钢栈桥的结构设计分析和计算_马明
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栈桥结构计算书一. 计算依据1、《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021-89);2、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ025-86);3、《桥梁工程》(人民交通出版社)。
二、栈桥结构简介栈桥设计为单跨简支梁桥,桥长L=12m,计算跨径为11m,采用C25片石混凝土基础(桥台),桥台高5m,桥台顶面浇注30cm厚C30钢筋混凝土作为支撑垫石,浇注支撑垫石时注意预埋20cm*20cm*1cm 钢板,然后其上安装横向分配梁,横向分配梁采用2I32工字钢,长6m,横向分配梁上搭设贝雷梁,贝雷梁共7排,每排间距0.9m,单排含4片国标贝雷片,7排贝雷梁采用横向连接片连接固定。
三.设计荷载1、纵向荷载布置考虑为汽车-20级重车辆荷载标准2、考虑本栈桥实际情况,为确保栈桥安全,故设计为单向形式,同方向车辆间距不小于6米,即一跨内同方向只布置一辆重车。
3、栈桥上行车速度不大于5Km/h。
四.栈桥结构受力验算根据栈桥纵断面设计图,可知本栈桥计算跨径为L计=11m(按简支梁计算,如图所示)。
最不利荷载是当汽车重心处于跨中位置,检算结构强度和刚度,下面详细计算之。
计算参数:钢材弹性模量E=2.05×105N/mm2;321国标贝雷片桁片惯性矩I0=250500cm4,本桥布置7列,组合贝雷梁I组=0.017535m4。
1、刚度变形验算结构受力分析图弯矩图最大弯矩显示挠度图最大挠度显示根据计算结果可知,Mmax=606KN.m, 查表321国产贝雷桁片容许弯矩M0=975KN/m,那么有,Mmax<M0,贝雷梁桁片弯矩满足结构受力要求。
根据计算结构显示,活载下本桥最大挠度f活=2mm。
本栈桥全桥的自重约为q=17.9KN/m,桥的销孔间隙挠度与自重挠度之和按交通部公式计为:f容=L/250=12000/250=48mm。
⑴、间隙挠度f0=0.05×n2 =0.05×42=0.8cm=8mm,其中,n为贝雷梁单列片数,若n为奇数,则计算公式为:f0=0.05×(n2-1)⑵、空载挠度f自=5ql4/384EI=1mm综上所述,总挠度fmax= f0+f自+f活,那么有:Fmax=8+1+2=11mm<f容=L/250=12000/250=48mm,栈桥挠度符合设计规范要求,合格!2、桥墩承载力计算结构为单跨静定简支梁,那么可分别求出两个桥台所受的结构反力,计算模型如下图所示:60KN120KN120KNA BFb 对A点取矩,那么Fb*11m=60KN*1.5m+120KN*5.5m+120KN*6.9m 可得:Fb=143.45KN,即,Fa=300KN-143.45KN=156.55KN,取桥墩最大承载压力为156.55KN推算桥台基础承载力!桥台结构图如下所示:基底计算应力:P=(F+G)/A,其中桥墩自重G=26KN/m3*6m*(1*0.3+(1+1.6)*3/2+1*2.2)=998.4KN,基底面积A=2.2m*6m=13.2m2那么,P=(998.4KN+156.55KN)/13.2m2=87.496Kpa查公路桥涵与基础设计规范(JTG D63-2007),卵石中密土地基承载力容许值[fa]=650Kpa,显然,P<[fa],安全。
栈桥计算书一、结构形式栈桥总宽为6米,跨径布置型式为栈桥设计:第一段4-4*11.4+1-5*14.4m连续梁全长239.4m,中间设置加强墩,主梁为I40a工字钢;第二段(6-3*12.0+10.5m)+(9-12.0+10.5m) 连续梁全长483.05m,主梁为321贝雷片;第三段(4-12.0+10.5m)+1-3*12.0+10.5m连续梁全长138.25m,主梁为321贝雷片。
