鋼便橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算(貝雷架).doc

鄧金河便橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算鄧金河便橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算 主題詞 主題詞 鄧金河便橋 設(shè)計(jì) 計(jì)算 內(nèi)容摘要 內(nèi)容摘要 運(yùn)用材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)方面的知識(shí) 對(duì)便橋 各部受力進(jìn)行了力學(xué)分析和計(jì)算 通過(guò)這些計(jì)算 選定橋面系 各部構(gòu)造的材料 型號(hào)和尺寸 選定主桁架的型式和跨度 為 鋼橋的設(shè)計(jì)與受力分析提供了一些參考性的思路 青銀高速公路齊河至夏津段一合同段起點(diǎn)里程 K0 000 K15 000 全長(zhǎng) 15Km 為方便施工 在施工前先要修通 主線施工便道 在 K4 570 處跨越鄧金河時(shí)需要修便橋一座 鄧 金河常水位 17 80m 河岸地面高程 19 30m 常水位時(shí)水面寬度 10m 地基土為亞粘土 通過(guò)輕型動(dòng)力觸探試驗(yàn) 測(cè)得橋位處地 基容許承載力 110KPa 因?yàn)槭┕ぶ谐Ｓ兄剀囃ㄟ^(guò) 擬以 30t 汽 車作為其設(shè)計(jì)荷載 主梁型式采用貝雷鋼梁 計(jì)算跨徑 12m 鋼 梁組合形式為雙排單層 共需 16 片標(biāo)準(zhǔn)貝雷 下承式結(jié)構(gòu) 兩 組貝雷鋼梁間凈距 4m 同一組的兩片貝雷之間在豎直方向和水 平方向以 L8 的角鋼相連接形成整體 增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性 橫梁 采用 I28a 的工字鋼 每片標(biāo)準(zhǔn)貝雷的下弦桿上橫放四根 I28a 工字鋼 工字鋼長(zhǎng)度 6m 工字鋼在水平方向伸出貝雷 50cm 伸 出部分以 L8 角鋼與上弦桿連接 增加全橋的結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定 共需 16 根 I28a 工字鋼 工字鋼間距為 100cm 和 40cm 交替布置 工 字鋼上面放置 16 根縱梁 縱梁為 10 15 的方木 方木材質(zhì)為 東北紅松 厚度為 15cm 寬度為 10cm 縱梁間距 25cm 縱梁上 面滿鋪 15 10 的方木做為橋面板 橋面板厚為 10cm 材質(zhì)為東 北紅松 橋面板單根長(zhǎng) 4m 共需 80 根橋面板 便橋各部分構(gòu)造 設(shè)計(jì)與計(jì)算敘述如下 一 一 橋面板的設(shè)計(jì)與計(jì)算橋面板的設(shè)計(jì)與計(jì)算 公路鋼橋標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)橋面寬度 3 70m 公路施工車輛及施工機(jī) 械寬度一般不超過(guò) 2 5m 施工車輛與機(jī)械可以安全通過(guò) 故確定 橋面寬度為 3 70 橋面板初步選定用木橋面板 擬選用 15 10 的方木滿鋪 方木厚度為 10cm 方木之間以耙釘連接 方木材質(zhì) 為優(yōu)質(zhì)紅松 長(zhǎng)度 4 0m 共需 80 根方木 汽車后軸重 240KN 雙 橋 8 輪 單輪壓力 30KN 小于木橋面板容許承載力 60KN 的要求 故可用方木做為橋面板 二 二 縱梁的設(shè)計(jì)與計(jì)算縱梁的設(shè)計(jì)與計(jì)算 縱梁用用 10 15 的方木 材質(zhì)為東北紅松 沿橋梁縱向放置 于 I28a 的工字鋼上 方木厚度 15cm 寬度 10cm 當(dāng)橋面上有車 輛行駛時(shí) 縱梁受力實(shí)際為多跨連續(xù)梁 但為簡(jiǎn)化計(jì)算 以簡(jiǎn)支 梁做為其受力模式進(jìn)行計(jì)算 結(jié)果偏于安全 1 恒載 每根縱梁承擔(dān)的橋面板線荷載 q1 hb 16 4 5 0 1 4 16 0 1225KN m 4 5KN m3 為東北紅松的重度 縱梁自身線荷載 q2 hb 4 5 0 15 0 1 0 0675 KN m 合力的線荷載 q q1 q2 0 19 KN m M 靜 max 0 125ql2 0 125 0 19 12 0 0237 KN m Q 靜 max 0 5ql 0 5 0 19 1 0 095 KN m 2 活載 汽車在橋面上對(duì)縱梁的彈性分布 當(dāng)橋面板厚度在 10cm 以下時(shí) 其分布寬度約為 1 22m 汽 30 后軸重 240KN 四組輪胎 每組輪 重 60 KN 在橋梁橫斷面內(nèi)共有 16 根縱梁 其間距為 25cm 則作用 在每根縱梁上的活載為 P 60 103 25 122 12295 N 沖擊系數(shù) 1 1 15 37 5 1 1 390 單根縱梁上汽車產(chǎn)生 的最大彎矩 M 0 25Pl 1 0 25 12295 1 1 390 4272 5N m 縱梁端部剪力 見(jiàn)輪胎偏載示意圖 偏載系數(shù) 4 9 15 34 9 0 57 Q P 1 0 57 12295 1 390 9741N 縱梁截面應(yīng)力 縱梁截面抗彎模量 W 1 6bh2 1 6 10 152 10 6 375 10 6m3 彎拉應(yīng)力 w M W 4272 