栈桥、平台计算书

绍诸高速公路上虞互通至九六丘连接线工程计算书宁波交通工程建设集团有限公司绍诸高速公路上虞互通至九六丘连接线工程第一合同段项目经理部2011年9月22日目录1、计算依据...............................................................................................12、设计荷载...............................................................................................13、贝雷栈桥受力计算..............................................................................24、钢围堰受力计算................................................................................111计算书1、计算依据①《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）②《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）③《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）④《建筑桩基础技术规范》（JGJ94-2008）⑤《装配式公路钢桥多用途使用手册》2、设计荷载①8m3混凝土罐车（满载）8m3混凝土罐车示意图（前轮轴距不超过1.8m，后轮轴距不超过2.5m），车轮着地尺寸：0.6m×0.2m（宽×长）,满载时自重40t。罐车力学模型②50t履带吊车吊重通行自重50t，吊重10t，履带长4.5m，宽75cm。③容许应力容许应力按《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ025-86第21.2.10条乘以提高系数1.3：A3钢：弯曲应力[δ]=145×1.3=188.5MPa剪应力[τ]=85×1.3=110.5MPa3、贝雷栈桥受力计算3.1桥面钢板计算由于本项目桥面系10mm钢板与20号工字钢焊接成框架结构，其结构可靠稳定，在此不再对桥面钢板进行验算。3.220#工字钢分配梁计算3.2.18m3混凝土罐车（满载）对工字钢内力贝雷片净间距最大为1.35m，偏安全考虑按跨径1.6m简支梁计算罐车作用下工字钢力学模型20a型工字钢：2370Ixcm4372Wcm317.2S/Ixxcm冲击系数：3.11钢板对工字钢施加荷载：314.011085.7101.04.01qkN/m工字钢自重：279.02qkN/m恒载593.0qqq21恒kN/m3罐车轮压：110.5170/21.3/2P1P0kN最大剪力：55.72110.51.60.5932PQlq恒kN最大弯矩：435.15.110835.1593.04P8MMM22maxllq恒活恒=37.4kNm强度验算：最大应力：15810237104.37WM6-3maxMPa＜5.188MPa最大剪应力：3.46107102.17107.55dIQS323xxMPa＜110.5MPa刚度验算：最大挠度：8-9338-9433410037210205481.3510110.5100372102053841.35100.5935EI48PEI3845llqfff恒活恒=1.2mm＜25.2600lfmm3.2.250t履带吊车对工字钢内力冲击系数取1.3单侧履带对工字钢荷载：8.5775.05.425.06003.11q吊活qkN/m4吊车作用下工字钢受力模型最大弯矩：11MmaxkNm＜44.4kNm最大反力：22QkN＜55.7kN由于吊车对工字钢最大弯矩和最大反力均小于混凝土罐车作用下的最大弯矩和最大反力，故强度和刚度满足要求，不需在重复检算。3.3贝雷梁计算3.3.18m3混凝土罐车（满载）对贝雷梁内力冲击系数偏安全考虑，按照《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004取冲击系数45.11横向分配系数：0021Bek75.125.260e8.0675.121k偏载系数：2.1钢板自重：71.411085.7101.00.61qkN/m跨径12m内按25跟20a型工字钢进行计算；等效为均布荷载49.312279.00.6252qkN/m贝雷梁自重：1.83qkN/m恒载：3.16321qqqq恒kN/m5恒载作用下贝雷梁力学模型罐车作用下贝雷梁最不利荷载力学模型考虑冲击系数、横向分配系数、偏载系数后，罐车作用下贝雷梁受力计算结果如下：弯矩图6剪力图恒载+活载作用下贝雷梁最大弯矩：1631MmaxkNm贝雷梁最大反力：376QmaxkN查阅《装配式公路钢桥多用途使用手册》，321贝雷梁桁架容许应力表：单排层：容许弯矩2.788MkNm，容许剪力：5.245QkN本便桥采用6组单排层贝雷桁架最大容许弯矩：6×788.2=4729.2kNm＞1631kNm最大容许剪力：6×245.5=1473kN＞376kN3.3.250t履带吊对贝雷梁内力冲击系数取1.3吊车作用下贝雷梁受力模型荷载+活载计算结果如下：7弯矩