栈桥计算书(上报)

中交三航局厦门高集海堤开口改造工程人行栈桥计算书1目录第一章栈桥施工计算说明一、设计依据二、主要技术标准三、技术规范四、主要材料五、设计要点六、结构计算内容七、使用注意事项第二章栈桥结构计算书一、工程概况二、设计参数三、横向分配梁槽钢[25b计算四、贝雷桁计算五、桩顶横垫梁（工字钢2I36b）强度验算六、钢管桩竖向承载力计算、扩大基础承载力计算七、栈桥的纵向稳定性验算。八、栈桥抗9级风稳定性验算。中交三航局厦门高集海堤开口改造工程人行栈桥计算书2第一章栈桥施工计算说明一、设计依据本栈桥使用“321”装配式钢桥（上承式）。用φ630×8mm钢管作为桩基础，满足栈桥的使用功能要求。二、主要技术标准1、栈桥用途：满足厦门高集海堤开口改造工程项目施工期间社会车辆的自行车、摩托车及人行通行，使用寿命为至工程结束。2、设计单跨标准跨径9m和12m交替，桥面净宽5m，与岸线连接的道路宽度5m。（部分施工过程中需行走履带吊，桥面设计单跨标准跨径按9m，桥面净宽按6m，与岸线连接的道路宽度6m。）3、设计行车速度：20km/小时，4、设计荷载：①人群荷载：5KN/m2，(①500KN履带吊车)、②水管及电缆等荷载：2KN/m（挂在靠下游侧的贝雷桁架上）5、桥面标高：+7.0~+9.8m(水上段+7.0m，陆上段从+7.0m过渡到+9.8m)，栈桥二头与施工便道连接。6、设计风速::41.5m/s(由设计图纸提供)7、“321”装配式钢桥使用,4排单层型（上承式）贝雷片。三、技术规范1、中华人民共和国交通部部标准《公路桥涵设计通用规范》JTJ021-89。2、中华人民共和国交通部部标准《公路桥涵结构及木结构设计规范》JTJ025-86。3、中华人民共和国交通部部标准《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）。4、中华人民共和国交通部战备办《装备式公路钢桥使用手册》（交通部战备办发布，1998年6月）。5、中华人民共和国交通部部标准《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000。四、主要材料中交三航局厦门高集海堤开口改造工程人行栈桥计算书31、“321”装配式钢桥及附件采用国产321”装配式钢桥及附件，其技术标准应符合交通部编制《装配式公路钢桥制造及检验、验收办法》的有关规定。贝雷桁架几何特性及桁架容许内力(1)桁架单元杆件性能杆件名材料断面型式横断面积（cm2）理论容许承载力（KN）弦杆16Mn][102*12.7560竖杆16MnI89.52210斜杆16MnI89.52171.5(2)几何特性几何特性结构构造Wx(cm3)Ix(cm4)EI(KN.m2)单排单层不加强3578.5250497.2526044.12加强7699.1577434.41212612.24双排单层不加强7157.1500994.41052088.24加强15398.31154868.82425224.48三排单层不加强10735.6751491.61578132.36加强23097.41732303.23637836.72双排双层不加强14817.92148588.84512036.48加强30641.74596255.29652135.92三排双层不加强22226.83222883.26768054.72加强45962.6689439014478219(3)桁架容许内力表桥型容许内力不加强桥梁单排单层双排单层三排单层双排双层三排双层弯矩（KN.m）788.21576.42246.43265.44653.2剪力（KN）245.2490.5698.9490.5698.9中交三航局厦门高集海堤开口改造工程人行栈桥计算书4桥型容许内力加强桥梁单排单层双排单层三排单层双排双层三排双层弯矩（KN.m）1687.533754809.467509618.8剪力（KN）245.2490.5698.9490.5698.92、钢材钢管桩采用Q235A钢板卷制，其技术标准应符合国家标准（GB699-65）的有关规定。