钢栈桥计算书

钢栈桥计算书
1 钢栈桥结构设计概述
乐平涌大桥跨越乐平涌，为形成施工运输通道，需在乐平涌上修建钢栈桥。

钢栈桥采用单车道形式，桥宽6m 。

钢栈桥按通行25.5m 小箱梁运梁车荷载进行设计。

为保证桥上行人安全，在栈桥两侧设置高度1.2m 的钢栏杆。

根据桥位处水位调查情况，栈桥顶标高定为+3.5m 。

钢栈桥下部结构采用排架式墩，每墩由2根钢管桩组成，相邻钢管间距3.5m 。

钢栈桥标准跨度为5.5m ，栈桥墩顶横梁采用2I45b ，上部纵梁采用I45b ，间距60cm 。

桥面板为倒扣的[32b ，间距37cm 。

槽钢与纵梁焊接。

钢管桩采用直径529mm ，壁厚8mm 的螺旋焊管，使用DZ90型振动锤打设，钢管桩允许承载力应能达到60t 以上。

为保证栈桥钢管桩的稳定性，相邻钢管设[20a 剪刀撑连接。

在钢管桩顶部开槽，放置横梁，横梁底部位置，在钢管上焊接[14a 作为竖向支承加劲，减小钢管局部承压应力。

2 计算依据
2.1 《公路桥涵施工技术规范 JTG/T F50-2011》； 2.2 《公路桥涵钢结构及木结构设计规范 JTJ025-86》； 2.3 《钢结构设计规范 GB50017-2003》。

3 主要构件计算参数
3.1 I45b 工字钢
24
3
3
x x x A 111.4cm 87.45kg/m I 33759cm W 1500.4cm S 887.1cm ====截面积；每米重量；
截面特性：；；,d=13.5mm 。

3.2、[32b 槽钢
min
14y y t mm ====24
3
截面积A 54.913cm ；每米重量43.107kg/m ；截面特性：I 336cm ；W 49.2cm ；。

3.3、φ529×8mm 螺旋焊钢管
24
3
x x A 98.53cm kg/m I 33719.8cm W 1274.85cm i 18.49cm ====截面积；每米重量77.89；
截面特性：；；。

上述型钢及钢管材料均采用Q235，弹性模量E=320610⨯MPa ，其强度设计值为：
抗拉、抗压和抗弯2215/f N mm =； 抗剪2125/v f N mm =。

4 主要荷载取值
4.1 车辆荷载
钢栈桥选取100t 运梁车荷载进行检算，车辆荷载立面及平面尺寸见下图。

前轴重力为40kN ，中轴重力为3x160kN,后轴重力为3x160kN ，轴距为3+2*1.4+L+2*1.4m ，轮距1.8m ，前轮着地宽度及长度为0.3x0.2m ，中、后轮着地宽度及长度为0.6x0.2m 。

立面布置
平面布置
4.2 荷载分项系数
对于结构自重，荷载分项系数取1.2；
对于汽车活载，荷载分项系数取1.4。

5、钢栈桥计算
5.1、桥面板[32b计算
栈桥桥面板采用倒扣的[32b横桥向密排布置，布置间距37cm。

取荷载最大的后轮荷载进行验算。

单个后轮荷载分布区域为20x60cm。

5.1.1 受力简图
偏于安全，简化为简支梁。

5.1.2 荷载分析
（1）、桥面板[32b自重：q1=1.2x0.43=0.52kN/m；
（2）汽车单后轮荷载由1根[32b槽钢承担，分布宽度0.6m：q2=1.4x80/0.6=186.67kN/m。

5.1.3 强度计算
弯矩图：
剪力图：
最大弯矩值Mmax=8.42kN m ⋅；最大剪力值Qmax=56.16kN 。

桥面板为倒扣的[32b 槽钢，计算参数如下： min 14y y t mm ===43I 336cm ；W 49.2cm ；b=90mm;。

max
max min
171215MPa;y M MPa f W σ=
=≤= max
max 333.4125MPa.2(2)
v Q MPa f b t τ=
=≤= 满足要求。

5.1.4 变形计算
经计算，桥面板[32b 最大挠度f=0.5mm 〈L/600=1.5mm ，满足要求。

5.2、栈桥纵梁计算
栈桥纵梁采用I45b ，布置间距60cm 。

纵梁按2跨连续梁进行计算。

5.2.1 受力简图
（1）跨中弯矩最大受力图示：
弯矩图：
（2）剪力最大受力图示：
剪力图：
5.2.2 荷载分析
（1）、桥面板及纵梁自重：q1=1.2x （6x0.43/0.37/10+0.87）=1.88kN/m ； （2）因单后轮荷载分布宽度为60cm ，纵梁布置间距亦为60cm ，可认为单后轮荷载由2根纵梁承担，所以汽车传给单根纵梁的最大荷载：P=1.4x160/2/2kN=56kN 。

