栈桥计算书(工字钢主梁)

新建铁路太原至中卫（银川）线永宁黄河特大桥目 录1、编制依据及规范标准311、编制依据31.2、规范标准32、主要技术标准及设计说明32.1、主要技术标准32.2、设计说明42.2.1、桥面板42.2.2、工字钢纵梁42.2.3、工字钢横梁42.2.4、主梁42.2.5、桩顶分配梁42.2.6、基础52.2.7、附属结构53、主要工程数量54、荷载计算64.1、活载计算64.2、恒载计算74.3、荷载组合75、结构计算75.1、桥面板计算85.1.1、荷载计算85.1.2、材料力学性能参数及指标95.1.3、力学模型95.1.3、承载力检算95.2、工字钢纵梁计算105.2.1、荷载计算105.2.2、材料力学性能参数及指标105.2.3、力学模型115.2.4、承载力检算115.3、工字钢横梁计算125.3.1、荷载计算125.3.2、材料力学性能参数及指标135.3.3、力学模型135.3.4、承载力检算135.4、主梁计算145.4.1、荷载计算155.4.2、材料力学性能参数及指标155.4.3、力学模型155.4.4、承载力检算165.5、钢管桩顶分配梁计算165.5.1、荷载计算175.5.3、力学模型175.5.4、承载力检算175.6、钢管桩基础计算185.6.1、荷载计算185.6.2、桩长计算185.7、桥台计算205.7.1、基底承载力计算20栈桥计算书1、编制依据及规范标准11、编制依据（1）、现行施工设计标准（2）、铁三院土工试验报告（3）、现行施工安全技术标准1.2、规范标准（1）、公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）（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（JTJ 025-86）（4）、公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）2、主要技术标准及设计说明2.1、主要技术标准桥面宽度：5.0m桥面高程：1112.05m设计荷载：75t履带吊（负载10t）及公路级汽车荷载桥跨布置：912m栈桥全长：108m起止里程：LDK673+330LDK673+4382.2、设计说明跨黄河栈桥设计荷载主要考虑结构自重和75t履带吊（负载10t）及公路级汽车荷载荷载。设计长度108m，栈桥设置位置为东岸河道，起始里程为：LDK673+330LDK673+438。现将各部分结构详述如下：2.2.1、桥面板栈桥桥面板材料为A3钢板，钢板厚度为12mm，钢板焊接在中心间距400mm的I14工字钢纵梁上。桥面板上设置间距600mm的12钢筋防滑条。2.2.2、工字钢纵梁桥面板下设置I14工字钢纵梁，工字钢纵梁中心间距400mm，顺桥向设置。I14工字钢纵梁搁置在中心间距1500mm的I20a工字钢横梁上。I14纵梁与桥面板及横梁均焊接牢固。2.2.3、工字钢横梁I14工字钢纵梁下设置中心间距1500mm的I20a工字钢横梁，横桥向设置。I20a横梁通过U型卡与贝雷片连接牢固。2.2.4、主梁栈桥采用6根I56a工字钢作为主梁，6根I56a主梁中心间距1000mm。主梁与I20a横梁及I36a分配梁均焊接牢固。2.2.5、桩顶分配梁I56a主梁支承在2根I36a工字钢分配梁上，2根I36a分配梁间采用间断焊接。分配梁嵌入钢管桩内260mm，以保证分配梁的横向稳定性。主梁与分配梁焊接牢固。2.2.6、基础2.2.6.1、桥台东岸LDK673+330处设重力式桥台，桥台基础底面尺寸为62001400mm，其余为钢管桩基础。桥台台帽顶贝雷片位置预埋20mm的钢板，防止压碎桥台混凝土。桥台基础采用C25混凝土，设一层16钢筋网片，台背采用C30混凝土，设一层16钢筋网片。2.2.6.2、钢管桩基础基础采用60010mm钢管桩，每排3根，中心间距2250mm。钢管桩间采用20a连接系连接，桩顶设260mm凹槽，2根I36a工字钢分配梁嵌入钢管桩中。其中LDK673+438钢管桩外设草袋围堰护坡，护坡坡度1：1.5。钢管桩底高程1091.60m，桩顶高程1111.038m，钢管桩长度20.0m，钢管桩伸入一般冲刷线下10.9m。2.2.7、附属结构栈桥栏杆立柱采用481000mm钢管焊接在I20a横梁上，钢管立柱间距1500mm，立柱间采用20钢筋连接。栈桥两侧每隔10m设置一道警示灯，以便夜间起到警示作用，防止船舶撞击栈桥。3、主要工程数量本栈桥起始里程：LDK673+330，终点里程：LDK673+438，中心里程：LDK673+384。跨径布置为912m，栈桥全长108m。