型钢应符合国家标准（GB2101-80）的有关规定。钢材容许应力及弹性模量按JTJ025-86标准（page4页表1.2.5）A3钢(Q235)：弯曲应力[σw]=145MPa剪应力[τ]=85MPa轴向应力[σ]=140MPa弹性模量E=2.1*105MPa16Mn钢：弯曲应力[σw]=210MPa剪应力[τ]=120MPa轴向应力[σ]=200MPa弹性模量E=2.1*105MPa五、设计要点本桥计算按12米跨径简支梁计算和5跨（各12米跨径）连续梁计算。设计单跨标准跨径12m。本桥水上基础为打入式钢管桩，非制动墩每个支点设2根φ630×8mm钢管桩（单排），制动墩每个支点设4根φ630×8mm钢管桩（双排），单桩允许承载力[P]（计算时按壁厚7mm计算，以确保安全）计算：取φ630×8mm螺旋焊钢管材料进行验算，壁厚按δ=7mm进行计算，其钢管截面特性如下：A=137.005cm2中交三航局厦门高集海堤开口改造工程人行栈桥计算书5I=66494.922cm4i＝22.027cmW=2110.95cm3M＝90.61Kg/m单根φ630mm，δ=7mm钢管截面承受的允许压力[N][N]＝（A×[σ]）＝137.005×10-4×140×103＝1918kN由于钢管墩为压杆，要考虑压弯失稳，故进行稳定性校核按两端铰支计算钢管稳定容许应力，该处钢管最大自由长度为L＝10.0m（从河床面起至钢管墩顶止）。按照路桥施工计算手册表12-2公式，则钢管稳定容许应力：[σ]ω＝φ[σ]＝0.810*140＝113.4MPa式中：φ——压杆稳定系数；λ＝νL/i＝1×10/0.22027=45.40＜80；ν——压杆的长度系数，该处取ν＝1；L——压杆的自由长度，该处L=10.0m；i——压杆对轴的惯性半径，该处i＝0.22027；[σ]——压杆材料的容许应力，钢管＝140MPa。查《钢结构设计规范》得，φ＝0.810。单根钢管的稳定容许压力：[P]＝[σ]ω·A＝113.4×1.37005×101＝1553.64kN式中：[σ]ω——钢管的稳定容许应力（由上式求得）；A——钢管壁的横截面面积（直径0.630m，壁厚0.007m）故单根钢管稳定允许承载力[P]=1553.64kN，所以后续检算钢管的竖向荷载必须小于[P]＝1553.64kN。六、结构计算内容结构计算书中，第一种情况：荷载按满布人群荷载为5KN/m2，水管及电缆等荷载：2KN/m（挂在靠左侧的贝雷桁架上）；第二种情况：500KN履带吊车荷载。按最不利情况进行布载和荷载组合，中交三航局厦门高集海堤开口改造工程人行栈桥计算书6按单跨标准跨径12m计算如下内容：1、钢板计算2、横向槽钢[25计算3、贝雷桁计算4、桩顶横垫梁（工字钢2I36b）强度验算。5、钢管桩竖向承载力计算、扩大基础承载力计算。6、栈桥的纵向稳定性验算。7、栈桥抗9级风稳定性验算。七、使用注意事项严禁车辆超载、超速工作和行驶，不得在桥面上随意堆放材料及重物。大于9级风时栈桥停止使用，过后必须对栈桥作全面检查后方可恢复工作。栈桥使用期必须经常检查栈桥状况，如有异常情况，必须查明原因，经处理后方可继续使用。严禁外来荷载碰撞栈桥，严禁在栈桥上进行船舶系缆。第二章栈桥结构计算书一工程概况厦门高集海堤计划于2010年10月28日进行开口改造，工期22个月。海堤全线共有两处开口工程，一处位于集美端，开口长60米，建一座60米的中桥，另一处位于高崎端，开口长800米，建一座长1000米的特大桥，跨径布置为3*30+2*（3*50）+4*50+（70+120+70）+3*50m=1000米的桥梁，对应墩号为0#~19#桥台。伴随本次开口改造工程，还将对海堤全线进行断面改造，将现状单向2车道改造为双向4车道。施工期间，为保障交通安全，需封闭高集海堤主车道，沿海堤行驶的机动车均需绕行周边其他道路。通过交通组织措施，确保摩托车、自行车和行人在海堤上安全通行。