栈桥(便桥)计算方案

栈桥工程计算方案
一、结构形式
栈桥总长45m，宽6m，北起大桥左幅5#墩至右幅6#墩，起止里程为K11+975~K12+020，根据水文调查与施工需要拟暂定栈桥面标高为3.5m，栈桥根据场地形、地貌，河床变化以及施工条件布置按每15m设置一跨，共3跨，在4号墩处与施工便道衔接，为适应栈桥钢构件温度变化,栈桥每隔一定距离设一道温度缝。

采用Φ800×10mm钢管桩基础与“321”贝雷桁架梁结构，采用I56工字钢作为栈桥下横梁,其上搁置“321”军用贝雷梁，贝雷梁上搁置横、纵向分配梁，然后铺设桥面板；贝雷梁上铺I16@40工字钢纵向分配简支梁（每一跨纵向10片型钢）、两列单层双排321贝雷桁架梁与I25a@150横向分配梁、桥面上敷设δ=12mm钢板宽为4.2米, 桥跨为15 m。

二、荷载布置
l、上部结构恒重(6米宽计算)
(1) δ10钢板：6×l×0.01×7.85×10=4.71KN／m
(2) I14向分配梁:3.56／m
(3) I25a横向分配梁：2.67KN／根
(4)贝雷梁：6.66 KN／m
(5)HK600a下横梁：12.45KN／根
2、活荷载
(1) 20t砼车
(2) 履带吊50t，0.18Mpa
(3) 施工荷载及人群荷载：4KN／㎡
考虑栈桥实际情况，同方向车辆间距不小于24米，即一跨内同方向最多只布置一辆重车，并考虑满载砼罐车和空载砼罐车错车。

三、上部结构内力计算
<一>桥面钢板内力
1、20t砼车作用
荷载分析(计算宽度取0.5m)：
①白重均布荷载：q1=0.5×0.01×10×7.85=0.392KN／m
②施工及人群荷载：不考虑与砼车同时作用
③20t砼车轮压：60／0.6=100KN／m
由荷载分析可确定，自重荷载及施工人群荷载可忽略不计。

跨中弯矩M=ql²/8=0.125×100×0.352=1.53125KN·m
W=bh²／6=0.5×0.01²/6=0.833×10-6m³
σ=M/W=183.8MPa<[σ]=200Mpa
满足强度要求。

2、50t履带吊
荷载分析(计算宽度取1．0m)：
①白重均布荷载：忽略不计
②施工及人群荷载：不考虑与履带吊同时作用
③50t履带吊轮压：180×1.0=180KN／m
由荷载分析可确定，自重荷载及施工人群荷载可忽略不计。

跨中弯矩M=ql²/8=0.125×180×0．35²=2.76KN·m
W=bh²/6=1．0×0．01²/6=1.67×10-5m3
σ=M／W=165.3MPa<[σ]=200Mpa
满足强度要求。

<二>I14纵向分配梁内力
1、20t砼车
单边车轮作用在跨中时，纵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(计算宽度取0．35m)：
①自重均布荷载：忽略不计
②施工及人群荷载：不考虑与砼车同时作用
③20t砼车轮压：60×0.35／0.6=35KN
单边车轮布置在跨中时弯距最大
M maxl=Q1/4=35 ×1.5/4=13.13KN·m
2、履带—50t
荷载分析(计算宽度取0.35m)：
①自重均布荷载：忽略不计
②施工及人群荷载：不考虑同时作用
③50t履带吊轮压：q=180×0.35=63KN／m
M max2=ql²/8=63×1.52／8=17.72KN·m
选用I14则W=102cm³
σ=M／W=17.72／0.102=173.7MPa<[σ]=200Mpa
满足强度要求。

<三>I25a横向分配梁内力计算
l、20t砼车
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(计算宽度取1．5m)：
①自重均布荷载：忽略不计
②施工及人群荷载：不考虑
③20t砼车轮压：60×2=120KN
单边车轮布置在跨中时弯距最大
M max1=Ql/4=120×2.4/4=72KN．m
2、履带-50t
荷载分析(计算宽度取1．5m)：
①自重均布荷载：忽略不计
②施工及人群荷载：不考虑与履带吊同时作用
③50t履带吊轮压：Q1=0．7x180x1．5=189Kn
Q2=0．7x180x1．5／3=63Kn
按超静定建模计算，则
M max2=68KN·m
选用I25a 则A=48.54 cm2W=402cm3
σ=M/W=72／0.402=179MPa<[σ]=200Mpa
满足强度要求。

