栈桥计算

一、基本资料

1、工程概况

栈桥全长33m，桥面宽5.5m，栈桥顶面标高+9.3m，流速为2m/s，施工高潮水位+5.7m，设计风速为40m/s(台风设防)，栈桥处河床标高-4.444m，栈桥范围内河床覆盖层依次为填筑土、中砂、淤泥及亚粘土等。

2、荷载

荷载类型

桥面系：200mm钢筋混凝土板(倒用宁德栈桥桥面板);

栈桥上走行汽-20、混凝土搅拌车和KH-180履带吊(施工时考虑最大吊重20t);

混凝土搅拌车按汽-20计算，KH-180履带吊自重按50t计算;

贝雷梁自重:按每片以0.1t/m计；

桥面系和施工荷载作用在每组贝雷梁上以0.6t/m2计。

3、贝雷梁：

贝雷梁每片长3m，重300kg，不加强桥梁单排单层允许弯距788.2kN〃m，允许剪力245.2kN，最大计算跨径为10.5m。（栈桥横断面布置如图1）

图1(单位：mm)

4、设计使用钢材

I40a，截面特性:

2

861000mm

A=

4

I=

217200000m m

3

W=

1090000mm

型钢、钢管桩允许应力

抗拉、压 [σ] =170MPa

]=170MPa

抗弯 [σ

W

抗剪 [τ]=120Mpa

5.覆盖层描述：

钢管桩的承载力以3#墩位处的钻孔桩柱状图(CZ3-1)作为计算依据。钢管桩依次穿过填筑土层、中砂层、淤泥层，进入亚粘土层。计算桩的水流冲击力时水位按+5.7m考虑，河床面标高按-4.444m计算，局部冲刷考虑3.0m，锚固点在局部冲刷线以下5d处。

土层特性表

6.钢管桩

φ630mm，δ=6mm，考虑腐蚀作用，腐蚀0.5mm，故

S=π(D²-d²)/4

=3.14(0.628²-0.618²)/4

=0.0098㎡

I=π(D 4-d 4)/64

=3.14(0.6284-0.6184)/64 =0.00047481m 4

W =π(D 3-d 3)/32

=3.14(0.6283-0.6183)/32 =0.001817 m 3

U=πD =3.14×0.628=1.97m

7. 计算原则、公式 桩承载力计算

桩顶受力一部分由桩周土的摩擦力承担，一部分由桩底承担: ()∑+=

αλAR l f a U P i i i 2

1

][ 《铁路桥涵设计规范》 [P ]——— 桩的允许承受力，KN ； U ——— 桩身截面周长，m ；

i l ——— 各土层厚度，m ； A ———桩底支承面积，2m ；

f i ——— 桩周围土极限摩阻力，KPa ；

R ———桩尖土的极限承载力，KPa ；

i α、α——— 震动桩对各土层桩周摩阻力影响系数，对于打入桩

取1.0。

λ ———系数，在本次计算中取1。

注明：考虑钢管桩底提供的承载力较小，此处计算忽略不计。 水流力计算

g

V KA

P 22

γ= 《铁路桥涵设计规范》

P ——压力，（KN ）

K ——桥墩形状系数，取0.75 V ——水流设计速度（m/s ）取2m/s

γ——水容重（10KN/m 3）

A ——与水流方向垂直平面上的投影面积（m 2） g ——重力加速度，m/s 2

局部受压

f l t F

z

w c ≤=

ϕσ 《钢规》

F ——集中荷载

ϕ——集中荷载增大系数，取1.0

w t ——腹板厚度

z l ——集中荷载在腹板计算高度上边缘的假定分布长度，按下式计算：

z l ＝a+2h y 。

a ——集中荷载延梁跨度方向的支撑长度。 h y ——梁面至腹板计算高度上边缘的距离。

剪力计算

][max τδ

r m C I QS

t ≤=

《桥规》 Q ——计算截面沿腹板平面作用的剪力

S ——计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩 I ——毛截面的惯性矩

δ——腹板厚度

C r ——剪应力分布不均匀允许应力增大系数

当t max /t o ≤1.25时C r ＝1.0 当t max /t o ≥1.50时C r ＝1.25

当t max /t o 在1.25与1.50之间时，C r 按直线比例计算

δ

h Q

t o =

h 、δ分别为腹板的高度和厚度

压弯构件稳定计算

][21σμ

φφ≤+m m W M

A N 《桥规》 N ——轴心压力

M ——构件中部1/3长度范围内最大计算弯矩 A m ——构件毛截面积 W m ——毛截面抵抗矩

1φ——轴心压杆允许折减系数，即轴心压杆稳定系数。

2φ——构件只在一个主平面受弯时的允许应力折减系数。

μ——考虑压弯构件中的附加弯矩而引起的系数。 当 N/ A m ≤0.151φ[σ] 时，取μ＝1.0

当 N/ A m >0.151φ[σ] 时，μ＝m EA nN 22

1πλ-

其中 λ——构件在弯矩作用平面内的长细比；

n ——压杆容许应力安全系数，主力组合时n ＝1.7。

二、计算过程

1、桥面板 计算从略

2、贝雷梁

按汽-20、混凝土搅拌车和KH-180履带吊(吊重20t)分别计算，其中混凝土搅拌车荷载按汽-20的车辆荷载假定，最大计算跨径为10.5m 。

工况1：边上一组(两片)贝雷梁的弯矩最不利工况 KH-180履带吊在如下图所示的位置跨中起吊