C匝道栈桥计算

1、水文地质资料栈桥位于河口村渡口，水面宽约120m，平均水深10m，最深处水深11.5米。地质水文条件：渡口靠岸边部分平均水深2-3米，河中部分最高水深11.5米。河底地质为：大部分桩基础所在位置处覆盖层较薄，从上至下地依次为0-5.2米细沙层，5.2-13.2为中风化岩石层，13.2米以下为微风化质岩石层。桥位河床地质表层细沙层，层厚5m，地基承载力σ0取值分为250～350kpa。2、荷载形式(1)60t水泥运输车通过栈桥车辆荷载按60t水泥运输车考虑，运输车重轴（后轴）单侧为4轮，单轮宽30cm，双轮横向净距10cm，单个车轮着地面积=0.2*0.3m2。两后轴间距135cm，左侧后双轮与右侧后双轮距190cm。车总宽为250cm。运输车前轴重P1=120kN，后轴重P2=480kN。设计通车能力：车辆限重60t，限速5km/h，按通过栈桥车辆为60t水泥运输车满载时考虑，后轴按480kN计算。不考虑船只和排筏的撞击力，施工及使用时做好安全防护措施。3、栈桥标高的确定为满足水中墩、基础、梁部施工设备、材料的运输及施工人员通行施工需要，结合河道通航要求，在河道内施工栈桥。桥位处设计施工水位为132.65m，汛期水位上涨2～3m。根据设计资料和现场调查近五年最高水位平均值情况，确定栈桥桥面标高设计为139.569m。4、栈桥设计方案在田寨河河道内架设全长约162m的施工栈桥。栈桥拟采用六排单层贝雷梁桁架结构为梁体作为主要承重结构，桥面宽设计为6m,桥跨为连续结构，跨径18m。栈桥共设置9跨，在制动墩处设置伸缩缝。(1)栈桥设置要求栈桥承载力满足：60t水泥运输车行走要求。栈桥的平面位置不得妨碍钻孔桩施工及承台施工，能够满足整个施工期间的要求。栈桥施工及运营确保航道正常通行。栈桥建成后严禁在栈桥上堆放物品。(2)栈桥结构栈桥至下而上依次为：钢管桩基础：设计钢管在细沙层入土深度约5m，栈桥普通墩采用单排3根φ600*10mm钢管桩基础，墩中心间距2.25米，每4跨设一个制动墩，制动墩采用双排3根φ600*10mm钢管桩基础，墩中心间距2.25米，桩间设[16槽钢剪刀撑，形成板凳桩。依据钢管桩入土深度情况拟采用桩长16～22m不等的钢管桩。I36a工字钢作为底横梁：桩顶横梁采用2拼并排焊接的I36a工字钢。贝雷梁主梁：主梁采用321普通贝雷桁架结构，桁架由六排贝雷桁架加联系杆件拼装，贝雷桁架间距中心距0.90m，榀间距1.1m。桥面系：贝雷梁上横铺I25a工字钢、间距为400mm作为顶横梁，顶横梁上满铺厚度为10mm的钢板做为栈桥的桥面。最后安装栏杆、照明等附属结构。5、栈桥计算参数(1)单片贝雷桁架：每片贝雷桁架重270kg（含支撑架、销子等），I=250497.2cm4，E=2×105Mpa，W=3578.5cm3，[M]=788.2kN·m,[Q]=245.2kN。(2)I25a:截面积48.5cm2，每米重量38.1kg,Ix=5020cm4，E=2×105Mpa，Wx=402cm3，Sx=232.4cm3，腹板厚8mm。(3)I36a：截面积76.3cm2，每米重量59.9kg,Ix=15800cm4，E=2×105Mpa，Wx=875cm3,Sx=514.7cm3，腹板厚10mm。(4)[16:截面积25.16cm2，每米重量17.23kg(5)10mm厚钢板：理论重量0.942KN/m2。(6)车辆冲击系数：由查《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)知，冲击系数采用1.3。考虑栈桥实际情况，同方向车辆间距大于12m，即一跨内同方向最多只布置一辆重车。人群荷载不计。1、偏压系数的确定(1)混凝土搅拌运输车由于运输车不可能绝对沿着中线行驶，因此在对贝雷梁、分配梁以及钢管桩验算时必须考虑偏压影响，偏压系数计算时，栈桥边考虑50cm的安全距离，活载影响情况如下图所示。单排轮重为F，当一侧车轮走到活载影响范围的最边缘时偏压最严重,例如当车行驶在最右侧时，对支点A求矩：4.2F+2.3F-4Rc-2RB=0，又Rc+RB=2F。