钢桥计算书

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附件:
县道南美路(XKC3)沱江大桥加宽改造工程
栈桥及钢平台计算书
计算人:何桂生复核人:孙龙
中铁九局集团有限公司内江市县道南美路沱江大桥加宽改造工程项目经理部
2015年11月
内江市县道南美路沱江大桥加宽改造工程
钢栈桥计算书
一、概述
1
钢栈桥主栈桥位于沱江大桥右幅边线2米外,拟建栈桥分为两段,从西岸方向起点河岸侧往2号墩为第一段,钢栈桥起点(K0+519.44)标高304.5m,终点(K0+564.544)标高304.5m,无纵坡;东岸方向,从3号墩至东岸岸边,主桥墩7号墩与6号墩之间,钢栈桥起点(K0+661.04)标高303.5m,终点(K0+784.04)标高303.5m,钢栈桥全长213m,无纵坡。考虑主桥桩基、立柱、系梁施工,全桥布,2-6号墩修建支栈桥和平台各5个。桥墩采用钢管桩基础,桥台采用砼基础。
(12)从不利情况考虑,取水流最大流速1m/s.。(沱桥桥梁通航论证报告里为0.275m/s。)
4
结构材料Q235
屈服强度:σs=235 Mpa
轴向容许应力:[σ] =140MPa
抗拉、抗压和抗弯容许强度:[σw] =145MPa
抗剪容许强度:[τ]=85MPa
材料Q345
屈服强度:σs=345 Mpa
弯矩图(Mmax=8.35N.m,Qmax=16.74kN)
选用I12.6a,则 Wx=77cm3;
σ=M/W=8.35kN.m /77 cm3=108.4MPa<[σ] =188.5MPa;满足强度要求。
τ=QS/Ib=16.74/10.8/0.5=31MPa<[τ]=110MPa
(根据公路桥涵钢结构及木结构设计规范第1.2.10条有:对于临时结构有1.3 [σ]=145×1.3=188.5Mpa),[τ]=85×1.3=110Mpa)
轴向容许应力:[σ] =200MPa
抗拉、抗压和抗弯容许强度:[σw] =210MPa
抗剪容许强度:[τ]=120MPa
钢材的物理性能指标
弹性模量E=2.06×105 MPa
剪切模量G=0.81×105 MPa
质量密度ρ=7850kg/m3
④ 双排单层贝雷梁容许弯矩M=1576.4N.m*2
单排单层贝雷梁容许剪力Q=245.2kN*2
P1面板=62.8kg*0.24*1.0=0.15kN/m。
(2)施工及人群荷载:不考虑与料车同时作用。
(3)I12.6断面内间距为24cm,321型贝雷横向分配梁最大间距为1m,其受力计算按照跨径为1m进行验算。
运料车轮压:单组车轮接地尺寸为0.6m×0.2m,每组车轮压在3根I12.6上,则单根I12.6承受的荷载按照集中力计算为100kN÷3=33.33kN;
下:
车载示意图
受力分析
弯矩图(Mmax=-0.94N.m,Qmax=22.333kN)
1)弯曲强度
Mmax=0.94KN.m
满足要求。(根据公路桥涵钢结构及木结构设计规范第1.2.10条有:对于临时结构有1.3 [σ]=145×1.3=188.5Mpa),[τ]=85×1.3=110Mpa
2)剪切强度
设计速度:10km/h
设计安全等级:二级
设计基准期:2年
设计最高水位:300(根据评审结果,施工时按照301.65考虑。)
(10)栈桥桥面顶标高,西岸高度304米,东岸303.5米。
(11)行车要求:主栈桥、支栈桥同一跨内,仅允许2辆10立方米罐车一空一载重车车辆通行;履带吊施工作业时,仅允许单跨单车通行。钻孔平台运行8吨锤冲击锤作业。
截面积A=8*1000=8000mm2=8*10-3m2
荷载计算
罐车每组轮压最大荷载为100KN。轮压接地尺寸0.6*0.2m。轮压每平方米荷载为:q=100/0.6/0.2=833.33KN/m2;QY50吨履带吊单条履带每平米每条承受荷载89.8KN/m2.取罐车轮压对桥面板花纹板进行检算如下:
(2)施工及人群荷载:不考虑与汽车同时作用
(3)汽车轮压:单轴最大荷载为罐车荷载=100kN,单组轮压荷载,履带荷载:履带吊单根工字钢最大集中荷载P=640/2/4.69*1m=68.23KN。取罐车轮压计算。
从设计图上知道,支栈桥考虑罐车一单轴作用于分配梁跨中,此时分配梁承受最不利弯矩。
