吊船湾钢栈桥安全验算报告.docx

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1、乐清湾大桥Oi标吊船湾栈桥项目钢栈桥安全验算报告目录一、工程概况1二、验算目的和验算内容2三、计算依据2四材料参数选取3五有限元模型建立35.1 有限元模型35.2 计算荷载55.3 荷载工况7六钢栈桥计算结果146.1 面层钢板计算结果146.1.1 工况一计算结果146.1.2 工况二计算结果156.1.3 工况三计算结果176.1.4 工况四计算结果186.1.5 工况五计算结果196.2 分配梁112.6计算结果216.2.1 工况一计算结果216.2.2 工况二计算结果236.2.3 工况三计算结果246.2.4 工况四计算结果256.2.5 工况五计算结果276.3 分配梁122b

2、计算结果286.3.1 工况一计算结果286.3.2 况二计算结果306.3.3 工况三计算结果316.3.4 工况四计算结果326.3.5 工况五计算结果346.4 贝雷架计算结果356.4.1 工况一计算结果356.4.2 工况二计算结果376.4.3 工况三计算结果386.4.4 工况四计算结果396.4.5 工况五计算结果416.5 主横梁计算结果426.5.1 工况一计算结果426.5.2 工况二计算结果446.5.3 工况三计算结果456.5.4 工况四计算结果466.5.5 工况五计算结果486.6 结构变形计算结果496.6.1 工况一计算结果496.6.2 工况二计算结果51

3、6.6.3 工况三计算结果536.6.4 工况四计算结果556.6.5 工况五计算结果57七下部结构计算60八钢管桩承载能力验算70九台风期栈桥稳定性检算779.1 风荷载取值779.2 计算结果78十结构稳定性验算80十一结论与建议8311.1 结论8311.2 建议83乐清湾大桥Ol标吊船湾栈桥项目钢栈桥安全验算报告一、工程概况栈桥桥面行车道宽度8.0m。桥面系由上往下依次为IOmm花纹钢板，工字梁112.6小纵梁，工字梁122b横向分配梁。栈桥纵梁采用8排单层321型贝雷梁，间距为0.9+1.3m+0.9m+1.3m+0.9m+1.3m0.9m,贝雷梁跨度12m,采用5跨一联布置，中间设

4、置刚性墩。栈桥下部结构横向分配梁采用2136型钢，分配梁支撑在630x8mm钢管桩上，一排钢管桩采用3根，钢管桩横向间距3.2m；钢管桩平联剪刀撑采用C20a和2C20a槽钢。详见下图:,186加8000图1栈桥横断面布置图（单位：mm）栈桥设计荷载为公路-I级，并按80t履带吊吊重20t荷载验算,其中80t履带吊吊重20t为栈桥设计的主要荷载。考虑施工车辆通行需求和经济性因素，桥梁宽度按行车道8m宽布置，每孔跨度12m,5跨一联。水流力按流速1.5ms考虑。标高按照设计高潮位+4.73m设计，栈桥顶面标高设计为+7.0m。栈桥设计车速为15kmh,设计使用寿命为5年。二、验算目的和验算内容受

5、施工方委托，对吊船湾钢栈桥进行设计验算，为了解结构在荷载作用下的受力特点及应力分布，确保结构安全性及可靠性，本次计算在充分了解原设计意图的基础上根据相关规范及标准的要求，按照安全性与可靠性的原则对结构的受力、结构安全等进行全面的计算分析，并形成正式报告。三、计算依据1公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTJO25-86)2钢结构设计规范(GB50017-2003)3公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2004)4公路桥涵地基与基础设计规范(JTGD63-2007)5公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ02485)；6公路工程水文勘测设计规范(JTGC302002)；7装配式公路钢桥多用途使用手册(

6、广州军区工程科研设计所，2002)8公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2004)9港口工程荷载规范(JTJ215-98)10乐清湾大桥01标吊船湾栈桥设计图纸，中铁四局集团第二工程有限公司，2015.1四材料参数选取根据钢结构设计规范，对于Q235材料的设计值/=190MPa,亦=IIoMPa；对于Q345材料的设计值f=250MPa,亦=145MPa；贝雷架材料为16Mn钢，根据公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTJ025-86)规定，钢材的容许应力按照基本容许应力提高30%(荷载组合I),个别不是主要的受力杆件，允许采用不超过钢材屈服点的85%。本桥计算时，16Mn钢采用的容许应力如下：