图剪力图最大容许弯矩：6×788.2=4729.2kNm＞1755kNm最大容许剪力：6×245.5=1473kN＞397kN3.4双28b型工字钢下横梁计算有3.3计算知履带吊作用时贝雷梁受力最大28b工字钢钢自重：479.04qkN/mI=7480cm4W=534.291cm3恒载：56.33479.026123.16恒qkN/m恒载作用下28b工字钢受力模型设6片贝雷梁受力均衡（实际有偏差），冲击系数偏安全1.4，则8吊车作用下每片贝雷受力，1.4×600/6=140kN计算结果如下弯矩图剪力图9反力图最大弯矩：5.327maxMkNm最大反力：5.335maxQkN最大应力：5.3061029.5342105.3272WM6-3maxMPa＞188.5MPa最大剪应力：70105.101024.242105.355d2IQS323xxMPa＜110.5MPa3.5钢管桩计算3.5.1刚管桩承载力计算由3.4计算反力图知，最大反力为520.7kN钢管桩取30米计算，自重37kN刚性墩钢管桩最大承受荷载3727.520maxQ=297.35kN24#墩地质情况①亚砂土：底标高-16.95，桩周摩擦力为25kPa②淤泥质亚粘土：底标高-21.25，桩周摩擦力为14kPa，地基承载力55kPa10安全系数取2钢管桩入土，按达到标高-21.25为准计算根据公式Quk=λsUΣqsikIi+λpqpkAp（当hb/ds＜5时，λp=0.16hb/dsλs，当hb/ds≥5，λp=0.8λs）式中：sikq，pkq--桩的极限侧阻力和桩端极限阻力（kPa）U—桩身周长（m）Ii—土分层厚度（m）Ap--桩端面积（m2）λp--桩端闭口效应Ii--桩端进入持力层厚度（m）hb--钢管桩外径（m）λs--侧阻挤土系数Q=3.1415×0.63×（25×13.3+14×4.3）+0.8×55×0.01562=778kN＞Pmax=297.35×2=594.7kN满足要求3.5.2刚管桩稳定性验算根据《建筑桩基础技术规范》，单桩稳定长度：hILp00.1式中：0I——地面以上桩长h——地面以下桩长取长17m的钢管桩进行验算钢管桩壁厚8mm,外径630mm424441056.764614.063.014.364dDIm411单桩屈曲临界荷载：1697301056.71005.214.32411222pcrLEIPkN＞297.35kN由以上计算可以看出钢管桩满足稳定性要求。3.5.3强度计算截面面积：01562.04614.063.014.342222dDAm2最大应力：1.1901562.01035.2973AQMPa＜188.5MPa满足要求4、钢围堰受力计算4.1方案说明根据实际开挖深度最大的是24#墩，并且该墩水深最深，选受力最不利的24#墩进行钢板桩支护的受力验算。24#墩承台尺寸为32×6.5×2.5m，围堰平面尺寸为36×10.2m。1、计算中根据实际情况取施工最高水位+4.4m。2、钢板桩顶标高：+5.0m,承台设计顶标高：-1.2m，底标高：-3.7m。3、水位情况：项目部从进场后对曹娥江水位进行观测，常水位为3.8m，目前最高水位为4.4m，钢板桩标高为5.0m。4、Ⅵ型拉森钢板桩每根长度为18m，技术参数为：截面尺寸宽度＝600mm；每延米重量108Kg；截面矩W＝3246cm3，允许弯曲应力为［σ］=180Mpa，允许剪应力为［τ］=160Mpa。125、土质：-16.95m以上为亚砂土，-21.25～-16.95为淤泥质亚粘土，钢板桩底标高为-13m。6、共设两道围檩支撑，分别位于+2.5m，-0.4m。围堰布置图如下：4.2防突涌计算本地土层为亚砂土、淤泥质亚粘土，如图所示基坑内抽水后水头差为h＇，由此引起的水渗流，其最短流程为紧靠板桩的h1+h2，故在此过程中，水对土粒渗透的力是垂直向上的。现近似地以此流程的渗流来验算突涌问题，要求垂直向上的渗透力不超过土在水中的密度，故安全条件如下式所示：Ksiρw=Ksh＇/(h1+h2)×ρw≤ρb式中：Ks---安全系数；i----水力梯度；ρw、ρb---分别为水的容重及土在水中的浮容重取ρb/ρw=0.8;13土层分布第一层为亚砂土，该土层底标高为-16.95m，第二层为淤泥质亚粘土，该土层底标高为-21.25m，其中h＇=8.1m，h1=9.3m,h2=9.3m,G=2.621g/cm3,安全系数取1.3Ksi=1.3×8.1/（9.3+9.3）=0.57≤0.8故满足要求。4.3钢板桩计算钢板桩顶标高+5.0m，入土深度9.3m，设置两道支撑，各道支撑的中心标高分别为+2.5m、-0.4m，计算水位为+4.4m。根据钢板桩承受土压力，截取河床底（-3.7m）到顶板段，则河床底面所受水压力为：P=9.3×6.2=57.7Kpa不考虑钢板桩的自重，把钢板桩当作一个均匀介质的钢梁，其E和I相等。这样，钢板桩受力就是一根均质不等跨度的连续钢梁。把钢板桩上部两道支撑点作为简支点，而河床底部作为固定端计算，则为二次超静定的结构体系。采用“清华力学求解器”建模求解14受力计算简图弯矩图剪力图Mmax=44.99MPaVmax=78.05KNσ=M/W=44.99×106/3246×103=13.8MPa［σ］=180MPaτ=V/A=78.05×1000/23620=3.30MPa［τ］=160MPa15故：从以上验算结果来看，均满足要求。