桥面宽设计为6m,两边设置高度1.2m栏杆,全长860.7m 共77跨。
第一段:自下而上依次为Φ630×8mm钢管桩,I45a下横梁, I40a纵向分配梁,δ12桥面钢板,υ48*3.5mm @1500mm栏杆。
第二段、第三段:自下而上依次为Φ630×8mm钢管桩,I45a下横梁,“321”军用贝雷梁,I32a横向分配梁,δ8桥面钢板,υ48*3.5mm @1500mm 栏杆。
二、荷载布置第一段:1、上部结构恒重(6米宽计算)⑴δ12钢板:6×1×94.2÷100=5.652KN/m⑵I40a纵向分配梁:13×67.598÷100=8.788KN/m⑶I45a横梁:1.189KN/m⑷栏杆:0.4KN/m⑸Σ=5.652+8.788+1.189+0.4=16.029KN/m2、活荷载⑴30t砼车⑵履带吊50t⑶20t运材料车⑷施工与人群荷载:4KN/m2第二段、第三段:1、上部结构恒重(6米宽计算)⑴δ8钢板:6×1×62.8÷100=3.768KN/m⑵I32a横向分配梁: 3.464KN/m⑶贝雷梁: 6.6 KN/m⑷I45a横梁:0.51KN/m⑸栏杆:0.4KN/m⑹Σ=3.768+3.464+6.60+0.51+0.4=14.742KN/m2、活荷载⑴30t砼车⑵履带吊50t⑶20t运材料车⑷施工与人群荷载:4KN/m2考虑栈桥实际情况,同方向车辆间距不小于15米,即一跨内同方向最多只布置一辆重车。
简述钢结构栈桥设计摘要:钢结构栈桥在现代工业建设中用途越来越广泛,本文从钢栈桥的设计原理和相关的规范出发,通过具体的工程设计项目,从各个方面对钢栈桥设计作了简单论述,为达到设计经济合理,造型美观,确保安全的目的。
关键词:钢栈桥钢桁架桁架支撑结构体系在煤矿、工业建筑、物流系统中都需要设置输送机系统,在现有的各种输送形式设计中,需要选择一个可以布置灵活,建设投资快,经济效益优的设计方案。
架空钢栈桥就具有以上这些优点,成为各建设方首选的结构形式。
下图1为物流系统的双层钢栈桥结构布置图:图1物流系统的双层钢栈桥结构布置图1.钢栈桥结构形式的确定。
在上述工业建筑、物流系统中,作为胶带机的输送钢栈桥,形式多样,根据栈桥的跨度大小,荷载重量的不同,钢栈桥一般可采用梁式钢栈桥和桁架式钢栈桥。
2.梁式钢栈桥一般适用荷载轻,栈桥宽度不大,跨度适中情况下使用。
梁式钢栈桥的钢梁一般采用H型钢,钢栈桥的纵向钢梁与钢柱采用刚接或铰接连接,梁式钢栈桥横向为钢框架结构。
这种结构形式钢栈桥的特点是制作和安装简单,横向迎风面高度小,所以在输送设备轻,柱距不大的情况下一般均采用这种结构形式。
一般钢梁截面选用HN型钢,某工程设计的钢栈桥长度18米,宽度1.7米,经pkpm计算钢梁采用HN500x200x10x16,同时在两根钢梁之间间隔一定距离设置槽钢10与钢梁焊接连接,既用于设备荷载的支点,对控制钢梁的侧向稳定也有利。
梁式钢栈桥的钢梁设计既要满足强度,稳定性的规范要求,又要满足挠度的规范要求。
其中对钢梁稳定性计算,《钢结构设计规范》GB50017-2003与GB50017-2017有所不同,GB50017-2003版《钢结构设计规范》规定,梁上无板情况下,当受压翼缘的自由长度L1与其宽度b1之比满足规范第4.2.1时,不需要验算整体稳定;而GB50017-2017版《钢结构设计规范》规定,在梁上无板情况下所有钢梁都需要按规范要求进行钢梁的整体稳定计算。
便桥主梁计算
按最不利受力情况考虑,以L0=15m简支梁受力进行计算
附图
1、参数取值
汽车集中荷载:P=85*1.2=102T.
