4排单层贝雷桁架栈桥设计及验算书(钢管桩基础).doc
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1、拟建栈桥计算书1、概述 1.1 设计说明本工程项目拟建栈桥结构形式为4排单层贝雷桁架,使用900型标准贝雷花架进行横向联结,栈桥纵向标准设计跨径为12m,桥面系为桥面板;横向分配梁为I22,间距为0.75m;在横向分配梁纵向铺设I12.6工字钢,间距为0.24米,I12.6工字钢要花焊在I25横向分配梁上;桥面板采用=8mm钢板,与I12.6工字钢进行焊接;基础采用63010mm钢管桩,按柱桩设计,为加强基础的整体稳定性,每排钢管桩间均采用12号槽钢连接成整体,桩长9米,外包1.0米厚C25混凝土;墩顶横梁采用2工25a。栈桥布置结构形式如下图1。图1、栈桥一般构造图(单位:cm) 栈桥桥墩按
2、线路前进方向编号为1#16#墩,从功能上分两种,分别为单排桩一般桩、双排桩制动桩,两种桥墩结构形式及功能说明如下:单排桩一般桩:单排、每排3根桩,桩中心间距2.2m,桩顶标高m,桩间设置横向连接系,桩顶设置双排I25a工字钢支撑贝雷架主梁,与贝雷架主梁间不连接,不传递纵向水平力。双排桩制动桩:在1#、8#、9#和16#墩设置,共4处。双排(中心排距3m),每排3根桩,桩中心间距为2.2m,桩顶标高m,桩间设置横向连接系,桩顶设置双排I25a工字钢支撑贝雷架主梁,设置纵向拉杆固定贝雷架主梁以纵向水平力。栈桥行车道两侧设置方木路缘,桥面两边设置钢管护栏,栏杆高度为1.1m,采用75758角钢焊接在
3、横向分配梁I25a工字钢上,每根分配梁上焊一根,主要电缆和通水管等设施搁置在上面,减少对栈桥交通的影响。1.2 设计依据1)公路桥涵设计通用规范 (JTG D60-2004)2)公路桥涵地基与基础设计规范 (JTJ024-85)3)公路桥涵钢结构及木结构设计规范 (JTJ025-86)4)公路桥涵施工技术规范 (JTJ0412000)1.3 技术标准1)设计顶标高;2)设计控制荷载:栈桥运营期间:施工重车荷载主要表现在9m3混凝土罐车,砼罐车自重20T+砼重22.5T,考虑1.4的动力系数,按照60T荷载对栈桥桥面分配梁I22a进行验算;考虑本栈桥桥位实际地理条件,其施工工艺利用50T履带吊车
4、采用“钓鱼法”施工,50T履带吊自重50T+吊重25T,考虑车辆自重及1.3的车辆冲击系数,栈桥设计中选择100吨履带吊车荷载进行贝雷梁及承重梁的验算;3)设计行车速度10km/h。2、按截面一设计的栈桥检算2.1 上部结构恒重(6米宽计算)1)8mm厚钢板,单位面积重62.8kg,则0.628kN/m2;2)面板分配梁工12.6,单位重14.21kg/m,则0.14kN/m,间距0.24m;3)面层横向分配梁:I22,单位重33.05kg/m,则0.33kN/m ,1.98kN/根,间距0.75m;4)纵向主梁:横向6排321型贝雷梁,6.66kN/m;5)桩顶分配主梁:2I25a,单位重3
5、8.1kg/m ,则0.762kN/m。2.2 车辆荷载 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,仅对面板主加强肋I12.6进行验算,其荷载分析如下:1)自重均布荷载:0.305kN/m,电算模型自动附加在计算中,不另外进行添加。2)施工及人群荷载:不考虑与梁车同时作用。3)I12.6断面内间距为24cm,横向分配梁间距为0.75m,其受力计算按照跨径为0.75m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
6、62.5 kN0.2=312.5 kN/m;13方砼罐车横向及纵向布置图100T单侧履带压:单侧履带着地尺寸为0.7m4.69m,单侧履带荷载按线性荷载计算为1000kN/m24.7=106.4kN/m。3、按截面一设计的栈桥上部结构内力计算 3.1 桥面系(1)荷载计算 因桥面板为整体结构,其强度及稳定性较好,故此处不做单独验收。仅对桥面纵向分配梁I12.6进行计算。单边车轮作用在跨中时,I12.6a弯矩最大,轮压力为简化计算可作为集中力。荷载分析: 1)自重均布荷载:0.305kN/m(面板+梁重)2)施工及人群荷载:不考虑与汽车同时作用3)汽车轮压:车轮接地尺寸为0.5m0.2m, 最大
7、轴重为250kN,每轴4组车轮,则单组车轮荷载为62.5kN,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,转换成线性荷载为62.5 kN0.2/2=156.25 kN/m;则单边车轮布置在跨中时弯距最大计算模型如下1 受力模型2 弯矩图(Mmax=5.11kN.m)选用I12.6a,则 Wx=77cm3 ;=M/W=5.11kN.m /77cm3=66.4Mpa =188.5 Mpa;满足强度要求。(根据公路桥涵钢结构及木结构设计规范第1.2.10条有:对于临时结构有1.3 1451.3188.5Mpa)100T单侧履带压:单侧履带着地尺寸为0.7m4.69m,单侧
