2022年钢栈桥计算书 .pdf

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1、1 目 录1 编制依据 . . 12 工程概况 . . 13 钢栈桥及钢平台设计方案. 2钢栈桥布置图 . . 2钢平台布置图 . . 34 栈桥检算 . . 3设计方法 . 3桥面板承载力验算 . 44.3 I20a工字钢分配梁承载力验算 . 5贝雷片纵梁承载力验算. 64.5 I45b工字钢横梁承载力验算 . 9桥面护栏受力验算 . 10 5 桩基检算 . . 13 钢管桩承载力验算 . 13 桩基入土深度计算 . 13 钢管桩自身稳定性验算. 14 钢管桩抗倾覆性验算. 14 钢管桩水平位移验算. 14 6 钻孔平台 . . 15名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - -

2、- - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 17 页 - - - - - - - - - 2 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 17 页 - - - - - - - - - 1 *钢栈桥计算书1 编制依据1、现场踏勘所获得的工程地质、水文地质、 当地资源、交通状况及施工环境等调查资料；2、国家及地方关于安全生产及环境保护等方面的法律法规；3、 钢结构设计标准 GB50017-2011 ；4

3、、 公路桥涵设计通用标准JTG D60-2015 5、 公路桥涵地基与基础设计标准JTG D63-2007 6、 公路工程施工安全技术标准 JTG F90-20157、 路桥施工计算手册人民交通出版社8、*设计图纸。2 工程概况*位于顺昌县水南镇焕仔坑附近， 跨越富屯溪。本项目起点桩号K7+154 ，终点桩号 K7+498.5，桥梁全长 344.5m。*场区属于剥蚀丘陵夹冲洪积地貌，桥址区地形较起伏， 起点台较坡度约 15-20，终点台较坡度约5-10。桥梁跨越富屯溪，勘查期间水深约 3-9m，溪宽约 180-190m 。*桩基施工是本工程的控制工期工程， 我项目部经过对富屯溪水文、地质及其现

4、场情况的详细调查，为保证工期 , 加快施工进度， 跨富屯溪水中主墩计划采用钢栈桥 +钢平台施工方案。*河中墩共 7 组，距河岸边最近的8#墩距岸边约 20m ，根据富屯溪历年洪水水位，富屯溪上下游都有水电站，无通航要求，宜搭设全桥贯穿名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 17 页 - - - - - - - - - 2 栈桥。为满足环保、水保及通航要求，我单位从2#墩8#墩桩基基础均采取搭设钢平台施工，其余桩基基础为陆地桩基。按照常水位115.00m，经现场实测

5、，中间河道宽度约210米，2#墩8#墩位置水深约 1.55.2 米。钢栈桥计划施工长度为 243m ，共设置 7 个钢平台，因 2#墩钢平台标高为121m ，2#墩临近堤顶路，其标高为127m ，高差悬殊较大，车辆无法两岸通行，为确保车辆的通行顺畅及在进行混凝土灌注过程中车辆的良好通行，其中在 2#墩钢平台及 3#墩钢平台之间搭设贯穿钢平台，利于车辆的掉头及车辆的错车需要。3 钢栈桥及钢平台设计方案钢栈桥布置图基础采用 529x8mm 螺旋焊管，焊管顶部设双I45b 工字钢横梁， 横梁上设贝雷片纵梁， 纵梁上铺 I20a 工字钢做分配梁， 20#工字钢间距 30cm ，6mm钢板做面板。钢栈桥

6、布置图如下列图。I20a工字钢工45b工字钢双拼横梁钢管桩 5294000mm6片贝雷片组拼16#槽钢做剪力撑单片贝雷片贝雷片连接斜撑钢护栏6mm 厚钢板16a槽钢连接钢栈桥横断面图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 17 页 - - - - - - - - - 3 钢平台布置图基础采用 529x8mm 螺旋焊管，焊管顶部设双I45b 工字钢横梁， 横梁上设贝雷片纵梁， 纵梁上铺 I20a 工字钢做分配梁， 20#工字钢间距 30cm ，6mm钢板做面板。钻孔

