棧橋計算書(上報)

目錄第一章棧橋施工計算說明一、設(shè)計依據(jù)二、主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)三、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)四、主要材料五、設(shè)計要點六、結(jié)構(gòu)計算內(nèi)容七、使用考前須知第二章棧橋結(jié)構(gòu)計算書一、工程概況二、設(shè)計參數(shù)三、橫向分配梁槽鋼[20b計算四、貝雷桁計算五、樁頂橫墊梁〔工字鋼2I36b〕強度驗算六、鋼管樁豎向承載力計算七、棧橋的縱向穩(wěn)定性驗算。八、棧橋抗9級風(fēng)穩(wěn)定性驗算。第一章棧橋施工計算說明一、設(shè)計依據(jù)本棧橋使用“321”裝配式鋼橋〔上承式〕。用φ630×8mm鋼管作為樁根底，滿足棧橋的使用功能要求。二、主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1、棧橋用途：滿足廈門高集海堤開口改造工程工程施工期間社會車輛的自行車、摩托車及人行通行，使用壽命為至工程結(jié)束。2、設(shè)計單跨標(biāo)準(zhǔn)跨徑9m和12m交替，橋面凈寬5m，與岸線連接的道路寬度5m?！?5#~95#樁位施工過程中需行走履帶吊，橋面設(shè)計單跨標(biāo)準(zhǔn)跨徑按9m，橋面凈寬按6m，與岸線連接的道路寬度5m?！?、設(shè)計行車速度：20km/小時，4、設(shè)計荷載：=1\*GB3①人群荷載：5KN/m2，=2\*GB3②500KN履帶吊車)、=3\*GB3③水管及電纜等荷載：2KN/m〔掛在靠廈門大橋側(cè)的貝雷桁架上〕5、橋面標(biāo)高：+7.m(水上段+7.0m，陸上段從+7.0m過渡到+9.8m)，棧橋二頭與施工便道連接。6、設(shè)計風(fēng)速::41.5m/s(由設(shè)計圖紙?zhí)峁?7、“321”裝配式鋼橋使用,4排單層型〔上承式〕貝雷片。三、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1、中華人民共和國交通部部標(biāo)準(zhǔn)《公路橋涵設(shè)計通用標(biāo)準(zhǔn)》JTJ021-89。2、中華人民共和國交通部部標(biāo)準(zhǔn)《公路橋涵結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》JTJ025-86。3、中華人民共和國交通部部標(biāo)準(zhǔn)《公路橋涵地基與根底設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGD63-2007〕。4、中華人民共和國交通部戰(zhàn)備辦《裝備式公路鋼橋使用手冊》〔交通部戰(zhàn)備辦發(fā)布，1998年6月〕。5、中華人民共和國交通部部標(biāo)準(zhǔn)《公路橋涵施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JTJ041-2000。四、主要材料1、“321”裝配式鋼橋及附件采用國產(chǎn)321”裝配式鋼橋及附件，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合交通部編制《裝配式公路鋼橋制造及檢驗、驗收方法》的有關(guān)規(guī)定。貝雷桁架幾何特性及桁架容許內(nèi)力(1)桁架單元桿件性能桿件名材料斷面型式橫斷面積〔cm2〕理論容許承載力〔KN〕弦桿16Mn][10560豎桿16MnI8210斜桿16MnI8(2)幾何特性幾何特性結(jié)構(gòu)構(gòu)造Wx(cm3)Ix(cm4)2)單排單層不加強加強雙排單層不加強加強11548三排單層不加強加強雙排雙層不加強加強三排雙層不加強加強689439014478219(3)桁架容許內(nèi)力表橋型容許內(nèi)力不加強橋梁單排單層雙排單層三排單層雙排雙層三排雙層彎矩〔KN.m〕剪力〔KN〕橋型容許內(nèi)力加強橋梁單排單層雙排單層三排單層雙排雙層三排雙層彎矩〔KN.m〕33756750剪力〔KN〕2、鋼材鋼管樁采用Q235A鋼板卷制，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)〔GB699-65〕的有關(guān)規(guī)定。