贝雷梁栈桥与平台计算书12.9

都匀经济开发区29号道路建设工程

K1+500-k1+596

钢便桥安全专项施工方案

市捷安路桥大临结构设计咨询公司

二○一七年七月

目录

一、工程概述 (1)

二、设计依据 (1)

三、计算参数 (2)

3.1、材料参数 (2)

3.2、荷载参数 (2)

3.3、材料说明 (4)

3.4、验算准则 (5)

四、栈桥计算 (5)

4.1、计算工况 (5)

4.2、建立模型 (5)

4.3、面板计算 (6)

4.4、小纵向分配梁计算 (6)

4.5、横向分配梁计算 (7)

4.6、贝雷梁计算 (8)

4.7、桩顶分配梁计算 (9)

4.8、钢管桩受力计算 (10)

4.9、钢管桩反力计算 (12)

4.10、整体屈曲计算 (12)

五、结论 (12)

附件一： (13)

一、工程概述

钢便桥位于清水江中游（29号道路）K1+500-K1+596，河道宽约81m，为方便河道两侧道路土石方挖填运输及施工用的材料运输，在清水江上搭建K1+500-K1+596长96m临时上承式贝雷钢桥结构便桥一座。

根据现场的地形、地貌，以保证避免破坏江河环保为前提条件，临时钢桥结构桥体为上承式贝雷钢桥结构，钢便桥位置设在道路主桥路线左侧，距主桥边线30米，以满足主桥梁施工需要。便桥桥面宽度6米（包含人行道每边0.8米），钢管桩间距跨度6米，总长96米，共设16跨。清水江两岸便桥台位置采用 C30钢筋混凝土浇筑基础。

清水江水位稳定，流速基本趋于平静，为了考虑安全，水流流速按照1m/s进行控制，岩石强度较大，打入难度很大，深度也相对较浅。由于水流流速较小，栈桥长度仅96m，为此，柏湾大桥两端采取固定牢固，其它通过板凳桩的方式进行固定的方式进行施工（深度较大区域在上下游增设钢管），该施工方法在同类型的地质情况下有较成功的案例，对于流水速度较小的区域是切实可行的方法。

贝雷梁栈桥桥面宽度为6m，最大跨度为6m，设计承重为80t，而施工过程中采用25t汽车吊进行施工作业，施工时应满足承载需要。

二、设计依据

⑴、都匀经济开发区29号道路建设工程地质、水文报告；

⑵、现场实际情况及甲方要求；

⑶、主要适用标准、规：

①、《公路桥涵施工技术规》（JTJ041-2011）

②、《公路桥涵设计通用规》（JTGD60-2015）

③、《钢结构工程施工及验收规》（GB50205—2001）

④、《公路钢结构桥梁设计规》（JTG D64—2015）

⑤、《公路桥涵地基和基础设计规》（JTG_D63-2007）

⑥、《钢结构焊接规》（GB50661-2011）；

⑦、《钢结构设计规》（GB 50017-2014）。

⑷、主要参考书籍：

①、《简明施工计算手册》（第三版）（江正荣著，中国建筑工业）；

②、《路桥施工计算手册》（周水兴等著，人民交通）；

③、《装配式公路钢桥多用途使用手册》（黄绍金等著，人民交通） ④、《公路桥涵钢结构及木结构设计规》（JTJ025-86） ⑤、其它有关国家规及参考书籍。 三、计算参数 3.1、材料参数

1、采用极限承载力法进行检算。

⑴、Q235B 钢参数：容许弯曲应力[]190MPa σ=，容许剪应力[]110MPa τ=。 ⑵、贝雷梁允许轴力如下表所示：

100型贝雷梁杆件特性表

⑶、钢弹性模量Es=2.1×105MPa ；

⑷、人群、栏杆等结构按照栈桥的自重的1.05倍选取。 ⑸、组合系数按照1.2×自重+1.4×活载。 3.2、荷载参数

根据本栈桥实际使用情况，桥面荷载考虑以下几种主要荷载： 1、12m 3的混凝土运输车

12m 3的混凝土运输车，型号为三一重工生产的SY312C-6w(LNG)，具体参数如下：

整备质量

16200kg 整车外形尺寸(长×宽×高)