(四)30m跨横向分配梁计算
此时的计算跨度为5.25m
l、20t砼车
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(计算宽度取1．5m)：
①自重均布荷载：忽略不计
②施工及人群荷载：不考虑
③20t砼车轮压：Q=60KN
单边车轮布置在跨中时弯距最大
M max1=60×(2.625-0.7)=115.5KN.m
2、履带—50
荷载分析(计算宽度取1．5m)：
①自重均布荷载：忽略不计
②施工及人群荷载：不考虑与履带吊同时作用
③50t履带吊轮压：Q=O．7x180x1．5=189Kn
则M max2=136.8kN·m
选用I32a则A=52．717 cm2W=692cm3
σ=M/W=136.8／692=197.7MPa<[σ]=200Mpa
满足强度要求。

(五)贝雷梁内力计算
12米跨
计算跨径为L什=12m(按简支计算)
(1)20t砼车
荷载分析：
①自重均布荷载:q1=5.5+3.56+6.66+2.67／1.5=17.5Kn/m
②施工及人群荷载：不考虑与砼车同时作用
③20t砼车(一辆)(按汽车一20级重车)在跨中错车时的受
力最不利：
P=60KN P=坦01<N P=L20KN
则：
(2)50t履带：吊布置在跨中时
①自重均布荷载：q1=17．5Kn／m
②施工及人群荷载：不考虑与履带吊同时作用
③50t履带吊轮压：q=180 ×0.7×4/3=168Kn／m
选用3组双排单层贝雷架，则
[M]=1576.4×3=4729．2kN．m
M max=M max2=2396.2 kN．m<[M]=4729.2kN．m
满足强度要求。

同理，可得在15m跨、18m跨、24m跨、30m跨情况下的贝雷架选型
其结果如下表所示(最不利工况同12m跨一样)
<六>下横梁内力
存计算时只考虑履带吊工况即可，计算跨距为4．91II
15m跨
受力分析：
①自重均布荷载：q=30Kn／m
②施工及人群荷载：不考虑与履带吊同时作用
③50t履带吊轮压：Q=180×O.7×5.3=667．8Kn／m 当履带吊沿栈桥的边侧吊运东西时，贝雷架传递到下横梁的力最大
用ANSYS电算得
R3=433kN (向下)
R4=879kN (向上)
为简化计算，可将R3R4作为作用在下横梁中点的集中力来计算
M max=(879-433)×4.7／4=524.1kN·m
选用HN606×201
则W=3000cm3 A=153.3cm3
σ=M max／Wx=524.1×103／3000=175MPa<[σ]=200Mpa
剪力t=8790／153．3=57．3MPa
同理，可得在15m跨、18m跨、24m跨、30m跨情况下的下横梁选型其结果如下表所示(最不利工况同12m跨一样，也是65t 履带吊工况):
30m跨时，由于贝雷架是采用两组贝雷，作用存贝雷上的力主要传递到了桩上而不是下横梁，凶此，下横梁受力较小，采用HK500b 可以满足强度要求。

四、钢管桩承载力计算
<一>15m跨
l、单桩最人需承力
履带吊作用时钢管桩所承受的压力显然大于砼车作用时的荷载，因此计算时只需考虑履带吊作用与上层结构自重荷载组合时时的工况，且履带吊的偏心履带作用在一侧钢管桩时，此时该侧桩的承载力最大：
q=30kN／m
Q1=667.8kN
Q2=222.6kN
则：最大承载力P
P =30×7/2+667.8+(5.7 -4.4)×222.6/5.7 =823.6kN
按单桩承载力850kN计算
2、桩的嵌固点计算：
其中m=6000KN/m4
I=1.56×103m4
Z=ηT=2.02×2.2=4.44m
取桩嵌固点深度为4.5m(冲刷后泥面以下)
3、钢管桩入土深度：(考虑冲刷深水区冲刷3m，浅水区冲刷2m)
根据《公路桥涵地基与基仙设计规范》JTJ024-85第4.3.2条
式中：u一周长u=2.513m
k一安全系数，取k =1.7
α1一影响系数，对于锤击沉桩，αi=1.0
t —极限侧磨阻力
A—的截面积，A=0.5m2
σR―桩尖承载力σR=2300kPa -
λP―开口桩桩尖承载力影响系数，取λP =0.696 查看地质资料可得，12m跨栈桥下的桩，在XX号墩处的地质资料最
为不利，则有：
=(2．513×1．0×H×25+0．5×0．696×2300)／1．7
≥850
则H≥10．26m
取桩的入土深度为泥面以下l0.5m
(泥面指冲刷后的泥面，浅水区考虑2m冲刷，深水区考虑3m 冲刷)
同理可求得，15m跨、18m跨、30m跨时的桩的入土深度，其计算结果如下表所示：。