钢栈桥受力计算

一、钢栈桥受力计算

1、便桥弯矩、剪力、绕度的验算

根据方案对上承式便桥主桥 跨径12米进行内力分析

根据荷载分布和实际情况，按主跨简支梁控制计算。 

(1)、每米恒载

①.贝雷片重量  2700×6×1.15/3=6210N/m

式中1.15为连接件扩大系数，下同。

②.横梁重量    2520×3×1.15/3=2898N/m

③.桥面板（2米×6米） 17000×3×1.15/6=9775N/m

合计q1=18974N/m为安全计，按L=9m简支梁计算：

M跨中、恒=1/8q1L1²n

=1/8×18.97×12²×1.2

=409.75KN.m

Q恒=1/6q1Ln=18.97×12×1.2/6=45.5KN（考虑多跨连续梁梁中间支点）

注： q1------每米恒载重量（KN/m）

L------钢便桥跨径（m）

n------恒载分项系数

(2)、每米活载

在分析单跨贝雷梁受活载工况下，考虑 不利受力状况，将80吨荷载视为一个集中荷载，并且作用力在单跨的 中心处进行受力分析如下：

M跨中、活=1/4 P L n

=1/4×800×1.4×12

=3360KN.m

Q活=1/6qn =800×1.4/6/3=62.2KN（汽车对桥面的剪力分析时，考虑一般工程车至少是三轴的，所以计算剪力时考虑三个点同时作用分析）

注：q------每米活载重量（KN/m）

n------活载分项系数

L------钢便桥跨径（m）

(3)、弯矩、剪力验算

Mmax=M跨中、恒+M跨中、活=409.75+3360=3769.75KN.m

Q max= Q跨中、恒+ Q M跨中、活=45.5+62.2=107.7KN

在安全系数=1.5条件下，单排桁片容许弯矩和剪力分别为

M＝788KN•m，Q=245KN，（见装配式公路钢桥使用手册59页）考虑到贝雷销间隙和偏载影响，贝雷片折减系数采用0.8

[M]=788×6×0.8=3782.4KN.m﹥Mmax=3769.75KN.m

[Q]=245×0.8=196KN﹥107.7KN

（4）、绕度验算：

Fmax=f1+f2

f1：自重P引起的绕度。

f1=5ql4/384Ein=5×18.97×12^4×1.2/384/2100/250497/6

=1.95mm

f2;外部荷载Q引起的绕度。

f2=Q×L3/48EIn=800×12^3×1.4/48/2100/250497/6=9.12mm

Fmax=f1+f2=1,95+9.12=11.07mm

[f]=L/400=12000/400=30mm

Fmax<[f],计算通过。

因此便桥采用3组6排贝雷结构是安全的。

2、I25横向分配梁内力分析

对贝雷上部25#b工字钢横梁受力分析时，考虑桥面板不能完全均匀将工程车的荷载分配给工字钢，只考虑分配折减系数0.8，故考虑 不利工况即汽车单处车轮的荷载直接传递到25#b工字钢上进行分析如下：

单处车轮作用在单根25#b工字钢时受力图如下图：

车轮宽度按30cm计算,每对车轮的着地面积为0.6×0.2（宽×长），

载荷分析（计算宽度取贝雷组 间距1.3米）

①自重均布荷载;忽略不计

②施工及人群荷载：不考虑与工程车同时作用

③80t工程车单处车轮轮压为：160×0.8=128KN

q=128×1.4/0.6=298.7KN/m

Mmax=qcl/8(2-r)=0.125×298.7×1.3×0.6（2-0.46）=44.85KN.m

I25b  A=48.541cm2   W=402cm3

σ=Mmax/W=44.85/0.402=111.57Mpa<[σ]=170Mpa

计算通过

3、一般墩处I45b下盖梁内力分析

载荷分析：

自重均布荷载：P恒=18,97×12/6=37.9KN（考虑多跨连续梁，中间跨盖梁受力情况）

工及人群荷载：不考虑与工程车同时作用

考虑80t总载荷由6排贝雷均匀给盖梁施加压力：P活=66.7KN（考虑多跨连续梁，中间跨盖梁受力情况）

P= P恒+ P活=37.9×1.2+66.7×1.4=138.86KN

M1=138.86×0.45×1.85/2.3=50.26KN.m

M2=138.86×0.55×1.75/2.3=58.11KN.m

Mmax=50.26+58.11=108.37KN.m

选用2根I45b  则 A= 111.446cm2   W= 1500 cm3

σ=Mmax/W=108.37/1.5/2=36.12MPa<[σ]=170Mpa

计算通过。

4、制动墩处I45b下盖梁内力分析

载荷分析：

自重均布荷载：P恒=18,97×12/6=37.9KN（考虑多跨连续梁，中间跨盖梁受力情况）

工及人群荷载：不考虑与工程车同时作用

考虑80t总载荷由6排贝雷均匀给盖梁施加压力：P活=66.7KN（考虑多跨连续梁，中间跨盖梁受力情况）

P= P恒+ P活=37.9×1.2+66.7×1.4=138.86KN

M1=138.86×0.5=69.44KN.m

M2=138.86×1.8=249.95KN.m

Mmax=69.44+249.95=319.39KN.m

选用2根I45b  则 A= 111.446cm2   W= 1500 cm3

σ=Mmax/W=319.39/1.5/2=106.46MPa<[σ]=170Mpa

计算通过。

5、钢管桩承载力计算

(1)、单桩承载力

受力分析：

①以单排桩为例，3根管桩共同承担左右两跨各一半的恒载及活载；

②管桩自重不计；

P桥墩=恒载+活载=（18.97×24×1.2+800×1.4）/2=833.17KN

P单桩=833.17KN/3=277.72KN

所以实际打桩所选用的DZ60振动锤进行打桩，该打桩设备振击力至少可达到485KN，打桩时钢管桩贯入度控制不得大于10cm/min。

(2)、钢管桩入土长度计算

由地质资料可知，设打入土层下X米，则

Puk＝u∑qsik=0.63×3.14×（550×X）>485

解得X>0.45m

600——考虑60锤正常施工振击力；

Puk——单桩的竖向承载力标准值；

u——桩身周边长度；

qsik——桩侧第i层土的极限侧阻力标准值。

经过验算， 钢管桩的设计入土深度应大于0.45m，再加上钢管桩土面以上的高度，初定平均每根钢管桩的长度为24米。

（3）、钢管桩强度、稳定性验算

钢管桩是用10mm厚Q235热轧钢板卷制而成，其直径为Φ630mm，则钢管截面积为0.01948m²

通过地质报告及设计钢管桩标高可推知钢管桩土层（不考虑淤泥层）外长度 值假设为30米，荷载为p=277.72KN，由《路桥施工计算手册》进行强度、稳定性验算如下：

受力截面几何特性

截面积：A=194.8 cm²

截面惯性矩：

Ix= Iy=π（D^4-d^4）/64=3.14(63^4-61^4）/64=93568cm^4

回转半径：ix= iy=√Ix/A=√93568/194.8=21.9cm

杆件长细比：λ=l/r=30/0.219=137≤150

查表，构件对x轴y轴屈曲均属a类截面，因此由λmax{λx,λy}=45.7，查附表得φ=0.397

 1.2N/φA=（1.2×277.72×10³）/（0.397×194.8×10²）

=43.1N/mm²<f=215N/mm²，满足要求。

因此整个设计方案能满足设计要求。