩顶分配梁最大组合应力为：o =72. 54MPa < o= 215MPa桩顶分配梁最大剪应力为：t=46. 98MPa<t=125MPaMIDAS/OvilPOSTPROCESSORBEAM STRESSMIDAS/OvilPOSTPROCESSORBEAM STRESS诅今（大使）46.3935.5824.7713.960.00-7.67-18.48-29.29-40.10-50.92-61.73-72.54CBALL: JBMAX : 5798M1N，7401文件：12M 300单位：N/mm八2 日蛛 07/05/2022次示方向X:-0.483Z: 0.259图6-10桩顶分配梁组合应力图6-11桩顶分配梁剪应力8. 2. 7桩顶分配梁刚度计算结果由图可以看出 桩顶分配梁最大位移为：2. 65mm<L/400=ll. 25mmMIDAS/GvilPOST PROCESSORBEAM STRESS西力.46.98，38.7330.4822.2413.995.740.00-10.7S.-19.00，-27.25.-35.50-43.74CBALL: JBMAX : 5803MIN : 7401文件：12M 300单位：N/mm八2 日期：07/05/2022表示方向X:-0.483Z: 0,259故桩顶分配梁强度设计满足平安要求。MIDAS/CivilPOSTPROCESSORDISPLACEM04T分析结果265 2.57 2.482.40 2.322.24 2. IS 2Q7 1.99 1.91 1与21.74C8ALL: BZMAX : 4232MIN t 4236文件：12M 300单位：mm日期：07/05/2022次示一方可X:-0.483Z: 0.2S9图6-12桩顶分配梁位移等值线故桩分配梁刚度设计满足平安要求。& 2. 8桩间联系强度计算结果由图可以看出桩间联系最大组合应力为：O =20. 94MPa < o = 215MPa桩间联系最大剪应力为：t= 0. 58MPa< t = 125MPa故桩间联系强度设计满足平安要求。MIDAS/CivilPOSTPROCESSORBEAM STRESSifi合（最大值）.20.94I-17.8614.7711.698.615.532.45 -0.00I-3.71679-9.88-12.96CBALL: JBMAX : 9419MIN : 9420文件：12M 300单位：N/mm人2日期：07/05/2022表示一方向XrO.483Y:-0.837Z: 0,259图6-13桩间联系组合应力图二）吆 阿口 羽尽MIDAS/CivilPOSTPROCESSORBEAM STRESS西力90.580.490.390.300.200.110.00-0.08 -0.18-0.27CBALL: JBMAX : 9420MIN : 9419文件：12M 300单位：N/mm八2 日期 07/05/2022 我示一方向X:-0,483>Z: 0,259图6T4桩间联系剪应力图8. 2. 9钢管桩强度计算结果由图可以看出钢管桩最大有效应力为：0 =66. 25MPa < o= 215MPa钢管桩最大剪应力为：t=0. 46MPa< t = 125MPa故钢管桩强度设计满足平安要求。CBALL: JBMAX : 10566MIN : 9395文件：12M 300单位：N/mm八2 日期：07/05/2022欠示一万向MIDAS/CivilPOSTPROCESSORBEAM STRESS组合（餐大值）-29.34-32.70'-36.05.-39.41-42.76-46.12-49.47-5283-56.18.-59.54，-62.89-66.25Z: 0.259图6-15钢管桩组合应力MIDAS/GvilCBALLs JBMAX : 10567MIN : 10676文件：12M 300单位：N/mm人2 日相:07/05/2022茨示-方向X:-0.483Z: 0,259图6-16钢管桩剪应力8. 2. 10钢管桩稳定性计算结果管桩(630nlm*10inin)最大支反力为：F=755. 