7、拉应力、压应力及弯应力：1.3x210=273MPa；剪切应力：1.3x120=156MPa。型钢、钢管桩的允许应力如下：拉应力、压应力及弯应力：188.5MPa；剪切应力:IlOMPao五有限元模型建立5.1 有限元模型栈桥的数值分析采用有桥梁专用分析软件MidasCiVil进行建模分析。贝雷架及分配梁采用空间梁单元模拟，面板采用板单元模拟。梁单元的截面类型及截面参数，板单元的截面类型及截面参数均按照图纸给定参数模拟。考虑到钢栈桥五跨一联，因此本次验算建立了一联桥梁的整体三维有限元模型，模型划分为8969个节点，11294个单元,其中梁单元2080个，板单元9214个。有限元模型如图2所示，

8、为详细表示有限元计算模型，图2同时给出了整体模型和计算选取桥跨放大模型。b)C)有限元模型断面图d）有限元模型侧面图图2有限元计算模型5.2 计算荷载一、结构自重钢材容重78.5kNm3,计算时程序自动计算。二、混凝土罐车混凝土罐车，自重+8m3混凝土共52to每个轮接地面积0.60.25m2,按照前轴重7.8t,两个后轴各重22.lt；荷载位置根据城市桥梁设计荷载标准（CJJ7798）选取，横向及平面位置如图3至图4所示。图3车辆荷载横桥向布置0.25m025m图4车辆荷载平面布置图0.25m025m三、50t履带吊栈桥使用中最大活载为80t履带吊，QUY80t履带吊整机质量为70.8t（自

9、重70.8t+吊重20t）o履带轨距、接地长度和履带板宽度为：4200mm5440mm800mm,具体见下图：图5履带吊尺寸图4200540(1800crl05KNmzq=l05KNmzplQ=I05KNmz横断面图6履带吊轮压分布图履带吊正面吊重20t单条履带吊荷载为4=（708+200）/（2匕5.44）=83.5ZN/m，计算时考虑侧向吊重203假定外侧履带反力减小到IOt达到临界状态时，则最不利侧履带线荷载为：2=(708+100)/5.44=148.5Ww5.3 荷载工况计算荷载包括：恒载、履带吊自重、履带吊起吊荷载、碎车荷载，计算时采用在桥面板上施加均布面力来模拟车轮荷载的竖向作用

10、，加载位置及力的大小由上述加载原则并根据影响线加载在最不利荷载位置上，主要构件的影响线如图7和图8所示：mr5二二二二一* 4二二二二二 r图7贝雷架跨中最大弯矩影响线EllTlWli1,1(IAJ19IJfl(IIRRRRRB.RASOMPOtTKOCOtORPU4STSJPLTSTRSS3G-XXEii4*m*oos1.2)WHCO17.74K0*C003429*C00OjOOCOO*66O7*OO11.52630e*00il.653*OOl-X44676O01-2-50700001XM723000 TSiJOU 000 7.20M5*W0 -9.799-000 1.23933t*001

11、-1.49966*001 *1.7S800*001 -21734*C015T:l= R Avg NodelMAXj2277MlN I 2226X* MW(- Ct Nn*2 m果：Oi/20/20159OT5KZtg横桥向应力图14工况一作用下桥面板应力分布图从图14可以看出：荷载作用下，桥面板在车轮作用位置应力最大，且应力集中现象非常明显，工况一作用下，桥面板顺桥向最大应力为33.7MPa;横桥向最大应力为20.2MPa,应力值均小于允许应力，满足安全要求。6.1.2 工况二计算结果图15给出了工况二作用下桥面钢板的顺桥向、横桥向应力图，图中应力单位为MPaob)顺桥向应力横桥向应力图15工