自重均布荷载:Q=(0.3*204+0.08*204+0.3*35+0.0314*51*16+51*4*7.855)*1.2=3.05KN/m 2、计算过程
每端支点反力R=128.8T
Mmax=P*48/4+Q*482/8=2102T.m
便桥贝雷片在图中所示组合形式下,根据贝雷片截面参数及惯性矩平移原理计算,其惯性矩为:I=(198.3*24+12.74*52*24)+(198.3*24+12.74*1452*24)+(198.3*24+12.74*1552*24)=13796410cm4
12.74为槽10型钢截面积
198.3为槽10型截面积的惯性矩
则便桥最大弯矩处应力
σ=M/I*y
=2102*10000/(13796410/100000000)*1.55
=236MPa
根据公路施工手册(桥涵)中有关贝雷片力学性能说明,组成桁片材料允许最大应力为208 MPa 180.1 MPa<【σ】=208 MPa
符合要求
最大剪力Q=1288KN
Tmax=1288*103/(12.74*12*6*10-4)
=14 MPa<【205】*0.8=【164】
便桥桁片抗剪符合要求
3、桥台扩大基础承载力计算
根据现场地质资料,地基承载力f=5.5T/m2
便桥自重加汽车荷载为:3.05*51+102=257.6t
则扩大基础处地基每平方米承受的力
F=(257.6/2)*1.2/(4*16/2)=4.83 T/m2<f=5.5T/m2
地基承载力符合要求。
栈桥计算一.结构形式栈桥宽7.5 m ,墩位处宽4m,跨径12m,按最不利情况计算,跨径12m,宽7.5m,栈桥结构自下而上分别为: Ф外508×13mm 钢管桩、I63a 型工字钢下横梁、纵向贝雷梁、I25a 型工字钢横向分配梁、I14型工字钢纵向、δ=0.012m 厚防滑钢板。
二.荷载布置 1.恒载(4m )(1)δ=0.012m 厚防滑钢板及其它:0.012×4×1×10×7.85+0.35=4.12KN/m(2)I14纵向工字钢:12×1×16.89×10/1000=2.03KN/m(3)I25a 型工字钢横向分配梁:4×38.11×10/1000/1.5=1.02KN/m (4)纵向贝雷梁:300×4×10/1000/3=4KN/m(5) I63a 工字钢横向下横梁:121.41×3.7×10/1000=4.49KN/根 2.活荷载《按公路桥涵设计通用规范》(1)施工荷载及人群:4KN/m 2(2)公路—II 级标准荷载值:550KN 重车 (3)荷载分布如下图:三.上部结构内力计算1.桥面钢板内力(下层工字钢间距为0.4m,车轮总宽度0.6m ,只有当车轮边置于跨中时最不利)(1)自重均布荷载:q1=0.4×0.015×10×7.85=0.471KN/m(可不计) (2)人群:4KN/m 2(可不计) (3)动载:q2=70/0.6=116.7KN/m弯矩:Mmax=9ql 2/128=9×116.7×0.42/128=1.31KN.m W=lb 2/6=0.4×0.0122/6=9.6×10-6m 3σ=Mmax/W=1.31/(9.6×10-6)=136458KN/m 2=136.5Mpa<1.3×[σ]=1.3×145=188.5Mpa结论:安全。
钢栈桥的结构设计和检算摘要:结合新建郑州至徐州铁路客运专线徐州特大桥26#~27#墩钢栈桥施工实例,浅谈钢栈桥的结构设计与检算。
关键词:钢栈桥结构设计检算一、工程概况新建郑州至徐州铁路客运专线徐州特大桥26#~29#墩设计为一联(40+72+40)m预应力混凝土连续梁,采用满堂支架法施工, 中跨跨越G310国道,边跨跨越大寨河,交角42°。
该连续梁边跨施工受冬夏季节水位变化的影响较大,基础施工采取搭设栈桥及钻孔作业平台的方法进行施工。
二、栈桥设计1、栈桥方案结合施工现场和调查情况,便桥基础均采用钢管桩基础,栈桥跨度按照9m 布置,桥面(含栏杆)宽度6m,大寨河水面宽度约54米,栈桥设置与郑徐客专线路平行,通过计算斜交宽度为75.92m,在郑徐客专26#~27#墩线路左侧14.65米位置修建一座长约64.5米的栈桥。