栈桥主要工程数量见表-1：表-1序号项目名称工作内容单位数量备注1钢管桩60010mm卷制钢管t78.6长度：L=20m根数：27根2型 钢I14t25.6 20at16.0I20at9.4I36at4.6I56a工字钢t68.94钢筋20 级钢筋t1.3锚筋0.1t16级钢筋t0.65钢板桥面板12mmt60.06栏杆钢管482.5mmt0.57桩顶加强箍191550010mm钢板t2.18台背砼C30混凝土m33.59基础砼C25混凝土m38.6810钢板20mm桥台预埋钢板t0.174、荷载计算4.1、活载计算本栈桥主要供混凝土罐车、各种机械设备运输及75t履带吊走行，因而本栈桥荷载按每孔一辆75t履带吊（负载10t）荷载及公路级汽车荷载分别检算，则活载为：履带吊：G=850kN；公路级汽车荷载：G=550kN。4.2、恒载计算本栈桥恒载主要为型钢桥面系、贝雷梁及墩顶分配梁等结构自重，见表-2：表-2序号结构名称荷载集度(kN/m)备注1桥面板4.71顺桥向2I14纵梁2.4顺桥向3I20a横梁1.0顺桥向桥面系合计8.11顺桥向4I56a主梁6.4顺桥向4.3、荷载组合另考虑冰雪等偶然荷载作用，故按以下安全系数进行荷载组合：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1.3（组合）、1.4（组合）。本栈桥弯曲容许应力取，容许剪应力取。5、结构计算栈桥结构如下图所示，根据从上到下的原则依次计算如下：5.1、桥面板计算桥面板采用12mm钢板，钢板下设中心间距400mm的I14工字钢纵梁，桥面板净跨径为32cm（I14工字钢翼板宽度为8cm），桥面板与工字钢纵梁间断焊接，桥面板计算跨径按32cm计。5.1.1、荷载计算履带吊机履带宽度（760mm）及公路级汽车中、后轮宽度（600mm）均大于工字钢纵梁间距，故履带吊车及公路级汽车荷载后轮荷载直接作用在工字钢纵梁上，桥面板不作该种检算，仅对公路级汽车荷载前轮作用于桥面板跨中进行检算。根据公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004)车辆荷载前轴轴重取30kN，前轮着地宽度及长度为0.3m0.2m，故按前轴单胎重作为均布荷载计算。P=302=15kN （单胎宽b按0.3米计）5.1.2、材料力学性能参数及指标取0.2m板宽（顺桥向长度），12mm钢板进行计算：5.1.3、力学模型5.1.3、承载力检算采用清华大学SM Solver 进行结构分析： a、强度检算，合格；，合格；b、刚度检算，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。5.2、工字钢纵梁计算I14工字钢纵梁焊接于间距1500mm的I20工字钢横梁上，按三跨连续梁检算。5.2.1、荷载计算分别按75t履带吊（负载10t）及公路级汽车荷载验算，I14工字钢纵梁自重，桥面板自重不计。5.2.1.1、75t履带吊荷载75t履带吊履带长宽按4.66m0.76m计算，自重850kN，顺桥向荷载集度： ，工字钢纵梁中心间距400mm，最不利情况应为两根工字钢纵梁受力。则均布荷载为：。5.2.1.2、公路级汽车荷载根据公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）相关规定，公路级汽车荷载为550kN，（布置图见I14工字钢纵梁力学模型），按集中力计算。汽车轴重：，轴距：3.0m+1.4m+7m+1.4m。5.2.2、材料力学性能参数及指标I14工字钢：5.2.3、力学模型5.2.3.1、履带吊荷载作用力学模型:5.2.3.2、公路级汽车荷载作用力学模型：5.2.4、承载力检算采用清华大学SM Solver 进行结构分析：5.2.4.1、履带吊荷载作用下I14工字钢纵梁检算 a、强度检算，合格；，合格；b、刚度检算，合格。5.2.4.2、公路级汽车荷载作用下I14纵梁检算 a、强度检算，合格；，合格；b、刚度检算，合格。5.3、工字钢横梁计算横梁采用I20a工字钢，工字钢横梁安装在中心间距1000mm的I56a工字钢主梁上。5.3.1、荷载计算I20a工字钢横梁荷载按75t履带吊（负载10t）及公路级汽车荷载分别验算；恒载为I14纵梁及桥面板自重，按均布荷载考虑，每根I20a横梁承受恒载：，I20a自重：，恒载为：。5.3.1.1、75t履带吊（负载10t）荷载由于不同厂家的产品履带中心距不尽相同，故按最不利情况检算，即：履带作用于跨中，履带长度按4660mm计，则履带荷载至少由3根I20a工字钢横梁承受。按集中力检算：。5.3.1.2、公路级汽车作用下荷载汽车后轮纵向间距1.4m，按两后轮作用在跨中考虑，集中力大小。