(详细荷载)栈桥计算书
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高速公路栈桥设计计算书二零一七年十月目录1.概述 (1)2.设计规范及依据 (1)3.设计条件 (1)4.结构布置型式及材料特性 (1)4.1结构布置型式 (1)4.2材料特性 (2)5.荷载计算 (3)5.1恒载 (3)5.2活载 (3)6.桩嵌固点计算 (4)7.主栈桥计算 (4)7.1工况分析 (4)7.2工况与计算模型 (5)7.3计算结果汇总 (9)7.4钢管桩稳定性验算 (10)8.钢管桩桩长计算 (11)9.上部结构计算 (12)临时工程·栈桥设计计算书1.概述。
2.设计规范及依据(1)主线及互通匝道初步设计图(2)《初步设计阶段工程地质勘查报告》;(3)《港口工程荷载规范》(JTS 144-1-2010);(4)《港口工程桩基规范》(JTS 167-4-2012);(5)《海港水文规范》(JTS 145-2-2013);(6)《钢结构设计规范》(GB50017-2003);(7)《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015) ;3.设计条件1、栈桥设计边界条件引用《初步施工图设计》设计说明相关数据。
2、主线栈桥设置在前进方向左侧。
3、栈桥宽度按9米设计。
4、栈桥荷载主要8方混凝土罐车、50t吊机、钢护筒重约30t,钢筋笼约20t,回旋钻机和旋挖钻机。
4.结构布置型式及材料特性4.1结构布置型式栈桥顶标高暂定+3.0m,宽9m。
面层体系自上而下依次为桥面板、横向分配梁I22a。
主纵梁采用321型单层9排贝雷片,承重梁采用2H600×200×11×17型钢;栈桥下部结构采用桩基排架,排架横向桩间距3.825m,纵向间距12m,每60m设置制动墩,每120m设计伸缩缝,排架桩基采用Φ630×8mm。
-1-临时工程·栈桥设计计算书-2-栈桥标准横断面4.2材料特性1) Q235钢材的强度设计值:弯曲应力 215MPa(16mm)f t =≤,205MPa(16mm<40mm)f t =< 剪应力 125MPa(16mm)v f t =≤,120MPa(16mm<40mm)v f t =< 2) Q345钢材的强度设计值:弯曲应力 310MPa(16mm)f t =≤,295MPa(16mm<35mm)f t =< 剪应力 180MPa(16mm)v f t =≤,170MPa(16mm<35mm)v f t =< 端面承压400ce f kN = 3) 321型贝雷特性:弦杆许用内力[]560kN N =;竖杆许用内力[]210kN N = 斜腹杆许用内力[]171.5kN N =临时工程·栈桥设计计算书-3-5.荷载计算5.1恒载结构自重。
5.2活载 5.2.1车辆荷载(1)10方混凝土罐车:载重时重量43t 总重:400 kN 轮距:1.8 m 轴距:4.05 m +1.35m 前轴重力标准值:70kN 后轴重力标准值:2×180kN 前轮着地面积:0.30m ×0.20m 后轮着地面积:0.60m ×0.20m车辆荷载布置与桥面考虑两辆车并排行驶,如下图所示:(2)80t 履带吊通行;桩顶起吊,吊重30t ,总重110t ,侧吊考虑70%重量作用在同一条履带。
履带着地面积:5. 5m×0.8m 履带中心距:4.2m 5.2.2汽车制动力纵向荷载考虑汽车制动力,根据《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)中4.3.5查得,汽车制动力为汽车荷载的10%,此处栈桥按双车道设计,取水平制动力为86432=⨯KN ,按单跨相邻两跨9根钢管桩分配制动力,每根桩的力为9.6KN ,受力点位于桩顶部位。
临时工程·栈桥设计计算书-4-6.桩嵌固点计算钢管桩嵌固点计算引用《港口工程灌注桩设计与施工规程》(JTJ_248-2001)计算公式4.3.1-1,4.3.1-2,4t L T ≥,T =t T η=。
t L :桩的入土深度(m )T :桩的相对刚度系数(m ):桩的弹性模量(),Q235钢 :桩的截面惯性矩(), φ630×8mm 钢管桩 Ip =0.756×10−3mm 4:桩侧地基土水平抗力系数随深度增加的比例系数(),按《港口工程灌注桩设计与施工规程》表4.3.1取值。
流塑粘性土,淤泥m 取30004/kN m:桩的受弯嵌固点距泥面的深度(m )η:系数,取1.8~2.2,当桩顶铰接或自由长度较大时取消值,这里取中位数2.0。