型鋼應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)〔GB2101-80〕的有關(guān)規(guī)定。鋼材容許應(yīng)力及彈性模量按JTJ025-86標(biāo)準(zhǔn)〔page4頁表〕A3鋼(Q235)：彎曲應(yīng)力[σw]=145MPa剪應(yīng)力[τ]=85MPa軸向應(yīng)力[σ]=140MPa彈性模量E=2.1*105MPa16Mn鋼：彎曲應(yīng)力[σw]=210MPa剪應(yīng)力[τ]=120MPa軸向應(yīng)力[σ]=200MPa彈性模量E=2.1*105MPa五、設(shè)計要點本橋計算按9米跨徑簡支梁計算和5跨〔各9米跨徑〕連續(xù)梁計算。設(shè)計單跨標(biāo)準(zhǔn)跨徑9m。本橋水上根底為打入式鋼管樁，非制動墩每個支點設(shè)3根φ630×8mm鋼管樁〔單排〕，制動墩每個支點設(shè)6根φ630×8mm鋼管樁〔雙排〕，單樁允許承載力[P]〔計算時按壁厚7mm計算，以確保平安〕計算：取φ630×8mm螺旋焊鋼管材料進行驗算，壁厚按δ=7mm進行計算，其鋼管截面特性如下：24W=2110.95cm3單根φ630mm，δ=7mm鋼管截面承受的允許壓力[N][N]＝〔A×[σ]〕×10-4×140×103＝1918kN由于鋼管墩為壓桿，要考慮壓彎失穩(wěn)，故進行穩(wěn)定性校核按兩端鉸支計算鋼管穩(wěn)定容許應(yīng)力，該處鋼管最大自由長度為L＝10.0m〔從河床面起至鋼管墩頂止〕。按照路橋施工計算手冊表12-2公式，那么鋼管穩(wěn)定容許應(yīng)力：[σ]ω＝φ[σ式中：φ——壓桿穩(wěn)定系數(shù)；λ＝νL/i＝1×10/0.22027=45.40＜80；ν——壓桿的長度系數(shù)，該處取ν＝1；L——壓桿的自由長度，該處L=10.0m；i——壓桿對軸的慣性半徑，該處i＝0.22027；[σ]——壓桿材料的容許應(yīng)力，鋼管＝140MPa。查《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》得，φ＝0.810。單根鋼管的穩(wěn)定容許壓力：[P]＝[σ]ω·××101＝1553.64kN式中：[σ]ω——鋼管的穩(wěn)定容許應(yīng)力〔由上式求得〕；A——鋼管壁的橫截面面積〔直徑0.630m，壁厚0.007m〕故單根鋼管穩(wěn)定允許承載力[P]=1553.64kN，所以后續(xù)檢算鋼管的豎向荷載必須小于[P]＝1553.64kN。六、結(jié)構(gòu)計算內(nèi)容結(jié)構(gòu)計算書中，第一種情況：直接從原海堤上施工，荷載按滿布人群荷載為5KN/m2，水管及電纜等荷載：2KN/m〔掛在靠左側(cè)的貝雷桁架上〕；第二種情況：施工過程中需履帶吊車行走，按500KN荷載。都按最不利情況進行布載和荷載組合。按單跨標(biāo)準(zhǔn)跨徑9m計算如下內(nèi)容：1、鋼板計算2、橫向槽鋼[20計算3、貝雷桁架計算4、樁頂橫墊梁〔工字鋼2I36b〕強度驗算5、鋼管樁豎向承載力計算6、棧橋的縱向穩(wěn)定性驗算7、棧橋抗9級風(fēng)穩(wěn)定性驗算七、使用考前須知1、嚴(yán)禁車輛超載、超速工作和行駛，不得在橋面上隨意堆放材料及重物。2、大于9級風(fēng)時棧橋停止使用，過后必須對棧橋作全面檢查前方可恢復(fù)使用。3、棧橋使用期必須經(jīng)常檢查棧橋狀況，如有異常情況，必須查明原因，經(jīng)處理前方可繼續(xù)使用。4、嚴(yán)禁外來荷載碰撞棧橋，嚴(yán)禁在棧橋上進行船舶系纜。第二章棧橋結(jié)構(gòu)計算書一、工程概況廈門高集海堤方案于2010年10月28日進行開口改造，工期22個月。