12、况二作用下桥面板应力分布图从图15可以看出：荷载作用下，桥面板在车轮作用位置应力最大，且应力集中现象非常明显，工况二作用下，桥面板顺桥向最大应力为19.8MPa;横桥向最大拉应力为18.8MPa,应力值均小于允许应力，满足安全要求。6.1.3 工况三计算结果图16给出了工况三作用下桥面钢板的顺桥向、横桥向应力图,图中应力单位为MPa0b)顺桥向应力横桥向应力图16工况三作用下桥面板应力分布图从图16可以看出：荷载作用下，桥面板在车轮作用位置应力最大，且应力集中现象非常明显，工况三作用下，桥面板顺桥向最大应力为14.4MPa；横桥向最大应力为14.4MPa,应力值均小于允许应力，满足安全要求。6

13、.1.4 工况四计算结果图17给出了工况四作用下桥面钢板的顺桥向、横桥向应力图,图中应力单位为MPaoM)ASOM1PoSTROCSORPLMST5TSTRSSJG-XX上X：.0146U0015.5688*00.00000*0L77e00书.16307*H)001-2740*001-l-73X77H)01-01104*lX562S*001-X64723*001CB:CB3AeNodMAXI2MPiI2l2X*发至整OJt*MC：Nmm2三重*OlZaV205泰笊一笃X:OXXtOA2tLOoOa)顺桥向应力b)MlDAS/GmIPoSTROCSORPLKST5T STRSSG-VYX.744

14、89IO11.27MO017.48671*O250SW*00-i4377HX)i-2-7MCe*00171431*001一1.7417mm2 三重2 OlZaV2015素笊X: 0X)00Z：UOOO横桥向应力图17工况三作用下桥面板应力分布图从图17可以看出：荷载作用下，桥面板在车轮作用位置应力最大，且应力集中现象非常明显，工况四作用下，桥面板顺桥向最大应力为40.2MPa;横桥向最大应力为373MPa,应力值均小于允许应力,满足安全要求。6.1.5工况五计算结果图18给出了工况五作用下桥面钢板的顺桥向、横桥向应力图,图中应力单位为MPaoa)顺桥向应力横桥向应力图18工况五作用下桥面板应力

15、分布图从图18可以看出：荷载作用下，桥面板在车轮作用位置应力最大，且应力集中现象非常明显，工况四作用下，桥面板顺桥向最大应力为25.6MPa;横桥向最大应力为32.5MPa,应力值均小于允许应力,满足安全要求。表2给出了各工况下桥面板应力结果汇总，表中应力单位为：MPao表2桥面板应力计算结果汇总xX应力工顺桥向横桥向设计值是否满足工况一33.720.2190是工况二19.818.8190是工况三14.414.4190是工况四40.237.3190是工况五25.632.5190是从计算结果可以看出，桥面板的应力分布非常集中，在车轮作用位置应力较大，稍微远离车轮位置的桥面板应力较小，应力集中传递

16、不是很明显，实际工程中，应力集中现象应该相对会减弱。从应力幅值来看，横向和顺桥向应力均较小，桥面板安全储备充足。6.2分配梁112.6计算结果6.2.1 工况一计算结果图19给出了工况一作用下分配梁2.6正应力和剪切应力图，图中应力单位为MPaoPOtTgoCI0BeAMSTReSS-2.W17*CO1M.72*7*001-7.3U77tMl -9.90S6*C01 1.2500*002 1.W922*2 -l.7S640*C02C:gLC83MM：1930ac： NMm 7 日也：OlPOQO5a）分配梁112.6正应力MttASMlPOSTgOCiwmBeAMSTRESSjna*ooNUX

17、Ol2KW0393266*01.75133*0012.5O9e*nm2B通：OIPOH5笊y*VzOaMb）分配梁2.6剪切应力图19工况一作用下分配梁112.6应力分布图从图19可以看出：荷载作用下，分配梁112.6在车轮作用位置附近应力最大，且应力集中现象较为明显，工况一作用下，分配梁112.6最大拉应力为108.3MPa；最大压应力为176.8MPa；最大剪切应力为43.IMPa,应力值均小于允许应力，两足规范要求。6.2.2 工况二计算结果图20给出了工况二作用下分配梁2.6正应力和剪切应力图，图中应力单位为MPaoMlDASQwPOST你OCESSORBEAMSTgSMAX:1957

