钢栈桥计算书

钢栈桥计算书

1 钢栈桥结构设计概述

乐平涌大桥跨越乐平涌，为形成施工运输通道，需在乐平涌上修建钢栈桥。钢栈桥采用单车道形式，桥宽6m。钢栈桥按通行25.5m小箱梁运梁车荷载进行设计。为保证桥上行人安全，在栈桥两侧设置高度1.2m的钢栏杆。根据桥位处水位调查情况，栈桥顶标高定为+3.5m。

钢栈桥下部结构采用排架式墩，每墩由2根钢管桩组成，相邻钢管间距3.5m。钢栈桥标准跨度为5.5m，栈桥墩顶横梁采用2I45b，上部纵梁采用I45b，间距60cm。桥面板为倒扣的[32b，间距37cm。槽钢与纵梁焊接。

钢管桩采用直径529mm，壁厚8mm的螺旋焊管，使用DZ90型振动锤打设，钢管桩允许承载力应能达到60t以上。为保证栈桥钢管桩的稳定性，相邻钢管设[20a剪刀撑连接。

在钢管桩顶部开槽，放置横梁，横梁底部位置，在钢管上焊接[14a作为竖向支承加劲，减小钢管局部承压应力。

2 计算依据

2.1 《公路桥涵施工技术规范 JTG/T F50-2011》；

2.2 《公路桥涵钢结构及木结构设计规范 JTJ025-86》；

2.3 《钢结构设计规范 GB50017-2003》。

3 主要构件计算参数

3.1 I45b工字钢

截面积A111.4cm2；每米重量87.45kg/m；截面特性：Ix33759cm4；Wx1500.4cm3；Sx887.1cm3,d=13.5mm。

3.2、[32b槽钢

截面积A.913cm2；每米重量43.107kg/m；截面特性：Iy336cm4；Wymin49.2cm3；t14mm。

3.3、φ529×8mm螺旋焊钢管

截面积A98.53cm2；每米重量77.kg/m；截面特性：Ix33719.8cm4；Wx1274.85cm3；i18.49cm。

上述型钢及钢管材料均采用Q235，弹性模量E=20610MPa，其强度设计值为：

32f215N/mm抗拉、抗压和抗弯；

抗剪

fv125N/mm2。

4 主要荷载取值

4.1 车辆荷载

钢栈桥选取100t运梁车荷载进行检算，车辆荷载立面及平面尺寸见下图。

前轴重力为40kN，中轴重力为3x160kN,后轴重力为3x160kN，轴距为3+2*1.4+L+2*1.4m，轮距1.8m，前轮着地宽度及长度为0.3x0.2m，中、后轮着地宽度及长度为0.6x0.2m。

4016016016016016016031.41.4L立面布置1.41.41.831.41.4L平面布置1.41.4

4.2 荷载分项系数

对于结构自重，荷载分项系数取1.2；

对于汽车活载，荷载分项系数取1.4。

5、钢栈桥计算

5.1、桥面板[32b计算

栈桥桥面板采用倒扣的[32b横桥向密排布置，布置间距37cm。取荷载最大的后轮荷载进行验算。单个后轮荷载分布区域为20x60cm。

5.1.1 受力简图

偏于安全，简化为简支梁。

5.1.2 荷载分析

（1）、桥面板[32b自重：q1=1.2x0.43=0.52kN/m；

（2）汽车单后轮荷载由1根[32b槽钢承担q2=1.4x80/0.6=186.67kN/m。

5.1.3 强度计算

弯矩图：

分布宽度0.6m：，

剪力图：

最大弯矩值Mmax=8.42kNm；最大剪力值Qmax=56.16kN。

桥面板为倒扣的[32b槽钢，计算参数如下：

Iy336cm4；Wymin49.2cm3；b=90mm;t14mm。

maxMmax171MPaf215MPa;Wymin

max3Qmax33.4MPafv125MPa.2b(2t)

满足要求。

5.1.4 变形计算

经计算，桥面板[32b最大挠度f=0.5mm〈L/600=1.5mm，满足要求。

5.2、栈桥纵梁计算

栈桥纵梁采用I45b，布置间距60cm。纵梁按2跨连续梁进行计算。

5.2.1 受力简图

（1）跨中弯矩最大受力图示：

弯矩图：

（2）剪力最大受力图示：

剪力图：

5.2.2 荷载分析

（1）、桥面板及纵梁自重：q1=1.2x（6x0.43/0.37/10+0.87）=1.88kN/m；

（2）因单后轮荷载分布宽度为60cm，纵梁布置间距亦为60cm，可认为单后轮荷载由2根纵梁承担，所以汽车传给单根纵梁的最大荷载：P=1.4x160/2/2kN=56kN。