φ630×8mm 钢管桩嵌固点计算: T =√EpIpmb 05=2.09m ,t=4.18泥面标高-0.5m ,嵌固点标高-0.5-4.18=-4.68m ,取5m 。
钢管桩入土深度L >4T=8.36m ,按弹性长桩考虑。
7.主栈桥计算7.1工况分析 7.2.1 计算工况计算按二跨12米为模型,按两10方混凝土罐车和履带吊机分别作用,计算荷载工况如下:p E 2/kN m 82210/P E kN m =⨯p I 4m m 4/kN m t临时工程·栈桥设计计算书各工况荷载组合如下:正常工作期基本组合:1.2×①+1.4×(②+④)1.2×①+1.4×③标准组合:①+②+④①+③履带吊通行时罐车不通行。
履带吊通行分别考虑作用在跨中(弯矩最大)及端部(剪力最大)贝雷上。
7.2 工况与计算模型7.2.2 计算模型采用MIDAS计算,各构件均采用梁单元。
一、主栈桥整体计算模型:-5--6-临时工程·栈桥设计计算书-7-临时工程·栈桥设计计算书-8-7.3计算结果汇总1)构件计算结果汇总2)整体位移3)φ630×8钢管桩反力(固结)7.4钢管桩稳定性验算钢管桩φ630×8:工况三下,最不利内力组合:N=800kN,M=95.7kN•m工况九下,最不利内力组合:N=1017.2kN,M=2.4kN•m钢管桩φ630×8:A=15632mm2Ix=0.756×109mm4Wx=2.4×106mm3i=220mm 两端按铰接考虑,计算长度按L0=8000mm λ= L0/ i=36.4属于b类截面,查表得φx=φy=0.9121)弯矩作用平面内稳定计算:工况三:σ=NAφx+βmx M xγx W1x(1−0.8N/N’EX)=91.8Mpa<f=215Mpa工况九:σ=NAφx+βmx M xγx W1x(1−0.8N/N’EX)=72.4Mpa<f=215Mpa2)弯矩作用平面外稳定计算:工况三:σ=Nφy A+ηβtx M xφb W1x=84.0Mpa<f=215Mpa工况九:σ=Nφy A+ηβtx M xφb W1x=66.1Mpa<f=215Mpa钢管桩稳定性验算满足要求。
8.钢管桩桩长计算泥面标高参考《初步设计阶段工程地质勘查报告》。
根据《港口工程桩基规范》(JTS167—4—2012)第4.2.4条:式中:Qd—单桩垂直极限承载力设计值(kN );R γ—单桩垂直承载力分项系数,取1.45;U—桩身截面周长(m );—单桩第i 层土的极限侧摩阻力标准值(kPa ); —桩身穿过第i 层土的长度(m ); R q —单桩极限桩端阻力标准值(kPa );CQZK35钻孔地质条件:CQZK38钻孔地质条件:)(1A q l q U Q R i fi Rd +=∑γfi q i lCQZK39钻孔地质条件:CQZK43钻孔地质条件:钢管桩φ630×8桩端最大压力标准值748kN 。
以CQZK39地质资料计算,桩底标高-30m 。
11.92(5.212420 5.625 4.1350.6240)1.45d Q =⨯⨯⨯+⨯+⨯+⨯+⨯ 61151301030006286171.45kN kN -+⨯⨯⨯=≥ Q=1.98×(15×7+30×6.7+15×17.67)/1.45=780KN >748KN ,满足要求。
此处仅以海床线处为验算部位,其他部位钢管桩桩长根据桩基承载力公式及桩基规格计算,详见设计图纸。
9.上部结构计算横向分配梁I22a@750工况一、10方砼罐车作用(计算宽度取0.75m ,计算跨度1.35m )单边车轮作用在跨中时纵向分配梁的弯矩最大,在端部时剪力最大,轮压简化为集中力。
受力简图如下:计算荷载:(1)自重: 1.54kN/m q = (2)罐车轮压:P=90KNM =1.4×14Pl +1.2×18ql 2=43.0KN.mV =1.4P +1.2×12ql =127.3KN工况二、100t 履带吊作用(计算宽度取0.75m ,计算跨度1.35m ) 受力简图如下:计算荷载:(1)自重:1 1.54kN/m q = (2)履带吊轮压:q 2=131.25KN/m均布荷载布置宽度0.8m ,作用于跨中时弯矩最大,作用于跨端时剪力最大。
M= 35.4KN.m V=104.9KN 综上:Mmax=43KN.m , Vmax=127.3KNσ=WM= 139.2Mpa <215 Mpa τmax=Ib QS x =88.7Mpa <125Mpa所以栈桥横向分配梁满足要求。