某施工临时钢栈桥结构设计及有限元分析 VIP免费

某施工临时钢栈桥结构设计及有限元分析摘要：本文以某市政道路工程施工临时钢栈桥为例，详细阐述钢栈桥结构设计方案，并采用有限元方法对钢栈桥主要构件的强度、刚度、稳定性及桩基承载力进行计算分析，验证了钢栈桥结构的安全可靠性，可为类似工程实践提供参考。关键字：施工；钢栈桥；结构设计；有限元计算一、项目概况某市政道路根据施工需要，拟建设1座临时钢栈桥，钢桥全长195m、宽9m，其中机动车道净宽7.2m，非机动车道净宽1.5m。为保证结构安全可靠，防止发生破坏，施工前应根据使用荷载要求和风、水流、工程地质等自然条件对钢栈桥主要构件的强度、刚度、稳定性及桩基承载力进行验算。二、主要设计参数拟建临时施工钢栈桥主要设计参数如下：（1）桥跨布置：桥面宽度9m，标准跨径12m。（2）设计荷载：80t履带吊、16方混凝土罐车、公路一级荷载（55t挂车）。设计行车速度：15km/h。（3）设计风速：当风力大于6级时，严禁作业；当风力大于8级时，禁止通行。设计风速按照8级风考虑。（4）设计流速：设计水位为5.9m，且水深最深处约为6.9m，设计流速按照1m/s考虑。（5）设计使用年限：3年。三、钢栈桥结构设计拟建施工钢栈桥为上承式便桥，结构型式为横向11排单层贝雷桁架，由上至下依次为桥面板、分配梁、贝雷梁、承重梁、钢管桩、桩间平联及斜撑等构件，具体结构方案如下：（1）桥面板桥面板为装配式构件，采用8mm厚花纹钢板，标准尺寸为2m×6m，为厂家专门加工制作。标准桥面板中心处采用桥面板中间夹具与分配梁I22进行连接。（2）分配梁分配梁采用I22a工字钢，在铺设施工时，第一根I22a工字钢距贝雷阴头孔中心距离为20cm，后面的分配梁工字钢则以（83cm+67cm+83cm+67cm）进行铺设。在铺设工字钢之前应将横梁夹具先行安装，待工字钢边铺设边进行夹紧。（3）贝雷梁贝雷梁的主桁梁采用321型标准贝雷梁拼装，贝雷梁每节长3m，高1.5m，构件材料为16Mn。相邻主桁梁的连接采用桁梁销和保险销；竖向支撑架采用90型，安装于相邻桁梁端部，在桁梁每端均有设置。竖向支撑架采用撑架螺栓及螺母与桁梁进行连接。（4）承重梁承重梁位于桩顶，用于栈桥纵向贝雷梁安放，材料采用双肢工40a型号Q235B热轧普通工字钢。（5）钢管桩栈桥基础采用∅710*10mm规格螺旋钢管桩，在桩顶与上部承重梁之间设置加劲板。（6）桩间平联及斜撑栈桥桩间平联及斜撑均采用[20槽钢。（7）附属设施在钢栈桥两侧及机动车道和非机动车道之间均设置防护栏杆，栏杆立柱采用钢管直接焊接在桥面板上。拟建钢栈桥由80t履带吊采用“钓鱼法”由岸边开始逐孔向前推进施工。四、钢栈桥结构计算4.1计算模型采用MIDAS有限元软件对钢栈桥建立整体模型进行计算分析，整体计算模型详见图1。图1钢栈桥有限元计算模型4.2工况分析经分析，拟建施工钢栈桥包括四种工况，每种工况下的荷载组合详见表1。需特别说明，工况一在计算时将履带吊荷载布于横向2个不同位置，每个位置均包含荷载墩顶、跨中两个位置，计算结果取4个不同荷载位置的最大值。表1各工况下的荷载组合表工况荷载组合工况一自重+风荷载+（80t履带吊+人群荷载）+水流力工况二自重+风荷载+（55t挂车+人群荷载）+水流力工况三自重+风荷载+（16方罐车并行+人群荷载）+水流力工况四自重+台风+水流力4.3桥面系计算表2桥面系计算成果表工况小纵梁最大组合应力（MPa）分配梁最大组合应力（MPa）材料容许值（MPa）结论工况一49.9185.7190满足要求工况43.662.6190满足要二求工况三61.191.1190满足要求根据计算，小纵梁和分配梁最大组合应力分别对应工况三和工况一，均小于材料容许应力，故受力满足要求。4.4贝雷梁计算根据计算，各工况下贝雷梁弦杆、竖杆、斜杆轴力值均小于其承载力（贝雷梁承载力参考装配式公路钢桥多用途使用手册）；工况一下贝雷梁产生的扰度最大，最大扰度15.6mm﹤12000/400=30mm。综上分析，贝雷梁受力满足要求。4.5承重梁计算表4承重梁计算成果表工况最大计算值材料容许值结论最大组合应力（MPa）最大剪应力（MPa）弯曲应力容许值（MPa）剪应力容许值（MPa）工况一126.564.1190110满足要求工况二126.453.4190110满足要求工况三145.862.2190110满足要求根据计算...