鋼棧橋結構檢算簡述

鮑東岳

中鐵十二局集團第二工程有限公司 山西 太原 030032

1 鋼棧橋設計

棧橋設計寬6m,長198m,最大跨度12m,共設16個臨時墩,其中L1、L4、L7、L10、L15、L16為制動墩,其余為非制動墩,每墩選用一排2根鋼管樁,鋼管橫向間距為4.6m,L4～L14臨時墩采用φ813mm×12mm螺旋鋼管,其余采用φ630mm×10mm螺旋鋼管,鋼管樁之間利用36a槽鋼做橫撐加固,樁內填充滿砂礫,墩頂設45c工字鋼墊梁。兩岸棧橋的橋臺均采用打入鋼管樁,然后澆注部分混凝土。

棧橋上部結構采用321貝雷梁作為縱向受力主梁,橫橋向三組貝雷梁,每組2片,間距90cm,相鄰兩組之間的中心距為190cm,三組貝雷梁之間橫橋向通過14a槽鋼用U形螺栓連接,貝雷梁架面用25a工字鋼作橫向分配梁,間距50cm,墩頂墊梁和橋面分配梁采用U型螺栓連接,貝雷梁在支點處通過U型卡固定到墩頂墊梁上,橋面系由鋪設在貝雷梁頂面分配梁上的20a槽鋼滿鋪組成,20a槽鋼與25a工字鋼焊接連接,橋面兩側設1.2m高欄桿。

2 鋼棧橋結構檢算

2.1 計算荷載

①混凝土罐車。棧橋最大車輛荷載考慮12m3砼罐車,滿載混凝土時總重500KN,如圖1所示。

圖1 500KN混凝土罐車

不計制動力。

當罐車空載時,其兩個后軸的210KN均變為95KN。

②60t履帶吊

圖2 60t履帶吊

③風荷載 W=K1K2K3W0

取當地基本風壓W0=300Pa。

④水流壓力 P=KAγV2/(2g)

2.2 梁部結構檢算 500k N混凝土罐車作用于橋梁一側的三片貝雷梁上,計沖擊力,梁體自重。荷載分配到一片貝雷梁上進行計算。當罐車空載時,其重量為80+95+95=270k N。橋上允許空車和重車會車,禁止兩輛重車會車。

2.2.1 使用期貝雷梁受力檢算

(1)當500kN罐車的中軸作用于臨時墩頂部時,墩頂豎桿具有最大

墩頂豎桿內力為-194.4k N＜2×210=420k N 可

橋梁重車一側的三片貝雷梁的每片下的支點反力均為209.2k N

橋梁空車一側的三片貝雷梁每片下的支點反力均為117.0k N

(2)當500k N罐車的中軸作用于跨中時

上弦桿的最大內力為-343.7kN,下弦桿的最大內力為366.3kN,均小于560k N。 可

斜桿內力為-106.3k N＜171.5kN 可

單根鋼管承載的墩頂反力為3×109.1=327.3kN

撓度f=13.5mm〈12000/400=30mm 可

2.2.2 搭建時貝雷梁受力檢算 采用SCC600E液壓履帶起重機安裝棧橋,計算圖式如圖2所示(單位:mm)。一側履帶接地面積A=5.06×0.76=3.8456cm2。一側履帶順橋向抗彎模量 W=bh2/6=0.76×5.062/6=3.243m3。

主臂長度按照22(6.5+9+6.5)m計算,其重量Gg=28kN。

左右配重塊共4塊,其重量合計為Gp=64k N。

60t履帶吊本體(帶下節臂、主機配重)+主臂上節臂+9m主臂中間節=46.5+1.1+0.7=483kN。

(1)0°(或者180°)吊裝工況

貝雷梁間距90cm一組兩片長度按照15(12+3)m計,重量為30k N,吊裝水平距離為9m。

φ813mm×12m鋼管,吊裝長度最大為10m,則重量為24k N,吊裝水平距離為15m。按照吊裝鋼管樁進行檢算。

由于履帶車自重+吊重產生的履帶接地壓強為

σ1=(483+40)/(2×3.8456)=68.0kPa

由于彎矩產生的接地反力,左側為

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

因此履帶兩端接地壓強分別為

σmax=68.0+58.3=126.3kPa

σmin=68.0-58.3=9.7kPa

(2)90°(或者270°)吊裝工況

φ813mm×12m鋼管,吊裝長度最大為10m,則重量為24k N,吊裝水平距離為9m。

由于履帶車自重+吊重產生的履帶接地壓強為

σ1=(483+40)/(2×3.8456)=68.0kPa

由于彎矩產生的接地反力,左側履帶為

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

由于彎矩產生的接地反力,右側履帶為

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

履帶左右兩側產生的接地壓強分別為

σmz=-36.8/3.8456=-9.6kPa

σmy=36.8/3.8456=9.6kPa

履帶左右兩側接地壓強和分別為

σz=68.0-9.6=58.4kPa

σy=68.0+9.6=77.6kPa

C貝雷梁檢算

由于履帶吊的總重小于500k N罐車的荷載,所以履帶吊在貝雷梁跨中走行時產生的彎矩并不控制貝雷梁的強度,因此此處僅檢算履帶吊作用于墩頂附近的貝雷梁的豎桿反力。

由履帶吊在橋上的分布圖式可知,在橫橋向履帶吊的一側履帶作用于一組貝雷片上。偏于安全地假定履帶吊荷載作用于一個支點處,不分配到相鄰的支墩上。

0°(或者180°)吊裝工況時,那么作用于一片貝雷梁支點豎桿上的反力為

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

90°(或者270°)吊裝工況時,那么作用于一片貝雷梁支點豎桿上的反力為

R=5.06×0.76×77.6/2=149.2kN＜420kN 可

經檢算可知,履帶吊產生的豎桿反力最大為149.2k N,小于混凝土罐車產生的豎桿反力209.2kN,因此履帶吊荷載不控制設計。

3 檢算結論

經檢算,棧橋結構的強度、剛度、穩定性滿足要求,在滿足下列條件的情況下可以正常使用。

(1)車輛時速不大于5km。

(2)在棧橋上禁止兩輛罐車重車會車,允許空罐車和重罐車會車。