联立求得RC=1.25F，1.25即为偏载系数用字母K1表示，K1=1.25。2、I36a工字钢横梁检算因为I36底横梁如设计图所示，主要承受轴心压力作用，几乎不受弯矩作用，故检算略。3、贝雷梁检算(1)静荷载恒载计算：贝雷片每个自重270KG,栈桥按每跨18m计算，桥面钢板、横梁自重,简化为均布荷载。考虑到螺栓和桁架销，取q=11.2KN/m跨中恒载弯矩梁端恒载剪力(2)活荷载：计算跨径为18m，桥面净宽6m，本设计采用600KN集中荷载进行验算，如图：活载弯矩跨中受力最大，故活载弯矩;梁端剪力;最大弯矩;梁端最大剪力;3.2贝雷梁结构验算：查贝雷手册可得：桁架六排单层允许弯矩，满足强度要求桁架六排单层允许剪力，满足强度要求4、整体挠度计算：对于钢桥的设计，为了使车辆能比较平稳的通过桥梁，因此桥规要求桥跨结构均应设预拱度。另外能使钢桥能正常使用，不仅要对桁架进行强度验算，以确保结构具有足够的强度及安全储外，还要计算梁的变形，以确保结构具有足够的刚度，因为桥梁如果发生过大的变形，将导致行车困难，加大车辆的冲击作用，引起桥梁剧烈震动。查简支梁容许挠跨比[V/L]=L/800，则容许最大挠度为;非弹性挠度;弹性挠度，用B,C卡秋林公式计算:满足刚度要求。5、钢管桩检算普通墩钢管桩打单排3根钢管桩，制动墩6根钢管桩，普通墩横桥向桩中心距为2.25m，采用φ600×10mm钢管桩。水深按11.5m，钢管桩露出水面按3.7m计。桩基承载力检算;桩基承载力：每根钢管桩设计承载力。采用打桩振动锤击下沉,不计钢管桩桩侧摩阻，按支承桩考虑。桩身强度：桩基采用φ600mm钢管桩。L（按照自由端最长桩考虑）iλ＜[λ]＝100满足要求（查《路桥施工计算手册》附表3-25）。查《路桥施工计算手册》附表3-26（790页）。内插法得φ＝0.838则σ＝N/φA，满足要求。6、其它检算(1)横桥向风荷载按一跨贝雷桁架梁计。依据《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)，横桥向风荷载Fwh＝k0k1k3WdAwh。由查《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60wh-2004)表4.3.7-1，4.3.7-4～4.3.7-6得：k0＝0.9,k1＝1.6×0.467＝0.75，k3＝0.8。式中Wd＝rVd2/2g，Wo＝rV102/2g，Vd＝k2k5V10，r=0.012017e-0.0001Z,g＝9.81m/s2。Z，则r。由查《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)表4.3.7-2～4.3.7-3及附录A得：k2＝0.79，k5＝1.7，V10＝25.6m/s。则:Vd＝k2k5V10＝0.79×1.7×25.6＝34.38m/s,Wd＝rVd2/2g＝0.012×34.382/2×9.81＝0.73kN/m2。一跨贝雷桁架横向迎风面积Awh=1.5×12×0.5=9m2（注：贝雷桁架净面积/贝雷桁架轮廓面积取0.5）。则:横桥向风荷载风荷载Fwh＝k0k1k3WdAwh，即单桩承受横桥向风荷载。(2)作用于钢管桩上流水压力依据《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004),流水压力Fw=KArV2/2g式中：注形状系数K取0.8,γ=10kN/m3,g＝9.81m/s2,V0.5m/s（设计资料）。阻水面积A。则：流水压力Fw，即单桩承受最大流水压力。综合(1)(2)：作用钢管桩上横桥向荷载为F横＝Fw+Fwh剪刀撑采用[16，且交叉点采用焊接连接。剪刀撑受力计算简图如下：剪刀撑所受压力Nσ。稳定性验算:剪刀撑交叉点焊接后，视为两端固结；则自由长度L0＝L×0.5。长细比λ＜[λ]＝150满足要求（查《路桥施工计算手册》附表3-25（789页）。查《路桥施工计算手册》附表3-26（789～790页），内插法得φ＝0.884；则σ满足要求。综合以上检算：该栈桥设计安全，能够满足施工需要。