7、平台布置图4 栈桥检算4.1 设计方法名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 17 页 - - - - - - - - - 4 1采用容许应力法设计计算2 公路桥涵设计通用标准 JTG D60-2015 ；本方案取容许应力法计算时的最小安全储备系数K=1.01.25( 重要构件不小于 1.2) 。3取荷载冲击系数1.15、偏载系数 1.2 ；4 弹性模量、惯性矩、截面抵抗矩、容许应力、容许扰度数值参考 路桥施工计算手册人民交通出版社5活载按照 8m 3混凝土搅拌运

8、输车满载可按照“汽车-20 级”重车计算。4.2 桥面板承载力验算I20a 工字钢上分配间距30cm ，净距 20cm ，桥面板跨径ml20.0；车辆后轴触地宽度为 600mm ， 长度为 200mm ， 混凝土运输车单轮宽 30cm ， 作用面 20cm ，桥面板可按照均布荷载进行计算分析。车轮作用示意图取 200mm 单元宽度桥面板计算其截面特性: l0=20cmq桥面板计算简图3030名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 17 页 - - - - - -

9、- - - 5 截面抵抗矩62bhw=20062/6=1200mm3 惯性矩123bhIx=20063/12=3600mm4 桥面板自重：q1= 0.2 47.1 10 10-3= 0.094?/?4.2.2 强度验算均布荷载mKNq/459.17094.02. 115.13. 0/22/1.15mKnqlm.087. 0820.0459.17822MpaMpaWM1815 .72120010087.06满足承载力要求4.2.3 刚度验算mmEIqlf48. 03600101. 238420017.45953845544mmfmmf88.025022048.0满足刚度要求 I20a 工字钢分配

10、梁承载力验算8m3混凝土搅拌运输车车轮位于I20a 工字钢上分配梁时，为不利荷载位置. 则每根上横梁承受车辆单轮轴荷为: KnN1.522.115.122101.15轴桥面板和 I20a 工字钢自重：q2= 27.929 10 10-3+ 0.094 = 0.373KN/mI20a 工字钢腹板厚度 d=7mm 惯性矩 Ix= 2370cm4；截面抵抗矩 wx= 237cm3；半截面静力矩 Sx= 136.1cm3；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 17 页

11、- - - - - - - - - 6 l0=110cmqP55cm55cm分配梁计算简图跨中弯矩： m =ql28+Pabl=0.373 1.128+52.1 2 0.55 0.551.1= 28.71KN. m支座处剪力： Q =P2+ql2= 0.5 52.1 2 + 0.5 0.373 1.1 = 52.31KNMpaMpaWM18214.121102371071.2836满足承载力要求 =QSxIb=52.31 136.1 1062370 1047= 42.91MPa = 85MPa满足承载力要求4.3.3 刚度验算mmEIlf58.0102370101. 24811001021.5

12、248p453331mmEIqlf43. 1102370101 .2384100110373.053845454342mmfmmf75.2400110001.243.158. 0满足刚度要求4.4.1 力学参数8m 3混凝土搅拌运输车满载可按照“汽车-20 级”重车计；考虑栈桥实际情况， 同方向车辆间距大于9m ，即一跨内同方向桥内最多只布置一辆重名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 17 页 - - - - - - - - - 7 车。自重恒载： q=6+0.

13、373=6.373KN/m 贝雷桁片 : 1KN/m包括连接器等附属物截面抵抗矩 wx= 3570cm3；截面积 A=146.4510-4惯性矩 I=250500cm4弹性模量 E=206GPa qP=60KNP=120KNP=120KN0.74m4m1.4m2.86m贝雷片纵梁弯矩最大时计算简图q3.6m4m1.4mABP=60KNP=120KNP=120KN剪力最大时计算简图跨中弯矩 M=ql2/8+M汽=6.37392/8+ =M=788.2KN.m 满足承载力要求名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整

14、理 - - - - - - - 第 9 页，共 17 页 - - - - - - - - - 8 根据剪力计算简图， B点出为最大剪力，根据 MA= 0，得B点最大剪力： Q=ql/2+XB1.151.2=6.373 9/2+24+101.33+1201.151.2=KN 销子采用 30crmnti ，插销用弹簧钢制造，容许剪应力：MPa208。 =QA=367.232 146.45 10-410-3= 12.54MPa = 208MPa满足承载力要求梁体变形为整体变形，由单侧6 片贝雷片为一整体进行验算，可根据叠加法计算跨中挠度， I=625050010-8=150.310-4m4 均布荷载

