关海土木论坛栈桥计算书(工字钢主梁).doc

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1、关海土木论坛_栈桥计算书(工字钢主梁)新建铁路太原至中卫（银川）线永宁黄河特大桥目 录1、编制依据及规范标准 . 31.1、编制依据 . 31.2、规范标准 . 32、主要技术标准及设计说明 . 32.1、主要技术标准 . 32.2、设计说明 . 42.2.1、桥面板. 42.2.2、工字钢纵梁. 42.2.3、工字钢横梁. 42.2.4、主梁. 42.2.5、桩顶分配梁. 42.2.6、基础. 52.2.7、附属结构. 53、主要工程数量 . 54、荷载计算 . 64.1、活载计算 . 64.2、恒载计算 . 74.3、荷载组合 . 75、结构计算 . 75.1、桥面板计算 . 85.1.1

2、、荷载计算. 8ha5.1.2、材料力学性能参数及指标. 95.1.3、力学模型. 95.1.3、承载力检算. 95.2、工字钢纵梁计算 . 105.2.1、荷载计算. 105.2.2、材料力学性能参数及指标. 105.2.3、力学模型. 11 中铁四局集团有限公司 第 1 页 共 20 页新建铁路太原至中卫（银川）线永宁黄河特大桥5.2.4、承载力检算. 115.3、工字钢横梁计算 . 125.3.1、荷载计算. 125.3.2、材料力学性能参数及指标. 135.3.3、力学模型. 135.3.4、承载力检算. 135.4、主梁计算 . 145.4.1、荷载计算. 155.4.2、材料力学性

3、能参数及指标. 155.4.3、力学模型. 155.4.4、承载力检算. 165.5、钢管桩顶分配梁计算 . 165.5.1、荷载计算. 175.5.3、力学模型. 175.5.4、承载力检算. 175.6、钢管桩基础计算 . 185.6.1、荷载计算. 185.6.2、桩长计算. 185.7、桥台计算 . 205.7.1、基底承载力计算. 20 中铁四局集团有限公司 第 2 页 共 20 页新建铁路太原至中卫（银川）线永宁黄河特大桥栈桥计算书1、编制依据及规范标准11、编制依据（1）、现行施工设计标准（2）、铁三院土工试验报告（3）、现行施工安全技术标准1.2、规范标准（1）、公路桥涵设计通

4、用规范（JTGD60-2004）（2）、公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ024-85）（3）、公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ 025-86）（4）、公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）2、主要技术标准及设计说明2.1、主要技术标准桥面宽度：5.0m桥面高程：1112.05m设计荷载：75t履带吊（负载10t）及公路级汽车荷载 桥跨布置：912m栈桥全长：108m起止里程：LDK673+330LDK673+438中铁四局集团有限公司 第 3 页共 20 页新建铁路太原至中卫（银川）线永宁黄河特大桥2.2、设计说明跨黄河栈桥设计荷载主要考虑结构自重和75t履带吊（负载10t）

5、及公路级汽车荷载荷载。设计长度108m，栈桥设置位置为东岸河道，起始里程为：LDK673+330LDK673+438。现将各部分结构详述如下：2.2.1、桥面板栈桥桥面板材料为A3钢板，钢板厚度为12mm，钢板焊接在中心间距400mm的I14工字钢纵梁上。桥面板上设置间距600mm的12钢筋防滑条。2.2.2、工字钢纵梁桥面板下设置I14工字钢纵梁，工字钢纵梁中心间距400mm，顺桥向设置。I14工字钢纵梁搁置在中心间距1500mm的I20a工字钢横梁上。I14纵梁与桥面板及横梁均焊接牢固。2.2.3、工字钢横梁I14工字钢纵梁下设置中心间距1500mm的I20a工字钢横梁，横桥向设置。I20

6、a横梁通过U型卡与贝雷片连接牢固。2.2.4、主梁栈桥采用6根I56a工字钢作为主梁，6根I56a主梁中心间距1000mm。主梁与I20a横梁及I36a分配梁均焊接牢固。2.2.5、桩顶分配梁I56a主梁支承在2根I36a工字钢分配梁上，2根I36a分配梁间采用间断焊接。分配梁嵌入钢管桩 第 4 页 共 20 页新建铁路太原至中卫（银川）线永宁黄河特大桥2.2.6、基础2.2.6.1、桥台东岸LDK673+330处设重力式桥台，桥台基础底面尺寸为62001400mm，其余为钢管桩基础。桥台台帽顶贝雷片位置预埋20mm的钢板，防止压碎桥台混凝土。桥台基础采用C25混凝土，设一层16钢筋网片，台背