图1-12、荷载设计栈桥最大车辆荷载按照大功率360钻机进行计算,计算荷载考虑1.2倍安全系数,荷载取值120T。
3、栈桥结构设计栈桥自下而上依次:(1)栈桥桥跨按9m设计,选用共3根Φ529*8mm钢管桩作一个刚性支承墩,刚性支墩的钢管横向间距为2.5m,纵向间距9m。
钢管桩用打桩锤打入河床底覆盖层以下16米。
钢管桩之间利用[20a槽钢焊接作剪刀撑和横支撑。
(2)钢管柱桩顶采用厚16mm钢板作为桩帽,桩帽钢板尺寸为1200*1200*16mm,与钢管柱连接采用250*250*16mm加劲板焊接。
(3)钢管桩连系后,在其上摆放2根I45a工字钢作为分配梁。
栈桥跨度采用9m,上部采用8片贝雷片纵梁,贝雷梁与钢管柱桩顶横向2根I45a工字钢分配梁固结。
贝雷梁间采用∠75*75*8角钢作剪刀撑连接,栈桥纵向每隔3m设置一道。
(4)桥跨结构采用有产品出厂合格证的贝雷梁,用I16a工字钢作为横向分配梁,间距200cm,横桥向在I16a工字钢上满铺桥面板,桥面板采用10mm厚花纹钢板。
三、结构检算1、栈桥、平台荷载栈桥、钻孔平台设计荷载采用360旋挖钻机荷载120吨计算。
工业钢栈桥结构设计浅析摘要:钢栈桥作为一种特殊结构形式在工业建筑中广泛应用,因针对此结构形式的专门相应规定规范较少。
本文就其结构布置、构造措施以及计算方法进行相应介绍。
关键词:钢栈桥;构造措施;计算方法一、确定中间支撑支架柱位置栈桥作为一种细长型的结构形式,并且具有一定的竖向倾斜角度,所以在工艺专业提完相应荷载以及布置条件后,结构设计师最先应该做的就是在工艺条件的基础上联合总图专业,进行结构设计布置。
比如对于长度比较大的栈桥需要确定中间支撑支架的位置(主要是支撑支架柱基础不能与已有地下各种管线相碰或者不能坐落于道路上等)。
如果有垂拉装置需要提前预留孔,则需要提前对钢桁架桁架进行划分,以确保预留孔的位置不影响桁架下弦横担以及下弦水平支撑的设置。
二、确定结构详细信息首先应根据业主需要,确定结构材料。
如业主无特殊规定对于低矮且跨度不大的运输栈桥建议采用钢筋混凝土结构。
对于跨度较大(一般超过15米)栈桥建议采用钢结构。
如为封闭栈桥建议采用自重较轻的轻钢维护结构。
采用钢筋混凝土结构宜采用框架结构。
钢栈桥支架应采用支撑框架结构。
高架栈桥纵向宜设置刚性跨。
当采用桁架结构作为侧墙骨架时应桁架上下弦设置水平支撑,桁架端竖杆应与桁架端部横梁组成横向钢架。
分析钢桁架的杆件内力时,经常假定杆件在节点上铰接,这样算得各杆的轴向内力和实际情况出入不大。
但是,钢桁架的节点构造,无论是铆接还是焊接,实际上都接近钢节点,同一节点上各杆之间的夹角在桁架变形过程中保持不变。
由于节点的刚性,各杆不仅承受轴力,也会出现弯矩。
这种弯矩属于二阶效应性质,习惯上称次弯矩或次应力。
它的大小和杆件抗弯刚度有直接关系。
杆件愈刚劲,弯矩愈大。
设计中,除杆件短而粗的桁架外,一般可以不考虑次弯矩的影响,因为材料具有很好的塑性;而且,节点刚性使最危险的压杆受到相邻杆的约束作用。
受到相邻杆的约束作用。
所以在预估桁架弦杆截面的时候要特别注意当杆件为H型钢以及箱型界面等刚度较大的截面时,且在桁架平面内的杆件截面高度与其几何长度(节点中心间的距离)之比大于0.1(对弦杆)或者大于0.067(对于腹杆),应考虑节点刚性所产生的次弯矩。
钢栈桥施工计算说明一、设计计算部分1、设计说明钢栈桥结构形式:1)栈桥桥台部分:下部采取采用Φ800钻孔灌注桩排桩基础(密排),桩顶采取C30混凝土做冠梁连接,冠梁顶预埋20mm厚钢板与上部纵梁连接。
桥台台背设计搭板与路基过渡。
2)栈桥桥墩部分:下部采用Φ630*8钢管桩基础,钢管桩桩顶上搭设2I50作为主梁,纵向铺设I20,间距0.7m,在纵梁上铺设I10,间距0.3m。
上面铺设8mm厚钢板,钢板上焊接φ12的防滑螺纹钢筋。