15、：mm17.010103.15010206384/9373.65384/534644）（EIqlfq由汽-20 重车荷载产生的跨中挠度：22(34)48PblbfEI式中b为集中荷载到较近支座的距离， 根据弯矩计算简图荷载布置方式，在本计算书中分别为10.74bm，24.26bm，32.86bm22322411119284(34)60 100.743(9)4(0.74) 5.34 104848206 10/202560 10PblbNmmmfmEINmm22322322229284(34)120 104.263(9)4(4.26) 4.35 104848206 10/202560 10Pblb

16、NmmmfmEINmm22322333339284(34)120 102.863(9)4(2.86) 3.60 104848206 10/202560 10PblbNmmmfmEIN mm f1=601030.74(392-40.742)/(48 206109150300010-8)=71.95 10-6m f2=1201034.26(392-44.262)/(482061091503000名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 17 页 - - - - - -

17、 - - - 9 10-8)=5.86 10-4m f3=1201032.86(392-42.862)/(48206109150300010-8)=4.856 10-4m 综上，跨中最大挠度为考虑汽车冲击荷载：f=fq+(f1+f2+f3=+(71.95+586+485.6)10-3=mmf=9000/600=15mm 满足刚度要求4.5 I45b工字钢横梁承载力验算横梁采用 I45b 双拼，每根长度为6m ，计算跨径为 4m ，按简支梁进行计算，计算简图如下：l0=4mPPP2m2m惯性矩： I=33800cm4；截面抵抗矩： W=1500cm3；2；3 名师资料总结 - - -精品资料欢迎

18、下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 17 页 - - - - - - - - - 10 按照钢横梁简化至3 个集中荷载进行计算，其中桥面、纵梁及工字钢恒载为21010-3集中荷载P=6.373 9+300/3=KN 支座处最大剪力： Q=3P/2=3 /2=KN 跨中最大弯矩 Mmax=ql 2/8+MpMpaMpaWM18208.10710150010619.16036 =QSId=235.68 103 889.47 1032 33800 104 13.5= 22.97MPa = 104MP

19、a满足承载力要求刚度验算fq=5ql4384EI=5 1.75 10344384 206 10933800 10-82103= 0.04mmfP=Pl348EI=157.119 103 4348 206 10933800 10-82103 = 6.02mmf=fq+fP=0.04+6.02=6.06mmf=4000/250=16mm 满足刚度要求护栏横杆采用 483mm 钢管， 立柱采用 I14 工字钢， 工字钢间距为 2m 。根据公路工程施工安全技术规程 JTG F90-2015 ，防护栏杆上杆件任何部位均应能承受 1KN的外力，当外力作用在立杆中间时横杆所受弯矩最大，按简支梁进行计算，计算

20、简图如下：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 17 页 - - - - - - - - - 11 l0=2mP=1KN1m1m当外力作用在仅靠立柱端头时钢管承受剪力最大，受力简图如下：l0=2mP=1KN483mm 钢管力学参数如下：截面抵抗矩： W = R4-r44R= 2.44-2.144 2.4= 4.49cm4截面面积 A = (R2- r2) = 3.14 (2.42- 2.12) = 4.24cm2I14 工字钢力学参数如下：截面抵抗矩： W =

21、 101.7cm4截面面积 A = 21.5cm2当外力作用在立杆的最顶端时，立杆受弯矩最大，计算简图如下：P=1KN1.2m名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 17 页 - - - - - - - - - 12 强度验算1483mm 钢管验算跨中弯矩M =Pabl=1 112= 0.5KN.m跨中切应力：=MW=0.5 1064.49 104= 11.13MPa = 145MPa满足承载力要求支点处剪力： Q=P=1KN 支点处剪应力： =QA=1 103

22、424= 2.36MPa = 85MPa 满足承载力要求2I14 工字钢立柱验算最大弯矩 M = Pl = 1 1.2 = 1.2KN.m最大切应力：=MW=1.2 106101.7 104= 1.18MPa = 145MPa满足承载力要求I14 工字钢与桥面板焊接，对焊缝进行验算：焊缝处弯矩： M = Pl = 1 1.2 = 1.2KN.m焊缝处最大剪力为： Q=1KN 焊缝截面惯性矩：If=BH3-bh312=80 1403-74.5 121.8312= 7.07 106mm6Wf=Ifh/2=7.07 106140/2= 0.101 106mmS1= 80 9.1 65.45 = 0.