9950×

2500×3975mm

满载总质量 47400kg 轴距

3220mm+1150mm 前轮荷载总重：P1=8t ，后轮荷载总重：P2=39.4t 。 2、50t 履带吊

50t 履带吊，参考三一重工SCC500E 履带起重机，自重为50t ，本设计中履带吊仅在栈桥通行，不得在栈桥上起吊，履带吊接触面积为2—4650×760mm 2

。

50t履带吊机外形尺寸图

3、25t汽车吊

25t汽车吊主要用于栈桥施工，参考PY25型汽车起重机，具体参数如下：整备质量29.2t

整车外形尺寸(长×宽×高) 9200×2490×3880mm

轴距4325mm+1350mm

4、一般车辆

一般车辆包括普通的小车、运输小材料的货车，荷载均比50t履带吊小，可不进行检算。

5、80t挂车

80t挂车参考《公路桥涵设计通用规》（JTG D60-2004）中80t挂车执行，荷载布置如下图所示：

80t挂车荷载布置图（m）

6、一般车辆

一般车辆包括普通的小车、运输小材料的货车，荷载均比50t 履带吊小，可不进行检算。

7、水流力

栈桥水流流速按照1m/s 进行控制，施工水位为+407.0m ，栈桥主要水流力荷载包括钢管桩所受的水流力，考虑1.2倍荷载放大系数，以平衡其它小构件所受水流力。

水流力标准值取值为：22

w w

F C V A ρ

=，荷载也可以简化为倒三角形荷载，水面

处水压力为2

w w p C V ρ=，河床处水压力为0。

C w —水流阻力系数；

ρ—水密度，淡水取31/t m ；

A —单桩入水部分在垂直于水流方向的投影面积； V —水流流速，该处取1m/s ，

圆形结构，C w =0.73，水面处水压力为：2220.73110.73/w w p C V kN m ρ==??= 第二排钢管受力应进行折减，按照规表13.0.3-2要求进行折减系数计算。 L-钢管净距，30.63 2.37L m m m =-=,D-钢管直径，0.63D m =

/ 2.37/0.63 3.76L D ==,查表可知折减系数：1

0.62m =

第一排钢管水面处受力为：210.73/0.630.46/w w q p D kN m kN m ==?= 第二排钢管水面处受力为：2110.620.460.285/w w q m q kN m ==?= 3.3、材料说明

栈桥上部结构为型钢和贝雷梁组拼结构，下部结构为钢管桩加型钢承重梁结构。贝雷钢栈桥采用连续梁结构，栈桥宽6m 。栈桥钢管桩为φ630×10mm 钢管桩，同排布置三根，间距为2.1m ，横向贝雷梁布置6片，间距为（0.9 m +1.1 m+0.9m+1.1 m+0.9m ），贝雷梁顶分配梁为工25b ，间距为0.75m ，分配梁顶部设置方钢15×15×1cm ，间距为0.3m ，上部布置10mm 厚桥面板。桥头设简易桥台，台后浇筑混凝土施工便道。

3.4、验算准则

栈桥作为一种重要的大临设施，其设计验算准则为：

在栈桥施工状态下，栈桥应满足自身施工过程的安全，但6级风以上应停止栈桥施工；

在工作状态下，栈桥应满足正常车辆通行的安全性和适用性的要求，并具有良好的安全储备。

四、栈桥计算

4.1、计算工况

栈桥各状态下的计算工况

工况一至五计算上部结构的力与应力及下部钢管桩的竖向荷载，其中控制工况为12m3的混凝土运输车和80t挂车荷载，即工况一、四，水平力最不利工况为非工作状态，即结构自重和水流力同时作用。

4.2、建立模型

用midas civil 2016进行整体建模计算，两侧桥台位置为铰接结构，其它仅能承受竖向力，上下分配梁之间全部为铰接，即上层分配梁的弯矩不传递至下层分配梁。

栈桥整体模型图

4.3、面板计算

面板按照单向板进行计算，跨度为0.3m ，比较荷载，在12m 3的混凝土运输车荷载下面板受力最大，394/849.25F kN ==，轮压面积为0.2m×0.5m，单位长度1m 进行计算，钢栈桥自重按照1.05选取， 1.0549.25

1.4144.8/0.5

q kN m ?=?

