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拟建栈桥计算书1、概述 1.1 设计阐明本工程项目拟建栈桥构造形式为4排单层贝雷桁架，使用900型原则贝雷花架进行横向联结，栈桥纵向原则设计跨径为12m，桥面系为桥面板；横向分派梁为I22，间距为0.75m；在横向分派梁纵向铺设I12.6工字钢，间距为0.24米，I12.6工字钢要花焊在I25横向分派梁上；桥面板采用=8mm钢板，与I12.6工字钢进行焊接；基本采用63010mm钢管桩，按柱桩设计，为加强基本的整体稳定性，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。栈桥布置构造形式如下图1。图1、栈桥一般构造图（单位：cm） 栈桥桥墩按线路迈进方向编号为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，两种桥墩构造形式及功能阐明如下：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，桩间设立横向连接系，桩顶设立双排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#墩设立，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，桩间设立横向连接系，桩顶设立双排I25a工字钢支撑贝雷架主梁，设立纵向拉杆固定贝雷架主梁以纵向水平力。栈桥行车道两侧设立方木路缘，桥面两边设立钢管护栏，栏杆高度为1.1m，采用75758角钢焊接在横向分派梁I25a工字钢上,每根分派梁上焊一根,重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 设计根据1）公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-）2）公路桥涵地基与基本设计规范 （JTJ024-85）3）公路桥涵钢构造及木构造设计规范 （JTJ025-86）4）公路桥涵施工技术规范 （JTJ041）1.3 技术原则1）设计顶标高；2）设计控制荷载：栈桥运营期间：施工重车荷载重要表目前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荷载对栈桥桥面分派梁I22a进行验算；考虑本栈桥桥位实际地理条件，其施工工艺运用50T履带吊车采用“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 上部构造恒重（6米宽计算）1）8mm厚钢板，单位面积重62.8kg，则0.628kN/m2；2）面板分派梁工12.6,单位重14.21kg/m，则0.14kN/m，间距0.24m；3）面层横向分派梁：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）桩顶分派主梁：2I25a，单位重38.1kg/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焊接成框架构造，其构造稳定可靠，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，不此外进行添加。2）施工及人群荷载：不考虑与梁车同步作用。3）I12.6断面内间距为24cm，横向分派梁间距为0.75m，其受力计算按照跨径为0.75m的持续梁进行验算。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；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构造内力计算 3.1 桥面系（1）荷载计算 因桥面板为整体构造，其强度及稳定性较好，故此处不做单独验收。仅对桥面纵向分派梁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：不考虑与汽车同步作用3）汽车轮压：车轮接地尺寸为0.5m0.2m, 最大轴重为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；满足强度规定。（根据公路桥涵钢构造及木构造设计规范第1.2.10条有：对于临时构造有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）刚度验算该构造的容许挠度为不不小于构造总长的1/400。根据建筑构造静力计算手册挠度：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横向分派梁内力计算 （1）荷载计算 单边车轮作用在跨中时，横向分派梁的弯矩最大，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：不考虑与汽车同步作用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 根据建筑构造静力计算手册挠度：wmax=0.0004m6m/400=0.015m构造刚度与强度均满足规定。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: 不考虑与车辆同步作用；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状况为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，运用SAP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，贝雷梁承受最大剪力，运用SAP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)通过上述分析知，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=4729.2kN.m，容许剪力Q=245.261471.2kN。Mmax=1590.6kN.mM= 4729.2kN.m；Qmax=900.13kNQ 1471.2kN，满足强度规定。截面特性：I=51054=20105cm4。