码头钢便桥计算说明书(共22页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上重庆港主城港区果园作业区二期工程钢平台计算说明书1 概述 1.1 设计说明根据重庆果园码头周边的地质情况、水纹情况和气候情况，拟建钢便桥78米三座，便桥宽度为6米、马道两道，宽度和结构形式与栈桥相同，设置钻孔桩平台4个。钢便桥两侧设栏杆，下部结构采用钢管桩基础，上部结构采用贝雷和型钢的组合结构。钢便桥的结构形式为横向六排单层贝雷桁架，桁架间距0.9m，标准跨径为12m；钢便桥桥面系采用标准桥面板，平台面层采用20a型槽钢（卧放）满铺；面系分配横梁为I22a，间距为50cm；基础采用5298mm/6308mm钢管桩，为加强基础的整体稳定性，每排钢管桩间均横向采用20号槽

2、钢、纵向采用325mm钢管桩连接成整体。522m平台纵向标准跨径设计为7.5m，共设置四联，每联设置宽度为0.2m的伸缩缝。钢便桥基础布置结构形式如下图1。图1、钢便桥墩基础构造图（单位：cm）1.2 设计依据1）公路桥涵设计通用规范 JTG D60-20042）公路桥涵地基与基础设计规范 JTJ024-853）公路桥涵钢结构及木结构设计规范 JTJ025-864）公路桥涵施工技术规范 JTJ04120005）水运工程质量检验标准 JTS 257-2008；6）港口工程嵌岩桩设计与施工规程 JTJ285-2000；7）高桩码头设计与施工规范JTS167-1-2010；8）公路桥涵施工技术规范

3、JTJGB01-20039）水运工程测量规范 JTJ203-200110）装配式公路钢桥多用途使用手册11）钢结构计算手册1.3 技术标准1）桥面设计顶标高+174m。2）设计荷载：设计荷载：9m3混凝土罐车双车道布置、履-100（最大吊重按30t考虑）。3）验算荷载：9m3混凝土罐车：考虑1.3的冲击系数后按60T计，对于各轴的承载力情况见图。80T履带吊机：80T（自重）+30T（吊重）=110T，履带接地尺寸5.48m1 m，具体布置情况见图。30T冲击钻机：钻机走杆施工时，横向走杆最大距离为2.4米。4）水位：施工水位+170m。5）设计河底高程+149.77m。6）河床覆盖层：卵石土

4、、粉土、粉质粘土。7）设计行车速度5km/h。图2、罐车荷载布置图3、履带吊车荷载布置2 荷载统计 1）钢便桥面层：8mm厚钢板，单位面积重62.8kg，则4.08kN/m。2）面板加劲肋工12.6,单位重14.21kg/m，则0.14kN/m，间距0.24m 。3）横向分配梁：I22a，0.33kN/m ，1.98kN/根，间距0.5m。4）纵向主梁：321型贝雷梁，6.66 KN/m。5）桩顶分配主梁：2I40a，1.35kN/m ，8.1KN/根。3 上部结构内力计算 3.1 桥面系由于本项目桥面系8mm面板与I12.6焊接成框架结构，其结构稳定可靠，在此不再对面板进行计算，仅对面板主加

5、强肋I12.6进行验算，其荷载分析如下：1）自重均布荷载：0.84kN/m。2）施工及人群荷载：不考虑与车辆荷载同时作用。3）I12.6断面内间距为24cm，横向分配梁间距为0.5m，其受力计算按照跨径为0.5m的连续梁进行验算。汽车轮压：车轮接地尺寸为0.5m0.2m,每组车轮压在2根I12.6上，则单根I12.6承受的荷载按照集中力计算为250 kN22=62.5kN，转换成线性荷载为62.5 kN0.2=312.5 kN/m；履带宽1m，单侧履带压在11根I12.6梁上，履带长5.48m，则单根I12.6受力按线性荷载计算为200.7kN/m211=9kN/m，此线性荷载在1m长的范围内