海堤全線共有兩處開口工程，一處位于集美端，開口長60米，建一座60米的中橋，另一處位于高崎端，開口長800米，建一座長1000米的特大橋，跨徑布置為3*30+2*〔3*50〕+4*50+〔70+120+70〕+3*50m=1000米的橋梁，對應(yīng)墩號為0#~19#橋臺。伴隨本次開口改造工程，還將對海堤全線進行斷面改造，將現(xiàn)狀單向2車道改造為雙向4車道。施工期間，為保障交通平安，需封閉高集海堤主車道，沿海堤行駛的機動車均需繞行周邊其他道路。通過交通組織措施，確保摩托車、自行車和行人在海堤上平安通行。在開口段搭設(shè)鋼便橋，頭尾順接既有鐵路加寬路基，方便進出島方向自行車、摩托車及行人通行。橋面5米的一跨鋼棧橋結(jié)構(gòu)圖橋面6米的一跨鋼棧橋結(jié)構(gòu)圖橋面5米的人行鋼棧橋橫斷面圖橋面6米的人行鋼棧橋橫斷面圖二、設(shè)計參數(shù)1、荷載⑴.恒載〔每跨〕：行車道板厚〔厚1.0厘米的鋼板〕：5×[20橋面橫向〔30cm間距〕：31×31.4＝973.4㎏/m=9.7KN/m2I36b橫墊梁5×2××2×65.66＝275.8kg=2.76KN⑵.活載：×3.0m，重270Kg。弦桿由2[10組成，內(nèi)側(cè)的斜桿腹桿系由I8組成，鋼材為16Mn鋼，最大拉壓彎應(yīng)力為273Mpa，剪應(yīng)力為156Mpa。支撐架重40Kg。單片貝雷桁架容許彎距為788.2KN.m，剪力為245.2KN。三、10mm鋼板驗算×4.66m，吊機工作時吊重120×1.3＝156KN〔吊重沖擊系數(shù)μ取0.3〕。剛板底部橫向槽鋼按照中對中30cm間距布置。10mm剛板：[σw]×105MPa、δ1、荷載〔1〕、履帶吊荷載：q1=〔156+500〕/〔2××〔2〕、鋼板自重：q32、強度驗算〔1〕計算模式：按5跨連續(xù)梁計算〔《路橋施工計算手冊》P765頁〕鋼板受力計算簡圖圖四(2)截面特性：A=b×h=1×2W=bh2/6=1×2÷×10-5m3I=bh3×0.013÷×10-7m4(3)強度驗算：M支2××××1.5〕×2σmax=M支÷×10-5〕=44.9Mpa<[σw]=145MPa滿足要求。3、剛度驗算fmax4/100EI××4÷(100××105××10-7)=0.00027m<[f]=滿足要求。四、槽鋼[20橫梁檢算橋面板由厚1cm鋼板鋪成，橋面板底由橫向槽鋼[20b〔31根間距30cm〕間鋪而成，荷載按500KN履帶吊機〔QUY50A〕作業(yè)時分別驗算槽鋼[20b的抗彎和抗剪強度。一根[20b受到的均布荷載為q1×××500KN履帶吊機〔QUY50A〕計算：×4.66m，吊機工作時吊重120×1.3＝156KN〔吊重沖擊系數(shù)μ取0.3〕，吊機自重500KN，作用在一根槽鋼[20b上的線荷載為：q2＝P1/(2××履帶吊按規(guī)定路線行走，驗算[20b的最不利位置為履帶吊履帶壓在貝雷片中間圖五用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器計算程序計算得：(1)彎距：Mmax=13.59KN.m(2)剪力：Qmax=51.90KN(3)截面應(yīng)力σ×106/(191×103)=71.15MPa＜145MPaτ=Q/×103×102)=15.82MPa＜85MPa滿足標(biāo)準(zhǔn)要求貝雷桁縱向抗彎、抗剪檢算〔一〕縱向抗彎計算按500KN履帶吊機〔QUY50A〕計算：500KN履帶吊機〔QUY50A〕橫向履帶中距為3.54m，橫向最不利工作位置如下圖，[注：500KN履帶吊機〔QUY50A〕工作時按指定路線行走]。每一聯(lián)內(nèi)僅用一輛500KN吊機，布載為：吊機工作時吊重量限120KN，重物沖擊系數(shù)為1.3。車輛總荷載為P1=500+120×1.3＝656KN.其履帶著地長度為4.66m，每條履帶荷載為：P1×8××9×P2×〔656/2/16q1=(270+80)×10×圖二用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器計算程序計算得：MmaxQmax滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。