挠度wmax=Fl3/48EI=1000KN123/（482.1105MPa20105cm4）=8.510-5m12m/400=0.03满足规定。3.4 承重梁内力分析 承重梁一作为栈桥构造的重要承重构造，是栈桥构造稳定安全的生命线，拟采用两排2I25a型材为承重梁。查钢构造计算手册得各有关力学参数如下：W=2402cm3=804cm3,A=248.5=97cm2,I=25023cm4I/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。下面对桥台最不利状况下，承重梁一的内力状况进行建模分析,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 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 2.65 3.1 4.4 4.9 5.3 9*0 2 1 1 0 5 0 1 0 8 0 1 0 1 3 4 6 7 9 6*0 6*104 6*0 、构造计算： STATIC ANALYSIS OF PLANE FRAME joints displacement(unit:mm,rad) join 1-x direction 2-y direction 3-m rotation(rad) 1 .00000 .13346 .00047 2 .00000 .00000 .00007 3 .00000 .10890 -.00030 4 .00000 .10523 .00030 5 .00000 .00000 .00000 6 .00000 .10523 -.00030 7 .00000 .10890 .00030 8 .00000 .00000 -.00007 9 .00000 .13346 -.00047 member end-force(unit:kN,kN-m) member M1 M2 Q1 Q2 N 1 .000 -41.600 104.000 -104.000 .000 2 41.600 10.131 -103.461 103.461 .000 3 -10.131 9.430 .539 -.539 .000 4 -9.430 -37.612 104.539 -104.539 .000 5 37.612 9.430 -104.539 104.539 .000 6 -9.430 10.131 -.539 .539 .000 7 -10.131 -41.600 103.461 -103.461 .000 8 41.600 .000 -104.000 104.000 .000 support reactions(unit:kN,kN-m) bear join X-direction Y-direction M- rotation 2 .0000 -207.4613 .00000 5 .0000 -209.0773 .00000 8 .0000 -207.4613 .00000、计算成果分析： 最大挠度fmax=0.13mm，发生在1#和9#节点(如图计算简图所示)， 最大弯矩Mmax=41.6KNm，发生在2#和8#节点(如图计算简图所示)， 最大剪力Qmax=104.539KN，发生在5#节点(如图计算简图所示)，支点反力：R1=R2=207.461KN,R3=209.077KN。 最大弯曲应力： =Mmax/W=41600/804 =52MPa1.32=0.9188.2MPa=169MPa(根据路桥施工计算手册e=l0x/h/y=19,查表容许应力折减系数2=0.9) 最大剪应力： =Qmax/(Ix/Sx)/t=104.539/21.58/1.6=30MPa=100MPa 最大挠度 fmax=0.13mmf=L/400=1300/400=3.25mm 强度和刚度满足规定。4、钢管桩承载力 根据上述计算分析知，钢管桩基本单桩承载力最大的状况出目前履带吊车在单排桩基本顶施工作业时，单桩最大承受荷载约351.96kN。考虑本项目的地质条件及设计提供的有关地质资料，施工中选用混凝土扩大基本。根据上述计算成果，选择单排两根桩的墩基本对钢管桩进行检算： 临时支墩采用Q235钢管，外径600mm，壁厚8mm，每米重116.7Kg，截面积A=148.7cm2, 回转半径i=21cm, 压杆的长细比=l0/I, l0取为28.0m,则=l0/i=76, 则压杆的承载力折减系数取值为0.748，根据路桥施工计算手册临时构造容许应力可提高1.2倍,压杆稳定的容许应力=1.2,单根钢管的容许承载力:P=1.2A=0.748116.710-41.2140106=1466KN根据单根主横梁检算成果，单根立杆的最大压力为:Pmax=209.077KN+1.167KN/m8m=218KNP=1466KN因此立柱的稳定性满足规定。5、桥墩整体稳定性计算为简化计算，取栈桥上部构造自重为16.5KN/m,取活载(满载13方混凝土罐车)为600KN。制动力：罐车制动力是栈桥上水平力的重要来源，其控制栈桥桩的强度和稳定性设计。根据栈桥设计参数，混凝土罐车满载设计时速10KN/m，按制动时间3s计算罐车制动力如下：制动时减速度a=V/t=10103/3600/3=0.93m/s2制动力F=ma=6000.93/9.8=57KN由于单排桩墩设计不考虑承受水平力，每联中设计有两个制动墩来承受水平力，由于基桩入土深度较浅，因此制动墩的稳定性需要保证。设计的基桩嵌入岩层的深度规定不小于0.5m。以传递水平力并且保证不滑动。桥墩存在的整体稳定的具体计算如下：每联水平力由两个制动墩来承受，每个制动墩承当的水平力F=57KN/2=28.5KN，在本联距制动墩相隔较远处制动，此时制动墩墩顶的竖向力仅为桥跨部分自重，如下图所示：竖向力N1为半跨上部构造自重的一半加上后排上部构造自重、后排桩自重、桩顶横梁及桩间横向联结系自重：N1=16.59/2+16.53/2+39.3+6.7+3=136.6KN竖向力N2为桩顶梁和桩间纵向联结系自重：N2=18+4.4=22.4KN竖向力N3作用线通过倾覆计算线，因此可以不计算。倾覆力矩：M倾=28.5KN10m=285KNm稳定力矩：M稳=N13+N21.5=136.63+22.41.5=443.4KNm倾覆力矩稳定力矩，安全。6、计算结论经分析计算，栈桥各重要受力构件强度和刚度均满足受力规定。
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