1钢栈桥的验算

1.1钢栈桥设计概况：

1.钢栈桥桥面宽度为9.0m，全长203m，桥面标高为9.5米。结构型式为：贝雷片钢栈桥。栈桥结构见附图。

2.基础：钢栈桥采用钢管桩基础，每排采用3根直径为630mm的三根钢管桩组成，壁厚16mm，钢管桩的横向间距为4米,纵向间距为6米。入土深度为12m。钢管桩顶设置法兰盘支座。

3.桥面结构自上而下分别为：

桥面：采用30px的钢板，钢板采取满铺桥面，每隔10m留一道25px的伸缩缝。

纵桥向分配梁：密布[25b槽钢，

横桥向分配梁：采用I25a工字钢，间距为1.2m。

主纵梁：采用单层双排3750px高321型贝雷片，每组两片贝雷桁架采用1125px宽花架连接，间距2.85m。形成装配式贝雷桁架主梁，共四组。

下横梁：采用H600型钢，与钢管桩顶法兰盘支座连接。

支撑：桩与桩之间、两贝雷片之间均用剪力撑进行加固连接，其他各部件之间均采用钢构件进行加固。

1.2基本荷载 (恒荷载分项系数1.2，活荷载分项系数1.3)

1、恒荷载

30px的钢板：0.012×78.5=0.942KN/m2

[25b槽钢纵向分配梁：0.313KN/m

I25a工字钢横向分配梁：0.42KN/m

贝雷桁架主梁(1.5m高)：6.66KN/m

下横梁HN606（606×201×12×20）:1.2KN/m

（1） 活荷载

(1)100T履带吊整机质量为112T(基本臂带100T钩) 吊重16T，履带长度7.505m，履带宽度1.015m，履带接触桥面长度6.475m，履带宽度1.015m，接地比压0.0922MPa。履

带吊传给桥面的活荷载：92.2KN/m2。

(2)施工及人群活荷载：4KN/m2。

8.1.3构件内力计算与设计

<一>30px钢板采取满铺方式，纵桥向分配梁[25b槽钢采取满铺方式,因此，可以不对钢板进行受力分析计算。

<二>纵桥向分配梁[25b槽钢计算,槽钢(两肢朝下)采取满铺方式，

Wx=817.5000000000001px3,ry=1.2,

履带带传力：92.2×0.25=23.05KN/m

梁自重：0.313KN/m

钢板重：0.942×0.25=0.236KN/m

q=1.3x23.05 1.2(0.313 0.236)=30.62KN/m

计算跨度：L=750mm

内力计算：

M=1/8×q×l2=1/8×30.62×0.752=2.153KN-m

荷载工况一 (恒载)

内力图

强度验算：

=M/ryWy=2.153×103/1.2×32.7=54.87N/mm2<f=215N/mm2.

整体稳定验算：

L1/b1=750/250=3<16

整体稳定，安全，局部稳定无需验算，所选截面满足要求。

<三>横向分配梁I25b工字钢计算

Wx=10550px3,ry=1.05,

履带带传力：P=0.75×1.015×92.2×0.25=70.2KN

梁自重：0.42KN/m

钢板重：0.942×0.75=0.71KN/m

计算跨度：L=2850mm

内力计算：

M=1/4×1.3×70.2×2.85 1/8×1.2(0.42 0.71) ×2.852=66.4KN-m

荷载工况一 (恒载)

内力图

强度验算：

=M/rxWx=66.4×103/1.05×422=149.85N/mm2<f=215N/mm2.

刚度验算：

Vt=pl3/(48EI)=73.42×2.853/(48×2.1×1011×5024×10-8)=3.36mm

(将均布力标准值 P折算成p)

Vt=3.36mm<[Vt]=l/250=2850/250=11.4mm.