83kNo钢管稳定性分析考虑车辆正常行驶荷载、车辆制动荷载、安装误差、动水压力荷载图6-17钢管反力图MIDAS/GvilPOSTPROCESSORREAEON FORCE内力-XYZ最小反力节点=6916FXs -4.44FY: -1.28FZ: 562.44FXYZ: 562,46量大反力节点= 5883FX： 4.34FY: 1.13FZ: 75583FXYZ: 7SS£4CBALL: JBMAX ! 5883MIN : 6916文件：12M 300单也：kN日期：07/05/2022表示一方向Z: 0,259（1）钢管桩稳定系数计算钢管桩采用中630X 10mm螺旋钢管：取单根最大轴力755. 84kN,取河床以 上10m计算，按一端自由，一端固接，长度计算系数取u =2.0,那么有效计算长度 U L0=2X 10=20nio钢管回转半径：fx=iy=219. 23mm长细比:入二口 L/i=2X10X1034-219. 23=91. 23按b类截面，查表：钢结构设计标准GB50017-2017附录D轴心受压构件 的稳定系数e=0.614。（2）钢管桩安装偏心弯矩计算按钢结构设计规范GB50017的规定，钢管桩的承载力计算应考虑安装 偏心误差的影响，偏心距取值不宜小于计算长度的1/1000 ,对钢管桩不宜小 于 401nlri。e=L/1000=l 1000/1000=1 lmm<40mm 取 e=40mm；偏心弯矩 Ml=Fe=755. 84kNX0. 04m=30. 3kN m；（3）动水压力计算按港口工程荷载规范"$144-1-2010规定13.01章节：P=K.H.B.2/2. PK一水流阻水系数，圆形截面取0. 73；H一水深（m）,此处为10m；B一阻水宽度（m）,此处为0. 63m；v一流速（m/s）,此处为2m/s；P一水的密度（t/m，）,淡水取1.0,海水取1.025；单根钢管桩所受动水压力：P=0.73*10*0. 63*2-2/2*1=9.2KN动水作用（水面以下1/3水深处）在钢管桩上产生的弯矩：M2=2PH/3=9. 2kNX 10X2/3m=61. 3kN - m（4）车辆冲击荷载/制动荷载计算根据公路桥涵设计通用规范JTGD60-2015 ；车辆制动考虑一辆车冲击/制动，车辆取90T履带吊，冲击系数取0.05,制动系数取以二0.1；水平冲击荷载：Fl=uG=45kN；水平制动荷载F2=u G=90kN,取Fl与F2较大值取4根钢管桩承受；制动荷载作用在单根钢管桩上产生的弯矩：M3=FH=90/4kNX 10m=225kN m(4)钢管稳定性计算弯矩作用平面内的稳定性，按下式计算：2+Snm%M/W(lYpN/NE%)呈f (f) A式中：NeL '2EA /(L 1 人-2)；Nex二五 八2EA /(I. 1 入-2) =3. 142X3. 142X2X 100000X 19478/(1. 1X91.23 X91. 23)=4195. 325kNE =2. 0 X100000 Mpa ；N一轴向压力；(p一弯矩作用平面内的轴心受压构件稳定系数；M一计算构件范围内的最大弯矩；M=M1+M2+M3=3O. 3+61. 3+225=316. 6kN. mW构件的截面模量；W=2971.9cm3,A-截面面积，A=194. 78cm2oSnrn第一等效弯矩系数，此处取L0；1+%a”/W(l 押N/NeI二755840/(0. 614*19478)+1*316600/(2971. 9*(1-0. 614*755.84/4195.32)=63. 2Mpa+119. 83Mpa=183. 03Mpa = 215Mpa综上，钢管桩稳定性设计满足平安要求。8. 2.11钢管桩入土深度计算按沉桩承载力计算，查公路桥涵地基与基础设计规范(JTG3363- 2019)得沉桩的容许承载力：%/闯认 + ocrAPqrk)式中：Ra单桩轴向受压容许承载力(kN)；U桩的周长(m);l1地面以下各土层厚(m);Ap桩端截面面积(m2)；n土层数；qik一与乙对应的各土层与桩侧摩阻力标准值(kpa)；qrk桩端处土的承载力标准值(kpa),a?、a丁分别为震动沉桩对各土层桩周摩擦力和桩底承压力的影响 系数，采用振动锤沉桩其值均取为1.0。采用力630*1 Omm螺旋钢管立柱，有效桩长从河床面向下计算。土层土质入土深度 (m)桩侧摩阻力 (Kpa)桩端承载力 (Kpa)承载力 (KN)第一层粉质粘土0. 