7、采用C30混凝土，设一层16钢筋网片。 2.2.6.2、钢管桩基础基础采用60010mm钢管桩，每排3根，中心间距2250mm。钢管桩间采用20a连接系连接，桩顶设260mm凹槽，2根I36a工字钢分配梁嵌入钢管桩中。其中LDK673+438钢管桩外设草袋围堰护坡，护坡坡度1：1.5。钢管桩底高程1091.60m，桩顶高程1111.038m，钢管桩长度20.0m，钢管桩伸入一般冲刷线下10.9m。2.2.7、附属结构栈桥栏杆立柱采用481000mm钢管焊接在I20a横梁上，钢管立柱间距1500mm，立柱间采用20钢筋连接。栈桥两侧每隔10m设置一道警示灯，以便夜间起到警示作用，防止船舶撞击栈桥

8、。3、主要工程数量本栈桥起始里程：LDK673+330，终点里程：LDK673+438，中心里程：LDK673+384。跨径布置为912m，栈桥全长108m。栈桥主要工程数量见表-1： 中铁四局集团有限公司 第 5 页 共 20 页新建铁路太原至中卫（银川）线永宁黄河特大桥表-14、荷载计算4.1、活载计算本栈桥主要供混凝土罐车、各种机械设备运输及75t履带吊走行，因而本栈桥荷载按每孔一辆75t履带吊（负载10t）荷载及公路级汽车荷载分别检算，则活载为： 履带吊：G=850kN；公路级汽车荷载：G=550kN。中铁四局集团有限公司 第 6 页 共 20 页新建铁路太原至中卫（银川）线永宁黄河特

9、大桥4.2、恒载计算本栈桥恒载主要为型钢桥面系、贝雷梁及墩顶分配梁等结构自重，见表-2：表-24.3、荷载组合另考虑冰雪等偶然荷载作用，故按以下安全系数进行荷载组合：恒载1.2，活载1.3。根据公路桥涵钢结构及木结构设计规范规定：临时结构容许应力可提高1.3（组合）、1.4（组合）。本栈桥弯曲容许应力取1.4145=203MPa，容许剪应力取1.485=119MPa。5、结构计算栈桥结构如下图所示，根据从上到下的原则依次计算如下：中铁四局集团有限公司 第 7 页 共 20 页新建铁路太原至中卫（银川）线永宁黄河特大桥 5.1、桥面板计算桥面板采用12mm钢板，钢板下设中心间距400mm的I14

10、工字钢纵梁，桥面板净跨径为32cm（I14工字钢翼板宽度为8cm），桥面板与工字钢纵梁间断焊接，桥面板计算跨径按32cm计。5.1.1、荷载计算履带吊机履带宽度（760mm）及公路级汽车中、后轮宽度（600mm）均大于工字钢纵梁间距，故履带吊车及公路级汽车荷载后轮荷载直接作用在工字钢纵梁上，桥面板不作该种检算，仅对公路级汽车荷载前轮作用于桥面板跨中进行检算。根据公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004)车辆荷载前轴轴重取30kN，前轮着地宽度及长度为0.3m0.2m，故按前轴单胎重作为均布荷载计算。中铁四局集团有限公司 第 8 页 共 20 页 新建铁路太原至中卫（银川）线永宁黄河特大桥

11、P=302=15kN(一个的力)q=1.3150.3=65kN/m （单胎宽b按0.3米计）5.1.2、材料力学性能参数及指标取0.2m板宽（顺桥向长度），12mm钢板进行计算： W=bh632=0.20.012632=4.810-6m3I=bh12=0.20.01212=2.8810-8m3A=bh=0.20.012=0.0024mEI=2.110112 322.8810-8=6.04810Nm5.1.3、力学模型 5.1.3、承载力检算采用清华大学SM Solver 进行结构分析：Mmax=0.83kNm Qmax=9.75kNa、强度检算smax=MmaxWQmaxA=0.83104.8

12、10363=173MPas=1451.4=203MPa，合格； tmax=9.75102400=4.1MPat=119MPa，合格；b、刚度检算(挠度)中铁四局集团有限公司 第 9 页 共 20 页新建铁路太原至中卫（银川）线永宁黄河特大桥fmax=1.5mm，临时结构刚度对结构正常使用及安全运营影响不大，故可采用。5.2、工字钢纵梁计算I14工字钢纵梁焊接于间距1500mm的I20工字钢横梁上，按三跨连续梁检算。5.2.1、荷载计算分别按75t履带吊（负载10t）及公路级汽车荷载验算，I14工字钢纵梁自重g=0.17kN/m，桥面板自重不计。5.2.1.1、75t履带吊荷载75t履带吊履带长