5.3.2、材料力学性能参数及指标I20a工字钢：5.3.3、力学模型5.3.3.1、75t履带吊作用力学模型5.3.3.2、公路级汽车荷载作用力学模型5.3.4、承载力检算采用清华大学SM Solver 进行结构分析：5.3.4.1、履带吊荷载作用下I20a工字钢横梁检算 a、强度检算，合格；，合格；b、刚度检算，合格。最大支反力：。5.3.4.2、公路级汽车荷载作用下I20a工字钢横梁检算 a、强度检算，合格；，合格；b、刚度检算，合格。最大支反力：。5.4、主梁计算主梁6根I56a工字钢按中心间距1000mm安装在I36a分配梁上。主梁按单孔1台75t履带吊（负载10t）及单孔一辆公路级汽车荷载分别验算，均按三跨连续梁检算。5.4.1、荷载计算主梁以上恒载为桥面板、I14纵梁及I20a横梁自重，其荷载大小为：5.4.1.1、75t履带吊（负载10t）作用下荷载计算履带长度按4.66m计算，则均布荷载大小为：。5.4.1.2、公路级汽车荷载计算汽车自重荷载：，安全系数为1.3。轴距：3.0m+1.4m+7m+1.4m。5.4.2、材料力学性能参数及指标6根I56a工字钢主梁：5.4.3、力学模型5.4.3.1、75t履带吊作用力学模型5.4.3.2、公路级汽车荷载作用力学模型5.4.4、承载力检算采用清华大学SM Solver 进行结构分析：5.4.4.1、履带吊荷载作用下主梁检算 a、强度检算，合格；，合格；b、刚度检算，合格。5.4.4.2、公路级汽车荷载作用下主梁检算 a、强度检算，合格；，合格；b、刚度检算，合格。5.5、钢管桩顶分配梁计算钢管桩顶分配梁采用2I36a工字钢，工字钢分配梁嵌于钢管桩内260mm并与之焊接牢固，分配梁与I56a主梁焊接牢固。5.5.1、荷载计算工字钢分配梁荷载采用5.3.4中最大支反力和I56a主梁自重作集中力验算，集中力大小为：。5.5.2、材料力学性能参数及指标I36a工字钢：5.5.3、力学模型5.5.4、承载力检算采用清华大学SM Solver 进行结构分析： a、强度检算，合格；，合格；b、刚度检算，合格。5.6、钢管桩基础计算本栈桥钢管桩基础每墩采用单排三根60010mm钢管，钢管间用20a槽钢连接形成排架。5.6.1、荷载计算当75t履带吊（负载10t）驻留在墩顶时钢管桩轴心压力最大，按三根钢管桩平均受力考虑，则每根钢管由活载产生的轴心压力为：；单根钢管承受一跨12m栈桥桥面系自重为：（I56a主梁以上桥面系自重见5.4.1节为）。荷载组合：5.6.2、桩长计算查公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ024-85）得沉桩的容许承载力：式中：P单桩轴向受压容许承载力（kN），当荷载组合或组合或组合或组合作用时，可提高25,（荷载组合中如含有收缩，徐变或水浮力的荷载效应，也应同样提高）；U桩的周长（m）；承台底面或局部冲刷线以下各土层厚度（m）；与对应的各土层与桩壁的极限摩阻力（kPa）；按表4.3.2-4采用；桩尖处土的极限承载力（kPa），按表4.3.2-5采用；、分别为震动沉桩对各土层桩周摩擦力和桩底承压力的影响系数，按表4.3.2-6采用。对于锤击沉桩其值均取为1.0。表4.3.2-6 因考虑局部冲刷线很深，栈桥为临时结构，如按该冲刷线计算，则浪费严重，故钢管桩有效桩长从一般冲刷线起算（一般冲刷线高程1102.00m），1102.00m以上不计其承载力。在运营期间注意观测冲刷深度，保证冲刷深度控制在一般冲刷线高程以上。承载力计算时不计钢管桩端承力，则沉桩容许承载力为： ，、按亚砂土取值0.9,地质资料取05-ZD-14538钻探点，该点河床高程为1107.01m，详见表-3：表-3层数土层情况厚度（m）极限摩阻力（kPa）第一层松散细砂2.030第二层松散粉砂4.025第三层稍密细砂1450第四层中密粉砂4.355注：由于第一层底高程为1109.8m1102.00m，故第一层不计其承载力，第二层有效土层厚度为1102.00-1101.010.99m。计算过程见表-4；表-4土层极限摩阻力(kPa)本层有效桩长(m）本层承载力P(kN)第二层250.90.992797第三层500.9147913钢管桩伸入一般冲刷线下深度：。钢管桩底高程为：；钢管桩长度为：，按17.0m计。5.7、桥台计算桥台底面尺寸为6200mm1400mm，基础高度1000mm；台背高度1852mm，长厚6200mm300mm，如下图所示：5.7.1、基底承载力计算桥台位于LDK673+330处，采用05-ZD-14536钻探点地质资料，地基容许应力为。5.7.1.1、荷载计算恒载为桥台自重：；活载按75t履带吊（负载10t）荷载直接作用在桥台上计算为800kN；荷载组合：；5.7.1.2、基底承载力计算，合格。中铁四局集团有限公司 第 21 页 共 21 页