钢栈桥结构检算简述

鲍东岳

中铁十二局集团第二工程有限公司 山西 太原 030032

1 钢栈桥设计

栈桥设计宽6m,长198m,最大跨度12m,共设16个临时墩,其中L1、L4、L7、L10、L15、L16为制动墩,其余为非制动墩,每墩选用一排2根钢管桩,钢管横向间距为4.6m,L4～L14临时墩采用φ813mm×12mm螺旋钢管,其余采用φ630mm×10mm螺旋钢管,钢管桩之间利用36a槽钢做横撑加固,桩内填充满砂砾,墩顶设45c工字钢垫梁。两岸栈桥的桥台均采用打入钢管桩,然后浇注部分混凝土。

栈桥上部结构采用321贝雷梁作为纵向受力主梁,横桥向三组贝雷梁,每组2片,间距90cm,相邻两组之间的中心距为190cm,三组贝雷梁之间横桥向通过14a槽钢用U形螺栓连接,贝雷梁架面用25a工字钢作横向分配梁,间距50cm,墩顶垫梁和桥面分配梁采用U型螺栓连接,贝雷梁在支点处通过U型卡固定到墩顶垫梁上,桥面系由铺设在贝雷梁顶面分配梁上的20a槽钢满铺组成,20a槽钢与25a工字钢焊接连接,桥面两侧设1.2m高栏杆。

2 钢栈桥结构检算

2.1 计算荷载

①混凝土罐车。栈桥最大车辆荷载考虑12m3砼罐车,满载混凝土时总重500KN,如图1所示。

图1 500KN混凝土罐车

不计制动力。

当罐车空载时,其两个后轴的210KN均变为95KN。

②60t履带吊

图2 60t履带吊

③风荷载 W=K1K2K3W0

取当地基本风压W0=300Pa。

④水流压力 P=KAγV2/(2g)

2.2 梁部结构检算 500k N混凝土罐车作用于桥梁一侧的三片贝雷梁上,计冲击力,梁体自重。荷载分配到一片贝雷梁上进行计算。当罐车空载时,其重量为80+95+95=270k N。桥上允许空车和重车会车,禁止两辆重车会车。

2.2.1 使用期贝雷梁受力检算

(1)当500kN罐车的中轴作用于临时墩顶部时,墩顶竖杆具有最大

墩顶竖杆内力为-194.4k N＜2×210=420k N 可

桥梁重车一侧的三片贝雷梁的每片下的支点反力均为209.2k N

桥梁空车一侧的三片贝雷梁每片下的支点反力均为117.0k N

(2)当500k N罐车的中轴作用于跨中时

上弦杆的最大内力为-343.7kN,下弦杆的最大内力为366.3kN,均小于560k N。 可

斜杆内力为-106.3k N＜171.5kN 可

单根钢管承载的墩顶反力为3×109.1=327.3kN

挠度f=13.5mm〈12000/400=30mm 可

2.2.2 搭建时贝雷梁受力检算 采用SCC600E液压履带起重机安装栈桥,计算图式如图2所示(单位:mm)。一侧履带接地面积A=5.06×0.76=3.8456cm2。一侧履带顺桥向抗弯模量 W=bh2/6=0.76×5.062/6=3.243m3。

主臂长度按照22(6.5+9+6.5)m计算,其重量Gg=28kN。

左右配重块共4块,其重量合计为Gp=64k N。

60t履带吊本体(带下节臂、主机配重)+主臂上节臂+9m主臂中间节=46.5+1.1+0.7=483kN。

(1)0°(或者180°)吊装工况

贝雷梁间距90cm一组两片长度按照15(12+3)m计,重量为30k N,吊装水平距离为9m。

φ813mm×12m钢管,吊装长度最大为10m,则重量为24k N,吊装水平距离为15m。按照吊装钢管桩进行检算。

由于履带车自重+吊重产生的履带接地压强为

σ1=(483+40)/(2×3.8456)=68.0kPa

由于弯矩产生的接地反力,左侧为

σ2=(24×15+28×7.95-64×3.196)/(2×3.243)=58.3kPa

因此履带两端接地压强分别为

σmax=68.0+58.3=126.3kPa

σmin=68.0-58.3=9.7kPa

(2)90°(或者270°)吊装工况

φ813mm×12m钢管,吊装长度最大为10m,则重量为24k N,吊装水平距离为9m。

由于履带车自重+吊重产生的履带接地压强为

σ1=(483+40)/(2×3.8456)=68.0kPa

由于弯矩产生的接地反力,左侧履带为

Rmz=(-24×9-28×4.5+64×3.196)/(4.5-0.76)=-36.8k N

由于弯矩产生的接地反力,右侧履带为

Rmy=(24×9+28×4.5-64×3.196)/(4.5-0.76)=36.8kN

履带左右两侧产生的接地压强分别为

σmz=-36.8/3.8456=-9.6kPa

σmy=36.8/3.8456=9.6kPa

履带左右两侧接地压强和分别为

σz=68.0-9.6=58.4kPa

σy=68.0+9.6=77.6kPa

C贝雷梁检算

由于履带吊的总重小于500k N罐车的荷载,所以履带吊在贝雷梁跨中走行时产生的弯矩并不控制贝雷梁的强度,因此此处仅检算履带吊作用于墩顶附近的贝雷梁的竖杆反力。

由履带吊在桥上的分布图式可知,在横桥向履带吊的一侧履带作用于一组贝雷片上。偏于安全地假定履带吊荷载作用于一个支点处,不分配到相邻的支墩上。

0°(或者180°)吊装工况时,那么作用于一片贝雷梁支点竖杆上的反力为

R=5.06×0.76×(126.3+9.7)/2/2=130.8k N＜420kN 可

90°(或者270°)吊装工况时,那么作用于一片贝雷梁支点竖杆上的反力为

R=5.06×0.76×77.6/2=149.2kN＜420kN 可

经检算可知,履带吊产生的竖杆反力最大为149.2k N,小于混凝土罐车产生的竖杆反力209.2kN,因此履带吊荷载不控制设计。

3 检算结论

经检算,栈桥结构的强度、刚度、稳定性满足要求,在满足下列条件的情况下可以正常使用。

(1)车辆时速不大于5km。

(2)在栈桥上禁止两辆罐车重车会车,允许空罐车和重罐车会车。