=。

22/8144.8/0.3/8 1.63M ql kN m kN m ==?=?，/221.72Q ql kN ==

面板组合应力：[]6

21.631097.8190100010/6

M MPa MPa W σσ?=

==<=?。 面板剪应力：[]3

3321.7210 3.311022100010

Q MPa MPa A ττ?=

=?=<=?，满足要求。 4.4、小纵向分配梁计算

最不利工况为80t 挂车荷载作用在梁中部，小纵向分配梁采用方钢，间距为0.3m ，受力如下图所示：

组合应力图（MPa ）

剪应力图（MPa ）

组合应力为[]77.8190MPa MPa σσ=<=，最大剪应力[]41MP 110a MPa ττ=<=，最大相对变形为：0.2300/4000.75l mm mm ?=<=，满足要求。 4.5、横向分配梁计算

最不利工况为80t 挂车荷载作用在梁中部，横向分配梁间距为0.75m ，受力如下图所示：

组合应力图（MPa ）

剪应力图（MPa ）

组合应力为[]64190MPa MPa σσ=<=，最大剪应力[]25.3MP 110a MPa ττ=<=，最大相对变形为：11100/400 2.75l mm mm ?=<=，满足要求。 4.6、贝雷梁计算

贝雷梁以承受轴力为主，轴力计算如下：

弦杆轴力图（kN ）

竖杆轴力图（kN）

斜杆轴力图（kN）

100型贝雷梁杆件特性表

由计算结果可知贝雷片的受力满足要求。

4.7、桩顶分配梁计算

桩顶分配梁受力如下图所示：

组合应力图（MPa）

剪应力图（MPa ）

组合应力为[]48190MPa MPa σσ=<=，最大剪应力[]22MP 110a MPa ττ=<=，最大相对变形为： 1.52100/400 5.25l mm mm ?=<=，满足要求。 4.8、钢管桩受力计算

钢管桩受力如下图所示：

轴力图（MPa ）

弯矩图（t.m ）

轴力：max 28t N =，弯矩：max 3M t m =?，钢管采用?630×10mm 。

?630×10mm 钢管桩参数表

219477A mm =，219x y i i mm ==,3

x =2971921mm W ，20l m =，/91x l i λ==

截面塑性发展系数： 1.15x γ=，等效弯曲系数：1mx β= b 类截面，查得0.614x ?=， 稳定性计算：

参数：'

22252EA/(1.1) 2.061019477/(1.191)=434t Ex

x N πλπ==???? []47

2810310280.61419477 1.152********.810.843423.49.322.7<=190Mpa

mx x

x x x Ex M N

A

N W N MPa MPa MPa βσ?γσ??=+

=+

??????-- ? ?'???

?=+=

满足要求。

4.9、钢管桩反力计算

钢管桩受力如下图所示：

反力图（t）

在水流力作用下，钢管桩均为压力，不出现拉力，结构满足要求。

4.10、整体屈曲计算

对结构进行整体屈曲计算，计算结构如下图所示：

屈曲特征值

栈桥整体屈曲特征值为17>3，结构满足要求。

五、结论

1、栈桥结构强度、刚度及稳定性满足规要求。

2、栈桥允许车速不得大于20Km/h，最大混凝土运输车辆不得大于12m3的混凝土运输车，50t履带吊仅仅通行，不得在桩顶起吊，施工机械为25t汽车吊，最大通行荷载为80t挂车荷载。

3、桥台处贝雷梁必须固定牢固。

附件一：

贝雷梁允许轴力如下表所示：

100型贝雷梁杆件特性表

构件计算按照容许承载能力进行计算。

《装配式公路钢桥多用途使用手册》容（原文）：