23、048 106mm3Sf= S1+ 5.5 60.92= 0.068 106mm3=MWf=1.2 1060.101 106= 11.88MPa 145MPa满足承载力要求名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 17 页 - - - - - - - - - 13 =QSfIf=1 103 0.068 1067.07 106 5.5= 1.75MPa = 85MPa满足承载力要求5 桩基检算KN 。钢管桩截面面积A = (R2- r2) = 3.14 (264.5

24、2- 256.52) = 1.3 104mm2钢管桩按照受压构件计算=NA=235.68 1031.3 104= 18.13MPa = 140MPa满足承载力要求基础采用 529x8mm 螺旋焊管，理论重量为103.289kg/m，根据 I45a 工字钢横梁承载力验算中得钢管桩最大荷载P=235.68KN 。桩基长度按照最大水深5m ，入土 2m ，高于水面 4.5m计算，则桩底最大承载力为 P=235.68+103.2891010-3Ra =12u qiklini=1+ Apqr式中Ra 单桩轴向受压承载力容许值KN ；u桩身周长 m ；Ap桩端截面面积；n土的层数；il承台底面或局部冲刷线

25、以下各土层的厚度m ；qik与 li对应的各土层与桩侧的摩阻力标准值kPa；qr桩端处土的承载力容许值kPa；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 17 页 - - - - - - - - - 14 基础采用 529x8mm 螺旋焊管，桩基按照摩擦桩设计。桩基周长 u=1 m，桩基冲刷线以下为卵石，厚度约23m ，则摩阻力标准值qik取 170kPa。不计桩尖承载力，则有桩基需入土深度：L=211170)=1.75m，施工过程中桩基入土深度按照2m控制。钢管桩

26、自身稳定性验算钢管壁厚按 8mm 计算。I 444/64m4=4.44165889710-4m4根据建筑桩基技术标准 ，单桩稳定长度：)(0. 10hlLP，0l为地面以上桩长，取最大值10m ，h 为地面以下桩长，为2m ，所以pL=12m 。钢管桩身抗弯刚度： EI=2.10 1011N/m2 4.44165889710-4m4单桩屈曲临界荷载KNLEIPPcr53.616/222kN 由以上计算可看出钢管桩满足稳定性要求。当富屯溪水流量到达4000m3/s时， 桥墩钢管横向位移考虑水流冲击影响，流速为 m/s。流水压力：222/64.17)8.92/(86.21010529.08 .02

27、/mKNgVAkFW?WF流水压力标准值 KN ；k形状系数；A阻水面积2m ，计算至一般冲刷线处； 水的重力密度 kN/3m ; V设计流速 m/s ；g重力加速度2/sg根据公路桥涵地基与基础设计标准 JTG D63-2007,用 m法计算桩顶位移及地基反力：桩宽和抗弯刚度名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 17 页 - - - - - - - - - 15 计算桩宽为mdkkbfp1.37610.5290.91.0) 1(?）（；fk桩形状换算系数，圆

28、形端截面9.0fk；k平行于水平力作用方向的桩间相互影响系数，单排桩1.0k；d钢管桩桩径，0.529dE=210 109 N/m2； I=65192 cm4 。计算桩土变形系数非岩石地基水平向抗力系数的比例系数m=50000KN/m4；502544. 0/5?EIbmph=0.871 =1.522 米桩的变形系数， h桩入土深度计算桩顶处位移因为 h =1.68 所以根据公路桥涵地基与基础设计标准附表6.7可有：流水压力KNH496.250桩顶水平位移mmlkyky89.7200110mm 满足要求。6 钻孔平台考虑钢平台钢管桩规格型号、横、纵梁、桥面板及相应剪刀撑等措施与栈桥相同，且钢平台的钢管桩实际跨度小于栈桥的钢管桩跨度，钢平台受力满足要求，不再赘述。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 17 页 - - - - - - - - -