8、履带荷载按线性荷载计算为1000kN/m24.7=106.4kN/m156.25 kN/m故此处履带轮压不作验算。(2)刚度验算该结构的容许挠度为不大于结构总长的1/400。根据建筑结构静力计算手册挠度:fmax=qcl3(8-42+3)/384EI=c/l=0.2m/0.75m=0.27fmax =31.25KN0.753(8-40.272+0.273)/(3842.1105MPa158cm4)=810-4m0.75m/400=1.8810-3m3.2 I22横向分配梁内力计算 (1)荷载计算 单边车轮作用在跨中时,横向分配梁的弯矩最大,轮压力为简化计算可作为集中力。 荷载分析:1)自重均布
9、荷载:0.305kN/m0.75/0.2m+0.33kN/m1.47kN/m 2)施工及人群荷载:不考虑与汽车同时作用3)汽车轮压: 13m3砼罐车当后车轮布置在跨中时弯矩最大,计算模型如下:6.2.3受力模型 (Mmax=28.14kN.m,Qmax104.78kN)选用I22a 则 A= 42.1cm2 , W=310cm3,I/S=18.9(I=3400 cm4,S=174.9),b=0.75cm=M/W=28.14/0.31=90.77MPa188.2 MPa=851.3=110Mpa(2)刚度计算 根据建筑结构静力计算手册挠度:wmax=0.0004m6m/400=0.015m结构刚
10、度与强度均满足要求。3.3 12m跨贝雷梁内力计算 3.3.1 12m跨贝雷梁内力计算荷载分析:1)自重均布荷载:q1 =0.305*10+1.98/0.756.66 =12.35KN/m;2)施工及人群荷载: 不考虑与车辆同时作用;3)本项目栈桥最大设计跨径为12m,单跨贝雷梁受力最不利的情况为50T履带吊车行驶到跨中位置作业,贝雷梁承受最大弯矩,50T履带吊车作业荷载100T10/4.7m=212.77 kN/m。据此,利用SAP2000建立受力模型如下:受力模型 (Mmax=1590.6kN.m,Qmax=569.6kN)节点反力图(Nmax=729.18N)履带吊作用在墩顶,贝雷梁承受
11、最大剪力,利用SAP2000建立受力模型如下:受力模型(Mmax=967.3kN.m,Qmax=900.13kN)节点反力图(Nmax=1039.65N)13方罐车后轮作用在跨中(Mmax=940.45kN.m,Qmax=453.34kN,Nmax=572.81N)13方罐车后轮作用在墩顶(Mmax=378.81kN.m,Qmax=350.73kN,Nmax=692.39KN)经过上述分析知,贝雷梁最大弯矩Mmax2=1590.6kN.m,最大剪力Qmax2=900.13kN,最大支座反力Nmax=1039.65KN。纵向主梁选用6排单层贝雷架,则贝雷梁容许弯矩M=788.26=4729.2k
12、N.m,容许剪力Q=245.261471.2kN。Mmax=1590.6kN.mM= 4729.2kN.m;Qmax=900.13kNQ 1471.2kN,满足强度要求。截面特性:I=51054=20105cm4。挠度wmax=Fl3/48EI=1000KN123/(482.1105MPa20105cm4)=8.510-5m12m/400=0.03满足要求。3.4 承重梁内力分析 承重梁一作为栈桥结构的主要承重结构,是栈桥结构稳定安全的生命线,拟采用两排2I25a型材为承重梁。查钢结构计算手册得各相关力学参数如下:W=2402cm3=804cm3,A=248.5=97cm2,I=25023cm
13、4I/S=21.58cm,d=0.821.6cm,根据第3.3节对贝雷梁的计算分析,得到最大节点反力为1040kN,主纵梁为6排单层贝雷,考虑荷载不平衡分布系数1.2,则单排贝雷对承重梁一的作用力为F=1.21040kN/6/2=104kN。下面对桥台最不利情况下,承重梁一的内力情况进行建模分析,采用施工计算程序及示例(西南交通大学出版)中平面钢架程序(YY.FOR)进行检算。计算模型(标注单位为厘米)、输入数据: 8 9 3 6 1 210000000 1 2 3 4 5 6 7 8 2 3 4 5 6 7 8 9 9*.00010048 9*0.01526 0 0.4 0.9 2.2 2.
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