(4)假定一空一载并排行走,如下图:
1.4.4施工荷载及人群荷载。
施工荷载及人群荷载按3kN/m2计。
二、荷载布置
1
1、上部结构恒重
1.1钢便桥面层:8mm厚钢板,单位面积重62.8kg,则0.628kN/m。
1.2面板加劲肋工12.6,单位重14.21kg/m,则0.15kN/m,间距0.24m。
1.3上承式面层横向分配梁:I22a,单位重33kg/m,则0.33kN/m;
钻孔平台简况:根据主桥桥墩位置进行布置,靠近支栈桥边布置。宽度6m,长度18m。梁部使用贝雷梁搭设:每断面布置2组单层贝雷梁,每组2片,采用120支撑架连接,组间距分布为:3.96m。贝雷梁上设横分配梁,横向分配梁为Ι22a工字钢,间距0.75m,分配梁长度为6米。桩基采用单排桥脚形式,采用3根630mm*10mm及以上规格钢管桩。桥面采用[25a槽钢,间距3cm。车道外侧设1.2m高防撞护栏。其相关布置图如下:
a.单个汽车后轮宽*长=0.3*0.2,单组接地尺寸0.6*0.2,当汽车后2组轮胎通过时,将花纹钢板视作8跨连续梁计算受力(取一组车轮荷载计算);
将最大荷载轮压100KN转化为线均布荷载:q1=100/0.6=166.67KN/m
b. 花纹钢板自重产生的荷载自动计算在模型中。
取两个轮子宽度为60cm,按工况一对其进行受力分析。采用SAP2000建立受力模型如
工况1:结构自重(恒载)+机械验算荷载
2.2对于钢管桩的验算,考虑钢管桩为栈桥基础,是结构的重中之重的受力部分,采用:
工况2:结构自重(恒载) +车辆荷载+风荷载+流水荷载+汽车制动力。
为简化计算且根据施工实际情况,人群荷载和施工荷载不考虑在工况中且挠度计算也采用上述工况计算。钻孔平台仅考虑冲击锤荷载,冲击锤荷载总重约20吨,荷载较小,不予计算。
履带吊单根履带宽度0.76m。压在4根工字钢上,则单根工字钢承受的荷载按照集中力计算为:640KN/2/4.69m/4*1m=17.06KN.
取运罐车荷载简算,取1mI12.6,运料车荷载压在跨中,假定直接作用于I12.6工字钢上,按简支梁进行计算,按工况一对其进行受力分析。
计算模型如下:
荷载模型
受力模型
后轴重力标准值:2×200kN
前轮着地面积:0.30m×0.20m
后轮着地面积:0.60m×0.20m
满载荷载示意图
空载荷载示意图
1.4.2施工用50吨履带吊+14吨吊重,结构重要性系数考虑1.0,按64吨荷载对栈桥结构的各个部位的刚度、稳定性、绕度等进行验算。
64吨验算荷载履带吊示意图
1.4.3设计行车速度10km/h。
计算中忽略了8mm厚面板及钢框架整体分配作用,为此上述计算中是偏安全的,该桥梁面系结构设计满足临时钢结构强度刚度规范要求。
挠度fmax=0.000798m<L/250=1.0/250=0.004m,满足要求。
2
主支栈桥、支栈桥分配梁荷载分析:
(1)桥面板均布荷载:q1=16/6/2=1.334kN/m,分配梁间距1m,分配梁承受线性荷载=1.334KN/m。分配梁荷载自动计算在模型中。
《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)
《低合金高强度结构钢》(GB/T 1591-2008)
《热轧型钢》(GB/T 706─2008)
《公路工程技术标准》(JTG B01-2003)
《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)
《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ 025-86)
4、验算荷载:
1.4.110立方米罐车荷载,安全等级2,结构重要性系数1.0,限速10km/h,不考虑汽车冲击力,考虑45吨荷载验算:栈桥结构的各个部位的刚度、稳定性、挠度等。
10方混凝土罐车:载重时重量45t. --栈桥运营荷载
总重:450kN
轮距:1.8 m
轴距:4 m+1.5m
前轴重力标准值:50kN
Q=22.33KN
满足要求。(根据公路桥涵钢结构及木结构设计规范第1.2.10条有:对于临时结构有1.3 [σ]=145×1.3=188.5Mpa),[τ]=85×1.3=110Mpa
