双柱12m跨6m宽临时栈桥计算书

武昌晒湖路（静安路~丁字桥路）工程钢栈桥计算书武昌市政工程总公司二O一七年三月目录1.概述...............................................................................................................................11.1上部结构....................................................................................................................21.2下部构造....................................................................................................................22.计算依据........................................................................................................................23.荷载参数........................................................................................................................33.1基本可变荷载............................................................................................................33.2其他可变作用............................................................................................................54.荷载组合与验算准则..................................................................................................64.1栈桥荷载组合............................................................................................................64.2栈桥验算准则...........................................................................................................65.结构计算......................................................................................................................75.1桥面系计算................................................................................................................75.2主梁计算....................................................................................................................85.3栏杆计算..................................................................................................................145.4承重梁计算..............................................................................................................145.5桩基础计算..............................................................................................................14临时钢结构栈桥计算书1.概述拟建栈桥位于晒湖上，栈桥为主线桥施工的辅助通道，拟建栈桥桥长约174m，桥面宽6m，依据自有材料，上部采用连续贝雷梁与型钢组合，下部结构采用钢管桩基础，根据现场的地形地貌，一侧桥台采用钢管桩基础，另一侧桥台采用混凝土桥台。栈桥的结构形式为横向六排单层贝雷桁架，两侧桁架间距分0.9m，中间桁架间距为1.3m，标准跨径为12m。栈桥桥面系采用定型桥面板，面系分配横梁为I22a，间距为75cm；基础采用φ630×8mm以上钢管桩，为加强基础的整体稳定性，每排钢管桩间均采用[20a号槽钢连接成整体。本栈桥主跨按连续梁设计。栈桥设计控制荷载为12方砼罐车车辆荷载（罐车自重16T，12m³混凝土重12×2.65=31.8，共重47.8T，按50T计算），并考虑70t履带吊机墩顶起吊作业。栈桥总体布置图如图1和图2所示。图1栈桥立面布置图图2栈桥横断面布置图临时钢结构栈桥计算书1.1上部结构1.1.1跨径：栈桥标准跨径分为12m，均按连续梁设计。1.1.2桥宽：栈桥桥面净宽为6m。1.1.3主梁：栈桥主梁贝雷梁组拼，钢桥面板栈桥横桥向布置6片，详见图2所示。贝雷梁钢材为16Mn，贝雷梁销轴钢材为30CrMnSi。1.1.4支撑架：纵向主梁之间设置支撑架；1.1.5桥面板：采用组合型钢桥面板。