基水中桩基及栈桥平台计算书.docx

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1、栈桥及平台设计计算书4.2、纵向分配梁验算4. 2.1结构形式本栈桥纵向分配梁结构形式为H4a工字钢间距0. 4m,铺设在间距1. 5m的横向125a 工字钢上。4. 2. 2计算工况及荷载分析经分析，考虑以下三种不利工况，取其中最不利工况进行验算。1、工况一混凝土运输车单个后轮作用于单根II4a工字钢跨中，所受荷载分析如下：1）来自罐车车轮作用的跨中集中荷载N =乎* 1.3 = 56.87KN；42）钢面板自重线荷载q = O4X1.5X；12X785O = 0376KN/m,3） H4a工字钢自重线荷载q = 0.169KN/M按照简支梁计算，受力示意图如下列图4.2T所示。N=56.8

2、7KNq=1.2* (0.376+0.169) =0.65KN/m图4.2-1 112.6工字钢受力计算示意图（工况一）2、工况二70t履带吊吊重，偏载侧履带横桥向作用于114a工字钢跨中，所受荷载分析如下:1）履长度5. 15m, 112. 6工字钢间距0.4m,考虑履带横桥向作用于12根工字钢上（5. 15/0. 4=12. 875）,那么单根工字钢所受线荷载集度q = - x 1.3 = 71.2KN/作 12X0.7 6用宽度0. 76mo2）钢面板及工字钢自重线荷载q = 0.518KN/m按照简支梁计算，受力计算示意图如下列图4.3-3所示。q=71 .2kN/m图4.2-2 11

3、2.6工字钢受力计算示意图（工况二）3、工况三公路- I级荷载（车辆荷载）单轮作用于单根114a工字钢上时，所受荷载分布为:1）钢面板及工字钢自重为0. 62KN/；2）公路-I级荷载（车辆荷载）汽车轴重P前二30KN,P中=2X120KN,P后=2X140KN,轴距3+1. 4+7+1. 4叫受力计算示意图如下所示：p=91KN/m p=91KN/mp=78KN/m p=78KN/mp=19.5KN/mq=0.65KN/mI flI f , ff If , fIf f Q f . IIfI f IfI , I|II f ffj f f| f I fIf , fIff |fIA。OOOO000

4、150 150 o 150 150。 150 150 . 150 /150 1500 150图4.2-3 112.6工字钢受力计算示意图(工况三)4. 2. 3计算结果工况一三相比，可知工况三更为不利，现采用结构力学求解器SM Solver对工况二、三进行结构分析：材料性能知 I=712cm4, W=101. 7cm3, A=21. 5cm2,那么E2. 1 X 1011 X712X 10-8=l. 5X 106Nm2 ；EA=2. lX10nX21. 5X10 =451. 5X 106 N；(1)当履带吊作用于H2. 6工字钢纵梁时，经SM Solver计算得：Qmax=27. 521 KN

5、Mmax=15. 1 KNm15118.32（2）当公路-I级荷载（车辆荷载）单轮作用于112. 6工字钢纵梁时，经计算得:Mmax=34. 3KNm , Qmax=70. 7KN, fmax=2. 1mm,必38。6 ,矽38。“10592.78由计算结果得知，当公路- I级荷载（车辆荷载）单轮作用下，结构最为不利。那么强度验算为：强度满足要求;Mmax 34.3X106 g = max =r = 168215Mpa,Wmax 2X101.7X103.=Qmax33Mpa119Mpa,抗剪满足要求。Amax21.5x10-4rfmax=2. lmm 1500/400=3. 75mm,综上可知

6、，此支栈桥布置间距40cmI14型钢满足 各工况荷载强度要求。4.3、 125a分配梁验算4. 3.1结构型式横梁采用工25a工字钢，间距1. 5m,工字钢横梁利用用U型卡固定在贝雷梁上，最大跨径1. 9m o4. 3. 2计算工况及荷载分析经分析，125a工字钢分配梁计算时考虑以下二种不利工况，取其中最不利工况进行 验算。1、工况一混凝土运输车单侧两后轮作用于单根125a工字钢跨中，所受荷载分析如下：1)来自罐车车轮作用的跨中集中荷载N = 43.75 x 2 = 87.5KN；2)钢面板自重线荷载q = L9XL5X；,2X785O = MlKN/m；3)单跨(1.9m) 125a工字钢上

