计算横梁最大弯矩近似取静载的最大弯矩与活载产生的最大弯矩进行叠加,结果偏于安全。
P1=P/2=471.12/2=235.56KN
Mmax=0.188Plι=0.188×235.56×2=88.57KN.m (最大弯矩发生在中间支座,跨中M=82.79KN.M) 横梁采用两排2-25#a型工字钢焊接组成
W=2×401.4cm3 I=2×5017cm4 S=2×230.7cm3 d=0.8cm σ=Mmax/W
=88.57×106/(401.4×2×103) =110.33Mpa <〔σ〕=145Mpa 因此;横梁强度符合要求。 ②、整体稳定
因其为箱型截面,且h/b<6,L/b<95,因此整体稳定符合要求。 ③、抗剪强度计算
Q=0.688P1=0.688×235.56=162.07KN
(最大剪力发生在中间支座,边支座84.63KN) τ= QS/(Id)
=162.07×103×230.7/(5017×0.8×2×102) =46.58MPa< 1.2×〔τ〕=102Mpa 经验算抗剪符合要求。 ④、刚度计算
f=0.911×235.56×23×103÷(100×2.1×2×5017)
=0.815mm∞<2/400=5mm
4、钢管立柱受力验算
受力分析:300KN汽车位于墩位处时钢管承担最大作用力,
因此按单墩3根钢管承担受力进行验算。取其最不利状态,即中间一根钢管受力进行计算
荷载:300KN×1.303(安全系数)=390.90KN 工字钢及槽钢面板自重: 114.12KN
因此中间钢管受力: P=(390.90+114.12)×0.688=347.45KN
钢管高度按入土21米,露出18米计算 ⑴、钢管摩察力计算
根据设计图地质结构分析,钢管桩均座落于中风化灰岩,取土层侧摩阻力18Kpa,桩底容许承载力40kpa,层厚4.7~26.2m。钢管桩采用开口桩,根据《钢管桩的设计与施工》说明;直径小于80cm的钢管桩桩底土芯均为完全闭塞,可按闭口桩承载力设计。
单根桩极限承载力(按淤泥土层计算);
N=(0.425×3.14×12×18+3.14×0.2132×40)/0.352 =835KN>P=347.45KN 符合要求。
振动沉桩时,由于影响承载力的因素较多,因此,在下沉过程中,当下沉深度超过19m又仍能继续进尺,必须继续下沉至无明显进尺,后激振2分钟仍无进尺,方可视为承载力达到要求。
当个别钢管桩入土深度在5m<h≤19m,且用DZ45桩锤激振2分钟仍无进尺,说明桩底已进入较坚硬持力层,因此,可满足单桩承载力要求。但应视具体情况,进行加固处理,以保证钢管整体稳定。
计算结果说明: 摩察力计算入土19米满足承载力要求。但由于钢管桩及钢护筒的安装,会造成河床过水面积减小,流速增大,局部冲刷加大,因此钢管桩入土深度应达到18m以上。 ⑵、钢管立柱稳定计算 钢管立柱规格尺寸如下;
当钢管自由长度≤16m时,采用∮426mm,壁厚6mm钢管,
当钢管自由长度>16m时,(深水区)采用∮≥559mm,壁厚6mm钢管, 全桥共6跨72m,从第一跨至第六跨均采用∮426mm的钢管桩。
每个墩位的三根钢管桩均应焊接不少于一道的剪刀撑及水平撑,以减小其自由长度。增强整体稳定。
设钢管桩两端铰接(顶端与工字钢焊接,不考虑剪刀撑及水平撑的作用),则μ=1
a、钢管自由长度≤18m
∮426mm,壁厚6mm钢管桩截面特性; 惯性半径: i=14.85cm 截面面积: A=79.13cm2
柔度λ=uι/i=18×102/14.85=121.21 查表知纵向弯曲系数∮1=0.429 б=401.24×103/(79.13×102×0.429) =118.2Mpa<[б]=140Mpa 钢管桩强度、稳定性满足要求
计算结果说明:墩位下部结构采用单排3根ф426mm钢管立柱, 自由长度16m, 入土深度达到18.0m以上满足使用要求。
b、钢管自由长度>16m
∮559mm,壁厚6mm钢管桩截面特性 惯性半径: i=19.55cm 截面面积: A=104.19cm2
柔度λ=uι/i=22×102/19.55=112.53 查表知纵向弯曲系数∮1=0.475 б=401.24×103/(104.19×102×0.475) =81.07Mpa<[б]=140Mpa 钢管桩强度、稳定性满足要求
计算结果说明:便桥下部结构采用单排3根ф559mm,壁厚6mm钢管立柱, 自由长度22m, 入土深度达到13.0m以上满足使用要求。 5、附;单墩钢管(桩)数量变更计算
变更理由; 根据现场实际情况,钢管桩自由长度(露出地面长度)小于
12.0m的墩位采用三根桩,两根桩交错组合的形式布置。钢管桩自由长度大于12.0m全部采用三根桩。当采用两根钢管桩时,横梁采用2—36#工字钢。因此,需对墩位为两根桩的钢管受力状态及横梁重新进行计算。 (1) 、钢管立柱受力验算
钢管桩受力最不利位置分析: 当汽车行驶至墩位处,且300KN汽车偏于桥轴线一侧(汽车轮距180cm,汽车荷载按两个作用力布置,计算偏安全),钢管A承担最大作用力,(如下图)