13、宽按4.66m0.76m计算，自重850kN，顺桥向荷载集度：工字钢纵梁中心间距400mm，最不利情况应为q1=850(24.66)=91.2kN/m ，两根工字钢纵梁受力。(没见怎么处理呀)则均布荷载为：q=q1+g=1.391.2+1.20.17=118.8kN/m。5.2.1.2、公路级汽车荷载根据公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）相关规定，公路级汽车荷载为550kN，（布置图见I14工字钢纵梁力学模型），按集中力计算。汽车轴重：P前30kN,P中=2120kN,P后=2140kN，轴距：3.0m+1.4m+7m+1.4m。5.2.2、材料力学性能参数及指标I14工字钢：I

14、=7.1210mmW=1.010mm564 3中铁四局集团有限公司 第 10 页 共 20 页新建铁路太原至中卫（银川）线永宁黄河特大桥A=2150mmEI=2.1102 7.1210-611=1.510Nm625.2.3、力学模型5.2.3.1、履带吊荷载作用力学模型: 5.2.3.2、公路级汽车荷载作用力学模型： 5.2.4、承载力检算采用清华大学SM Solver 进行结构分析：5.2.4.1、履带吊荷载作用下I14工字钢纵梁检算Mmax=26.73kNm Qmax=107kNa、强度检算smax=MmaxWQmaxA=26.731021.010365=134MPas=203MPa，合格

15、； tmax=1071022150=25MPat=119MPa，合格；b、刚度检算f=1.4mmmax1500400=3.75mm，合格。5.2.4.2、公路级汽车荷载作用下I14纵梁检算中铁四局集团有限公司 第 11 页 共 20 页新建铁路太原至中卫（银川）线永宁黄河特大桥Mmax=44.84kNm Qmax=124kNa、强度检算smax=MmaxWQmaxA=44.841041.010365=112.1MPas=203MPa，合格； tmax=1241042150=14.4MPat=119MPa，合格；b、刚度检算f=0.8mms=203MPa，合格； tmax=2891033555=

16、27.1MPat=119MPa，合格；b、刚度检算f=1.4mmmax1000400=2.5mm，合格。最大支反力：Fmax=335kN。5.3.4.2、公路级汽车荷载作用下I20a工字钢横梁检算Mmax=16.6kNm Qmax=48.8kNa、强度检算smax=MmaxWQmaxA=16.6102.3710365=70MPas=203MPa，合格； tmax=48.8103555=14MPat=119MPa，合格；b、刚度检算f=0.2mmmax1000400=2.5mm，合格。最大支反力：Fmax=58kN。5.4、主梁计算主梁6根I56a工字钢按中心间距1000mm安装在I36a分配梁

17、上。主梁按单孔1台75t履带吊（负载10t）及单孔一辆公路级汽车荷载分别验算，均按三跨连续梁检算。(为什么?)中铁四局集团有限公司 第 14 页 共 20 页新建铁路太原至中卫（银川）线永宁黄河特大桥5.4.1、荷载计算主梁以上恒载为桥面板、I14纵梁及I20a横梁自重，其荷载大小为：g=1.20.01(150.0127850+11416.88+0.7527.915)=9.72kN/m5.4.1.1、75t履带吊（负载10t）作用下荷载计算履带长度按4.66m计算，则均布荷载大小为：q=1.35.4.1.2、公路级汽车荷载计算汽车自重荷载：P前30kN,P中=2120kN,P后=2140kN，

18、安全系数为1.3。轴距：3.0m+1.4m+7m+1.4m。12.8米5.4.2、材料力学性能参数及指标6根I56a工字钢主梁：A=613538=81228mmW=62.3410EI=62.110628504.66=237kN/m。 73=1.40410mm6.5510-4 8211=8.210Nm5.4.3、力学模型5.4.3.1、75t履带吊作用力学模型 5.4.3.2、公路级汽车荷载作用力学模型 中铁四局集团有限公司 第 15 页 共 20 页新建铁路太原至中卫（银川）线永宁黄河特大桥 5.4.4、承载力检算采用清华大学SM Solver 进行结构分析：5.4.4.1、履带吊荷载作用下主

19、梁检算Mmax=1761kNm Qmax=611kNa、强度检算smax=1761101.404106111081228367=126MPas=203MPa，合格； tmax=8MPat=119MPa，合格；b、刚度检算f=25mmmax12000400=30mm，合格。5.4.4.2、公路级汽车荷载作用下主梁检算Mmax=464.1kNm Qmax=412.8kNa、强度检算M=464.1101.40410412.8108122867max=33.1MPas=203MPa，合格； 3Qmax=5.1MPat=119MPa，合格；b、刚度检算f=6mmmax12000400=30mm，合格。5

