321型贝雷梁钢栈桥计算书

钢栈桥计算书
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二O一五年九月
目录
一、设计依据 (3)
二、结构布置 (3)
2.2材料特性 (5)
2.3变形控制 (6)
2.4有限元模型材料特性参数 (6)
3、荷载计算 (7)
3.1恒载计算 (7)
3.2活载计算 (7)
四、工况分析 (8)
五、有限元计算 (9)
6、结果校核 (13)
6.1主要构件校核 (13)
6.2结构稳定性验算 (14)
6.3混凝土承台处地基承载力 (15)
一、设计依据
1、《苏峰山1、2号特大桥钢栈桥初步设计图》
2、《港口工程荷载规范》（JTJ 215－98）
3、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
4、《建筑结构荷载规范》GB50009-2012
5、《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)
6、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）
7、《简明施工计算手册》
8、《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)
二、结构布置
如下图所示，钢栈桥整体结构从上至下依次为28槽钢的钢面板、25工字钢做分配梁，321型贝雷梁按单层双排布置，采用90的花架，横桥向共布置6片贝雷片、主横梁为双拼56b工字钢，钢管桩型号为Φ630*8，横联及斜撑型号为Φ325*10圆钢管。

支栈桥结构形式与钢栈桥相同。

由于钢栈桥各跨之间的结构相同，因此，本次计算只选取其中的某一跨进行有限元仿真计算。

图1苏峰山1桥钢栈桥立面图
图2苏峰山1桥钢栈桥平面图
图3苏峰山2桥钢栈桥立面图
图4苏峰山2桥钢栈桥平面图主栈桥支栈桥
图5钢栈桥及支栈桥侧面图
2.2材料特性
1、贝雷梁特性
a、贝雷结构尺寸
贝雷结构尺寸如图：
图6 贝雷结构尺寸图b、技术参数指标
（1）桁架单元杆件性能如表：
表1 桁架单元杆件性能
杆件名材料桥断面型式横断面积（cm2）理论容许承载力
（KN）
弦杆16Mn ][10 2×12.7 560 竖杆16Mn I8 9.52 210 斜杆16Mn I8 9.52 171.5
（2）桁架物理力学特性如表：
表2 桁架物理力学特性表
2、主要材料力学特性
主要材料（贝雷如前）力学特性如下：
表4主要材料力学特性表
2.3变形控制
主要承重构件<L/400。

次要构件<L/500。

2.4有限元模型材料特性参数
3、荷载计算
3.1恒载计算
钢栈桥及支栈桥结构恒载主要为结构的自重，采用有限元软件进行计算时，结构自重可通过软件自行加载计算。

3.2活载计算
1、施工荷载及人群荷载：4kN/m2
2、履带吊的基本资料：
55 t履带吊尺寸：5.4 m ⨯3.76 m 5.4 m ⨯0.65 m⨯ 2
如下图示：
履带着地面积5400 650mm
履带中心距 3.76m
最大接地比压0.180Mpa（按起重量120t.m估算）
一般接地比压0.120Mpa
空载行走比压0.07Mpa
3、砼运输车(30 t)
砼运输车空载时约10t，载重时30t，按汽30 级考虑
总重300 kN （空载时200 kN）
前轴压力60 kN （空载时40 kN）
后轴压力2×120 kN （空载时80 kN）
轮距 1.8 m
轴 距 4.0 m +1.4m 前轮着地面积 0.30m ×0.20m 后轮着地面积 0.60m ×0.20m 4、风荷载
风荷载按《港口工程荷载规范》（JTJ 215-98）11.0.1式计算,基本风压按表11.0.3取值，东山岛的基本风压W0=1.25KPa
0K S Z W W μμ= =0.7*1.3×1.25
=1.14kPa
四、工况分析
工况1、1.35倍恒载+1.4倍风荷载。

工况2、1.35倍恒载+1.4倍车辆荷载+1.4倍履带吊荷载+1.4倍风荷载 由工况1和工况2的荷载组合可见，工况2荷载组合包含有工况1的全部荷载，显然工况2荷载组合为最不利荷载组合，因此，有限元模型计算时只需验算结构在工况2荷载组合下能否满足规范要求即可。

钢栈桥与支栈桥有限元计算荷载加载示意图如下所示：
图7钢栈桥荷载加载示意图
五、有限元计算
钢栈桥有限元计算结果如下：
图8整体结构竖向位移云图
图9贝雷梁竖向位移云图
图10主横梁竖向位移云图
图11主横梁综合应力云图
图12支架竖向位移云图
图13支架综合应力云图
图14承台混凝土综合应力云图
图15钢管桩竖向反力云图
计算结果如下：
钢管桩受力有限元计算结果如下：
贝雷梁有限元计算结果如下：
6、结果校核
6.1主要构件校核
1、贝雷梁（16Mn ）:
弯矩：max M =146.kN m []788.2.M kN m <=
剪力：max V =172kN []245.2V kN <=
最大变形：δ=2.34mm 3000
7.5400400
l mm <
==
2、钢构件： 钢面板（[28）：
von σ=19.8<205f MPa =
l =1.28<
750
1.88400400
l mm == 分配梁（工25b ）：
von σ=31.6<205f MPa =
l =2.34<
1450
3.63400400
l mm == 主横梁（2*工56b)：
von σ=53.2<205f MPa =
l =0.95<
1450 3.63400400
l mm == 钢平联（φ325*10mm ）：
von σ=25<205f MPa =
l =0.86<
3000
7.5400400
l mm == 混凝土承台(c35):
von σ=4.73<8f MPa =
满足设计要求。

6.2结构稳定性验算
对钢管桩：
x N M σ=
+<f φA W
回转半径
i =
0l ul =；长细比 0l i λ=
φ：稳定系数，钢管按b 类截面查表；
钢管桩长细比按设计最大钢管桩长度20m 进行验算。

对钢平联及横联：
x N M σ=
+<f φA W
回转半径 i =
0l ul =；长细比 0l i λ=
φ：稳定系数，钢管按b 类截面查表；
6.3混凝土承台处地基承载力
由于钢管桩结构树立在混凝土承台上，混凝土承台底部有限元计算结果如下：
图16混凝土承台底部综合应力云图
可见，承台底部最大综合应力为0.529MPa，取安全系数为2，即地基承载力应达到1.06MPa以上。