下承式贝雷钢栈桥设计计算书

目录1 设计说明 ....................................................................................................................... - 1 -栈桥构造 ................................................................................................................. - 1 -贝雷梁.................................................... - 2 -桩顶横梁.................................................. - 2 -钢管桩基础................................................ - 2 -设计主要参考资料 .............................................. - 2 -设计标准 ...................................................... - 3 -主要材料力学性能 .............................................. - 3 -2 作用荷载........................................................ - 3 -永久作用 ...................................................... - 3 -可变作用 ...................................................... - 3 -混凝土罐车................................................ - 3 -流水压力.................................................. - 4 -风荷载.................................................... - 4 -制动力.................................................... - 4 -荷载工况 ...................................................... - 4 -3 栈桥结构计算分析................................................ - 4 -计算模型 ...................................................... - 4 -计算分析 ...................................................... - 5 -计算结果汇总 .................................................. - 6 -4 基础计算........................................................ - 7 -钢管桩入土深度 ................................................ - 7 -钢管桩稳定性 .................................................. - 8 -5 结论............................................................ - 9 -栈桥计算书1 设计说明1.1 栈桥构造栈桥设计为下承式贝雷钢栈桥，负担施工中的材料、物资的运输功能、人员的通行通道。

栈桥跨径9m，宽度6m，栈桥顶标高+。

基础采用φ610mm，壁厚8mm钢管桩，桩顶横梁为2HN450×200型钢，其上为2组贝雷梁，每组2片，用45cm贝雷支撑架相连。

贝雷梁下弦杆上布置HN350×175横向分配梁，用骑马螺栓与贝雷梁连接，紧贴贝雷片腹杆布置。

横向分配梁上间隔35cm铺I22b纵向分配梁，与横向分配梁点焊连接。

桥面采用10mm厚花纹钢板。

栈桥跨径布置及横断面见下图。

图1.1-1 栈桥总体立面布置图图1.1-2 栈桥横断面图1.1.2 贝雷梁栈桥采用4片3000mm×1500mm单排单层不加强型贝雷片作为承重梁。

每两片贝雷片通过450mm标准连接花架连接成一组，共2组。

紧贴着贝雷片内侧于桥面钢板上安装两道护轮木，左右侧各一道。

1.1.3 桩顶横梁贝雷梁支承在2根HN450×200工字钢桩顶横梁上，2根HN450×200横梁间采用间断焊接。

分配梁焊接在钢管桩顶牛腿上，以保证分配梁的横向稳定性。

贝雷片下垫10mm厚橡胶垫板，并通过焊接在横梁上的限位器限制横向和纵向的位移。

1.1.4 钢管桩基础基础采用Φ610×8mm钢管桩，每排2根，中心间距4650mm。

1.2 设计主要参考资料(1)《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）；(2)《港口工程桩基规范》(JTS 167-4-2012)；(3)《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）；(4)《钢结构设计规范》（GB50017-2003）。

1.3 设计标准⑴桥面宽度：6m；⑵验算荷载：8m³混凝土罐车；⑶跨径布置：++；⑷河沟水位：现场实测最高潮位＋（施工常水位）；⑸河床高程：取-2m。

1.4 主要材料力学性能栈桥除贝雷梁为Q345钢、贝雷销子为30CrMnTi外，其余的钢材均采用Q235钢。

表1.4-1 钢材的强度设计值（Mpa）2 作用荷载2.1 永久作用本栈桥永久作用为材料自重恒载，型钢桥面系、贝雷梁及墩顶分配梁等结构自重，材料自重采用Midas Civil2013软件自动计入。

2.2 可变作用2.2.1 混凝土罐车工地使用的8m³混凝土罐车共3轴，空载时整机重量，为前一后二的形式，满载8m³混凝土总重量为32t，轴距为＋，轮距，空载轴重为＋＋，满载轴重为97＋112＋112kN，详见图。