7、方按照4根H4a计算，将H4a工字钢自重转换为线荷载 q = 4X1-17 = 0.54KN/m4) 125a工字钢自重线荷载0. 435KN/m。按照简支梁计算，受力示意图如下列图4.3T所示。N=87. 5KNq= (1. 41+0. 54+0. 44) X 1. 2=3. 33KN/m图4.3T 125a工字钢受力计算示意图(工况一)-10 -2、工况二70吨履带吊正常行走时，履带横桥向作用于单根125a工字钢正上方侧吊偏载，单侧履带下荷载按50t计算，所受荷载分析如下：1）单根工字钢所受履带线荷载集度q =黑、1.3 = 1262KN/m；2）钢面板、H4a工字钢及125a工字钢自重线

8、荷载q = 3.33KN/M按照简支梁计算，受力示意图如下列图4. 2-3所示。q=126.2+3.33=1 29.5KN/M190图4.3-2 125a工字钢受力计算示意图（工况二）4. 3. 3计算结果就以上两工况对125a工字钢强度和刚度进行验算。/ = 5.017 x 1 O, mm4W = 4.014 x 1 CP mm3A = 4851mm2E/ = 2.1x105x5.017x107 =10.5xl012Am2. 9工况一计算：由结构力学求解器计算得：Mmax=43KNm,Qmax = 46.9KN,fmax = 1.2mm图4. 3.3-1工况一弯矩图-11 -图4. 3. 3

9、-2工况一剪力图工况二计算：ql22 lc 4 cA 门=58.4 x 106 N9 mmMmax 58.4X106-l la,小=右五而=145,5Mpa；5ql45X129.5X19004o 八Jraax =石=2.0mm；Jmax384FZ384X10.5X1012Qmax 145.5X1500Tmax = 50.7Mna；max A 2X2150L由以上计算可知，125a工字钢分配梁最大应力145. 5Mpa215Mpa,强度满足要求;最大挠度2.0niniV 1900/400=4. 75mm,刚度满足要求；最大剪应力50. 7MpaV119Mpa,抗剪满足要求。4.4、 贝雷梁验算栈

10、桥主梁采用3组双排单层贝雷梁（组间距2. 8m）,标准跨径12m。贝雷梁采用销轴连接，本计算中采用偏平安的按简支梁计算。计算时考虑贝雷梁及其以上结构自重, 如下表4. 4-1所示。表4.4-1 12m跨结构恒载计算表荷载数量单件重（kg）总重（kg）钢板(12mX7m)17912.87912.8工1418202. 563646工25a10347. 763477. 6-12 -贝雷梁612007200单组贝雷梁承当结构自重线荷载:q = 1.2 x79.12 + 36.46 + 34.78 + 7212 x 3=7AKN/m4. 4.1贝雷梁抗弯验算贝雷梁抗弯计算考虑70t履带吊侧吊偏载侧履带纵

11、桥向作用于单组贝雷梁跨中，且中心重合的工况，按照简支梁计算（跨径12m）。为简化计算，同时保守考虑，计算时不考虑贝雷梁上部桥面系分配作用。受力计算示意图如下列图4. 4-1所示。q=l. 2X500/5. 15=116. 4KN/mq=7. 4KN/mq=7. 4KN/m342. 5515342. 5/Q/0图4. 4.1-1贝雷梁抗弯计算受力示意图由结构力学求解器计算得:fmax = 20.7mm图贝雷梁弯矩图图贝雷梁剪力图Mmax = 1545.7KN - m, Qmax = 344.1KN,O max=Mmax/W=1545.7X 106/ (3578.5X2X 103) =216Mpa

12、 o =273 Mpa,-13 -满足要求。Qmax =344.1 KNt max= Qmax/A=344.1 X IO3/ (2X25.48X 102) =67.5Mpa t =208Mpa,满 足要求。fmax=20.7mm/1,2由结构力学求解器得：Mmax = ，Qmax =163. 98KN,源公二7. 9mm7-14 -O max=MmaxAV=615.7X 106/ (3578.5X2X 103) =86Mpa o =273 Mpa,满 足要求。t max= Qmax/A=164X 103/ (2 X 25.48X 102) =32.1Mpa t =208Mpa,满足 要求。fm