〔二〕縱向抗剪計算按500KN履帶吊機〔QUY50A〕計算：500KN履帶吊機〔QUY50A〕橫向作用如下圖，縱向作用在樁頂時，貝雷桁有最大剪力，履帶吊機以及鋼板槽鋼荷載為P1×8××9×P2×〔656/2/16自重及上部恒載荷載為q1=2.33KN/m，如下圖。圖三用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器計算程序計算得：Qmax抗剪能力滿足要求。樁頂橫墊梁(工字鋼2I36b)強度驗算工字鋼分配梁的荷載有靜荷載〔橋面板、[20b縱梁、貝雷桁架和2I36b橫梁自重。動荷載有：500KN履帶吊機〔QUY50A〕按50t履帶吊計算：當(dāng)50t履帶吊機荷載在縱棧橋向作用在橋面中間且在縱橋向作用在分配梁頂時，2I36b分配梁跨中有最大彎距。荷載P1=296.79/2KN=148.4KN，q1×圖四用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器計算程序計算得：P1按圖四的受力圖用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器計算程序計算得：最大彎距在跨中：MmaxQmax彎曲應(yīng)力：σ=Mmax×106/(2×920800)=42.77MPa＜145MPa剪應(yīng)力：τ=Qmax×103/(2×8364)=25.46MPa＜85MPa滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。七、鋼管樁設(shè)計：1、按自行車、摩托車、行人荷載計算〔1〕鋼管樁的豎向荷載計算：有以上計算可知，居中行走時中部在單排鋼管樁中心線時，單排鋼管樁中間的鋼管樁受力最大：鋼管樁等自重計算：鋼管樁頂面標(biāo)高為+4.18m，暫按入土18m計算，地質(zhì)鉆孔為準(zhǔn)進行計算，由設(shè)計圖紙中所附地質(zhì)勘察資料可知，河床面為m，鋼管樁為直徑630mm的標(biāo)準(zhǔn)螺旋焊接管，那么鋼管樁自重為×鋼管樁受力P=+=N〔2〕鋼管樁的豎向承載力計算本棧橋所有樁基均支撐在中砂、卵石層上，按摩擦樁計算其容許承載力。根據(jù)《公路橋涵地基與根底設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGD63-2007〕中的沉樁的承載力容許值公式，那么樁的容許承載力為：〔-3〕式中：——單樁軸向受壓承載力容許值〔kN〕，樁身自重與置換土重〔當(dāng)自重記入浮力時，置換土重也計入浮力〕的差值作為荷載考慮；——樁身周長〔m〕；——土的層數(shù)；——承臺底面或局部沖刷線以下各土層的厚度〔m〕；——與對應(yīng)的各土層與樁側(cè)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值〔kPa〕,宜采用單樁摩阻力試驗確定或通過靜力觸探試驗測定，當(dāng)無試驗條件時按標(biāo)準(zhǔn)給定值選用；——樁端處土的承載力標(biāo)準(zhǔn)值〔kPa〕，宜采用單樁試驗確定或通過靜力觸探試驗測定，當(dāng)無試驗條件時按標(biāo)準(zhǔn)給定值選用；、——分別為振動沉樁對各土層樁側(cè)摩阻力和樁端承載力的影響系數(shù)對于錘擊、靜壓沉樁其值均取為1.0。根據(jù)地質(zhì)資料計算：×L××10-3×20)/2×L××10-3×20)/2=165kpa―m才能滿足設(shè)計要求。2、施工過程中需行走履帶吊按50T履帶吊計算荷載按樁的容許承載力為=N進行計算樁的入土樁長，且不考慮樁端的閉塞效應(yīng)。〔1〕鋼管樁的豎向荷載計算：有以上計算可知，居中行走時中部在單排鋼管樁中心線時，單排鋼管樁中間的鋼管樁受力最大：鋼管樁等自重計算：鋼管樁頂面標(biāo)高為+5.14m，暫按入土18m計算，地質(zhì)鉆孔為準(zhǔn)進行計算，由設(shè)計圖紙中所附地質(zhì)勘察資料可知，河床面為-6.95m，鋼管樁為直徑630mm的標(biāo)準(zhǔn)螺旋焊接管，那么鋼管樁自重為×〔2〕鋼管樁的豎向承載力計算本棧橋所有樁基均支撐在中砂、卵石層上，按摩擦樁計算其容許承載力。