5.2.3 强度计算

最大弯矩值Mmax=120.33kNm；最大剪力值Qmax=141.53kN。

纵梁为I45b工字钢，计算参数如下：

截面积A111.4cm2；每米重量87.45kg/m；截面特性：Ix33759cm4；Wx1500.4cm3；Sx887.1cm3,d=13.5mm。

Mmax80.16MPaf215MPa;Wx QmaxSx27.6MPafv125MPa;Ixdmaxmax

满足要求。

5.2.4 变形计算

经计算，纵梁最大挠度f=4.6mm〈L/600=9.2mm，满足要求。

5.2.5支座反力计算

按剪力最大图式求得中支点反力为：

R=157.85kN。

5.3、栈桥横梁计算

栈桥横梁采用2I45b。

5.3.1 受力简图

5.3.2 荷载分析

（1）、桥面板、纵梁及横梁自重：

q1=1.2x（0.43*5.5/0.37+10*5.5*0.87/6+2x0.87）=19.32kN/m；

（2）纵梁传给横梁的力P=157.85kN。

5.3.3 强度计算

弯矩图：

剪力图：

最大弯矩值Mmax=316.4kNm；最大剪力值Qmax=403.1kN。

横梁为2I45b工字钢，计算参数如下：

截面积A2*111.4cm2；每米重量2*87.45kg/m；截面特性：Ix2*33759cm4；Wx2*1500.4cm3；Sx2*887.1cm3,d=2*13.5mm。

Mmax105.4MPaf215MPa;Wx

max

maxQmaxSx39.23MPafv=125MPa;Ixd

满足要求。

5.3.4 变形计算

经计算，栈桥横梁f=3mm〈L/600=8.75mm，满足要求。

5.3.5支座反力计算

支座反力最大时的计算简图：

计算的支座反力值为：R1=531.5kN；R=215.8kN。

5.4、栈桥钢管桩计算

栈桥钢管桩采用直径529mm，壁厚8mm的螺旋焊管。其计算参数如下：

截面积A98.53cm2；每米重量77.kg/m；截面特性：Ix33719.8cm4；Wx1274.85cm3；i18.49cm。

根据前面的计算，单侧钢管桩最大受力为：P0=531.5kN。

钢管桩最大长度考虑18m，加上连接撑重量，按30kN计算。则单根钢管桩竖向最大荷载P=P0+30=561kN。

钢栈桥钢管桩分两种情况进行检算：

5.4.1、最大荷载时的钢管桩稳定性验算

钢栈桥钢管桩顶标高按+2.5m，钢管桩按入土2m处为嵌固端，河床面标高按-1.0m计算，则钢管桩计算长度l0=1.0x5.5=5.5m，

l0i 29.74，查表得=0.93，

其长细比

考虑施工因素，取安全系数K=2，则单根钢管桩的允许承载力为：

[P]Af/K=0.93×98.53×215/10/2=985kN〉P=561kN

[P]>P,说明钢管本身的强度满足要求。在钢管桩打设中，要求采用不小于90kW的震动锤打设，其承载力不小于600kN。

因钢栈桥设计为排桩形式，同一排只有两根桩，则桩顶分配梁与钢管桩的偏心理论上可消除。

5.4.2、验算洪水对钢管桩的影响

洪水位取+3.5m，水流速度v=2m/s。取顺水流方向一排钢架进行计算，其受力简图如下所示：

图中集中荷载为钢管柱所受竖向力，因洪水期间钢栈桥不通行，故P仅取自重，P=60kN。

水流冲击力按下述公式进行计算：

FKAv22g

K为形状系数，取为0.8。

g为重力加速度，g=9.81m/s2。

v为水的流速，v=2m/s。

A为阻水面积,纵梁阻水面积为 A=5.5x0.5=2.75m2。

纵梁所受流水压力为F=4.5kN，乘以1.4的荷载分项系数后为6.3kN，作用在钢管桩顶部。

钢管桩所受流水压力为三角形分布，钢管桩阻水面积 A=4x0.529=2.116m2。

其荷载集度

qmin=0，

qmaxKAv2gh=1.72kN/m，乘以1.4荷载分项系数后为：qmin=0，

qmax=2.4kN/m。流水压力F的作用点为设计水位线以下0.3倍水深处。

经计算，钢管桩受力情况为：

（1）弯矩图

（2）剪力图

（3）轴力图

钢管桩内力计算值：

Nmax=69.6kN；Qmax=7.97kN；Mmax=24.66kN·m。

NMAW=7.6+19.34=26.94MPaf215MPa，满足要求。

据此验算：