3)刚度分析
扰度 <L/250=0.24/250=0.00096m,满足要求。
1.2、桥面系12.6工Βιβλιοθήκη Baidu钢
(1)自重均布荷载:0.15kN/m,电算模型自动附加在计算中,不另外进行添加。
上部结构布置形式一
单排墩下部布置形式一
上部结构布置形式 二
单排墩下部布置形式二
上部结构布置形式 三
单排墩下部布置形式三
桥台采用L型,长度6米,宽度1.5米,高度1.0米,栈桥贝雷梁及以上结构直接落在砼桥台顶上,端头修建长度6米,高度1.87米,宽度0.5米的背墙。
2
《建筑结构荷载规范》(GB 50009─2001)
1.5纵向主梁:321贝雷梁:单组1.0kN/m;
1.6桩顶承重梁主梁1:H600*200,单位重106.135kg/m ,则1.06135kN/m。
1.7剪刀撑或水平连接撑双拼[20a,单位重0.226KN/m。
1.8Φ630*10mm钢管桩,单位重152.9Kg.单位重1.529KN/m。
2
2.1对栈桥上部结构桥面系、分配梁、贝雷梁、承重梁计算采用:
三、上部结构内力计算
1
1.1、桥面花纹钢板
用8mm厚Q235花纹钢板材料,焊接在横向分配梁上,分配梁间距为24cm,计算跨径为0.24m。弹性模量E=2.1*105MPa,密度取 。取单位宽(1m)作为计算截面其参数:
惯性矩: =4.2667*10-8m4
截面抵抗矩: =1.0667*10-5m3
面积矩 =8*10-6m3
计算模型如下:
受力模型
弯矩、剪力图(Mmax=17.51kN.m ,Qmax=88kN),fmax=0.00031m
(5)假定罐车单轴作用于分配梁跨中如下图:
计算模型如下:
受力模型
弯矩、剪力图(Mmax=23.49kN.m ,Qmax=86.34kN),fmax=0.0002m
选取最大内力值Mmax=23.49kN.m ,Qmax=88kN,fmax=0.00031m对分配梁进行设计
主栈桥简况:栈桥桥面宽度6m。栈桥梁部使用贝雷梁搭设:每断面布置3组单层贝雷梁,每组2片,采用90支撑架连接,组间距分布为:1.35+1.35。贝雷梁上设横分配梁,横向分配梁为Ι22a工字钢,间距1 m,分配梁长度为6米。桩基采用二种布置形式:a,单排桥脚形式,采用3根630mm*10mm规格钢管桩;b,复式桥脚,采用双排6根630mm*10mm及以上钢管桩。承重梁为单拼H600*200钢,桥台采用砼桥台基础。桥面采用专用桥面板,车道两侧设1.2m高防撞护栏。其相关布置图如下:
选用I22a,查《钢结构计算手册》得各相关力学参数如下:
、公司技术支持、工法成果、机械设备状况、施工技术与管理能力。
、沱江大桥相关设计图纸,地质报告。
3
钢便桥:主栈桥长度258米。
钢便桥跨度:321型贝雷最大跨径12米。
钢便桥行车道宽度6m。
桥面纵坡:0.0%。
设计荷载:轮式荷载:10立方米砼罐车,自重+载重45吨;履带荷载:QY50吨履带吊自重50吨+最大吊重14吨。(考虑现场代表性的最大荷载车辆)
《公路桥涵施工技术规范》(JTJTF50─2011)
《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007)
《港口工程桩基规范》(JTJ 254-1998)
当地河道相关地质资料。
《装配式钢桥使用手册》
、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;
、为完成本工程拟投入的施工管理、专业技术人员、机械设备等资源;
上部结构布置形式
桥墩下部布置形式
支栈桥简况:根据主桥桥墩位置进行布置,靠近桩基边离桩基边线为2.5m。栈桥桥面宽度6m,长度21或24m。梁部使用贝雷梁搭设:每断面布置3组单层贝雷梁,每组2片,采用90支撑架连接,组间距分布为:1.35+1.35。贝雷梁上设横分配梁,横向分配梁为Ι22a工字钢,间距1 m,分配梁长度为6米。桩基采用单排桥脚形式,采用3根630mm*10mm及以上规格钢管桩。桥面采用专用桥面板,车道外侧设1.2m高防撞护栏。承重梁为单拼H600*200钢,其相关布置图同主栈桥。
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