郑家坝栈桥计算书

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郑家坝沱江栈桥方案及计算书 1 栈桥总体思路 栈桥长144~168米(根据现场需要,确定栈桥长度,本方案栈桥长度按168米设计),栈桥宽4.5米。桥跨结构采用装配式公路钢桥桁架,桥脚采用钢管桩。 2 栈桥设计荷载 城-A级荷载。 3 栈桥结构设计 栈桥上部结构主梁结构采用装配式公路钢桥上层式型式,下部结构桥脚采用钢管桩,钢管桩采用履带吊配合振动锤吊打施工。栈桥桥面标高为313.65米。栈桥跨径为12米,3跨为一联,共4联,每联设一个加强墩(复式桥脚),跨径组合为 (3×12+6)×4=168米。 栈桥桥脚采用排架式钢管桩,钢管桩采用630×8mm,每排2根,间距2.7米;桩的横向用200×6mm钢管做水平支撑和斜向支撑。加强墩(复式桥脚)纵向用300×5mm钢管做水平支撑和斜向支撑。 桩的入土深度为8米。若桩打不下去,入土深度不够8米,为防止河水冲刷,可以用混凝土将2根钢管桩浇注在一起。桥脚冠材采用双I32a工字钢。 钢便桥上部结构主梁采用321型装配式公路钢桥桁架,横向布置4片,间距为0.9m+1.8m+0.9m,两边桁架用90厘米支撑架连接,中间桁架用14号槽钢连接。桁架在桥脚冠材上用挡铁固定。桥面采用15×15方木加5mm 1

花纹钢板。 4 钢便桥结构设计计算 4.1 桁架设计计算 4.1.1静载计算: (1)桁架自重(最大跨径12米):

127044432043.2GkgkN (2)联结系自重

212445285.28GkgkN (3)上部结构自重: 方木加防滑钢板

34.5120.150.64.5120.0087.858.251282.512GtttkN 4.1.2 活载计算: 按城-A级荷载计算,其各轴重及间距如图1所示:

图1 城-A级荷载轴力分布图 车轮宽0.6米,轮距如图2所示: 2

图2 荷载轴距 按城市桥梁设计规范,车道荷载应该按均布载加一个集中载计算,当跨径10m

图3 荷载简化图 其中,当计算弯矩时,mkNqqM/10;计算剪力时,mkNqqQ/15。 4.1.3 弯矩计算 (1)静载在跨中产生的总弯矩 22123

1

1112196.488.8812GGGMqlkNm

(2)静载在跨中对单片桁架产生的弯矩 '1

149.1.4MMkNm

(3)活载在跨中对单片桁架产生的弯矩

活载产生的总弯矩:2230012101210804848MqlPlMkNm活 对于单片桁架,荷载系数取1.4,则每排桁架分配的活载最大弯矩为: 3

'2

10801.41.437844MMkNm活

(4)单排桁架承受的总弯矩 则 ''

max1249.1378427.1.MMMkNm

4.1.4剪力计算 max1.44QQQ活静

(1)静载在桁架端部产生的总剪力 1123

1

65.4962QGGGkN

(2)静载对单排桁架在端部产生的剪力 '1

116.3744QQkN

(3)活载在桁架端部对单排桁架产生的剪力 130015121.41.43362222QPQqlkN



活

'2Q4

Q活84kN

(4)单排桁架承受的总剪力 ''1216.37484100.374QQQkN

4.1.5 桁架强度验算 查《装配式公路钢桥》多用途使用手册,得: 单排桁架容许弯矩为788.2.427.1.MkNmMkNm; 单排桁架容许剪力为245.2100.374QkNQkN 经验算,桁架安全。 4.1.6桁架稳定验算 4

由于桁架之间每隔3米用支撑架和槽钢连接,所以稳定不需验算。 4.1.7 桁架上弦局部弯矩与综合应力验算 (1)局部弯曲应力验算 桁架上弦支撑间距为70.5厘米,上弦抗弯模量W=79.4cm3,计算荷载按最重的轮压两根弦杆,按集中载计算,则1根弦杆承受的荷载为kNP5022200,则产生的跨中最大弯矩为: mkNPlM8125.8105.7050414

12

0

根据《军用桥梁设计准则》,弦杆局部弯矩的计算公式为:

mkNMM169.68125.87.07.00

弦杆局部弯曲应力为:

MPaWM7.77104.7910169.6361 (2)综合应力验算 弦杆为一个压弯杆件,除了受到弯曲应力,还受到因承受主桁弯矩而产生的压应力,桁架上下弦杆中心距h=1.4m,桁架的最大弯矩为427.1MkNm,则上弦杆的压力:427.13051.4MPkNh。弦杆的截面面积A=25.48cm2,则压应力: 322

30510119.725.4810PMPaA

则弦杆的综合应力为:1277.7119.7197.4273MPa

满足要求! 4.2 桥面方木设计计算 (1)方木采用东北落叶松,其截面尺寸取1515cm,其抗弯模量 5

2311515562.56Wcm;容许弯曲应力1.314.518.85MPa

(2)桁架弦杆宽17.6cm,桁架上弦之间净距为 9017.672.4lcm (3)计算荷载(轮宽取60cm)为cmkNq/67.1602200;

(4)方木所受的弯矩为 1002272.460106088QMlSkNcm

(5)方木所受的应力为(考虑压2根方木) 2

10600.94/9.418.85562.52M

kNcmMPaMPaW

满足要求!

4.3 桥脚设计计算 4.3.1 钢管桩入土深度计算 (1)静载在桥墩处产生的压力 123130.992RGGGkN

(2)活载在桥墩处产生的压力 1.430015121.4672QRPqlkN

(3)桥脚承受的总压力

802.992RRRkN活总静+ 此力由2根桩平均承担。即每根桩承担的荷载为

max802.99222R

RkN总==401.496

则桩的入土深度可以通过下式计算 0

01cpmRAKAlKmA

式中:cpl——桩的计算入土深度; 6

R——桩的最大计算压力; m——安全系数(永久性的m=2.0,临时性的m=1.5,取2.0) ——桩断面之周长;

0——土壤的容许压应力,按250 kN/m2

0——土壤的极限摩擦应力,按50kN/m2 ——土壤的容重,取20 kN/m3 K——与土壤有关的系数,取2.0 A——桩的断面面积。 经计算得

222

112.0401.4962500.632.0200.634411500.632.0202.00.634cpl





=6.4m<8m,安全! 4.3.2 钢管桩承压计算 桩的压应力

22

22

401.49610257/25.731.530.7RkgcmMPaA

<188MPa,安全!

4.3.3 冠材计算 冠材采用双I32a型钢焊接而成,因桩的横向间距为2.7米,而桁架在桩的正上方,则冠材的弯曲应力不需计算。 7

钢便桥材料统计表 材料名称 规格 数量 单重(kg) 总重(t) 备注 贝雷桁架 制式 224 270 60.48

桁架销 制式 440 3 1.32

支撑架 900×1180mm 114 44 5.016

槽钢 [14a 56 32 1.792 每根长2.2m 撑架螺栓 制式 568 1 0.568

方木 450×15×15 1120 60.75 68.04

花纹钢板 =5mm 756m2 41.75 31.56

钢管桩 630×8mm 34 2454 83.436 每根桩按20米长计算 工字钢 (桥脚冠材) I32a 34 237.15 8.0631 每根长4.5m

纵系材 00×6mm 24 304.5 7.3085 每根长按7m计算 横系材 00×6mm 51 114.8 5.8548 每根长按4m计算 栏杆 60×3mm 3.788 总长898 合计 277.2264