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1、_目 录15_*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、钢结构设计规范GB50017-2011；4、公路桥涵设计通用规范JTG D60-20155、公路桥涵地基与基础设计规范JTG D63-20076、公路工程施工安全技术规范（JTG F90-2015）7、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
2、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，宜搭设全桥贯通栈桥。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，中间河道宽度约210米，2#墩8#墩位置水
3、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通钢平台，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3.1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。钢栈桥布置图如下图。钢栈桥横断面图3.2钢平台布置图基础采用529x8mm螺旋焊管，焊
4、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。钻孔平台布置图4 栈桥检算4.1设计方法（1）采用容许应力法设计计算（2）钢栈桥属临时结构；钢结构容许应力提高系数1.31.4见公路桥涵设计通用规范（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混凝土搅拌运输车（满载）可按照“汽车-20级”重车
5、计算。4.2桥面板承载力验算4.2.1桥面板力学参数I20a工字钢上分配间距30cm，净距20cm，桥面板跨径；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:桥面板计算简图截面抵抗矩 =20062/6=1200mm3 惯性矩=2006/12=3600mm4桥面板自重： q1=0.247.11010-3=0.094KN/m4.2.2强度验算 均布荷载 满足承载力要求4.2.3刚度验算 满足刚度要求4.3 I20a工字钢分配梁承载力验算 4.3.1力学参数8m3混
6、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:桥面板和I20a工字钢自重：q2=27.9291010-3+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；分配梁计算简图4.3.2强度验算跨中弯矩：m=ql28+Pabl=0.3731.128+52.120.550.551.1=28.71KN.m支座处剪力：Q=P2+ql2=0.552.12+0.50.3731.1=52.31KN 满足承载力要求=QSxIb=52.31136.110623
7、701047=42.91MPa=85MPa满足承载力要求4.3.3刚度验算 满足刚度要求4.4贝雷片纵梁承载力验算4.4.1力学参数8m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车。自重恒载：q=6+0.373=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贝雷片纵梁弯矩最大时计算简图剪力最大时计算简图4.4.2强度验算跨中弯矩M=ql/8+M汽=6.37392/8+（22.2+
8、255.6+171.6）1.151.2 =684.7KN.mM=788.2KN.m 满足承载力要求根据剪力计算简图，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=6.3739/2+（24+101.33+120）1.151.2=367.23KN销子采用30crmnti，插销用弹簧钢制造，容许剪应力：。=QA=367.232146.4510-410-3=12.54MPa=208MPa 满足承载力要求4.4.3刚度验算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：由汽-2
9、0重车荷载产生的跨中挠度：式中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， f1=601030.74(392-40.742)/(48206109150300010-8)=71.9510-6m f2=1201034.26(392-44.262)/(48206109150300010-8)=5.8610-4m f3=1201032.86(392-42.862)/(48206109150300010-8)=4.85610-4m 综上，跨中最大挠度为（考虑汽车冲击荷载）：f=fq+(f1+f2+f3)1.151.2=0.17+(71.95+586+485.6)10-3
10、1.151.2=1.74mm=9000/600=15mm 满足刚度要求4.5 I45b工字钢横梁承载力验算4.5.1力学参数横梁采用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：惯性矩：I=33800cm4；截面抵抗矩：W=1500cm3；截面面积：A=111.446cm2；理论重量g=87.485kg/m腰厚d=13.5mm半截面面积矩：S=889.47cm34.5.2强度验算按照钢横梁简化至3个集中荷载进行计算，其中桥面、纵梁及工字钢恒载为q=87.48521010-3=1.75KN/m集中荷载P=（6.3739+3001.151.2）/3=157.119K
