汉江公路大桥贝雷栈桥计算书

目录第一章设计计算说明................................................11.1设计依据.....................................................11.2工程概况.....................................................11.3钢栈桥设计...................................................21.3.1主要技术参数............................................21.3.2栈桥结构................................................4第二章钢栈桥计算..................................................42.1贝雷栈桥计算过程与结果.......................................52.2型钢栈桥计算过程与结果......................................16第三章钢管桩打入深度计算.........................................28第四章结论及注意事项.............................................284.1栈桥施工注意事项............................................284.2栈桥运行注意事项............................................29武汉城市圈环线高速公路汉江特大桥钢栈桥计算书湖北省路桥集团有限公司1武汉城市圈环线高速公路汉江特大桥钢栈桥计算书第一章设计计算说明1.1设计依据《武汉城市圈环线高速公路汉江特大桥施工图纸》；《钢结构设计规范》GB50017-2003；《路桥施工计算手册》；《公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）》；《装配式钢桥使用手册》；《装配式公路钢桥多用途使用手册》；《实用土木工程手册》杨文渊；1.2工程概况武汉城市圈环线高速公路孝感南段汉江特大桥位于汉川市沉湖镇，桥位位于沉湖镇上游的棉花洲滩段微弯河段上，桥位上距杜台分洪闸5.8km，下距沉湖汉江铁路桥3.2km；主跨跨越汉江，起讫里程为K134+835～K135+225，全长为390m。主要工程内容包括：汉江特大桥下部工程、预应力混凝土连续梁及连续刚构桥梁。汉江特大桥主桥以（105+180+105）m连续刚构跨越汉江。1#、4#墩为过度墩，2#、3#墩为主墩。2#墩位于应城侧河滩，3#墩位于汉江河道近仙桃侧，基础采用20根φ2.5m钻孔桩、桩长128m。根据桥梁施工需要，在武汉城市圈环线高速公路汉江特大桥轴线位置设置138m钢栈桥，桥宽6m，均为321贝雷钢栈桥（具体布置见《武汉城市圈环线高速公路汉江特大桥钢栈桥施工方案图》）。钢栈桥采用打入φ630×10mm钢管桩基础，主栈桥上部结构选用“321”贝雷作为主体结构。武汉城市圈环线高速公路汉江特大桥钢栈桥计算书湖北省路桥集团有限公司21.3钢栈桥设计1.3.1主要技术参数（1）钢栈桥标高的确定：栈桥标高的确定一方面要能够方便汉江大桥的基础及上构的施工，同时要保证栈桥的主体结构不至浸水，综合本项目的设计施工水位25m，及栈桥穿过的4号过度墩承台标高，确定本栈桥桥面标高27.9m。（2）荷载确定根据本栈桥实际使用情况，桥面荷载考虑以下两种主要荷载：钢栈桥使用中最重车辆9m3的混凝土运输车；钢栈桥架设时履带吊的荷载。混凝土运输车的轴重大轴距短，双车并行时最不利，所以将其作为计算荷载；将履带吊架梁工况作为检算荷载。