13、ax=7.9mm工况一70t履带吊侧吊偏载侧履带纵桥向作用于单组贝雷梁一端，且中心重合的工况，按 照简支梁计算(跨径12m)。计算时不考虑贝雷梁上部桥面系分配作用。受力计算示意图 如下列图4. 43所不。q=l. 2X500/5. 15=116. 4KN/mq=7. 4KN/m图4.4-5贝雷梁抗剪计算受力示意图(工况一)由结构力学求解器计算得：Qmax = 515.2KN图4.4-6贝雷梁剪力图（工况一）t max= Qmax/A=515.2X IO3/ (2X25.48X W4) =101Mpa t =208Mpa,满 足要求。2、工况二70t履带吊侧吊偏载侧履带纵桥向作用于单组贝雷梁上，

14、且中心与钢管桩顶重合的 工况，按照两等跨连续梁计算（跨径12m）。计算时不考虑贝雷梁上部桥面系分配作用。 受力计算示意图如下列图4. 4-5所示。q= 1.2X (500/5.15) =116.4KN/mq=7.4KN/mq=7.4KN/m-942,5_ 257,5 _ 257,5942.5V图4.4-7贝雷梁抗剪计算受力示意图（工况二）由结构力学求解器求得：Qmax = 3111.7KNV515. 2KN,故满足要求。3119-1.图图4.4-5贝雷梁剪力图（工况二）-16 -目录一、计算说明-1-1.1、 设计依据-1-1.2、 技术标准-1-1.2 . 1 荷载-1-1.3 .2宽度、车

15、速-1-1. 2. 3水流力-1-材料参数-1-二、栈桥结构-2-三、主要荷载参数-3-3. 1、70t 履带吊-3-3.2、 公路- I级荷载-3-3.3、 混凝土罐车荷载-4-3.4、 其他荷载-4-3.5、 荷载组合-4-四、上部结构检算-5-4.1、 钢面板验算-5-4. 1. 1结构型式-5-5. 1.2 荷载-5-6. 1.3计算结果-5-4.2、 纵向分配梁验算-7-4.2.1 2. 1结构形式-7-4.2.2 计算工况及荷载分析-7-4.2.3 计算结果-8-综上，贝雷抗剪强度满足要求。4. 5、桩顶承重梁验算5. 5.1横桥向承重梁验算1）结构型式钢管桩顶分配梁采用2根HN5

16、00X200型钢，型钢分配梁放置于钢管桩顶（桩顶开 槽口）钢板上并与之焊接。5.1、 工况及荷载在混凝土罐车荷载、公路-I级荷载（车辆荷载）、70t履带吊吊重三种工况下，履 带垂直承重梁且中心与之重合时最不利。在最不利情况下，上部结构传递给HN500*20型 钢的作用力为最大。为保守计算，不考虑上部结构分配作用，履带吊荷载（90t）直接通过中间两组贝 雷传递给承重梁3个集中力（单个集中力300KN）,同时贝雷梁及以上结构自重通过贝雷 梁传递给承重梁3个集中力。按照简支悬臂梁计算，计算跨径5. 8m。单孔栈桥自重分析如下表4. 5-lo荷载数量单件重（kg）总重（kg）钢板(12mX7m)179

17、12.87912.8工1418202. 563646工25a10281.92819贝雷梁612007200表4. 5-1 12m跨栈桥结构恒载计算表（贝雷梁及以上）由以上计算表可得贝雷梁及以上桥跨结构自重传递给单组贝雷梁的反力:79.12 + 36.46 4- 28.19 + 72P =x 1.2 = 86.3KN3按照以上分析，横桥向承重梁受力计算示意图如下列图4. 5-1所示。-17 -q=446.3KNq=86.3+300x1.2=446.3KNq=446.3KNq=1.85KN/mq=1.85KN/m图4.5-1横桥向承重梁受力计算示意图由结构力学求解器计算得:Mmax = 382.1