5.2.3 强度计算
最大弯矩值Mmax=120.33kN m ⋅；最大剪力值Qmax=141.53kN 。

纵梁为I45b 工字钢，计算参数如下：
24
3
3
x x x A 111.4cm 87.45kg/m I 33759cm W 1500.4cm S 887.1cm ====截面积；每米重量；
截面特性：；；,d=13.5mm 。

max
max 80.16215MPa;x
M MPa f W σ==≤= max max 27.6125MPa;x
v x Q S MPa f I d
τ=
=≤= 满足要求。

5.2.4 变形计算
经计算，纵梁最大挠度f=4.6mm 〈L/600=9.2mm ，满足要求。

5.2.5支座反力计算
按剪力最大图式求得中支点反力为：
R=157.85kN。

5.3、栈桥横梁计算
栈桥横梁采用2I45b。

5.3.1 受力简图
5.3.2 荷载分析
（1）、桥面板、纵梁及横梁自重：
q1=1.2x（0.43*5.5/0.37+10*5.5*0.87/6+2x0.87）=19.32kN/m；
（2）纵梁传给横梁的力P=157.85kN。

5.3.3 强度计算
弯矩图：
剪力图：
最大弯矩值Mmax=316.4kN m ⋅；最大剪力值Qmax=403.1kN 。

横梁为2I45b 工字钢，计算参数如下：
2433x x x A 2*111.4cm 87.45kg/m I 2*33759cm W 2*1500.4cm S 2*887.1cm ====截面积；每米重量2*；
截面特性：；；,d=2*13.5mm 。

max
max 105.4215MPa;x
M MPa f W σ=
=≤= max max 39.23=125MPa;x
v x Q S MPa f I d
τ=
=≤ 满足要求。

5.3.4 变形计算
经计算，栈桥横梁f=3mm 〈L/600=8.75mm ，满足要求。

5.3.5支座反力计算
支座反力最大时的计算简图：
计算的支座反力值为：R1=531.5kN ；R=215.8kN 。

5.4、栈桥钢管桩计算
栈桥钢管桩采用直径529mm ，壁厚8mm 的螺旋焊管。

其计算参数如下：
24
3
x x A 98.53cm kg/m I 33719.8cm W 1274.85cm i 18.49cm ====截面积；每米重量77.89；
截面特性：；；。

根据前面的计算，单侧钢管桩最大受力为：P0=531.5kN 。

钢管桩最大长度考虑18m ，加上连接撑重量，按30kN 计算。

则单根钢管桩竖向最大荷载P=P0+30=561kN 。

钢栈桥钢管桩分两种情况进行检算： 5.4.1、最大荷载时的钢管桩稳定性验算
钢栈桥钢管桩顶标高按+2.5m ，钢管桩按入土2m 处为嵌固端，河床面标高按-1.0m 计算，则钢管桩计算长度0l =1.0x5.5=5.5m ，
其长细比0
l i
λ=
= 29.74，查表得ϕ=0.93， 考虑施工因素，取安全系数K=2，则单根钢管桩的允许承载力为：
[]P Af ϕ=/K=0.93×98.53×215/10/2=985kN 〉P=561kN
[P]>P,说明钢管本身的强度满足要求。

在钢管桩打设中，要求采用不小于90kW 的震动锤打设，其承载力不小于600kN 。

因钢栈桥设计为排桩形式，同一排只有两根桩，则桩顶分配梁与钢管桩的偏心理论上可消除。

5.4.2、验算洪水对钢管桩的影响
洪水位取+3.5m ，水流速度v=2m/s 。

取顺水流方向一排钢架进行计算，其受力简图如下所示：
图中集中荷载为钢管柱所受竖向力，因洪水期间钢栈桥不通行，故P 仅取自重，P=60kN 。

水流冲击力按下述公式进行计算：
2
2v F KA
g γ=
K 为形状系数，取为0.8。

g 为重力加速度，g=9.81m/s2。

v 为水的流速，v=2m/s 。

A 为阻水面积,纵梁阻水面积为 A=5.5x0.5=2.75m2。

纵梁所受流水压力为F=4.5kN ，乘以1.4的荷载分项系数后为6.3kN ，作用在钢管桩顶部。

钢管桩所受流水压力为三角形分布，钢管桩阻水面积 A=4x0.529=2.116m2。

其荷载集度
min
q =0，2
max v q KA
gh
γ==1.72kN/m ，乘以1.4荷载分项系数后为：
qmin=0，qmax=2.4kN/m 。

流水压力F 的作用点为设计水位线以下0.3倍水深处。

经计算，钢管桩受力情况为： （1）弯矩图
（2）剪力图（3）轴力图
钢管桩内力计算值：
Nmax=69.6kN；Qmax=7.97kN；Mmax=24.66kN·m。

据此验算：
N M
A W
σ
ϕ
=+=7.6+19.34=26.94MPa215
f MPa
≤=，满足要求。