栈桥检算资料

栈桥结构计算单

1 荷载

恒载：栈桥自重=3640kN÷123m=29.6kN/m

活载：①履带-50t、②挂-100、③人群荷载

其他可变荷载：

①风力:风荷载强度

W=K1·K2·K3·W0（W0=V2/1.6）

W—风压（Pa）

K1—体形系数，取值1.3；

K2—风压高度变化系数，取值1.0；

K3—地型地理条件系数，取值1.3；

W0—基本风压值（W0=V2/1.6）

V—风速15m/s；

W=1.3·1.0·1.3·152/1.6=237.6 Pa（各参数按桥规附录查取）

②波浪力、洪水冲击力、潮水冲击力等流水压力（取Vmax=2m/s）

P=K·A·γ·V2/（2g）

P—流水压力,kN,流水压力的分布假定为倒三角形,其合力的着力点在水位以下1/3处；

K—与阻水截面形状有关的系数,取1.33；

A—阻水面积（m2）,下限计算至一般冲刷线（按53#墩的一般冲刷线计算，为-1.58m）最大阻水面积为A=0.53×（7.35+1.58）=4.73㎡

γ—水的容重,取10kN/m3

g—重力加速度9.8m/s2

V—水流速度(m/s),考虑波浪潮水与洪水的叠加取3.0m/s P=K·A·γ·V2/（2g）=1.33·4.73·10·32/（2·9.8）=28.9kN

③制动力按竖向静活载的10%计算

2 桩基分析与计算

顺桥向按单排桩桩基计算图式进行计算，并进一步分解为轴向力和横向力（剪力和弯矩）。计算简图如图1所示。

图1 顺桥向桩基计算简图

①每跨按履带-50t、挂-100同时直接作用于相临跨,同时考虑便桥恒载,冲击系数为1+μ=1+15/（37.5+L）,安全系数取1.3，则每根桩轴向力N=((500+1000)÷2+29.6×12)×（1+15/（37.5+12））×1.3÷4=468kN

②横向力按制动力按挂-100静活载的7%计算:H1=1000×7%÷

8=8.75KN

③流水压力叠加计算,水流与便桥斜交52.9°，流速按3m/s计，则 H2=28.9/4=7.23KN

④冲刷线处桩截面上的弯矩M0和剪力H0,轴向力N0

M0= H1×9.43+H2×5.95=8.75×9.43+7.23×5.95=125.5 KN·m

H0=H1+H2=8.75+7.23=15.98KN

N0=N=468kN

⑤钢管桩轴向承载力

[P]=0.5×（U×∑αiτi l i+αAσR）

[P]-沉桩单桩轴向受压容许承载力，kN

U-桩周长，m，Φ530mm桩，取1.665m；

l i- 冲刷线以下各土层厚度，m，(2)层12.6m，(2)-1层

2m，(2)-3层3m；

τi-与l i对应的各土层与桩壁的极限摩阻力，kPa, (2)层

取20kPa，(2)-1层，取35kPa，(2)-3层

取65kPa;

σR-桩尖处土的极限承载力，kPa, (2)-3层取6000kPa；

α-沉桩对各土层桩周摩阻力影响系数，取1.0；

αi-沉桩对桩底承压力的影响系数，取1.0。

A-桩底横截面积，m2，取0.0163m2。

[P]=0.5×(1.665×(1×20×12.6＋1×35×2＋1×65×3)+1×

0.0166×6000)

=480.8kN＞468kN 满足要求可用

⑥钢管桩强度检算

σmax=N/A+Mmax/W

=468/0.0163+125.5×1.3/(2.116×10-3)

=105.8MPa＜[σa]=160 Mpa 满足要求可用

3 面板和背肋计算

单块钢板宽度为1.26m，取背肋间距为31.5cm进行检算。

最不利情况为履带吊行走，以履带-50检算，考虑冲击系数1.3，安全系数2.0，则建模如图1-5所示：

图1-5 背肋检算建模示意图

计算得：Vmax=27.81kN，Mmax=9.93kN·m

所需截面抵抗矩为W=Mmax/[σw]=9.93/（145×103）=6.8×

10-5m3=68cm3。选用I12.6工字钢，则Ix=488cm4，Wx=77.4cm3，Sx=44.4 cm3，δ=5mm，则Ix/ Sx=0.11m，则剪应力τ=V·Sx/（Ix·δ）=27.81×103/（0.11×5）=50.5MPa＜85MPa。

背肋与贝雷梁采用U形钢筋焊接连接，面板与背肋焊接连接，面板按照均布荷载下两边固定的板建模计算，荷载按挂-100计算，轮着地宽度0.5m，建模如图1-6所示。

图1-6 面板检算建模示意图

计算得出：Vmax=31.25kN，Mmax=2.46kN·m

所需截面抵抗矩为W=Mmax/[σw]=2.46/（145×103）=1.7×

10-5m3=17cm3。

钢板W=bh2/3=50×h2/3=17，得出厚度h=1cm。

4 贝雷梁检算

将栈桥简化为10等跨连续梁进行计算，最不利工况为挂-100作用于端跨中，受力建模如图1-4所示。

图1-4 贝雷梁跨度选择建模示意图

计算结果如下：

跨度为12m时：Vmax=580.61kN，Mmax=1377.57kN·m

查《装配式公路钢桥使用手册》（交通部交通战备办公室）可知，不加强的单层单排贝雷桁架可承受的最大剪力为245.2 kN，最大弯矩为788.2 kN·m；单层双排可承受的最大剪力为490.5kN，最大弯矩为1576.4kN·m。由上述计算结果可知，跨度为12m时，理论计算都只需3片贝雷梁即可承受挂-100荷载，但实际上挂车行驶时，力量集中由轮下的贝雷梁承担，3片贝雷梁不能达到均匀承受荷载的要求，考虑到使用的是原甬台温铁路的既有面板，宽度5.5m，要1块半拼接作为8m面板，因此采用5片贝雷梁，按1.7+1.9×2+1.7m排列，面板错开接头放置，接头在其中一片贝雷梁上。

5 分配梁检算

考虑挂-100和履带-50同时作用在相邻跨进行桩基和分配梁的检算,考虑1.3的冲击系数和2的安全系数。建模如图1-9所示，