6、换算成集中荷载的大小为9kN/m1=9kN62.5kN的汽车轮压，为此对于I12.6梁的验算选择罐车轮压进行控制验算。计算模型如下：图5、受力模型图6、计算结果(Qmax=41.05N，Mmax=1.5kN.m)冲击钻机：最不利工况为走杆支点处压2根I12.6上，则单根I12.6承受的荷载按照集中力计算为75 kN，计算模型如下：（作用在跨中弯矩最大，跨端剪力最大）工况一、作用在跨中图7、受力模型图8、计算结果(Qmax=53.18N，Mmax=7.72kN.m)工况二、作用在跨端图9、受力模型图10、计算结果(Qmax=60.73N，Mmax=4.8kN.m)由以上分析可知，30T冲击钻机对

7、桥面系分配梁作用最大，最大弯矩为：7.72KN.m，最大剪力为60.73KN选用I12.6,查钢结构计算手册得各相关力学参数如下：Wx=87.4cm3,A=14.33cm2,Ix/Sx=11.04cm(Ix=488cm4，Sx=44.2cm3)，b=0.5cm。=M/W=7.72kNm /87.4cm3103=88.3MPa1.3 1.3（根据公路桥涵钢结构及木结构设计规范第1.2.10条有：对于临时结构弯曲应力1.3145188.5Mpa，剪应力1.385110.5Mpa）挠度，满足要求。计算中忽略了8mm厚面板及钢框架整体分配作用，为此上述计算中是偏安全的，该桥梁面系结构设计满足临时钢结构

8、强度刚度规范要求。3.2 I22横向分配梁内力计算 3.2.1 罐车轮式荷载分析1）施工及人群荷载：不考虑与车辆同时作用；2）罐车轮压：根据上节对桥面肋I12.6的验算，可得到横向分配梁对桥面肋各支点的反力，即为车轮作用在横向分配梁I22荷载。图11、I12.6 各支点反力结果选择其中最大的荷载56.88kN对I22进行控制验算(取最不利工况，两辆罐车并行且偏载时)。图12、计算模型图13、计算结果(Qmax94.91kN，Mmax=12.94kN.m)3.2.2 履带荷载分析1）施工及人群荷载：不考虑与车辆同时作用；2）履带长5.48m，纵向可以同时压在11根I22横梁上，单侧履带给予单根I

9、22横梁的集中荷载 ：1100KN211=50KN单组车轮压300 kN2=150 kN，为此选择对履带荷载不再进行验算。3.2.3 冲击钻机荷载分析1）施工及人群荷载：不考虑与车辆同时作用；2）冲击钻机：根据上节对桥面肋I12.6的验算，可得到横向分配梁对桥面肋各支点的反力，即为车轮作用在横向分配梁I22荷载。图14、I12.6 各支点反力结果选择其中最大的荷载62.77kN对I22进行控制验算。图15、计算模型图16、计算结果(Qmax101.36kN，Mmax=11.46kN.m)选用I22,查钢结构计算手册得各相关力学参数如下：选用I22，则 A= 42.1cm2 , W=310cm3

10、，I/S=18.9(I=3400 cm4，S=174.9)，b=0.75cm；=M/W=11.46kNm /310cm3103=37MPa1.3=1.3145188.5 MPa1.3=1.385110.5 Mpa（根据公路桥涵钢结构及木结构设计规范第1.2.10条有：对于临时结构弯曲应力1.3145188.5Mpa，剪应力1.385110.5Mpa）挠度，满足要求。根据上述计算结果知，强度满足施工要求。3.3 321型贝雷梁内力验算 分析本钢便桥结构形式，计算中选取512m进行结构的强度、刚度及杆件稳定性的验算。将512m联钢便桥简化成一连续梁模型进行建模分析，综合分析施工荷载作用情形，履带吊

11、要比罐车和冲击钻机更为不利，现对结构物的两种工况进行分析：（自重均部荷载=7.6+1.98/0.5+6.66=18.22KN/m）工况一：当履带吊机位于12m跨中是贝类梁承受最大弯矩。工况二：当吊机位于钢管桩顶区域作业时，贝类梁承受最大剪力。具体的荷载布置情况见本计算书开篇的“荷载分析布置图”，下面分别对工况一、工况二下纵梁内力情况进行建模分析。工况一：履带吊机位于跨中区域作业图17、5m12m型钢便桥贝雷纵梁简化计算受力模型图18、贝雷纵梁跨中弯矩图图19、内力电算结果(Qmax=660.7kN，Mmax=1687kN.m)工况二：履带吊机位于桩顶区域图20、5m12m型钢便桥贝雷纵梁简化计