18、MP4:35SO工用：长手整二父供MCNmm2三通，Ovay2085储a）分配梁H2.6正应力MjDASQVllPOSTPROCESSOR他加加如如30037hx)00：194MIN:3SS0x:“INm2S吸01/20/2015豪笊一火ItrZiQ92b）分配梁2.6剪切应力图20工况二作用下分配梁112.6应力分布图从图20可以看出：荷载作用下，分配梁112.6在车轮作用位置附近应力最大，且应力集中现象较为明显，工况二作用下，分配梁112.6最大拉应力为101.8MPa;最大压应力为-140.6MPa；最大剪切应力为43.8MPa,应力值均小于允许应力，满足规范要求。6.2.3 工况三计算

19、结果图21给出了工况三作用下分配梁112.6正应力和剪切应力图，图中应力单位为MPaoMIDASQ3POSTPROCESSORBEAMSTRESS6.4X8*O015433*001X65677*OH2.26971*O018660000000166558*H)01523*001CB:CB3MAX;MceMlN ! ”50aa：NABmA2m 睁 01/20/2015Zt0.772a)分配梁112.6正应力MIDASQWPoSTPROCESSORBEWSTRESS23799*001ZMl-Il7630*001 1.19S4S*O01 7.S460*0-OooOOO*02-4702HX)Jj14We

20、3*001*2,17M6000*O -1.56494K01HeU-79fH-1.1425V2: 04S5a）分配梁112.6正应力MAS/Gv1PoSTPROCESSORBEAMSTRESSJf*tH4,58396*0013.7S98SO01293S73*OOlH2anG2oo 1.287Sl*O011.1M3*001UXS*0014后339JW OXKXX)CB:C83max71S5MJN:Xtt： t*c-* ac： Nir 三羯1 012D2015家笊一2: 0495b）分配梁112.6剪切应力图22工况四作用下分配梁112.6应力分布图从图22可以看出：荷载作用下，分配梁112.6在车

21、轮作用位置附近应力最大，且应力集中现象较为明显，工况一作用下，分配梁112.6最大拉应力为13.2MPa;最大压应力为13.9MPa；最大剪切应力为45.8MPa,应力值均小于允许应力，满足规范要求。6.2.5工况五计算结果图23给出了工况五作用下分配梁112.6正应力和剪切应力图，图中应力单位为MPaoMOAOIIjOMSU*0028.993880016.71el4J0UO01-722O*CO0-24S743*001-S32*S*CO164078600-T2Sm*C01*01S83*C02CB：CB3MAX:1512MIN:7卬x-5：r*5M(-EhOlPO/2015N尸t0.74ta）分

22、配梁112.6正应力MAS/OviPOSTxoCESSOBEMSTRF；5W-t3.17*m012.25199*0011.329l*C0lfjoxn4o4977*C01qOjOCOQO*MUX0l=-X3S233*001X2SS1OOJ-43005-K01-S.l9te001C8t0LCB3MAXIT99CMiN,35%XttHC(*Me7Eh0g2OX5*Zi0749b）分配梁H2.6剪切应力图23工况五作用下分配梁112.6应力分布图从图23可以看出：荷载作用下，分配梁112.6在车轮作用位置附近应力最大，且应力集中现象较为明显，工况五作用下，分配梁112.6最大拉应力为IOLoMPa；最

23、大压应力为105.0MPa；最大剪切应力为51.3MPa,应力值均小于允许应力，满足规范要求。表3给出了各工况下分配梁112.6应力结果汇总，表中应力单位为：MPao表3分配梁112.6计算结果汇总淤力拉应力压应力剪应力正应力设计值剪切应力设计值是否满足工况一108.3176.843.1188.5110是工况二101.8140.643.8188.5110是工况三64.388.326.5188.5110是工况四13.213.945.8188.5110是工况五101.0105.051.3188.5110是从计算结果可以看出，分配梁112.6的应力分布较为集中，在车轮作用位置应力较大，稍微远离车轮位