桥侧Φ48*3.5钢管做栏杆,钢栈桥按10m一跨布置,总长30m长,其中钢栈桥桥面标准宽度为9.5m,钢管桩入土深度为6m.外漏长度为12米,跨中每排四根钢管桩。
粘土层极限摩擦力T=2t/m2。
2、设计荷载车载最大荷载 20t+材料自重其他荷载暂不考虑。
3、工况计算1)桥面板假设选用ξ=8mm的钢板,I10间距按30cm间距布置,钢板容许应力 [σ0]=170MPa,弹性模量E=2.05*105MPa。
截面参数及材料力学性能指标:W=bh2/6=1000*82/6=1.07*104mm3I=bh3/12=1000*83/12=4.27*104mm420t车辆作用在桥面,对桥面作用,产生最大集中荷载为80KN,动载冲击系数取1.2,面板下面I10为30cm,作用在中间产生的最大弯矩为W=FL/4=80*0.3*1.2/4=7.24KN.m强度验算:σ=M/W=7.2*103/1.07*10-4=67.29N/mm2<fmax =170MPa满足要求挠度验算:ωmax=(FL3)/(48EIX)=9.6*0.33/(48*2.05*105*4.27*104)=6.2mm< L/400=7.5mm 2)工字钢I10验算受力图如下FLI10验算计算公式:ωmax=(FL3)/(48EIX)G为设计荷载,考虑后轮重,每两根I10承受一个轮胎,每个I10承受最大荷载为F=1.2×80/=48KN(人荷载及钢板暂可忽略不计, 按1.2系数考虑)I20的间距为70cm,I10挠度验算I10截面特性: E=2.05×105N/mm2, IX=245cm4,W=49cm3ωmax=(FL3)/(48EIX)=0.79mmωmax≤L/400= 1.75mm,强度验算:σ=(1/4×FL)/W=200N/mm2< fmax=215 N/mm2满足要求。
目录1、计算范围及说明 (1)2、栈桥计算过程(手算) (1)2.1活载计算 (1)2.2主要计算工况 (5)2.3钢面板计算 (5)2.4行车道I20B计算 (5)2.5I36A工字梁横梁计算 (6)2.6贝雷主梁计算 (8)2.72I36A墩顶横梁计算 (10)2.8钢管桩计算 (10)2.9钓鱼法施工计算 (10)3、钻孔平台计算过程(手算) (11)3.1活载计算 (11)3.2主要计算工况 (11)3.3I36A分配梁计算 (12)3.4贝雷主梁计算 (12)3.5钢管桩计算 (13)3.6钻机并排施工 (13)4、电算复核 (14)4.1模型建立说明 (14)4.2荷载加载 (14)4.3各工况分析 (15)5、结论 (20)1、计算范围及说明计算范围为栈桥的基础及上部结构承载能力,主要包括:行车走道板→I36a工字梁横梁→顺桥向贝雷梁→横桥向I32a工字钢→φ720×8mm钢管桩。
依照《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》,临时工程Q235B钢材的容许应力取值:弯应力及综合应力145Mpa×1.4=203Mpa;剪应力85Mpa×1.4=119Mpa。
临时工程16Mn钢材的容许应力取值:弯应力及综合应力210Mpa ×1.4=294Mpa;剪应力120Mpa×1.4=168Mpa。
根据《公路桥梁设计通用规范》(JTG D60-2004),对于桥梁细部构件验算,主要采用车辆荷载,车辆荷载根据实际情况,取实际运营车辆。
2、栈桥计算过程(手算)2.1 活载计算(1)栈桥荷载分析本桥梁上主要活载为30吨的T梁平板运梁车、50吨履带吊以及混凝土运输车。
各车型参数如下:三轴低平板运输车(额定载重30t)三轴低平板运输车参数9m3混凝土运输车参数50t履带吊参数(中联QUY50)同时参考《公路桥梁设计通用规范》(JTG D60-2004),公路I级车辆荷载参数如下:(2)活载取值根据以上可知,30吨的T梁平板运输车单轴重8t,混凝土运输车单轴重约10t,均小于公路I级车辆荷载后轴单轴重14t,故本次计算汽车荷载以公路I级车辆荷载进行计算。