12、算受力模型图21、贝雷纵梁跨中剪力图图22、内力电算结果(Qmax=983kN，Mmax=1166kN.m)经过上述分析知，履带吊施工过程中贝雷梁最大剪力Qmax2=983kN，最大弯矩Mmax2=1687kN.m。本钢便桥贝雷梁内力情况为：KQ=【245.2 kN6片】/983kN=1.5(安全)；KM=【788.2 kN.m6片】/1687kN.m=2.8(安全)；因此，整体结构强度满足临时钢结构施工设计规范要求。结合上述计算，单排贝雷梁内力为：Qmax=982kN/6=163.7 kN，Mmax=1687kN.m/6=281.2kN.m根据装配式公路钢桥多用途使用手册第22页贝类梁结构分

13、析简图可知，贝雷梁的内力可分为受纯弯和纯剪叠加而成。一）受纯弯时弦杆内力，弦杆截面积25.48cm2，因此弦杆应力：，满足强度要求。弦杆的稳定性：，稳定性足够；二）受纯剪时查装配式公路钢桥多用途使用手册第59页“桁架容许内力表”可知不加强的单排单层贝雷的容许剪力为245.2kN；斜杆内力：，端竖杆内力：，斜杆、竖杆采用I8，截面积为9.53cm2因此，斜杆、竖杆应力弦杆的稳定性：，稳定性足够；三）挠度验算1）桥梁总惯性矩I查装配式公路钢桥多用途使用手册第59页表3-5可知，单排单层桁架J=.2cm4,纵向的桥面层的Ix=77.4cm4,6米宽桥沿桥梁方向共有6片桁架和27根I12.6桥面纵向梁

14、。因此，其总惯性矩为I=6J+27Ix= cm4=0.0151 m4。2）非弹性挠度按照装配式公路钢桥多用途使用手册第39页贝雷桁架挠度计算经验公式，当桁架节数为奇数时，简支梁其跨中最大挠度为：fmax=d(n2-1)/8其中：n为桁架节数，d为常数；单层桁架d=0.3556cm,双层桁架d=0.1717cm；对于一联桥型跨径组合为512m,为简化计算，验算中12m单跨径进行验算，跨内共有4节桁架，且为单层桁架。将上述数据代入公式得fmax=0.3556cm(42-1)/8=0.67cm，而对于连续梁，其非弹性挠度一般为简支梁的2/3，所以其fmax=0.67cm2/3=0.44cm。3）弹性

15、挠度查路桥施工计算手册第764页附表2-9中的计算系数可知，均布荷载产生的挠度为：fq=0.677ql4/(100EI),其中EI=2.1105Mpa0.0151 m4=0.31010N.m2.因此，fq=0.677ql4/(100EI)= 0.677167124（1000.31010）=7.810-5m=7.810-3cm=0.0078cm。4）总挠度由以上计算可得到桁架在自重及80T履带吊工况下产生的最大挠度为：f总=f非+f弹=0.44cm+0.0078cm=0.45 cm。按照公路桥涵钢结构及木结构设计规范JTJ025-86第1.1.5条“对于临时或特殊结构，其竖向挠度容许值可与有关部

16、门协商确定”以及参考装配式公路钢桥多用途使用手册第49页计算示例，其竖向挠度容许值需满足f/L=1/250,即本桥12m跨的挠度容许值为f容=1200cm/250=4.8cm。因此，上述计算得到的f总= 0.45cmf容=4.8cm，满足要求。4桩顶承重梁的验算对于下横梁受力最不利情况为：（1）挂罐车沿栈桥的边侧行驶到桩顶时；（2）履-80在栈桥墩顶上吊装30t重物时（单侧履带q=550/5.48*1=100.4kN罐车单轴重300KN）；（3）冲击钻机在桩顶冲孔时。综合对比情况（1）比情况（2）受力严重，为简化计算，将罐车荷载以集中力的形式对下横梁的内力进行分析。（1）罐车沿栈桥的边侧行驶到