24、置的分配梁2.6应力较小，应力集中传递不是很明显，实际工程中，应力集中现象应该相对会减弱。分配梁112.6的应力值普遍较小，满足规范要求，结构安全。S分配梁122b计算结果6.3.1工况一计算结果图24给出了工况一作用下分配梁122b正应力和剪切应力图，图中应力单位为MPaoBUM22UC02-S022*C0X3K*4l*4msoo-1 -,78058KOl -1700902B：0LCB3MAXI 1314Mm ；X* MIt(*MO Nw2闻：Ogmw2:084a）分配梁122b正应力M)ASZOmIPOST8OCSO“amSTy.M4700lXM433*00X 12X19*oooo*ooo

25、 -4 OS IW 000 l.U4M*001 -lA4001 -Z-STSMe-KIOl -3297O8X9S772*H)1CB:CB3maxTH55mi”：3M2aCxNir三用01/20/2015*2t0.772a）分配梁122b正应力MiDAS/QWPOsTWOCESSORBEAMSTRESS3.44439*001293G3O012.342880011.792120011.24137*O01.90G10*0ooooooXMOJt*000316SXf-11242*)1-X06317*001215e*O01CB:CB3MAX:nMlN*Kllxt*e-*MG：Ni2三里I02D2015景一

26、2t0.772b）分配梁122b剪切应力图26工况三作用下分配梁122b应力分布图从图26可以看出：荷载作用下，分配梁122b在车轮作用位置附近应力最大，且应力集中现象较为明显，工况三作用下，分配梁122b最大拉应力为57.1MPa;最大压应力为49.2MPa;最大剪切应力为34.4MPa,应力值均小于允许应力，满足规范要求。6.3.4 工况四计算结果图27给出了工况四作用下分配梁122b正应力和剪切应力图，图中应力单位为MPaoMiDAS/QWPOSTPROCESSORBEWSTRESS1.08293002S.99760017.11022e*001 5.2S067*001 3.39113*O

27、01 1.S31S9*001 oxoN187-1 -4JM704K)01 90S401 -7.76612 *001 2S*001CB:CB3MAX: 11MlM :Xrtt *SB8103*0012.32326*001 1.545Sooo*o-7.57735* *0H-K*IOOt*001-332B7S*0017XW*001CB:CB3ma5M北4:Xrttt*-aCsNjfasmZ三011.244S0*01W1na2雄0U30A0壮ae5%Zi28a）分配梁122b正应力4POSrpocess9*0019.2)MO4404U00-00*0lCBiglCB3MAXI1592WN:XHn*W-*

28、CNnm*2BhOIPO/301$V,I:0.74b）分配梁122b剪切应力图28工况五作用下分配梁122b应力分布图从图28可以看出：荷载作用下，分配梁I22B在车轮作用位置附近应力最大，且应力集中现象较为明显，工况五作用下，分配梁122b最大拉应力为53.8MPa;最大压应力为22.0MPa;最大剪切应力为25.9MPa,应力值均小于允许应力，满足规范要求。表4给出了各工况下分配梁114应力结果汇总，表中应力单位为:MPao表4分配梁122b计算结果汇总7力k拉应力压应力剪应力正应力设计值剪切应力设计值是否满足工况一104.2107.046.7188.5110是工况二95.052.639.

29、8188.5110是工况三57.149.234.4188.5110是工况四108.296.246.0188.5110是工况五53.822.025.9188.5110是从计算结果可以看出，分配梁122b的应力值普遍较小，均小于材料的设计值，满足规范要求，结构安全。6.4贝雷架计算结果6.4.1 工况一计算结果图29给出了工况一作用下贝雷架正应力和剪切应力图，图中应力单位为MPaoMASv1BWAMSTRSSSn*(:*:l-04226026.5022-HMIASamoo 444MS*OOl 2.7413 001 41009-00IjW3*00) 3Q1%W1 -4.93995 *001 f(86O26HXH -.78O58*COl 17W9*2C8：gLOMAX，1”MP4t 121N体，及Q*( C： NMEz 日到：OlZMOk爱去才离LZi 0.903a）贝雷架正应力POtT800(MBEAM歹RS3JwrW3K)0182100900-19931*OO13Ql%3tHXHW-* -,78OS*OOl XjO7*OO2CBi0LC83MAXt 240Xm I is?二检，桢dNnm2S整：Og/2015LZi 0.903b）贝雷架剪切应力图29工况一作用下贝雷架应