11、N支座处最大剪力：Q=3P/2=3157.119/2=235.68KN跨中最大弯矩Mmax=ql/8+Mp=1.754/8+157.119=160.619KN.m =QSId=235.68103889.4710323380010413.5=22.97MPa=104MPa 满足承载力要求4.5.3刚度验算fq=5ql4384EI=51.7510443842061093380010-8210=0.04mmfP=Pl48EI=157.119104482061093380010-8210=6.02mmf=fq+fP=0.04+6.02=6.06mmf=4000/250=16mm 满足刚度要求4.6桥面
12、护栏受力验算4.6.1力学参数护栏横杆采用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，计算简图如下：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：483mm钢管力学参数如下：截面抵抗矩：W=R4-r44R=2.44-2.1442.4=4.49cm4截面面积A=R2-r2=3.142.42-2.12=4.24cm2I14工字钢力学参数如下：截面抵抗矩：W=101.7cm4截面面积A=21.5cm2当外力作用在立杆
13、的最顶端时，立杆受弯矩最大，计算简图如下：4.6.2强度验算（1）483mm钢管验算跨中弯矩 M=Pabl=1112=0.5KN.m跨中切应力：=MW=0.51064.49104=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=1103424=2.36MPa=85MPa 满足承载力要求（2）I14工字钢立柱验算 最大弯矩M=Pl=11.2=1.2KN.m最大切应力：=MW=1.2106101.7104=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=11.2=1.2KN.m焊缝处最大剪力为
14、：Q=1KN焊缝截面惯性矩： If=BH3-bh312=801403-74.5121.8312=7.07106mm6 Wf=Ifh/2=7.07106140/2=0.101106mm S1=809.165.45=0.048106mm3 Sf=S1+5.560.92=0.068106mm3=MWf=1.21060.101106=11.88MPa145MPa 满足承载力要求=QSfIf=11030.0681067.071065.5=1.75MPa=85MPa 满足承载力要求5 桩基检算5.1钢管桩承载力验算根据4.5.2钢管桩受力计算，钢管桩最大荷载为P=235.68KN。钢管桩截面面积 A=R2
15、-r2=3.14264.52-256.52=1.3104mm2钢管桩按照受压构件计算=NA=235.681031.3104=18.13MPa=140MPa 满足承载力要求5.2桩基入土深度计算基础采用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+（5+2+4.5）103.2891010-3=247.56KNRa=12ui=1nqikli+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
16、积（）；n土的层数；承台底面或局部冲刷线以下各土层的厚度（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）；基础采用529x8mm螺旋焊管，桩基按照摩擦桩设计。桩基周长u=0.529=1.661 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=2247.56/(1.6611170)=1.75m，施工过程中桩基入土深度按照2m控制。5.3钢管桩自身稳定性验算钢管壁厚按8mm计算。I0.5294（1-0.5134/0.5294）/64m4=4.44165889710-4m4根据建筑
17、桩基技术规范，单桩稳定长度：，为地面以上桩长，取最大值10m，h为地面以下桩长，为2m，所以=12m。钢管桩身抗弯刚度：EI=2.101011N/m24.44165889710-4m4=932748.3684N.m2单桩屈曲临界荷载 247.56kN由以上计算可看出钢管桩满足稳定性要求。5.4钢管桩抗倾覆性验算当富屯溪水流量达到4000m3/s时，桥墩钢管横向位移考虑水流冲击影响，流速为2.86m/s。流水压力：流水压力标准值（KN）；k形状系数（钢管取0.8）；A阻水面积（），计算至一般冲刷线处；水的重力密度（kN/）;V设计流速（2.86m/s）；g重力加速度（9.8）5.5钢管桩水平位移
18、验算根据公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）,用m法计算桩顶位移及地基反力：5.5.1桩宽和抗弯刚度计算桩宽为；桩形状换算系数，圆形端截面；平行于水平力作用方向的桩间相互影响系数，单排桩；钢管桩桩径，E=210109 N/m2； I=65192 cm4 。5.5.2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； =0.871h=0.871 1.75=1.522米桩的变形系数，h桩入土深度5.5.3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规范附表6.7可有： 流水压力桩顶水平位移 10mm 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。