18、KN m, Qmax = 447.9KN,fmax = 2.8mmzsi&eo. 6广(4】伯坤 .168602.34J26$3.5O 166eQ“力-64.84o max=MmaxAV=382.1 X 106/ (1860X2X 103) =102.7Mpa o=215Mpat max= Qmax/S=447.9X 103/ (119.3X2X 102) =18.7Mpa t =125Mpafmax=2.8mm700KN非通航河道钢管桩顶标高为3. 6m,那么钢管桩总长“=3.6 + 1.1 + 31 = 35.76。-19 -5.3、 钢管桩强度及稳定性验算5. 3钢管桩强度计算：轴心压力

19、 P=Q=1352.5/2=676.3KN截面积 A= 180864mm2压应力。=P/A=676. 3X1070. 180864=3. 7MPa。w =215Mpa,故钢管桩强度满足要 求。6. 4钢管桩稳定性分析a、钢管桩长细比钢管桩规格为6 630*8nm,回转半径i= J丽西丽/4000=0. 375m,钢管顶至河床 的最大高度为4. 7m,钢管长度取l=10m计算，长细比入=l/i=10/0. 375=26. 7 V 入=150,钢管桩长细比满足要求。b、钢管桩稳定性验算：查钢结构设计与计算P520页知：稳定系数0=0. 615, A= 180864mm2,。=N/0A=676. 3

20、X107(0. 615 X 180864)=6. 0。w=215MPa,钢管桩稳定性满足要 求。-20 -1.3、 125a分配梁验算-10-4. 3. 1结构型式-10-5. 3.2计算工况及荷载分析-10-6. 3.3计算结果-11-1.4、 贝雷梁验算-12-4 . 4. 1贝雷梁抗弯验算-13-5 .4.2贝雷梁抗剪验算-15-1.5、 桩顶承重梁验算-17-4. 5. 1横桥向承重梁验算-17-五、钢管桩计算-18-4.1、 钢管桩长度计算-18-4.2、 钢管桩强度及稳定性验算-20-5. 3钢管桩强度计算： -20-6. 4钢管桩稳定性分析-20-栈桥及平台设计计算书一、计算说明

21、1.1、 设计依据温瑞大道南段快速路一期工程第三标段施工图公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)公路工程技术标准(JTG B01-2003)钢结构设计规范(GB 50017-2003)路桥施工计算手册(周水兴等编著)建筑结构静力计算手册2004版1.2、 技术标准1. 2.1荷载l)70t履带吊，自重+吊重=90t,考虑侧吊偏载；3) lOm,混凝土搅拌运输车，自重加混凝土重40t；4)公路一级荷载；宽度、车速栈桥设计车速：15km/h。考虑施工车辆通行需求，栈桥宽度为6m、7m两种，两种桥面宽度除承重梁跨径及 贝雷梁间距略有差异外其余结构形式基本一致，本方案依据不利状态采.，采用7

22、m宽栈 桥进行受力计算。1. 2. 3水流力塘河水系水流平缓，不考虑水流力及冲刷作用。1. 2. 4材料参数1) Q235钢材参照钢结构设计规范(GB50017-2003)抗拉、压 团 =215Mpa抗剪 t = 119Mpa2)贝雷梁双排单层(不加强)贝雷梁容许弯矩1576. 4KN - m；双排单层(不加强)贝雷梁容许剪力490. 4KN。根据钢结构设计规范(GB50017-2003)以及装配式公路钢桥多用途使作手册主要材料的设计指标如下材料名称材质抗弯拉极限应 力。w (MPa)抗剪极限应 力 t (MPa)W (cm3)I (cm1)A (cm2)钢板Q235215119bh2/6bh

23、3/12bh14a工字钢Q235215119101.771221.525a工字钢Q235215119508.2711555.372HN50Q2352151191860*246500*2119.3*2贝雷梁16Mn2732083578.5250497.225.48二,栈桥结构全线施工栈桥栈桥桥宽分6. 0、7. 0m两种，以7m桥宽最不利状态进行受力计算。其结构形式基本相同，桥面系由上往下依次为1.2cm厚花纹钢板匹配112. 6小纵梁，间距40cm；工25a横向分配梁，间距150cm。纵梁向主梁采用贝雷梁，标准跨径12m。栈桥基础为“800X8mm钢管桩，分配梁采用2HN500 X 200,栈