图2.2-1 8m³混凝土罐车轮距示意图（单位：m）2.2.2 流水压力栈桥所处位置河沟水流流速较小，流水压力可忽略不计。

2.2.3 风荷载栈桥桥面标高与河沟两岸地面线齐平，桥面与水位线高差较小，故风荷载可忽略不计。

2.2.4 制动力混凝土罐车满载时320kN，制动力为10％的竖向荷载，其值为32kN，由4根钢管共同分担，平均每根承受8kN的纵向水平力。

2.3 荷载工况计算时取8m³混凝土罐车满载时行走的工况：自重×＋满载罐车×+制动力×。

3 栈桥结构计算分析3.1 计算模型利用Midas Civil2013建立栈桥模型，详见图。

钢管桩桩底为固结约束。

图3.1-1 栈桥计算模型3.2 计算分析8m³混凝土罐车满载行走时，栈桥受力计算分析如下。

⑴应力计算图3.2-1 正应力图（单位：MPa）图3.2-2 剪应力图（单位：MPa）图3.2-3 位移图（单位：mm）3.3 计算结果汇总通过计算分析，各构件应力、变形均较小，未超过钢材设计强度范围，计算结果汇总如下表所示。

表3.3-1 内力变形计算结果汇总表部位正应力（MPa）剪应力（MPa）变形（mm）工22b纵梁HN350横梁贝雷梁2HN450×200桩顶横梁φ610钢管桩0 Q345材质（贝雷）：最大正应力σmax ＝<[σw]=310MPa，满足要求。

最大剪应力τmax ＝ <[τw]=180 MPa，满足要求。

最大位移f max=<9000/400=，满足要求。

Q235材质（除贝雷外的其它构件）：最大正应力σmax ＝<[σw]=215 MPa，满足要求。

最大剪应力τmax ＝ <[τw]=125 MPa，满足要求。

最大位移f max=<4650/400=，满足要求。

4 基础计算4.1 钢管桩入土深度根据下图计算模型所示，单根钢管桩所受最大竖向力为，据此计算钢管桩入土深度。

图4.1-1 桩底反力图根据《港口工程桩基规范》（JTJ254-98）第4.2.4条：管桩竖向容许承载力按下式计算。

)(1A q l q U Q R i fi Rd +=∑γ式中：dQ ——单桩垂直极限承载力设计值（kN ）；R γ——单桩垂直承载力分项系数，取；U ——桩身截面周长（m ）；fiq ——单桩第i 层土的极限侧摩阻力标准值（kPa ），按表采用；il ——桩身穿过第i 层土的长度（m ）；R q ——单桩极限桩端阻力标准值（kPa ）；A —— 桩身截面面积。

取XLDS1钻探孔位处地勘图，计算钢管桩入土深度及受力情况，该部位地层信息及土层摩阻力如表：表4.1-1 XLDS1土层摩阻力统计设钢管桩入第三层深度为L ，计算得：）358.820（61.014.345.111.245L +⨯⨯⨯⨯=计算得，L=，钢管桩入土总深度H=+=，取入土深度（考虑河床标高）。

4.2 钢管桩稳定性稳定性应按下式进行验算：fN NW M ANExx x xmx x ≤-+)8.01('γβϕ式中：x ϕ——对x-x 的轴心受压构件稳定系数；xM ——所计算构件段范围内对轴的最大弯矩； 'ExN ——参数，)1.1/(22'x Ex EA N λπ=；xW ——对轴的毛截面模量；mx β——等效弯矩系数；钢管桩桩顶标高为+，河床标高为，则钢管桩的实际长度12m 。

则，2.113212.01220=⨯==x x x i l λ623222'1072.2）2.1131.1（/188491020614.3)1.1/(⨯=⨯⨯⨯⨯==x Ex EA N λπ 查询《钢结构设计规范》（GB50017-2003）中附录C 中表C-2，利用内插法计算，钢管桩475.0=x ϕ。

则，MPaMPa N N W M AN Exx x xmx x 21576.3638.938.27)27201.2458.01(224758515.1105.220.118849475.0101.245)8.01(63'≤=+=⨯-⨯⨯⨯+⨯⨯=-+=γβϕσ 5 结论从以上的计算结果看，栈桥结构在强度、刚度、稳定性等方面均满足规范的要求，并留有一定的富余。