西南院栈桥计算书.doc

宜宾港重件码头工程栈桥计算书编 制： 复 核： 审 核： 安徽省交通规划设计研究院三月目录一、基本参数- 1 -1.1钢平台布置- 1 -1.2荷载形式- 1 -1.3栈桥设计方案- 2 -1.4栈桥计算参数- 2 -二、结构检算- 3 -2.1 模型的建立- 3 -2.2 相关规范- 3 -2.3 墩顶分派梁检算- 3 -2.4 贝雷梁检算- 4 -2.5 I25a工字钢横梁检算- 6 -2.6 桥面板5mm花纹钢板检算- 7 -2.7钢管桩检算- 8 -宜宾港重件码头工程栈桥计算书一、基本参数1.1钢平台布置钢栈桥采用型钢与321贝雷架组合结构，连接施工便道与1#、2#承台基础，以方便施工。纵向钢平台纵向长度18m，宽度5m；横向侧钢平台横向长度52.8m，宽度9m。桩基纵向间距6m，横向间距1.63.6m。钢平台与承台连接处设立活动分派梁，方便装拆。1.2荷载形式(1)混凝土搅拌运送车通过栈桥车辆荷载按30t混凝土搅拌运送车考虑，混凝土搅拌运送车重轴（后轴）单侧为4轮，单轮宽30cm，双轮横向净距10cm，单个车轮着地面积=0.2*0.3 m2。两后轴间距135cm，左侧后双轮与右侧后双轮距190cm。车总宽为250cm。混凝土搅拌运送车前轴重P1=50kN，后轴重P2=250kN。荷载图示如下：图1-1 整体模型图设计通车能力：车辆限重30t，限速10km/h，按通过栈桥车辆为30t混凝土搅拌运送车满载时考虑，后轴按250kN计算。不考虑船只和排筏的撞击力，施工及使用时做好安全防护措施。(2) 履带式吊车30t履带式吊车吊重10t，一侧履带接触宽度为0.6m，长度为4m，履带吊行走宽4m、工作宽4.3m；吊车按均布荷载+集中力进行加载，其活载比混凝土搅拌运送车活载作用效应小得多，故在此亦不做检算。1.3栈桥设计方案栈桥拟采用双排单层贝雷梁片桁架结构为梁体作为重要承重结构，进台通道桥面宽设计宽为6m,钢平台宽8m，总长52.8m。具体设立情况见附图宜宾港重件码头工程栈桥布置图。(1) 栈桥设立规定栈桥承载力满足：30t混凝土搅拌运送车行走和32t履带吊车在桥面行走规定。栈桥的平面位置不得妨碍钻孔桩施工及承台施工，可以满足整个施工期间的规定。栈桥施工及运营保证航道正常通行。(2)栈桥结构栈桥至下而上依次为：钢管桩基础：设计钢管在细圆砾土层入土深度约10m，栈桥普通墩采用600*8mm钢管桩基础，墩中心间距横桥向2.8米和5.8米；纵桥向2.7米和3.6米。钢管桩内填充河砂增长稳定性。依据钢管桩入土深度情况拟采用桩长915m不等的钢管桩。I40a工字钢横梁：墩顶横梁采用焊接的I40a工字钢。贝雷梁主梁：主梁采用双并321军用贝雷梁桁架结构，桁架由两排贝雷片加联系杆件拼装，贝雷片间距中心距0.90m，桁架间距1.1m。桥面系：贝雷梁上横铺I25a工字钢400mm的横向分派梁，I25a工字钢分派梁上满铺厚度为5mm的花纹钢板做为栈桥的桥面。1.4栈桥计算参数贝雷桥采用材料的允许应力按基本应力提高30%（查公路施工手册.桥涵1043页）。(1)单片贝雷：每片贝雷重287kg（含支撑架、销子等），I=250497.2cm4，E=2105Mpa，W=3578.5cm3，M=788.2 kNm, Q=245.2 kN。(2)I40a：截面积102.0 cm2，每米重量80.4kg , Ix=32240cm4，E=2105Mpa，Wx=1433cm3,Sx=836.4 cm3，腹板厚11.5mm。(3)5mm厚扁豆形花纹钢板。(4)车辆冲击系数：由查公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2023)知，冲击系数采用1.3。考虑栈桥实际情况，进台通道按单车道验算，钢平台采用双车道布置；车辆荷载按实际混凝土搅拌运送车轴重定义，人群荷载不计。二、结构检算 2.1 模型的建立整体模型采用MIDAS/CIVIL程序建立，如图2-1所示，上部结构采用空间梁格建立，墩顶I40a分派梁、贝雷梁、I25a横梁均采用空间梁单元模拟，上部结构与墩顶I40a分派梁采用弹性支座连接，桩顶采用固结约束。图2-1 整体模型图2.2 相关规范(1) 公路桥涵设计通用规范JTG D60-2023(2) 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2023(3) 公路桥涵钢结构及木结构设计规范JTJ 025-862.3 墩顶分派梁检算墩顶分派梁采用I40a工字钢，点焊连结在钢管桩顶部，按设计施工图实际构造建立模型，按照公路桥涵设计通用规范JTG D60-2023第4.1.6条，进行主梁承载能力极限状态内力组合，并采用公路桥涵钢结构及木结构设计规范JTJ 025-86，按允许应力法进行梁内力验算。承载能力极限状态最不利组合下应力验算结果如下图所示。图2-2 墩顶分派梁应力图由图2-2计算结果可以看出，进台通道与钢平台车道荷载交汇处，组合应力值最大，达34.2Mpaw1451.3=188.5MPa符合规定。