1、1峃口隧道钢栈桥计算书1、工程概况本施工便桥采用 321型单层上承式贝雷桁架，栈桥 0#桥台与老 56省道相连，6#桥台位于峃口隧道起点位置，横跨泗溪。便桥孔跨布置为 10m+5*15m，全长 85米，桥面净宽 6米，人行道宽度 1.2m，纵向坡度+3%，桥面至河床面净高 10米，至水面净空为 8.5米（图 1 为钢栈桥截面图） 。钢栈桥桥面系主体结构由 =10 mm 花纹钢板、I10 工字钢纵梁（间距 0.3 m） 、I20 工字钢横梁（长 7.2m，间距 0.75 m）组成。桥面板与工字钢采用手工电弧焊焊接连接，桥面系布置于贝雷桁梁之上，与贝雷桁梁之间用 U 型螺栓固定。贝雷桁梁由贝雷片拼
2、制而成，横向设置 6片，间距 0.9m,贝雷片之间采用角钢支撑花架连接成整体。本桥基础为明挖基础，基础为 72.61.2m的钢筋砼，扩大基础必须坐落于河床基岩上，且基础顶标高低于河床。基础上部墩身均采用 630 mm（=8 mm）钢管，采用双排桩横桥向各布置 2 根，钢管桩之间由平联、斜撑连接。钢管桩顶设双 I32 工字钢分配梁。本桥基础设计为明挖基础，基础采用 C25钢筋砼，钢管桩位于砼基础上与预埋钢板焊接牢固，在此不做计算。 20工 字 钢 75cm31型 贝 雷 梁双 I承 重 梁联 结 系平 联预 埋 钢 板钢 筋 混 凝 土 基 础加 劲 板m花 纹 钢 板护 栏 工 字 钢 30人
3、 行 道桥 面 宽 度2图 1 钢栈桥截面图（单位：mm）2、计算目标本计算的计算目标为：1）确定通行车辆荷载等级；2）确定各构件计算模型以及边界约束条件；3）验算各构件强度与刚度。3、计算依据本计算的计算依据如下：1 黄绍金 , 刘陌生. 装配式公路钢桥多用途使用手册M. 北京: 人民交通出版社,20012 钢结构设计规范 （GB 50017-2003）3 公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004）4 公路桥涵钢结构及木结构设计规范 （JTJ025-86）4、计算理论及方法本计算主要依据装配式公路钢桥多用途使用手册 （黄绍金，刘陌生著.北京：人民交通出版社，2001.6） 、 钢结构
4、设计规范 （GB 50017-2003） 、 公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004） 、 公路桥涵钢结构及木结构设计规范 （JTJ025-86）等规范中的相关规定，通过 MIDAS/Civil 2012结构分析软件计算完成。5、计算参数取值5.1 设计荷载5.1.1 恒载本设计采用 Midas Civil 建模分析，自重恒载由程序根据有限元模型设定的截面和尺寸自行计算施加。35.1.2 活载根据公路桥涵设计通用规范 JTG D60-2004 ，汽车荷载按公路-级荷载计算，公路- 荷载如图 2：图 2 公路-级荷载图程序分析时，汽车活载作为移动荷载分析，采用车道面加载。为确保行人车辆
5、安全，桥面右侧护栏外侧增设 1.2m人行道宽度，桥面宽度取值 6m，车轮距为 1.8 m。汽车限速 15 km/h 通过，通行的冲击系数由程序根据设定参数自动计算考虑，在“移动荷载分析控制”中，临时钢栈桥结构基频取值 1.3 Hz，根据公路工程技术标准(JTG B01-2014)规定，冲击系数为 u=0.04。4 20工 字 钢 75cm31型 贝 雷 梁双 I承 重 梁联 结 系平 联预 埋 钢 板钢 筋 混 凝 土 基 础加 劲 板1m花 纹 钢 板护 栏 工 字 钢 30人 行 道桥 面 宽 度图 3 桥面车道布置图5.2 主要材料设计指标根据钢结构设计规范 （GB 50017-2003
6、）和装配式公路钢桥多用途使用手册 （黄绍金，刘陌生著.北京：人民交通出版社，2001.6） ，主要材料设计指标如下：6 计算分析6.1 计算模型及边界条件设置图 4 为钢栈桥 Midas 分析模型图。其中，桩基础采用梁单元，桥面板采用板单元。5图 4 分析模型边界条件设置如下：（1）桥面系构件连接：桥面板与 I10 工字钢纵梁、纵梁与 I20 工字钢横梁均采用共节点连接，横梁与贝雷桁梁采用仅受压弹性连接，连接刚度按经验取值 100 kN/mm。由于存在仅受压弹性连接，模型对桥面板进行三处约束，各处约束自由度分别为：(Dx，Dy，Rz)；(Dx，Rz)；（Dy，Rz） 。（2）其余构件连接：贝雷
