特大橋棧橋施工方案及計算書

2021-10-18 04:24:17 字數 4512 閱讀 6117

東江特大橋(東莞段)人行棧橋施工方案

為了水中墩柱14#~18#施工能順利進行,採用從岸上(18#至19#中間)搭設棧橋一直到14#墩,人行棧橋總長度為258公尺長,便橋寬度為2.0公尺。人行棧橋為三根i25工字鋼縱向拼裝而成,下設橫向墊梁與鋼管樁聯接。

其上橫向厚度3cm的南方松木,平台兩側設欄杆(高度為1.2公尺)。基礎為直徑φ800mm、壁厚8mm的鋼管樁。

為加強鋼棧橋的橫向穩定性,在每個橋墩的中心位置設定一道雙排鋼管樁。

一、驗算棧橋

棧橋計算主要荷載有:

1 人行及材料運輸荷載:由於棧橋的面積的限制,棧橋上不可能放置大型機械裝置,在每公尺的範圍內走兩個成年人,同時推一台斗車,然後再也容不下其他的事物,成年人按65kg/人,斗車按100kg計算,同時安全係數取值1.2,則:

[(0.065×2+0.1)×10×1.

2]/2=1.38kn/m

2 木板、砼、幫浦管自重產生荷載:

0.03×6+0.082×3.14×26/2+0.16×3.14×0.01×78/2≈0.65 kn/ m

3 砼輸送幫浦衝擊產生荷載:由於砼輸送幫浦是水平放置棧橋上,在砼輸送過程中只產生震動力,因此該振動力很少,取自重係數的1.0進行計算,0.

082×3.14×26/2+0.16×3.

14×0.01×78/2≈0.45 kn/ m

4 ⅰ25工字鋼自重荷載:0.38 kn/m

5 風荷載:0.75 kn/ m(按50年一遇最大值計算)參照《建築荷載規範》、《路橋施工計算手冊》,動載按1.4係數取值,靜載按1.2係數取值。

(1)棧橋橫向木板受力驗算

q=(1.38+0.45+0.75)×1.4+0.65×1.2=4.392kn/m2

橋面使用長2m,寬0.2m,厚度3cm的南方松木,其下有三個支點如右圖1,其所承受的均布荷載為:

q1=[4.392×(2×0.2)]÷2=0.878kn/m

查路橋施工計算手冊,南方松其容許順紋拉應力[σ拉]木=8.0mpa

[τ]=1.9 mpa e=10x10mpa w=1/6x0.03x0.3=4.5x10-4m3

【i】=6.75×10-7m4

①、強度驗算:當在中間支點b時,彎矩最大,查《路橋施工計算手冊》2001版,附表2-8,p762得:彎矩分布圖如下:

mmax=0.125x0.878x1=0.125×0.878×1=0.11kn.m

σ=mmax/w=(0.110×103)/(4.5×10ˉ4)=0.244mpa<[σ拉]木

=8.0mpa 滿足要求

②、繞度驗算:在ab及bc中點時,繞度最大,查《路橋施工計算手冊》2001版,附表2-8,p762得:

fmax=0.521×(0.878×14)/(100ei)= [0.521×(0.878×14)]/(100×10×109×6.75×10ˉ7)

=0.679 (mm)<1/600=1.67(mm)

滿足要求

③、抗剪驗算:在中間點b所受的剪應力最大,查《路橋施工計算手冊》2001版,附表2-8,p762得:

其計算為:τ=(0.625×0.878×1)/(0.03×0.2)=0.1 mpa<[τ]=1.9 mpa,滿足要求

(2)ⅰ25工字鋼縱樑受力驗算

q=(1.38+0.45+0.75)×1.4+0.65×1.2=4.392 kn/m

查表:ⅰ25a工鋼 w=401cm.i=5017cm4.e=2.0×105mpa,ix/sx=21.7cm,δ=8mm

工鋼長11.5公尺,共有3根25工字鋼承受上面的荷載,

其所承受的均布荷載為: 受力模型如下:

q1=(4.392×11.5×2)÷11.5÷3=2.928kn/m

ⅰ25a工鋼自重;q2=0.38kn/m

q3=q1+q2=2.928+0.38=3.308kn/m

①、強度驗算:當在跨中時,彎矩最大,查《路橋施工計算手冊》2001版,附表2-3,p741得:彎矩分布圖如下:

mmax=1/8ql2=1/8×3.308×11.5=54.686kn.m

σ=mmax/w=(54.686×106)/(401×103)=136mpa<[σ]=145mpa

滿足要求

②抗剪驗算;當在支點時,剪力最大,查《路橋施工計算手冊》2001版,附表2-3,p741得:剪力分布圖如下:

qa=qb=1/2ql=1/2×3.308×11.5=19.02kn

τ=q×sx/(ix×δ)=19.02×103/(0.217×103×8 )