20、.5、钢管桩顶分配梁计算钢管桩顶分配梁采用2I36a工字钢，工字钢分配梁嵌于钢管桩 第 16 页 共 20 页新建铁路太原至中卫（银川）线永宁黄河特大桥与之焊接牢固，分配梁与I56a主梁焊接牢固。5.5.1、荷载计算工字钢分配梁荷载采用5.3.4中最大支反力F=335kN和I56a主梁自重作集中力验算，集中力大小为：P=335+1.2121.1=351kN。5.5.2、材料力学性能参数及指标I36a工字钢：I=1.5810mmW=8.710mmA=7644mmEI=2.1102584 3 1.5810-411=3.310Nm72 g=60Kg/m5.5.3、力学模型 5.5.4、承载力检算采用

21、清华大学SM Solver 进行结构分析： Mmax=195.4kNm Qmax=439.5kNa、强度检算smax=MmaxW=195.41028.71065=112.3MPas=203MPa，合格；中铁四局集团有限公司 第 17 页 共 20 页新建铁路太原至中卫（银川）线永宁黄河特大桥tmax=QmaxA=439.510276443=29MPat=119MPa，合格；b、刚度检算f=0.5mmmax2250400=5.6mm，合格。5.6、钢管桩基础计算本栈桥钢管桩基础每墩采用单排三根60010mm钢管，钢管间用20a槽钢连接形成排架。5.6.1、荷载计算当75t履带吊（负载10t）驻留

22、在墩顶时钢管桩轴心压力最大，按三根钢管桩平均受力考虑，则每根钢管由活载产生的轴心压力为：G=8503=283kN；单根钢管承受一跨12m栈桥桥面系自重为：G=(8.112+6.412)3=58kN（I56a主梁以上桥面系自重见5.4.1节为q=8.1kN/m）。荷载组合：F=1.258+1.3283=437.5kN5.6.2、桩长计算查公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ024-85）得沉桩的容许承载力： P=12(Uailiti+aAsR)式中：P单桩轴向受压容许承载力（kN），当荷载组合或组合或组合或组合作用时，可提高25,（荷载组合中如含有收缩，徐变或水浮力的荷载效应，也应同样提高）；U桩

23、的周长（m）；li承台底面或局部冲刷线以下各土层厚度（m）；It与li对应的各土层与桩壁的极限摩阻力（kPa）；按表4.3.2-4采用； Rs桩尖处土的极限承载力（kPa），按表4.3.2-5采用；中铁四局集团有限公司 第 18 页 共 20 页新建铁路太原至中卫（银川）线永宁黄河特大桥aia分别为震动沉桩对各土层桩周摩擦力和桩底承压力的影响系数，、按表4.3.2-6采用。对于锤击沉桩其值均取为1.0。表4.3.2-6系数ai、土类a粘土亚粘土亚砂土砂土径或边宽0.83d2.0d0.8d2.00.60.60.50.70.70.60.90.90.71.11.00.9因考虑局部冲刷线很深，栈桥为临

24、时结构，如按该冲刷线计算，则浪费严重，故钢管桩有效桩长从一般冲刷线起算（一般冲刷线高程1102.00m），1102.00m以上不计其承载力。在运营期间注意观测冲刷深度，保证冲刷深度控制在一般冲刷线高程以上。承载力计算时不计钢管桩端承力，则沉桩容许承载力为：P=12(Uailiti) ，ai、a按亚砂土取值0.9,地质资料取05-ZD-14538钻探点，该点河床高程为1107.01m，详见表-3：表-3注：由于第一层底高程为1109.8m>1102.00m，故第一层不计其承载力，第二层有效土层厚度为1102.00-1101.010.99m。计算过程见表-4；中铁四局集团有限公司 第 19

25、页 共 20 页新建铁路太原至中卫（银川）线永宁黄河特大桥表-4钢管桩伸入一般冲刷线下深度：l=0.99+3(437.5-27.97)20.91.88450=7.9m。钢管桩底高程为：H桩底1102.00-l=1102.00-7.9=1094.1m；钢管桩长度为：L=1112.05-1.012-1094.1=16.94m，按17.0m计。5.7、桥台计算桥台底面尺寸为6200mm1400mm，基础高度1000mm；台背高度1852mm，长厚6200mm300mm，如下图所示：5.7.1、基底承载力计算桥台位于LDK673+330处，采用05-ZD-14536钻探点地质资料，地基容许应力为s0=160KPa。5.7.1.1、荷载计算恒载为桥台自重：G=(6.21.41+6.20.31.852)24=290kN； 活载按75t履带吊（负载10t）荷载直接作用在桥台上计算为800kN； 荷载组合：P=1.2290+1.3800=1388kN；5.7.1.2、基底承载力计算s=PA=13886.21.4=159KPas0=160KPa，合格。 中铁四局集团有限公司 第 20 页 共 20 页