7、桁梁与 2I32 工字钢分配梁采用弹性连接，分配梁与钢管桩采用共节点连接。钢管桩桩底按锚固模拟，约束Dx、Dy、Dz、Rx、Ry、Rz。6.2 计算结果分析由于 Midas 计算结果中，桥面系构件总体变形与贝雷桁梁变形一致，导致桥面系构件变形输出结果远大于实际变形，另外再考虑到桥面系构件跨度均较小，故结果分析中桥面系构件仅以强度满足要求进行控制；贝雷桁梁、分配梁结果分析中以强度、刚度均满足要求进行控制。6.2.1 桥面板计算结果图 5 为桥面板强度计算结果。由图可以看出桥面板最大应力为： = 20.37MPa f = 215MPa故桥面板设计满足安全要求。6图 5 桥面板强度6.2.2I10
8、工字钢纵梁计算结果图 6 为 I10 工字钢纵梁强度计算结果。由图可以看出 I10 工字钢最大应力为： = 90.4MPa f = 215MPa故 I10 工字钢纵梁设计满足安全要求。图 6 I10 工字钢纵梁强度6.2.3I20 工字钢横梁计算结果图 7 为 I20 工字钢横梁强度计算结果。由图可以看出 I20 工字钢最大应力为： = 193MPa f = 215MPa故 I20 工字钢横梁设计满足安全要求。7图 7 I20 工字钢横梁强度6.2.4 贝雷桁梁计算结果（1）贝雷桁梁强度图 8 为贝雷桁梁强度计算结果。由图可以看出贝雷桁梁最大应力为： = 249MPa f = 273MPa故贝
9、雷桁梁强度设计满足安全要求。图 8 I20 贝雷梁强度（2）贝雷桁梁刚度8图 9 贝雷梁刚度图 9 为贝雷桁梁刚度计算结果。由图可以看出贝雷桁梁最大变形为：f = 15.4mm v = l / 400 = 37.5mm故贝雷桁梁刚度满足安全要求。6.2.5 2I32 工字钢分配梁计算结果（1）分配梁强度图 10I32 工字钢分配梁强度图 10 为 I32 工字钢分配梁强度计算结果。由图可以看出工字钢最大应力为： = 63.7MPa f = 215MPa故 I32 工字钢分配梁强度设计满足安全要求。9（2）分配梁刚度图 11I32 工字钢分配梁刚度图 11 为 I32 工字钢分配梁刚度计算结果。
10、由图可以看出分配梁最大变形为：f = 2.86mm v = l / 400 = 11.25mm故分配梁刚度满足安全要求。6.2.6钢管桩计算结果（1）钢管桩支反力图 12 钢管桩支反力图 13 为钢管桩支反力计算结果。由图可以看出中墩钢管桩最大支反力为：10F = 495.1kN；（2）钢管桩强度计算图 13 钢管桩强度图 14 为钢管桩强度计算结果。由图可以看出钢管桩最大应力为： = 80.08MPa f = 215MPa故钢管桩强度设计满足安全要求；钢管桩最大应力位于与分配梁连接处，为局部承压应力，其余处应力值范围为：22.955.3 MPa。（3）钢管桩稳定性计算钢管桩外露高度为 5 m
11、，横向采用10 槽钢连接，纵向未连接，自由高度取 5 m。计算时钢管桩按一端自由，一端固定考虑。最大钢管桩反力为：F 中=495 kN计算长度：l 0=2h=25=10 (m)截面面积：A = 131.2cm2回转半径：i = 18.457cm长细比： = l 0/ i =1000 /18.457 = 54.2查钢结构设计规范 ，可知轴心压杆容许长细比为： =150；稳定系数：= 0.835，故有：54.2 15011 = N/A m= 49510 3 / (131.21020.835)=45.18f=215 MPa综上，钢管桩稳定性设计满足安全要求。6.2.8 栈桥整体计算结果表 2 栈桥各
12、构件计算结果汇总表构件名称 最大应力（MPa）最大变形（mm）是否满足要求 备注桥面板 20.37 / 是I10 工字钢纵梁 90.4 / 是I20 工字钢横梁 193 / 是贝雷梁 249 15.4 是大横梁 63.7 2.86 是钢管桩 80.08 / 是基础承载力 0.14 是7 、施工注意事项由于现场施工中存在一些模拟计算中无法考虑到的不确定因素，如自然原因或人为原因造成的临时荷载等，为了尽可能的与模拟条件一致，确保施工安全，须注意以下事项：1. 桥面板与纵梁采用间断焊接连接，横梁两端与贝雷桁梁采用 U 型螺栓连接固定，中间段与贝雷桁梁不连接。2. 贝雷桁梁与底分配梁采用角钢焊接限位固定措施，防止左右偏移扭转。3. 临时钢栈桥中支点处贝雷桁梁采用16 槽钢竖撑加强，并确保槽钢上下端与贝雷桁梁上下弦杆密贴。4. 分配梁安设在钢管桩槽口内，并且两侧及底部采用薄钢板与钢管焊接固定。5、实际施工中，钢栈桥桥跨间距按 15m/跨进行施工。