强度和刚度验算合格，所选截面满足要求。

<四>贝雷桁架主梁(1.5m高)计算

贝雷桁架片的力学性质：桁片惯矩：

允许弯矩；允许剪力(单片)。

履带吊重量及吊重传力 q1=92.2×1.015=93.6KN

贝雷片自重:q2= 6.66KN/m

其它构件自重:q3= 2KN/m

q=1.3x93.6 1.2(6.66 2)=132.1KN/m

计算跨度：L=6000mm

内力及强度计算：

M=1/8×132.1×62=594.45KN-m<[M]=788.2KN-m

荷载工况

内力图

M=594.45KN-m

V ** x=459.05KN<[V]=245.2×2=490.4KN

刚度验算：

Vt=(5/384)(ql×l4/EI)=(5/384)(102.26×60004/2.1×105×250500×104)=3.28mm<[Vt]=l/250=6000/250=24mm.

强度和刚度验算合格，所选截面满足要求。

<五>下横梁计算：采用H606型钢（606×201×12×20mm），

计算跨度：L=4000mm

当履带吊作业时一侧履带重心和下横梁同一竖直面的时候，下横梁受力最大，此时，贝雷片传来集中力P=459.05KN

履带吊进行吊装作业时如吊车进行半径旋转，该时段作业时传至下横梁（HN606 H型钢）的荷载会增大。为安全考虑，计算时将该力布置在跨中，采用简支梁进行计算。

HN606×201×12×20 H型钢截面特性：

I=91000cm4,W=3000cm3, b=20.1×10-3,S=2720×10-6

内力计算：

M=Pl/4=459.05×4/4=459.05KN-m

荷载工况

内力图

M=459.05KN-m

强度验算：

** x=M ** x/W==459.05×106/3000×10-3=153.1Mpa<[f]=215N/mm2.

最大剪应力验算：

Q=R=459.05/2=229.53KN

C ** x=QS/Ib=229.53×103×3000×10-8/(91000×10-8×20.1×10-3)

=37.65Mpa<[C]=125MPa

刚度验算：

f=pl3/(48EI)= 459.05×103×43/(48×2.1×1011×91000×10-8)=3.20×10-3

<[f]=4/250=0.016

强度和刚度验算合格。

8.1.4钢管桩验算

一、单桩承载力计算

<一> 荷载计算

根据荷载组合，进行最不利布置，当履带吊中心点行走至桩顶部时，对桩产生最大压力（见下图）

1. 荷载工况一 (恒载) 钢板 纵向分配梁 贝雷架 横向分配梁自重

2． 荷载工况二 (活载) 履带吊重量及吊重

3. 内力图

支点最大竖向力F=876.8KN.

<二> 桩长计算

根据已有岩土工程勘察资料，按最不利勘察点Q8的地质资料进行计算，河床平均标高3.0m。计算中不考虑0.7m淤泥层的作用，全风化(6-C)层基岩1.1m，摩擦系数qsia=45Kpa, 强风化粉砂层(6-I)8.6m，摩擦系数qsia=80-100Kpa, 取值80Kpa,持力层为中风化层（6-M）桩端阻力qpa=2800kpa。 桩顶距河床顶面5m，桩入土深度11m。

根据公式：

630钢管桩的竖向极限承载力为：

Quk=1.98×(1.1×45 8.6×80) 0.8×0.31×2800=2154.65KN.

则630钢管桩的承载力设计值为：R=2154.65/2=1077.33KN>F=876.8KN；

满足要求。

<三> 桩机选型：采用DZ90振锤。

二、630管稳定性验算（16mm厚）

钢管桩自由长度l0=5m，截面积A=308.63cm2，

回转半径i=√(75606.975/308.63)=15.65cm，

长细比：入=l0/i=5/15.65×10-2=31.95<[入]=150

由长细比查稳定系数￠=0.99

根据计算式

N/A=820×103/(308.63×10-4)=26.57MPa<￠[]=0.99×200=198MPa

符合稳定性验算。