17、桩顶时1）自重均布荷载： q1 =18.2212/6+0.682=37.8kN/m 2）施工及人群荷载: 不考虑与履带吊同时作用 3）罐车轮压：Q1= Q2Q3Q4300 kN第一步：利用SAP2000建模，求解贝雷梁支点反力。（偏载时图中显示了六片贝雷梁） R1 R2 R3 R4 R5 R6图23.受力模型R1 R2 R3 R4 R5 R6图24.支点反力(Rmax=365.46kN) 第二步：根据上面的分析结果，模拟贝雷加载分析2I40a内力。R1 R2 R3图25受力模型图26支点反力(Rmax=589.96kN)图27.内力电算结果(Qmax=365.46kN,Mmax=164.46N

18、.m)根据上面的计算分析，取Mmax=164.46kNm，Qmax=365.46kN进行下横梁的截面设计。Wx= Mmax/= 164.46kNm /140 Mpa=1175cm3A= Qmax/= 365.46kN/85 Mpa=43cm2选用2I40a, W=21090cm3=2180 cm3,A=286.1=172.2cm2,I/S=34.1(I=21720cm4，S=631.2cm3)，b=1.4222.84cm。=M/W=164.46kNm /2180 cm3=75.4MPa1.31.3挠度：fmax=2.8410-3m2.25m/400=5.610-3m满足强度及刚度要求。5钢管桩

19、强度验算经上述建模分析知，钢管桩单桩承载力力为589.96kN。5298mm钢管桩Wx=3360.24cm3，A=130.9cm2。5298mm钢管回转半径ix=18.42cm长细比查钢结构设计规范表c-2可知，稳定系数为根据上述计算，钢管桩在压力作用下，最大应力为：，强度满足要求；6 钻孔平台、马道验算6.1钻孔平台、马道结构形式马道的主体结构形式及用材均与钢便桥一致，本处不做单独验算。平台面层使用20平放满铺代替钢便桥桥面系中的专用桥面板，其结构形式见下图：图28、平台一般构造图（单位：cm）6.2平台面层20a的验算选用9m3砼罐车荷载进行验算，当单边车轮作用在跨中时，20a弯矩最大，轮

20、压力为简化计算可作为集中力。荷载分析： 1）自重均布荷载：0.23kN/m，Wy=24.2cm32）施工及人群荷载：不考虑与汽车同时作用 3）汽车轮压：最大轴重为250kN，每轴2组车轮，则单组车轮荷载为62.5kN，车轮着地宽度和长度为0.5m0.2m，单组车轮作用在3根20a上，则单根20a受到的荷载为：q1=1/362.5kN /0.2m=104.2kN/m。则单边车轮布置在跨中时弯距最大值为：单根槽钢的最大弯距为槽钢最大应力1.3，满足强度要求。6.3横向分配梁I22验算对于分配梁受力最不利情况为：（1）罐车单边车轮作用在跨中时；（2）履-80单侧履带作用在跨中施工时；（3）冲击钻机在

21、跨中作业时。综合分析：履-80单侧履带作用在横向分配梁跨中的弯矩最大。荷载分析：横向分配梁I22a间距50cm、最大跨径2.6m，履带吊-80压力：1100/5.48/1.0=200.7KN/ m21）横梁自重均布荷载：0.23kN/m0.5/0.2m+0.33kN/m0.9kN/m。2) 工况一：履带作用与横向分配梁平行(单侧作用3根分配梁)：200.7*1.0/3=66.9KN/m(最大作用长度2.6米) 图29.内力电算结果(Qmax=88.8kN,Mmax=29.4N.m)3)工况二： 履带作用与横向分配梁垂直：1100/2/5.48/1/*0.5=50.2KN/ m(作用长度1.0米

22、)4）施工及人群荷载：不考虑与汽车同时作用。平行作用工况：横向分配梁内力图30.内力电算结果(Qmax=32.5kN,Mmax=15.6N.m)5) 工况三：罐车作用与横向分配梁平行(单侧作用1根分配梁) ：最大作用长度2.6米图31.内力电算结果(Qmax=65.83kN,Mmax=25.62N.m)3)工况四： 罐车作用与横向分配梁垂直：250/2/2/2=62.5KN(横向单侧作用2根分配梁) ：最大作用长度2.6米图32.内力电算结果(Qmax=43.76kN,Mmax=25.5N.m)由上述计算可知：最大弯矩和最大剪力出现在工况一，分别为(Qmax=88.8kN,Mmax=29.4N