桥面面板为8mm扁豆形花纹钢板，桥面纵梁为I12.6；桥面板尺寸为：2.0m×6.0m，桥面分配梁为I22a。1.1.6栈桥高程：栈桥桥面标高为+386.475m。1.1.7设计车速：15km/h。1.2下部构造1.2.1墩顶承重梁：均采用2I40a规格，承重梁采用6m长度。1.2.2桩基础：采用直径630mm以上规格钢管桩，单排墩每排2根或3根，如图3所示。图3基础布置图2.计算依据1）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）；2）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）；临时钢结构栈桥计算书3）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）；4）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）；5）《装配式公路钢桥多用途使用手册》（黄绍金等编著）人民交通出版社。3.荷载参数3.1基本可变荷载3.1.1汽车荷载：12m³砼罐车，车轮接地面积为0.2*0.5m，见图4、图5所示。车辆限速15km/h，不计冲击作用。图4车辆荷载的立面、平面尺寸图5车辆荷载横向布置3.1.270t履带吊机，自重70t，接触面积为2—5032×760mm2。70t履带吊机限于墩顶起吊作业。其尺寸参数见图6所示，其负荷特性表见图7所示。临时钢结构栈桥计算书图670t履带吊机外形尺寸临时钢结构栈桥计算书图770t履带吊机负荷特性表3.2其他可变作用3.2.2水流力：水流流速假定为3m/s。水流流速取3m/s，水流力为22rVRKAg,K—水流阻力系数，桩为圆形，取0.8；r—水容重，取10kN/m³；V—水流速度；g—重力加速度，取9.8m/s²；A—单桩入水部分在垂直于水流方向的投影面积；临时钢结构栈桥计算书水流力计算时，根据钢管自由长度、钢管面积以及水流速度按公式进行计算，在此以钢管桩自由长度为8m，入水6米，水面流速为3.0m/s,河床处流速为0m/s，按Ф529×8mm钢管桩进行计算。单桩所受水流力为：20.8103.060.52929.8WF＝11.66KN。流水压力合力的作用点，假定在设计水位线以下0.3倍水深处。4.荷载组合与验算准则4.1栈桥荷载组合栈桥结构设计分为栈桥施工状态、工作状态和非工作状态3种状态；如表1所示。栈桥施工状态：栈桥在自身施工期间，以单跨栈桥通行履带吊机以及履带吊机在前端打桩时的可能出现的最不利施工荷载组合；工作状态：栈桥在正常使用时，车辆作用与对应状态的其他可变作用的组合；非工作状态：在恶劣的天气状态下，栈桥上不允许通行车辆与桥梁施工作业，仅承受结构自重与对应状态的其他可变作用的组合。栈桥各状态下的计算工况表1设计状态工况荷载组合恒载基本可变荷载其他可变载工作状态Ⅰ结构自重12方砼罐车车辆工作状态下的水流力Ⅱ结构自重70t履带吊机非工作状态Ⅲ结构自重--非工作状态下的水流力栈桥施工状态Ⅳ结构自重70t履带吊机打桩作业工作状态下的水流力工况Ⅰ至工况Ⅱ计算上部结构的内力与应力及下部钢管桩的竖向荷载，工况Ⅲ计算下部钢管桩的横向荷载，工况Ⅳ计算栈桥在自身施工状态下上部结构的内力与应力，同时验算下部钢管桩的竖向荷载。工况Ⅲ中，栈桥主要承受自重、水流力，而水流力主要作用于栈桥的基础部分。以下对各种种工况进行分析。4.2栈桥验算准则栈桥作为一种重要的大临设施，其设计验算准则为：在栈桥施工状态下，栈桥应满足自身施工过程的安全，但6级风以上应停止栈桥施工；在工作状态下，栈临时钢结构栈桥计算书桥应满足正常车辆通行的安全性和适用性的要求，并具有良好的安全储备；在非工作状态下，栈桥停止车辆通行与桥梁施工作业，此时栈桥应能满足整体安全性的要求，允许出现局部可修复的损坏。5.结构计算5.1桥面系计算钢桥面板由面板、分配梁和小纵梁组成。其中，面板为8mm厚花纹钢板，横梁为I22a，小纵梁为I12.6a型钢。钢桥面板布置如图8所示，其计算模型如图8所示。图8组合钢桥面板图（单位：mm）采用有限元法对钢桥面板进行应力分析，12m³砼罐车单轮轴重100kN，四轮荷载直接作用在桥面板上，轮压面积为0.2m×0.5m，接触面轮压为1000kPa。履带压力比罐车轮压小，不予计算。图9组合钢桥面板加载控制荷载：12m³砼罐车作用于钢桥面板上，可分为作用于0.795m中间段工况。上图为12m³砼罐车在0.795m段时的加载模型图，纵横梁体系桥面板受力图如图10～图12所示。临时钢结构栈桥计算书图10横梁应力图(单位：MPa)图11小纵梁应力图(单位：MPa)图12桥面板应力图(单位：MPa)经计算整理，桥面板受力满足要求。其受力如下表2所示。各荷载工况下桥面板最大应力表表2I22a(MPa)I12.6a(MPa)8mm厚面板(MPa)[σ](MPa)位移(mm)备注48.460.020.9170.06.95.2主梁计算采用midas/civil2010软件，建立2×12m共两跨空间计算模型。临时钢结构栈桥计算书图13栈桥计算模型6.1.1工况Ⅰ工况I组合：结构自重+12m³砼罐车车辆荷载+水流荷载12m³砼罐车车辆荷载：按单车道布置。考虑12m³砼罐车布置时的最不利工况，12m³砼罐车纵桥向布置于桥栈的跨中，主要用于计算贝雷片弦杆的轴力；12m³砼罐车墩顶布置，主要用于计算贝雷片的竖杆轴力。12m³砼罐车后轴压分别为：212001000(/)20.50.2PkNm，222001000(/)20.50.2PkNm，23100500(/)20.50.2PkNm其车辆荷载加载图如图14和图15所示。图1412m³砼罐车跨中加载计算模型临时钢结构栈桥计算书图1512m³砼罐车墩顶加载计算模型其贝雷片受力图如下图16～图18所示：图16工况I时弦杆受力最大值（单位：kN）图17工况I时竖杆受力最大值（单位：kN）临时钢结构栈桥计算书图18工况I时斜杆受力最大值（单位：kN）经计算整理，