钢栈桥计算书

1 编制依据 ....................................................... 1 2 工程概况 ....................................................... 1 3 钢栈桥及钢平台设计方案 ......................................... 2 3。1钢栈桥布置图 ............................................. 2 3.2钢平台布置图 .............................................. 3 4 栈桥检算 ....................................................... 3 4。1设计方法 ................................................. 4 4.2桥面板承载力验算 .......................................... 4 4.3 I20a工字钢分配梁承载力验算 ............................... 5 4。4贝雷片纵梁承载力验算 ..................................... 6 4。5 I45b工字钢横梁承载力验算 ................................ 9 4.6桥面护栏受力验算 ......................................... 10 5 桩基检算 ...................................................... 13 5。1钢管桩承载力验算 ........................................ 13 5。2桩基入土深度计算 ........................................ 13 5.3钢管桩自身稳定性验算 ..................................... 14 5。4钢管桩抗倾覆性验算 ...................................... 15 5.5钢管桩水平位移验算 ....................................... 15 6 钻孔平台 ...................................................... 16

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＊＊*＊**＊*＊钢栈桥计算书

1 编制依据

1、现场踏勘所获得的工程地质、水文地质、当地资源、交通状况及施工环境等调查资料；

2、国家及地方关于安全生产及环境保护等方面的法律法规； 3、《钢结构设计规范》GB50017-2011; 4、《公路桥涵设计通用规范》JTG D60—2015 5、《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007 6、《公路工程施工安全技术规范》（JTG F90-2015） 7、《路桥施工计算手册》（人民交通出版社） 8、＊*＊＊＊*＊＊*设计图纸。

2 工程概况

＊＊***＊＊＊＊位于顺昌县水南镇焕仔坑附近，跨越富屯溪。本项目起点桩号K7+154，终点桩号K7+498.5，桥梁全长344。5m.

**＊****＊*场区属于剥蚀丘陵夹冲洪积地貌，桥址区地形较起伏,起点台较坡度约15°—20°，终点台较坡度约5°—10°。桥梁跨越富屯溪，勘查期间水深约3—9m,溪宽约180—190m。

＊＊＊＊*＊＊*＊桩基施工是本工程的控制工期工程，我项目部经过对富屯溪水文、地质及其现场情况的详细调查,为保证工期，加快施工进度，跨富屯溪水中主墩计划采用钢栈桥+钢平台施工方案.

＊＊*＊*＊**＊河中墩共7组,距河岸边最近的8#墩距岸边约20m，根据富屯溪历年洪水水位，富屯溪上下游都有水电站，无通航要求，宜搭设全桥

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贯通栈桥。为满足环保、水保及通航要求，我单位从2＃墩~8#墩桩基基础均采取搭设钢平台施工,其余桩基基础为陆地桩基。按照常水位115。00m，经现场实测，中间河道宽度约210米,2＃墩～8＃墩位置水深约1。5～5。2米。钢栈桥计划施工长度为243m，共设置7个钢平台，因2#墩钢平台标高为121m,2＃墩临近堤顶路，其标高为127m，高差悬殊较大，车辆无法两岸通行,为确保车辆的通行顺畅及在进行混凝土灌注过程中车辆的良好通行，其中在2＃墩钢平台及3#墩钢平台之间搭设贯通钢平台，利于车辆的掉头及车辆的错车需要。

3 钢栈桥及钢平台设计方案

3。1钢栈桥布置图

基础采用Φ529x8mm螺旋焊管,焊管顶部设双I45b工字钢横梁,横梁上设贝雷片纵梁，纵梁上铺I20a工字钢做分配梁，20＃工字钢间距30cm,δ6mm钢板做面板。钢栈桥布置图如下图。

δ6mm厚钢板I20a工字钢6片贝雷片组拼工45b工字钢双拼横梁钢管桩Φ529@4000mm[16a槽钢连接钢护栏单片贝雷片贝雷片连接斜撑16#槽钢做剪力撑

2

钢栈桥横断面图

3.2钢平台布置图

基础采用Φ529x8mm螺旋焊管，焊管顶部设双I45b工字钢横梁，横梁上设贝雷片纵梁，纵梁上铺I20a工字钢做分配梁，20#工字钢间距30cm，δ6mm钢板做面板。