7309020. 79第二层粉砂0. 76208015. 05第三层粉砂930130267. 3第四层细砂1335160450. 45本表参照京哈高速第九合同段第四篇第二分册饶阳河大桥28号桩位地质参数表钢管桩入土深度：2=0.7+0.76+9+13=23.461,入±深度 23.46m 即可，取入土深度 24moliQik +aMpQrk)=20.79+15.05+267.3+450.45+37.42+1.56=792.57KN >755.84KNO9、施工考前须知由于现场施工中存在一些模拟计算中无法考虑到的不确定因素，如自然原因 或人为原因造成的临时荷载等，为了尽可能的与模拟条件一致，确保施工过程中 的平安，必须注意以下事项：1、桥面板与工字钢分配梁采用手工电弧焊焊接连接，分配梁两端与贝雷桁梁采用U型螺栓连接固定。目录1、设计概况32、设计目标33、设计规范34、设计等级35、材料及参数46、设计荷载46. 1恒载56.2活载57、荷载组合58、计算结果58. 1计算模型及边界条件设置58. 2计算结果分析68. 2.1桥面板强度计算结果68. 2. 2桥面纵向分配梁强度计算结果78. 2.3贝雷片强度计算结果8贝雷梁刚度计算结果108. 2.5花架强度计算结果108. 2. 6桩顶分配梁强度计算结果118. 2. 7桩顶分配梁刚度计算结果128. 2.8桩间联系强度计算结果138. 2.9钢管桩强度计算结果158. 2. 10钢管桩稳定性计算结果169、施工考前须知192、贝雷桁梁与钢管桩顶横梁采用角钢焊接限位固定措施，防止左右偏移扭转，桩顶横梁与贝雷片连接处错开，3、钢管桩入土深度为初步估算，实际打入时应结合现场打入设备利用贯入 度等指标进行反算相互校核。4、横梁安设在钢管桩槽口内，并且两侧及底部采用2cm薄钢板以及牛腿与钢 管桩进行焊接固定。5、汽车在栈桥上限速5km/h通过，并严禁会车。6、鉴于钢栈桥支点处贝雷梁竖杆集中应力过大，为确保平安，建议在下横 梁支点处采用双拼C80mm槽钢对竖撑进行加强，并确保工字钢上下端与贝雷梁上 下弦杆密贴。7、由于钢管桩长期处于具有腐蚀性的河水中，对受力不利，故在施工过 程中应采取相应的防护措施最大限度减少钢管桩的腐蚀。8、请严格按照规范进行栈桥施工并确保安装质量，同时务必在栈桥上设 立固定观测点派专人定期对坐标及高层进行观测，发现变化异常应立即停止车辆 通行并及时进行检修。主钢栈桥计算书1、设计概况栈桥平台通道宽为6. 0m,为多跨型钢连续梁桥，计算跨径布置为12m。桥 梁结构布置形式为：桥面板采用8mm厚钢板，钢板下设HOa纵向分配梁，间 距为30cm；纵向分配梁下采用321型贝雷梁，贝雷梁每隔3米设置一道支撑 架，支撑架采用L63*5角钢，贝雷梁与桥面横向分配梁采用卡扣螺栓固定，贝 雷梁与栈桥下部结构采用柱顶分配梁与钢管桩，柱顶分配梁采用双拼145b,跨 中钢管桩采用6 630义10mm,间距4. 5m,为了保证钢管立柱结构的稳定，钢管 间设剪刀撑，剪刀撑采用槽钢16b,结构杆件之间采用栓接连接。栈桥每隔4- 5跨设置一处制动墩。由于钢管桩支撑位置贝雷片竖杆应力集中，故在钢管桩 支撑位置处的贝雷片竖杆采用双拼8#槽钢进行加强，保证竖杆强度。2、设计目标本次计算的设计目的为：(1)确定通行车辆荷载；(2)确定各构件计算模型及边界约束条件；(3)验算各构件强度与刚度；(4)验算钢管桩稳定性。3、设计规范(1)装配式公路钢桥多用途使用手册M(人民交通出版社)(2)公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2015)(3)公路桥涵施工技术规范(JTG/T36502020)(4)港口工程荷载规范JTS144-1-2010(5)钢结构设计规范(GB50017-2017)(6)公路工程技术标准(JTGB01-2014)(7)路桥施工计算手册(人民交通出版社)4、设计等级(1)设计荷载：验算荷载考虑单车道70t碎罐车、80t履带吊整机工作质 量、80t旋挖钻机，履带长度为6. 054m,冲击系数采用1.3Hz,由于考虑验算荷 载较大，故此处忽略行人荷载及其它荷载。结构重要性系数取1.0.