=10.957mpa<85 mpa 滿足要求

③、繞度驗算:當在跨中時,繞度最大,查《路橋施工計算手冊》2001版,附表2-3,p741得:繞度分布圖如下:

fmax=5/384×(ql4)/ei=5×3.308×115004 /(384×2.1×105 ×5.017×107 )7.15(3)i25工鋼橫樑受力驗算:

橫樑設定在80鋼管上面,其受力主要來自3根縱樑上傳來的力,受力分析如下圖:

p=3.308×11.5=38.04kn

為了簡化計算,該受力狀況可不按連續梁計算,中間按簡支梁,兩邊按懸臂梁計算,這樣計算也更保險,則只要對最不利端即懸臂端進行驗算。

mmax=38.04×0.6=22.83kn.m

σ=mmax/w=(22.83×106)/(401×103)=57mpa<[σ]=145 mpa 滿足要求

τ=psx/ixtw=(38.04×103)/(0.217×0.102)=1.73mpa<[τ]=80mpa 滿足要求

fmax=pl3/3ei=0.0.23mm

二、鋼管樁驗算

1、鋼管樁樁頂受力:

假定棧橋上所有荷載均傳遞給鋼管樁,

縱樑ⅰ25工字鋼所有荷載+橫樑ⅰ25工字鋼自重

=38.04×3+0.38×2=114.88kn

其中縱樑ⅰ25工字鋼荷載查前面橫樑受力驗算所得,

橫樑ⅰ25工字鋼自重查《路橋施工手冊》得

根據地質報告17~18#墩處河床為3~4公尺的粉砂層,下層為強風化泥質粉砂層,14~16#墩處河床為5~8公尺粗砂層,下層為強風化沙質粉砂岩。

根據《建築樁基技術規範》

p=λsu∑τili+λpaσr

式中:λs ----樁底端閉塞效應係數;取0.87

u-------鋼管樁周長0.8×π=2.513m

τi------鋼管樁周長第i層土對樁壁的極限摩阻力;取25kpa

ll -----管樁在層土中的長度取3m

λp------樁底閉塞效應係數;取0.7

a--------樁底投影面積;0.4×0.4×π=0.502m2

σr ------樁底處土的極限承載力,根據地質層情況取300kpa

p=λsu∑τili+λpaσr=0.87×2.513×25×3+0.7×0.502×300

=269.4kn>114.8kn 鋼管樁受力滿足要求。

2、鋼管穩定性驗算:

鋼管採用,外徑d=80cm,內徑d=78.4cm,厚度0.8cm,長度為12.0公尺。

根據《鋼管滿堂支架預壓技術規程》2009版p23查得:

根據鋼管軸心受壓的穩定性驗算公式;

考慮風荷載時

n----計算立桿段的軸向力,

----軸心受壓構件的穩定係數,

a-----立桿截面面積

mw----計算立桿段風荷載設計值產生的彎矩

w-----立桿截面抗彎模量

f-----鋼材抗彎強度設計值。對於新鋼管取f=205mpa

舊鋼管乘以0.85係數

以下分別計算以上各係數的取值:

①n的取值:n=38.04×3+0.38×2=114.88kn

②的取值:該值由立桿的長細比λ==12.0/0.277=43.29

鋼管的迴旋半徑i=0.35×(d+d)/2=0.277m

然後由λ查得,查《路橋施工計算手冊》p789

為了安全起見,λ取值50,查得為0.828

③a的取值:am=(d2-d2)×3.14/4=(0.82-0.7842)×3.14/4=0.020m

④mw的取值:鋼管露出水面取值4.0公尺,同時查得《公路橋涵設計通用規範》jtg 60-2004中附錄a 全國基本風速計全國各氣象站基本風速和基本風壓值,該地區按廣州市取值,取值標準按50年一與標準,查得風壓標準為0.

5kn/m2 風力f=風壓×迎風面積=0.5×0.8=0.

4knmw=p×l= 0.4×4/2=0.8kn.m

⑤w取值:查《路橋施工計算手冊》得,w取值為425.6×103cm3

⑥f取值:本棧橋採用的是舊鋼管,則f=205×0.85=174.25mpa。

考慮風荷載時驗算:

穩定性滿足要求。

施工中為了保證棧橋的安全性和可靠性,採用d30型震動錐安裝鋼管,安裝的標準為鎚打鋼管樁10分鐘進尺小於1cm。

在施工過程中,為加強棧橋的橫向穩定性,人行棧橋的鋼管樁與樁基平台鋼管樁相交處用i14的工字鋼連線,在75m跨中處設兩根80的鋼管樁,間距為3m,保證人行棧橋的穩定性。

三、結論

根據以上對棧橋和鋼管受力驗算,木板、縱樑、橫樑、鋼管等各項受力指標均滿足設計及規範要求,該棧橋方案是安全可靠的。

後附:1、棧橋平面、立面布置圖

2、人行棧橋結構

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