1台9m3的混凝土运输车车辆荷载的平面和立面布置如下（参考车型：三一重工生产的SY5250GJB4（9m3欧Ⅲ）：底盘型号SYM1250T4整备质量14000kg整车外形尺寸(长×宽×高)9200×2490×3880mm满载总质量40000kg轴距3575mm+1350mm武汉城市圈环线高速公路汉江特大桥钢栈桥计算书湖北省路桥集团有限公司3↑P1↑P2↑P3Pn/2↑Pn/2↑三一重工9m3砼罐车P1=6t，P2=P3=17t，合计：40t。履带吊架梁时荷载平面及立面如下（参考车型：三一重工生产的SCC500E履带起重机，自重50t，最大起吊重量50t）：履带吊自重50t，本项目吊重按20t考虑，合计70t。履带吊型号SCC500E整备质量50000kg履带尺寸5720×700mm×2履带着地面积4500×700mm×2工作时履带间隙3000mm本项目满载总质量70000kg↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑70t均布荷载35t均布荷载35t均布荷载三一重工SCC500E履带起重机（自重50t，最大起吊重量50t）（3）钢弹性模量Es=2.1×105MPa；（4）材料许用应力：武汉城市圈环线高速公路汉江特大桥钢栈桥计算书湖北省路桥集团有限公司4A3钢：[σ]=210MPa；[τ]=160MPa。16Mn钢：[σ]=273MPa；[τ]=208MPa。1.3.2栈桥结构贝雷钢栈桥采用跨径12m连续梁结构，栈桥宽6m。栈桥基础采用打入φ630×10mm钢管桩基础，桩顶安装2I45a型钢横梁，布置6排贝雷梁，间距0.9+1.8+0.9+1.8+0.9m，贝雷梁上按照0.75m间距布置I25a横梁，横梁布置在贝雷竖杆位置，横梁上按30cm间距铺设I18型钢，型钢上铺设8mm花纹钢板作为桥面。型钢栈桥采用采用6m简支梁结构，栈桥宽6m。栈桥基础采用打入φ630×10mm钢管桩基础，桩顶安装2I45a型钢横梁，布置8排I45a型钢，间距6×0.9m，I45a型钢上按照0.75m间距布置I25a横梁，横梁布置在贝雷竖杆位置，横梁上按30cm间距铺设I18型钢，型钢上铺设8mm花纹钢板作为桥面。型钢栈桥中间墩上I45a型钢接头处焊接一块90×45×1cm腹板连接钢板，减少该处跳车，伸缩缝处不焊接。钢栈桥两侧焊接HW150mm型钢作为路沿石，同时两侧焊接1m高钢管扶手，用白色安全网围挡。第二章钢栈桥计算钢栈桥计算分别选取两种栈桥的标准跨径作为计算模型，利用MIDASCIVIL2010计算程序进行验算。贝雷栈桥计算分以下8个工况进行：钢栈桥计算工况一览表编号名称荷载1荷载2组合系数武汉城市圈环线高速公路汉江特大桥钢栈桥计算书湖北省路桥集团有限公司5工况1双砼罐车跨中无偏载支架自重双砼罐车1.1×荷载1+1.3×荷载2工况2双砼罐车跨中偏载支架自重双砼罐车1.1×荷载1+1.3×荷载2工况3双砼罐车支点无偏载支架自重双砼罐车1.1×荷载1+1.3×荷载2工况4双砼罐车支点偏载支架自重双砼罐车1.1×荷载1+1.3×荷载2工况5履带吊跨中无偏载支架自重履带吊1.1×荷载1+1.3×荷载2工况6履带吊跨中偏载支架自重履带吊1.1×荷载1+1.3×荷载2工况7履带吊支点无偏载支架自重履带吊1.1×荷载1+1.3×荷载2工况8履带吊支点偏载支架自重履带吊1.1×荷载1+1.3×荷载2型钢栈桥MIDASCIVIL程序能够通过调整重力系数对支架本身自重进行加载，本例中除开自重外，需加载砼罐车荷载与履带吊荷载。贝雷栈桥按照60m一联设计，取其最不利位置加载计算。