钻孔平台布置图

4 栈桥检算

3

4.1设计方法

（1）采用容许应力法设计计算

(2）钢栈桥属临时结构；钢结构容许应力提高系数1.3～1。4见《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）；本方案取容许应力法计算时的最小安全储备系数K=1。0～1.25（重要构件不小于1.2)。

(3)取荷载冲击系数1.15、偏载系数1。2；

（4）弹性模量、惯性矩、截面抵抗矩、容许应力、容许扰度数值参考《路桥施工计算手册》（人民交通出版社）

(5）活载按照8m³混凝土搅拌运输车（满载）可按照“汽车-20级”重车计算。

4.2桥面板承载力验算 4。2.1桥面板力学参数

I20a工字钢上分配间距30cm，净距20cm，桥面板跨径l0.20m；车辆后轴触地宽度为600mm，长度为200mm，混凝土运输车单轮宽30cm，作用面20cm，桥面板可按照均布荷载进行计算分析.

3030

车轮作用示意图

取200mm单元宽度桥面板计算其截面特性：

ql0=20cm

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桥面板计算简图

bh2截面抵抗矩 w=200×62/6=1200mm3

6bh3 惯性矩Ix=200×6³/12=3600mm4

12桥面板自重： 4。2.2强度验算

均布荷载q15.1/22/0.31.151.20.09417.459KN/m

ql217.4590.202m0.087Kn.m

88 M0.08710672.5Mpa181Mpa 满足承载力要求 W12004。2。3刚度验算

5ql4517.45920040.48mm f5384EI3842.1103600f0.48mmf2200.88mm 满足刚度要求 2504.3 I20a工字钢分配梁承载力验算 4.3.1力学参数

8m3混凝土搅拌运输车车轮位于I20a工字钢上分配梁时，为不利荷载位置.则每根上横梁承受车辆单轮轴荷为：

N轴15.1101.151.252.1Kn 22桥面板和I20a工字钢自重：I20a工字钢腹板厚度d=7mm 惯性矩截面抵抗矩

；

；

5

半截面静力矩;

q55cmP55cml0=110cm

分配梁计算简图

4.3.2强度验算 跨中弯矩：

支座处剪力：

M28.71106121.14Mpa182Mpa满足承载力要求 3W23710

满足承载力要求

4。3.3刚度验算

pl352.1210311003f10.58mm 5448EI482.1102370105ql450.373103110041.43mm f254384EI3842.110237010f0.581.432.01mmf11002.75mm 满足刚度要求 4004.4贝雷片纵梁承载力验算 4.4.1力学参数

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8m³混凝土搅拌运输车（满载）可按照“汽车-20级”重车计;考虑栈桥实际情况,同方向车辆间距大于9m，即一跨内同方向桥内最多只布置一辆重车.

自重恒载:q=6+0.373=6。373KN/m 贝雷桁片: 1KN/m(包括连接器等附属物) 截面抵抗矩

；

截面积A=146。45×10—4㎡ 惯性矩I=250500cm4 弹性模量E=206GPa

P=60KNqP=120KNP=120KN0.74m4m1.4m2.86m

贝雷片纵梁弯矩最大时计算简图

qAP=60KNP=120KNP=120KNB3.6m4m剪力最大时计算简图

1.4m

4.4.2强度验算

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跨中弯矩M=ql²/8+M汽=6。373×92/8+（22.2+255.6+171.6）×1.15×1.2 =684。7KN.m＜［M］=788.2KN.m 满足承载力要求 根据剪力计算简图,B点出为最大剪力，根据