(2)设计行车速度：履带吊(旋挖钻)行驶速度不超过5km/h,汽车行 驶速度不超过30km/h；(3)栈桥相邻跨内仅允许通行一辆汽车荷载(70t罐车、80t履带吊、80t 旋挖钻三者其中一辆)(4)本计算主要依据装配式公路钢桥多用途使用手册、钢结构设 计规范、公路桥涵设计通用规范、公路工程技术标准等规范 中的相关规定，通过MIDAS/Civil2019有限元分析软件完成，除贝雷片强度外 其余设计采用采用极限状态设计法设计，贝雷片采用容许应力法设计。5、材料及参数根据钢结构设计规范、装配式公路钢桥多用途使用手册主要 材料设计指标如下：表5. 2钢材设计强度值构件材料种类型号抗弯、抗压 强度设计值(MPa)剪应力强度设计值 (MPa)桥面板Q2358mm钢板215125分配梁Q235H0工字钢215125横梁Q235145b工字钢215125钢管立柱Q235630X10钢管215125钢管立柱横梁Q23516b槽钢215125支撑架16MnL63X5角钢305175表5. 3贝雷片各杆件理论容许承载能力值6、设计荷载杆件名材料桥断囱型式横断面积(cn»理论容许承我能力(kN)弦杆16MnJ.k)2x )2.74560竖杆16Mn9.52210斜杆16Mnk9.5217L56. 1恒载本设计采用Midas Civil建模分析，自重恒载由程序根据有限元模型设定 的截面和尺寸自行计算施加，自重系数取-1。6.2活载根据现场实际施工情况，栈桥桥面单车道通行70t碎罐车、80t履带吊、 80t旋挖钻机，模型建模时，汽车荷载作为移动荷载分析，采用车道面加载，车 道面宽度取4.0m。7、荷载组合设计荷载按下式进行组合：验算构件强度：1.2倍恒载+1.4倍活载；验算构件刚度：1.0倍恒载+L0倍活载。8、计算结果计算模型及边界条件设置图为栈桥Midas分析整体模型图，选取栈桥2跨计算（中间跨）。其中， 桥面板采用板单元，其余均采用梁单元。边界条件设置如下：桥面板与纵向分配梁采用共结点连接，贝雷梁与 横向分配梁、桩顶分配梁，桩顶分配梁与钢管立柱均采用弹性连接中的一般连 接，端部承台局部约束Dx、Dy、Dz,钢管立柱采用锚固模拟，约束Dx、Dy、 Dz> Rx> Ry、 Rzo8. 2计算结果分析计算结果分析中钢管桩以强度、刚度、稳定性均满足要求进行控制， 其他构件以强度、刚度均满足要求进行控制。8. 2.1桥面板强度计算结果图为桥面板强度计算结果。由图可以看出桥面板最大有效应力为：0 =55. 61MPa。= 215MPa故桥面板强度设计满足平安要求。MIDAS/GvilPOSTPROCESSORPLN STS/PLT STRSSIG-EFF 上 E55.6150.8746.1341.3936.65'31.91.27.17=22.43.17.6912.958.213.47CBALL: JB AVG NODALMAX : 12190MIN s 12093文件：12M 300单也：N/mm人2 日笫：07/05/2022及示万向X:-0.483 LZ: 0.259图6T桥面板最大有效应力8. 2.2桥面纵向分配梁强度计算结果由图可以看出桥面纵向分配梁最大组合应力为:O =93. 92MPa < o= 215MPa桥面纵向分配梁最大剪应力为：t=22. 16MPa<T=125MPa故桥面纵向分配梁强度设计满足平安要求。MIDAS/GvilPOSTPROCESSORBEAM STRESS坦合（餐大电93.9280.1566.3952.6238.8625.0911.320.00-16.21-29.97-43.74-57.51CBALL: JBMAX : 10964MIN : 11769文件：12M 300单位：N/ifnm人2 日分 07/05/2022表示-方用X:-0.483Z: 0.259图6-2分配梁最大组合应力CBALL: JBMAX : 10954MIN : 10879文件：12M 300单位：N/mm2 日期：07/05/2022及示-方向Z: 0.259图6-3分配梁最大剪应力8. 2.3贝雷片强度计算结果（荷载标准值组合，容许内力）由图可以看出标准组合下贝雷片弦杆最大轴力为：F=227.25KN < F= 560KNC8ALL： BZ图6一5标准组合下竖杆、斜粕空E34单曲kN72022X：«483,:大轴力图