2.1贝雷栈桥计算过程与结果工况1（双砼罐车跨中无偏载）：计算模型武汉城市圈环线高速公路汉江特大桥钢栈桥计算书湖北省路桥集团有限公司6计算位移计算应力计算支点反力工况2（双砼罐车跨中偏载）：武汉城市圈环线高速公路汉江特大桥钢栈桥计算书湖北省路桥集团有限公司7计算模型计算位移计算应力武汉城市圈环线高速公路汉江特大桥钢栈桥计算书湖北省路桥集团有限公司8计算支点反力工况3（双砼罐车支点无偏载）：计算模型计算位移武汉城市圈环线高速公路汉江特大桥钢栈桥计算书湖北省路桥集团有限公司9计算应力计算支点反力工况4（双砼罐车支点偏载）：计算模型武汉城市圈环线高速公路汉江特大桥钢栈桥计算书湖北省路桥集团有限公司10计算位移计算应力计算支点反力工况5（履带吊跨中无偏载）：武汉城市圈环线高速公路汉江特大桥钢栈桥计算书湖北省路桥集团有限公司11计算模型计算位移计算应力武汉城市圈环线高速公路汉江特大桥钢栈桥计算书湖北省路桥集团有限公司12计算支点反力工况6（履带吊跨中偏载）：计算模型计算位移武汉城市圈环线高速公路汉江特大桥钢栈桥计算书湖北省路桥集团有限公司13计算应力计算支点反力工况7（履带吊支点无偏载）：计算模型武汉城市圈环线高速公路汉江特大桥钢栈桥计算书湖北省路桥集团有限公司14计算位移计算应力计算支点反力工况8（履带吊支点偏载）：武汉城市圈环线高速公路汉江特大桥钢栈桥计算书湖北省路桥集团有限公司15计算模型计算位移计算应力武汉城市圈环线高速公路汉江特大桥钢栈桥计算书湖北省路桥集团有限公司16计算支点反力2.2型钢栈桥计算过程与结果工况1（双砼罐车跨中无偏载）：计算模型计算位移武汉城市圈环线高速公路汉江特大桥钢栈桥计算书湖北省路桥集团有限公司17计算应力计算支点反力工况2（双砼罐车跨中偏载）：计算模型武汉城市圈环线高速公路汉江特大桥钢栈桥计算书湖北省路桥集团有限公司18计算位移计算应力计算支点反力工况3（双砼罐车支点无偏载）：武汉城市圈环线高速公路汉江特大桥钢栈桥计算书湖北省路桥集团有限公司19计算模型计算位移计算应力武汉城市圈环线高速公路汉江特大桥钢栈桥计算书湖北省路桥集团有限公司20计算支点反力工况4（双砼罐车支点偏载）：计算模型计算位移武汉城市圈环线高速公路汉江特大桥钢栈桥计算书湖北省路桥集团有限公司21计算应力计算支点反力工况5（履带吊跨中无偏载）：计算模型武汉城市圈环线高速公路汉江特大桥钢栈桥计算书湖北省路桥集团有限公司22计算位移计算应力计算支点反力工况6（履带吊跨中偏载）：武汉城市圈环线高速公路汉江特大桥钢栈桥计算书湖北省路桥集团有限公司23计算模型计算位移计算应力武汉城市圈环线高速公路汉江特大桥钢栈桥计算书湖北省路桥集团有限公司24计算支点反力工况7（履带吊支点无偏载）：计算模型计算位移武汉城市圈环线高速公路汉江特大桥钢栈桥计算书湖北省路桥集团有限公司25计算应力计算支点反力工况8（履带吊支点偏载）：计算模型武汉城市圈环线高速公路汉江特大桥钢栈桥计算书湖北省路桥集团有限公司26计算位移计算应力计算支点反力武汉城市圈环线高速公路汉江特大桥钢栈桥计算书湖北省路桥集团有限公司27贝雷栈桥计算汇总表编号项目数值部位工况备注1贝雷弦杆最大应力355.466MPa支点工况8安全，见说明2贝雷立杆最大应力220.491MPa支点工况8采取加强措施后，安全3II45a型钢最大应力145MPa支点处工况8安全4I18型钢最大应力62.7MPa跨中工况6安全5I25a型钢最大应力154.58MPa跨中工况6安全6φ630钢管最大应力61.62MPa一侧钢管工况6安全7栈桥最大位移1.71cm一侧贝雷工况6安全8最大支点反力75.6t一侧钢管工况8安全型钢栈桥计算汇总表编号项目数值部位工况备注1I45a型钢最大应力208.08MPa跨中工况6安全2II45a型钢最大应力41.18MPa支点处工况6安全3I18型钢最大应力67.9MPa跨中工况6安全4I25a型钢最大应力98.49MPa跨中工况8安全5φ630钢管最大应力37.64MPa一侧钢管工况8安全6最大支点反力622.2KN一侧钢管工况6安全说明：1、计算贝雷弦杆最大应力均位于贝雷节点与II45a型钢接触节点，实际上为面接触，且该处为贝雷销接加强处，实际应力小于计算值，除开该点外，贝雷上下弦杆最大应力-167.6MPa～195.1MPa（工况6），小于16Mn钢许用应力[σ]=273MPa；2、贝雷立杆最大应力为支点处的I8立杆，此处需进行加强，梁端立杆加强措施见下图：梁端立杆加强断面图梁端立杆