（允许应力w值按公路桥涵钢结构及木结构设计规范JTJ025-86按临时结构取允许弯曲应力值乘以1.3倍系数）挠度验算亦按照公路桥涵设计通用规范JTG D60-2023第4.1.6条，进行主梁承载能力极限状态组合内力下计算挠度。挠度验算结果如下图所示：图2-3 墩顶分派梁挠度计算图组合内力下的最大扰度3.43mm12mm 满足规定。2.4 贝雷梁检算贝雷桥采用材料的允许应力按基本应力提高30%进行临时结构验算。单片贝雷：计算参数取I=250497.2cm4，E=2105Mpa，W=3578.5cm3，允许内力按M=788.2 kNm, Q=245.2 kN控制。按照公路桥涵设计通用规范JTG D60-2023第4.1.6条，进行贝雷梁承载能力极限状态内力组合，进行抗弯和抗剪验算；并采用公路桥涵钢结构及木结构设计规范JTJ 025-86，按允许应力法进行梁内力验算。承载能力极限状态最不利组合下验算结果如下图所示。图2-4 贝雷梁弯矩图图2-5 贝雷梁剪力图由上图计算结果可以看出，进台通道与钢平台车道荷载交汇处，贝雷出现梁弯矩和剪力最大值。最大弯距197 kNm2M2788.2=1576.4kNm最大剪力206.4 kN2F= 2245.2=490.4kN故双排单层贝雷桁架梁弯矩和剪力验算满足规定。主桁最大挠度计算:按照公路桥涵设计通用规范JTG D60-2023第4.1.6条，进行主梁承载能力极限状态组合内力下计算挠度。挠度验算结果如下图所示：图2-6 贝雷梁挠度计算图组合内力下的最大扰度0.32mmf20mm 满足规定。2.5 I25a工字钢横梁检算按照公路桥涵设计通用规范JTG D60-2023第4.1.6条，进行主梁承载能力极限状态内力组合，并采用公路桥涵钢结构及木结构设计规范JTJ 025-86，按允许应力法进行梁内力验算。承载能力极限状态最不利组合下应力验算结果如下图所示。图2-6 I25a工字钢应力图由图2-2计算结果可以看出，最大组合应力值154.4Mpaw1451.3=188.5MPa符合规定。（允许应力w值按公路桥涵钢结构及木结构设计规范JTJ025-86按临时结构取允许弯曲应力值乘以1.3倍系数）挠度验算按照公路桥涵设计通用规范JTG D60-2023第4.1.6条，进行主梁承载能力极限状态组合内力下计算挠度。挠度验算结果如下图所示：组合内力下的最大扰度4.82mm7.5mm 满足规定。2.6 桥面板5mm花纹钢板检算按照公路桥涵设计通用规范JTG D60-2023第4.1.6条，进行主梁承载能力极限状态内力组合，并采用公路桥涵钢结构及木结构设计规范JTJ 025-86，按允许应力法进行梁内力验算。承载能力极限状态最不利组合下应力验算结果如下图所示。图2-6 桥面板5mm花纹钢板应力图由图2-2计算结果可以看出，最大组合应力值91.8Mpaw1451.3=188.5MPa符合规定。（允许应力w值按公路桥涵钢结构及木结构设计规范JTJ025-86按临时结构取允许弯曲应力值乘以1.3倍系数）挠度验算按照公路桥涵设计通用规范JTG D60-2023第4.1.6条，进行主梁承载能力极限状态组合内力下计算挠度。挠度验算结果如下图所示：组合内力下的最大扰度3.21mm7.5mm 满足规定。2.7钢管桩检算普通墩横桥向桩中对中间距为3.6m，采用6008mm钢管桩。以承台底面标高249.15计，水深按施工水位计算取7.28m，钢管桩露出水面按4.615m计。经分析：混凝土搅拌运送车加恒载作用下为普通墩钢管桩荷载最不利荷载，故仅检算该工况。(1)桩基承载力检算由模型提取桩顶支撑反力，如下图所示。桩基承载力：每根钢管桩设计承载力为Pmax=303kN。管内填砂密实，采用打桩振动锤击下沉,不计钢管桩桩侧摩阻，按支承桩考虑。桩身强度：桩基采用600mm钢管桩，用砂填实。 (2)钢管桩长度拟定单桩轴向承载力按303kN考虑。不考虑土侧摩阻力对承载力的奉献，由PApfrk+uC2ihifrki303kN查宜宾港一期工程初步设计阶段工程地质勘察报告，见下表。工程区岩土物理力学参数建议值表岩土名称分层号天然含水率W (%)压缩模量Es (MPa)变形模量E0 (MPa)承载力设计值fd (KPa)渗透系数K(10-3cm/s)钻（冲）孔灌注桩极限侧阻力标准值qsik(Kpa)极限侧阻力标准值qsik(Kpa)粉质粘土35.134.1312013.040粉 土37.73.541107.5130卵 石-122.43003.76180-211.0800250强风化泥岩-1300300中风化泥岩-2500天然单轴抗压强9.55MPa强风化砂岩-1350400中风化砂岩-21200饱和单轴抗压强度28.8MPafrk由地质资料知取500KPa，U0.61.885m，A0.60.080.015，0.6，0.05解得h6m，故钢管桩长度为（6+7.28+4.615）=17.895m，实际桩长按18m取值。综合以上检算：该栈桥设计安全，可以满足施工需要。