23、.m)选用I22a,查钢结构计算手册得各相关力学参数如下：Wx=309cm3,A=42cm2,Ix/Sx=18.9cm(Ix=3400cm4，Sx=177.7cm3)，b=0.75cm。=M/W=29.4kNm /309cm3103=95.1MPa1.3 =88800*177.7/(34*0.0075)=62.6MPa 1.3fmax=3.5810-4m2.6/400=0.0065m（根据公路桥涵钢结构及木结构设计规范第1.2.10条有：对于临时结构弯曲应力1.3145188.5Mpa，剪应力1.385110.5Mpa）6.4贝雷片验算分析本钢便桥结构形式，计算中选取29m进行结构的强度、刚度

24、及杆件稳定性的验算。将29m联钢便桥简化成一连续梁模型进行建模分析，综合分析施工荷载作用情形，履带吊要比罐车和冲击钻机更为不利，现对结构物的两种工况进行分析：（自重均部荷载=0.23*150+0.33*30/0.5+26.6=80.9KN/m）工况一：当履带吊机位于9m跨中是贝雷梁承受最大弯矩（平行于贝雷片，单侧履带压在2排贝雷上q=1100/5.48=200.7KN/m）。工况二：当吊机位于钢管桩顶区域作业时，贝雷梁承受最大剪力（平行于贝雷片）。具体的荷载布置情况见本计算书开篇的“荷载分析布置图”，下面分别对工况一、工况二下纵梁内力情况进行建模分析。工况一：履带吊机位于跨中区域作业图33.内

25、力电算结果(Qmax=1094.27kN,Mmax=1783.94N.m)工况二：履带吊机位于桩顶区域作业图34.内力电算结果(Qmax=970.79kN,Mmax=1672.95N.m)经过上述分析知，履带吊施工过程中贝雷梁最大剪力Qmax2=1094.27kN，最大弯矩Mmax2=1783.94kN.m。本钢便桥贝雷梁内力情况为：KQ=【245.2 kN6片】/1094.27kN=1.3(安全)；KM=【788.2 kN.m6片】/1783.94kN.m=2.65(安全)；因此，整体结构强度满足临时钢结构施工设计规范要求。6.5承重梁验算对于下横梁受力最不利情况为：（1）挂罐车沿平台的边侧

26、行驶到桩顶时；（2）履-80在栈桥平台墩顶上吊装30t重物时（3）冲击钻机在桩顶冲孔时。1）自重均布荷载： q1 =80.9*9/30+0.682=25.63kN/m 2）施工及人群荷载: 不考虑与车辆同时作用 工况一：履带平行承重梁行驶到桩顶时，纵向单侧履带在跨中（最大间距4.5米）图35.内力电算结果(Qmax=326.56kN,Mmax=220.88N.m)工况二：履带垂直承重梁行驶到桩顶时，单侧履带在跨中（最大间距4.5米）图36.内力电算结果(Qmax=131.28kN,Mmax=113.53N.m)工况三：履带垂直承重梁行驶到桩顶时，单侧履带在墩顶（最大间距4.5米）图37.内力电

27、算结果(Qmax=142.43kN,Mmax=60.32N.m)工况四：罐车单侧平行承重梁行驶到桩顶时，单个车轮压在跨中（最大间距4.5米）图38.内力电算结果(Qmax=255.11kN,Mmax=174.93N.m)工况五：罐车单侧垂直承重梁行驶到桩顶时，单个车轮压在跨中（最大间距4.5米）图39.内力电算结果(Qmax=259.96kN,Mmax=164.02N.m)图40最大支座反力(Nmax=514kN)根据上面的计算分析，取Mmax=220.88kNm，Qmax=326.56kN进行下横梁的截面设计。选用2I40a, W=21090cm3=2180 cm3,A=286.1=172.2cm2,I/S=34.1(I=21720cm4，S=631.2cm3)，b=1.4222.84cm。=M/W=330.88kNm /2180 cm3=101.3MPa1.31.3挠度：fmax=15mm/L=510-4mm4500mm/400=11.25mm满足强度及刚度要求。6.6钢管桩强度验算经上述建模分析知，钢管桩单桩承载力力为514.7KN栈桥589.96kN。故不再进行验算。7 计算结论经分析计算，钢便桥、平台各主要受力构件强度和刚度均满足临时钢结构施工设计规范要求。专心-专注-专业