在开口段搭设钢便桥，头尾顺接既有铁路加宽路基，方便进出岛方向自行车、摩托车及行人通行。钢栈桥立面图中交三航局厦门高集海堤开口改造工程人行栈桥计算书7中交三航局厦门高集海堤开口改造工程人行栈桥计算书8中交三航局厦门高集海堤开口改造工程人行栈桥计算书9人行栈桥横断面图二、设计参数1、荷载⑴.恒载（每跨）：行车道板厚（厚1.0厘米的钢板）：5×78.5=392.5㎏/m=3.93KN/m[25桥面横向（60cm间距）：21×31.4＝659.4㎏/m=6.6KN/m贝雷桁架自重：（270+80）/3=0.116t/m=1.16KN/m2I36b横垫梁5×2×65.66＝656.6kg=6.57KN/m中交三航局厦门高集海堤开口改造工程人行栈桥计算书102I36b纵垫梁2.1×2×65.66＝275.8kg=2.76KN⑵.活载：贝雷桁架：其为国家规定尺寸制造，每片桁架为1.5×3.0m，重270Kg。弦杆由2[10组成，内侧的斜杆腹杆系由I8组成，钢材为16Mn钢，最大拉压弯应力为273Mpa，剪应力为156Mpa。支撑架重40Kg。单片贝雷桁架容许弯距为788.2KN.m，剪力为245.2KN。三、10mm钢板验算（第一种情况按自行车、摩托车行人荷载计算）本栈桥设计仅供行人及非机动车行驶，既最大荷载及为满布荷载5KN/m2。刚板底部横向槽钢按照中对中80cm间距布置。10mm刚板：[σw]=145MPa、E=2.1×105MPa、δ=0.010m1、荷载（1）、人群荷载：q1=5KN/m2（2）、钢板自重：q3=0.785×5=3.93KN/m2、强度验算（1）计算模式：按5跨连续梁计算（《路桥施工计算手册》P765页）钢板受力计算简图(2)截面特性：A=b×h=1×0.01=0.01m2W=bh2/6=1×0.012÷6=1.67×10-5m3I=bh3/12=1.0×0.013÷12=0.83×10-7m4(3)强度验算：M支=0.105ql2=0.105×（5+3.93）×0.552=0.28KN.m中交三航局厦门高集海堤开口改造工程人行栈桥计算书11σmax=M支/W=0.28÷（1.67×10-5）=16.7Mpa[σw]=145MPa满足要求。3、刚度验算fmax=0.664ql4/100EI=0.664×8.93×0.554÷(100×2.1×105×0.83×10-7)=0.0003m[f]=0.8/400=0.002m满足要求。（第二种情况施工过程中需行走履带吊按50T履带吊计算荷载）钢板在50T履带吊的均布荷载作用下受力最大，履带的着地宽度及长度为0.76×4.66m，吊机工作时吊重120×1.3＝156KN（吊重冲击系数μ取0.3）。钢板底部横向槽钢按照中对中30cm间距布置。10mm钢板：[σw]=145MPa、E=2.1×105MPa、δ=0.010m1、荷载（1）、履带吊荷载：q1=（156+500）/（2×0.76×4.66）=92.61KN/m（2）、钢板自重：q3=7.85KN/m2、强度验算（1）计算模式：按5跨连续梁计算（《路桥施工计算手册》P765页）钢板受力计算简图(2)截面特性：A=b×h=1×0.01=0.01m2W=bh2/6=1×0.012÷6=1.67×10-5m3I=bh3/12=1.0×0.013÷12=0.83×10-7m4(3)强度验算：M支=0.105ql2=0.105×（92.61×0.76+7.85）×0.12=0.08KN.m中交三航局厦门高集海堤开口改造工程人行栈桥计算书12σmax=M支/W=0.08÷（1.67×10-5）=4.7Mpa[σw]=145MPa满足要求。3、刚度验算fmax=0.664ql4/100EI=0.664×78.23×0.14÷(100×2.1×105×0.83×10-7)=0.0021m[f]=0.3/400=0.0075m满足要求。四、槽钢[25横梁检算（第一种情况按自行车、摩托车行人荷载计算）