24、桥横断面见下列图2.图2.1-2栈桥结构设计图三,主要荷载参数3.1、70t履带吊经相关资料查证并现场量测，70t履带吊单条履带尺寸为5.15mX0.76ni,两条履带 中心间距4mo履带吊自重703吊重203在栈桥吊重作业时考虑侧吊偏载，单侧履带下荷载按50t计算,那么该履带下均布荷载集度q = 500+ 5,15x0.76; = 127.7KN/m2o70t履带吊履带尺寸及荷载分布示意图如下列图3. 1-1所示。图3.1-L履带吊履带尺寸及荷载分部示意图图3. 2、公路- I级荷载施工过程中运输材料所用挂车等按照公路- I级荷载（车辆荷载）进行计算。公路-1级汽车荷载：G=550kNo荷载

25、分部示意图如下列图3. 2-1所示。301201201401403001 140 ；7001 1401500立面300_L 140 .L700140.11115001平面图3.2-1公路-I级荷载（车辆荷载）布置示意图公路-I级荷载（车辆荷载）取值表如下表3. 2-1。表3.2-1公路-I级荷载（车辆荷载）取值表工程单位技术指标工程单位技术指标车辆重力标准值KN550轮距m1.8前轴重力标准值KN30前轮着地宽度及长度m0. 3X0. 2中轴重力标准值KN2X120中、后轮着地宽度及长度m后轴重力标准值KN2X140车辆外形尺寸（长X宽）15X2. 5轴距KN3+1. 4+7+1. 43.3、

26、 混凝土罐车荷载参考相关混凝土运输车荷载参数，设计最大荷载为40吨的碎罐车，轴距2. 5米, 其主要荷载形式如下列图3. 3-1所示。50KN175KN 175KN图3.3-2混凝土罐车荷载分布示意图3.4、 其他荷载栈桥水平荷载主要包括风荷载，因塘河水系水流平缓，故不考虑水流力及冲刷力, 其他按照相关规范取值计算，具体见钢管桩计算局部。3.5、 荷载组合按以下平安系数进行荷载组合:恒载1.2,活载1.3。根据公路桥涵钢结构及木结 构设计规范规定：临时结构容许应力可提高L3（组合1）、1. 4（组合-V）。、上部结构检算4. 1、钢面板验算4.1.1 结构型式面板结构形式为12mm厚花纹A3钢

27、板，焊接在中心间距40cm的114a工字钢纵梁 上。4. 1. 2荷载履带吊履带宽度及线荷载的作用范围均大于工字钢纵梁间距，故其荷载均直接作用 在工字钢纵梁上，桥面板可不作检算。公路-1级荷载（车辆荷载）单轮最大荷载为140KN/4=35KN；混凝土运输车单轮最 大荷载为175KN/4=43. 75KN,因此取混凝土运输车单轮荷载对钢面板进行验算。混凝土运输车单轮着地面积按0. 3mX0. 2m计（其中轮胎宽度方向0. 3m）,那么单轮下 面荷载计算为：汽车荷载轮压q=l. 3*175/2/0, 6=189. 54KN/m （控制设计）4. 1. 3计算结果根据栈桥断面布置图，当罐车单轮作用于

28、两相邻114a工字钢纵梁中间时，钢面板 受力最不利。取两纵梁间0.4mX0.2 （顺桥向）板块作为计算对象，按照长边固结，短 边自由的模式进行计算，桥面板最大跨度为326mm（工字钢边对边净距）2轮宽30cm, 计算简图如下：189.54KN/m300326根据结构力学求解器计算得：Mmax = 0.81 KN m一 5 一0.81Qmax =28.43KN-2SJ.43材料力学性能参数及指标：取0.2m板宽，6=0.01m计算、“以2 /0.2*0.01223W=bh2 /6= =4.8 X 10-6 m361=帅3/12= ,2*。12 =2.88X10-8 m412A= bh=0.2*0.012=0.0024 m2EI=2,1 X 10nX2.88X W8=6.048X 103N m2,计算得：。max=Mmax/W=0.81 X 109/4.8=168.7Mpa。=215 Mpa,合格。t max= Qmax/A=28.43X 103/0.0024=l 1.8MpaL/400=285/400=0.71 mm,因临时结构刚度对结构正常使用及安 全运营影响不大，故可采用。桥面钢板布置能满足要求。