根據(jù)《公路橋涵地基與根底設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGD63-2007〕中的沉樁的承載力容許值公式，那么樁的容許承載力為：〔-3〕式中：——單樁軸向受壓承載力容許值〔kN〕，樁身自重與置換土重〔當(dāng)自重記入浮力時，置換土重也計入浮力〕的差值作為荷載考慮；——樁身周長〔m〕；——土的層數(shù)；——承臺底面或局部沖刷線以下各土層的厚度〔m〕；——與對應(yīng)的各土層與樁側(cè)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值〔kPa〕,宜采用單樁摩阻力試驗確定或通過靜力觸探試驗測定，當(dāng)無試驗條件時按標(biāo)準(zhǔn)給定值選用；——樁端處土的承載力標(biāo)準(zhǔn)值〔kPa〕，宜采用單樁試驗確定或通過靜力觸探試驗測定，當(dāng)無試驗條件時按標(biāo)準(zhǔn)給定值選用；、——分別為振動沉樁對各土層樁側(cè)摩阻力和樁端承載力的影響系數(shù)對于錘擊、靜壓沉樁其值均取為1.0。3#~4#墩根據(jù)地質(zhì)資料計算：×××××××〔L-4.61-7.7-1.8〕××10-3×20)/2m才能滿足設(shè)計要求。4#~5#墩根據(jù)地質(zhì)資料計算：×××3××3××〔L-5.85-3-3〕××10-3×20)/2m才能滿足設(shè)計要求。5#~6#墩根據(jù)地質(zhì)資料計算：×××××××〔L-4.83-4.1-1.2〕××10-3×20)/2m才能滿足設(shè)計要求。6#~7#墩根據(jù)地質(zhì)資料計算：×××××××〔L-4.96-5.7-3.8〕××10-3×20)/2m才能滿足設(shè)計要求。7#~8#墩根據(jù)地質(zhì)資料計算：×××××××〔L-4.59-3.9-3.7〕××10-3×20)/2m才能滿足設(shè)計要求。8#~9#墩根據(jù)地質(zhì)資料計算：×××××××〔L-3.65-6.9-1.5〕××10-3×20)/2m才能滿足設(shè)計要求。9#~10#墩根據(jù)地質(zhì)資料計算：×××××××〔L-3.78-4.5-1.8〕××10-3×20)/2m才能滿足設(shè)計要求。10#~11#墩根據(jù)地質(zhì)資料計算：×××××××〔L-2.97-4.3-0.8〕××10-3×20)/2m才能滿足設(shè)計要求。11#~12#墩根據(jù)地質(zhì)資料計算：×××××××〔L-2.28-5.3-2.1〕××10-3×20)/2m才能滿足設(shè)計要求。12#~13#墩根據(jù)地質(zhì)資料計算：×××××××〔L-2.28-7.1-1.1〕××10-3×20)/2m才能滿足設(shè)計要求。13#~14#墩根據(jù)地質(zhì)資料計算：×××××××〔L-9.39-2.7-0.6〕××10-3×20)/2m才能滿足設(shè)計要求。14#~15#墩根據(jù)地質(zhì)資料計算：×××(L-15.34)××10-3×20)/2m才能滿足設(shè)計要求。15#~16#墩根據(jù)地質(zhì)資料計算：×××(L-8.66)××10-3×20)/2m才能滿足設(shè)計要求。棧橋縱向穩(wěn)定性驗算〔按簡支梁計算〕棧橋的縱向水平推力來自車輛荷載的制動力，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，制動力為荷載長度內(nèi)一行汽車總重量的10%，但不小于一輛重車荷載的30%。當(dāng)一聯(lián)〔4跨〕上每跨布設(shè)一輛500kN的重車時，制動力為：P=(4×500)×10%=200kN根據(jù)JTJ021-89第2、3、9條，對排架式墩臺所受的制動力應(yīng)按墩臺的剛度分配?！蹭摴軜鼎?30×8mm，實際按壁厚7mm計算，按最不利位置即第一種典型地質(zhì)且單排樁進行計算〕樁頂制動力計算墩每根樁的剛度為：EI=E×3.14(0.6304－0.6234)/64=×10-4Em4墩每根樁的分配的制動力為：P1=200/(3×4＋2×3)=KN用m法計算墩樁身最大彎矩樁根底變形系數(shù):α=5√mb1/EI