,得

B点最大剪力：Q=ql/2+XB×1.15×1.2=6。373×9/2+（24+101.33+120)×1.15×1。2=367。23KN

销子采用30crmnti，插销用弹簧钢制造，容许剪应力：208MPa。

满足承载力要求

4.4.3刚度验算

梁体变形为整体变形，由单侧6片贝雷片为一整体进行验算，可根据叠加法计算跨中挠度,I=6×250500×10-8=150.3×10—4m4

均布荷载：

fq5ql4/384EI56.37394（/384206106150.3104）1030.17mm由汽—20重车荷载产生的跨中挠度:

Pb(3l24b2)f48EI

式中b为集中荷载到较近支座的距离，根据弯矩计算简图荷载布置方式，在本计算书中分别为

b10.74mb24.26mb32.86m,，

22Pb60103N0.74m[3(9m)24(0.74m)2]411(3l4b1)f15.3410m928448EI4820610N/m20256010m

P2b2(3l24b22)120103N4.26m[3(9m)24(4.26m)2]3f24.3510m928448EI4820610N/m20256010m 22322Pb(3l4b)12010N2.86m[3(9m)4(2.86m)]33f3333.6010m928448EI4820610N/m20256010m

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f1=60×103×0。74×(3×92-4×0.742）/（48×206×109×1503000×10—8)=71.95×10—6m

f2=120×103×4。26×(3×92—4×4.262)/(48×206×109×1503000×10-8)=5。86×10-4m

f3=120×103×2。86×（3×92-4×2。862）/（48×206×109×1503000×10—8）=4.856×10—4m

综上，跨中最大挠度为（考虑汽车冲击荷载):

f=fq+（f1+f2+f3）×1.15×1.2

=0。17+(71.95+586+485。6）×10—3×1。15×1。2=1.74mm＜f=9000/600=15mm

满足刚度要求

4.5 I45b工字钢横梁承载力验算 4.5.1力学参数

横梁采用I45b双拼，每根长度为6m，计算跨径为4m，按简支梁进行计算，计算简图如下:

PPP2ml0=4m2m

惯性矩:I=33800cm4; 截面抵抗矩:W=1500cm3; 截面面积:A=111。446cm2；

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理论重量g=87.485kg/m 腰厚d=13。5mm

半截面面积矩：S=8.47cm3 4.5.2强度验算

按照钢横梁简化至3个集中荷载进行计算， 其中桥面、纵梁及工字钢恒载为 q=87.485×2×10×10-3=1。75KN/m 集中荷载

P=（6.373×9+300×1.15×1。2）/3=157。119KN 支座处最大剪力：Q=3P/2=3×157。119/2=235。68KN

跨中最大弯矩Mmax=ql²/8+Mp=1。75×4²/8+157。119=160。619KN.m

M160.619106107.08Mpa182Mpa 3W150010

满足承载力要求

4.5。3刚度验算

f=fq+fP=0。04+6.02=6.06mm＜[f]=4000/250=16mm 满足刚度要求 4.6桥面护栏受力验算 4。6。1力学参数

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护栏横杆采用φ48×3mm钢管，立柱采用I14工字钢，工字钢间距为2m.根据《公路工程施工安全技术规程》（JTG F90-2015)，防护栏杆上杆件任何部位均应能承受1KN的外力，当外力作用在立杆中间时横杆所受弯矩最大，按简支梁进行计算，计算简图如下：

P=1KN1ml0=2m1m

当外力作用在仅靠立柱端头时钢管承受剪力最大，受力简图如下:

P=1KNl0=2m

φ48×3mm钢管力学参数如下： 截面抵抗矩：截面面积

I14工字钢力学参数如下： 截面抵抗矩：截面面积

当外力作用在立杆的最顶端时，立杆受弯矩最大，计算简图如下：

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P=1KNm2.1

4。6。2强度验算 （1）φ48×3mm钢管验算 跨中弯矩

跨中切应力：

支点处剪力：Q=P=1KN 支点处剪应力：

（2）I14工字钢立柱验算 最大弯矩

最大切应力：

I14工字钢与桥面板焊接，对焊缝进行验算: 焊缝处弯矩：

焊缝处最大剪力为：Q=1KN

12

满足承载力要求

满足承载力要求

满足承载力要求

焊缝截面惯性矩:

满足承载力要求

满足承载力要

求

5 桩基检算

5。1钢管桩承载力验算

根据4.5。2钢管桩受力计算，钢管桩最大荷载为P=235.68KN。 钢管桩截面面积

钢管桩按照受压构件计算

满足承载力要求

5。2桩基入土深度计算

基础采用Φ529x8mm螺旋焊管，理论重量为103。2kg/m，根据I45a工字钢横梁承载力验算中得钢管桩最大荷载P=235.68KN。

桩基长度按照最大水深5m，入土2m，高于水面4。5m计算，则桩底最大承载力为P=235.68+（5+2+4。5）×103。2×10×10-3=247.56KN

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式中[Ra］—单桩轴向受压承载力容许值(KN）；

u-桩身周长(m）; Ap—桩端截面面积（㎡)； n—土的层数;

li-承台底面或局部冲刷线以下各土层的厚度（m); qik—与li对应的各土层与桩侧的摩阻力标准值(kPa)； qr—桩端处土的承载力容许值（kPa);

基础采用Φ529x8mm螺旋焊管，桩基按照摩擦桩设计。 桩基周长u=π×0.529=1。661 m，

桩基冲刷线以下为卵石,厚度约2～3m,则摩阻力标准值qik取170kPa。 不计桩尖承载力，则有桩基需入土深度：

L=2×247.56/(1。661×1×170）=1。75m,施工过程中桩基入土深度按照2m控制。

5.3钢管桩自身稳定性验算 钢管壁厚按8mm计算。

I＝π×0。5294(1-0.5134/0。5294）/m4=4.4416587×10—4m4 根据《建筑桩基技术规范》，单桩稳定长度：LP1.0(l0h),l0为地面以上桩长，取最大值10m，h为地面以下桩长，为2m，所以Lp=12m。

钢管桩身抗弯刚度:EI=2。10×1011N/m2×4.4416587×10-4m4=932748.3684N。m2

单桩屈曲临界荷载 Pcr2EI/L2P616.53KN＞247。56kN

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由以上计算可看出钢管桩满足稳定性要求。 5。4钢管桩抗倾覆性验算

当富屯溪水流量达到4000m3/s时,桥墩钢管横向位移考虑水流冲击影响，流速为2。86m/s。

流水压力：FWk•A••V2/2g0.80.52910102.862/(29.8)17.KN/m2

FW

-流水压力标准值（KN）;k-形状系数（钢管取0.8）；

A—阻水面积（m2），计算至一般冲刷线处；γ—水的重力密度（kN/m3）;

2g/sV—设计流速（2。86m/s）；g-重力加速度（9.8）

5.5钢管桩水平位移验算

根据《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007)，用m法计算桩顶位移及地基反力：

5.5.1桩宽和抗弯刚度

（0.5291）1.376m； 计算桩宽为bpk•kf(d1)1.00.9kf—桩形状换算系数，圆形端截面kf0.9;

k—平行于水平力作用方向的桩间相互影响系数,单排桩k1.0； d-钢管桩桩径，d0.529

E=210×109 N/m2; I=65192 cm4 。 5。5。2计算桩土变形系数

非岩石地基水平向抗力系数的比例系数m=50000KN/m4；

5m•bp/EI0.502544 ∴α=0。871

α·h=0。871 ×1。75=1。52〈2米 α—桩的变形系数，h-桩入土深度 5.5.3计算桩顶处位移

因为α·h =1。68 所以根据《公路桥涵地基与基础设计规范》附表6.7可有：

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流水压力H025.496KN

桩顶水平位移yk1y0k2l07.mm ＜10mm 满足要求。

6 钻孔平台

考虑钢平台钢管桩规格型号、横、纵梁、桥面板及相应剪刀撑等措施与栈桥相同,且钢平台的钢管桩实际跨度小于栈桥的钢管桩跨度，钢平台受力满足要求，不再赘述。

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