5 23 7 375 10 6 11 5MPa w 12 MPa 安全 剪應(yīng)力 Q hd 9741 95 0 15 0 1 0 66MPa 1 9MPa 安全 w 為東北紅松順紋方向的容許彎拉應(yīng)力 為東北紅松順紋方向的容許剪應(yīng)力 故選用 10 15 的方木做為縱梁 縱梁間距 25cm 共需 16 根 縱梁 材質(zhì)為東北紅松 三 橫梁的設(shè)計(jì)與計(jì)算三 橫梁的設(shè)計(jì)與計(jì)算 取橫梁計(jì)算跨徑為 l 4 5m 汽車輪距 b 1 8m 橫梁受力圖 式如下 A 注 圖中尺寸以cm計(jì) 線荷載計(jì)算 橋面板與縱梁 q1 rhb 4 5 0 25 1 1 125KN m 橫梁 q2 0 434 KN m 故合力 q q1 q2 1 559 KN m 對(duì) AC 段 MAC P l 2c b X c 4 5 1 8 a 顯然當(dāng) x a 時(shí) MAC有最大值 運(yùn)用數(shù)學(xué)上一元二次拋物線的性質(zhì) 可以得出當(dāng) a 1 8m 時(shí) AC 段 MAC有最大值為 86400N m 此時(shí) c 0 9m MBD P l 2a b l x 60 103 4 5 2 1 8 1 8 4 5 1 8 1 8 64800N m 計(jì)算橫梁最大彎矩 近似取靜載跨中與活載最大彎矩疊加 結(jié)果偏于安全 Mmax M 靜 M活 1 1 2 0 125ql2 M活 1 0 5 0 125 1 559 103 4 52 86400 1 0 5 0 390 107194N m w M W 107194 508 15 10 6 210 9MPa w 297 MPa 安全 橫梁撓度計(jì)算 f Pa 6EIl 2a c l2 4a2l 2a3 ca2 c3 10 9mm f l 10 9 4 5 103 1 413 f l 1 250 滿足要求 f l 為容許撓跨比 四 主梁桁架的設(shè)計(jì)與計(jì)算四 主梁桁架的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1 系數(shù)計(jì)算 汽車重心位置如圖 M0 0 60 4 0 1 4 x 120 x 120 x 1 4 解得 x 1 64m 橫向分配系數(shù) k 1 2 e0 B0 e0 3 7 2 5 2 0 6 B0 4 2m k 1 2 0 6 4 2 0 643 沖擊系數(shù) 1 1 15 37 5 l 1 15 37 5 12 1 303 2 線荷載計(jì)算 橋面 q1 rhb 4 5 0 1 4 1 8KN m 縱梁 q2 nrhb 16 4 5 0 1 0 15 1 08KN m 橫梁 q3 6 4 434 10 3 3 3 47 KN m 鋼桁架 q4 2700 10 3 4 3 3 6 KN m 合力 q 合 9 95 KN m 半橋 q q合 2 4 975 KN m Q 靜 1 2 ql 1 2 4 975 12 29 85 KN Q 活 300 12 1 640 12 259 KN Q nk N 斜 2 1 43 171 5 490 5KN 滿足要求 Q 雙排單層貝雷架容許剪力值 主梁彎矩計(jì)算 M 靜 0 125ql2 0 125 4 975 122 89 55KN m 將車的重心放在跨中計(jì)算 M 活 M 活 0 25Pl 0 25 300 12 900 KN m max 89 55 900 1 303 0 643 843 6 KN m 安全 M 1576 4 KN m 為雙排單層貝雷架容許彎矩 由活載引起的跨中撓度 P PK 1 300 0 643 1 303 251KN f1 pl3 48EI 251 103 123 109 48 2 1 105 250497 2 104 17 2mm 由靜載引起的跨中撓度 f2 5ql4 384EI 5 4 975 124 1012 384 2 1 105 250497 2 104 2 5mm f f1 f2 19 7mm f l 19 7 12 103 1 609 f l 1 250 滿足施工要求 f l 為容許撓跨比 此處在計(jì)算鋼梁的跨中撓度時(shí) 未計(jì)算由銷 孔間隙引起的 非彈性撓度變形 此部分變形與鋼梁的使用時(shí)間及加工制做的精 度有關(guān) 五 五 橋臺(tái)的設(shè)計(jì)與計(jì)算橋臺(tái)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 橋臺(tái)的平面尺寸初步選為長(zhǎng) 5 4m 寬 1 0m 橋臺(tái)高度 3 0m C15 素砼臺(tái)身 基礎(chǔ)為 50cm 厚的以 10 片石混凝土基礎(chǔ) 根據(jù)構(gòu)造要求和剛性角的要求 選定基礎(chǔ)襟邊寬度為 30cm 基底 拋填 50cm 厚的片石處理 支座最大剪力為 252 7KN 即支座反力最大值為 252 7 KN 基底最大應(yīng)力 p 252 7 2 25 5 4 1 3 25 6 1 6 0 5 6 1 6 107 3KPa p 110 KPa 滿足地基承載力的要求 此處 25KN m3 為混凝土的重度 p 110 KPa 為輕型動(dòng)力觸探測(cè)得橋位處地基容許承載力 六 六 結(jié)束語(yǔ)結(jié)束語(yǔ) 根據(jù)以上計(jì)算 主梁桁架選擇加強(qiáng)的單排單層桁架更為合理 但由于施工隊(duì)即有的是不加強(qiáng)的雙排單層桁架 利用現(xiàn)有的桁架 可以節(jié)約資金 但必須保證使用安全 故選用雙排