便橋施工方案和力學(xué)檢算書

1、鐵路段站前標(biāo)便橋力學(xué)檢算書和施工方案編制單位：單位主管：技術(shù)負(fù)責(zé)人：審核人：復(fù)核人：編制人：編制日期：目 錄第1章 概 述11.1 工程概況11.2 便橋設(shè)計(jì)方案11.3 設(shè)計(jì)依據(jù)21.4 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)3第2章 荷載計(jì)算32.1上部結(jié)構(gòu)恒重32.2 車輛荷載32.3人群荷載5第3章 鋼筋砼橋面板計(jì)算53.1 橋面板內(nèi)力計(jì)算53.2 板配筋計(jì)算8第4章 30m跨貝雷梁計(jì)算104.1 荷載計(jì)算104.2 罐車荷載下貝雷梁強(qiáng)度計(jì)算114.3 罐車荷載下貝雷梁剛度計(jì)算14第5章 鋼管樁上橫向分配梁計(jì)算15第6章 鋼管樁計(jì)算176.1 樁身強(qiáng)度計(jì)算176.2 鋼管樁承載力復(fù)核19第 7 章 結(jié) 論19第8章

2、 施工方案208.1 鋼管樁和樁頂分配梁施工208.2 貝雷架安裝208.3 板預(yù)制208.4 板鋪裝和欄桿設(shè)置218.5 通車試驗(yàn)218.6 施工安全及保證措施212“路橋施工計(jì)算專家”軟件進(jìn)行便橋設(shè)計(jì)（）第1章 概 述1.1 工程概況西洋河雙線特大橋?yàn)楸緲?biāo)段的重點(diǎn)工程，位于與相鄰標(biāo)段（二標(biāo)段）交界處，橋跨布置形式為： 224m簡支箱梁+(68+128+68)連續(xù)梁+1532m簡支箱梁，其中主跨128m跨越西洋河，西洋河與線路大致正交，上游有上石龍水電站，不發(fā)電時(shí)河流水位較低，百年一遇最高水位標(biāo)高：986.3m。其中0#臺，1#墩，2#墩位于西洋河?xùn)|岸，如圖1-1所示。沿線山勢陡峻，施工場地

3、狹窄。東岸施工混凝土總量約為 8500m3，鋼筋用量約700t。西洋河鋼筋加工場及攪拌站均設(shè)于西岸山坡上。原規(guī)劃西岸施工便道共兩條，一條自鋼筋加工場通往3#主墩，另一條自鋼筋加工場通往西洋河西岸（如圖1示）。目前，西岸施工便道基本完成。為了解決東岸橋梁施工用砼的問題，擬修建一臨時(shí)便橋跨越西洋河，該便橋命名為西洋河便橋。橋位選擇和橋址處的地形見附圖1西洋河便橋橋址地形圖。1.2 便橋設(shè)計(jì)方案本便橋設(shè)計(jì)采用貝雷梁加鋼管樁方案，全長為30m，共一跨，橋面寬4.5m，采用10片上承式加強(qiáng)型貝雷架結(jié)構(gòu)。構(gòu)成形式為：主要承重構(gòu)件為5榀貝雷桁架，排與排和榀與榀間距0.45m，排間橫向聯(lián)結(jié)采用標(biāo)準(zhǔn)450型橫向

4、支撐架；橋面板為鋼筋砼預(yù)制板，每塊預(yù)制板長4.5m，寬1m，厚25cm，基礎(chǔ)采用鋼管樁基礎(chǔ)，鋼管樁采用600mm，壁厚8mm鋼管，樁長以嵌巖深度不小于10m，實(shí)際樁度以打到基巖為準(zhǔn)，鋼管樁頂橫向分配梁采用2i28b工字鋼，在橫向分配梁上設(shè)置支座。支座為一端固定，一端活動(dòng)。另外本設(shè)計(jì)力學(xué)檢算內(nèi)容采用商業(yè)有限元軟件“路橋施工計(jì)算專家（rbbcce）”，和midas /civil2006進(jìn)行計(jì)算，并采用容許應(yīng)力法設(shè)計(jì)。便橋布置結(jié)構(gòu)形式如圖1-2和圖1-3所示圖1-2 便橋立面圖（單位：cm）圖1-3 便橋側(cè)面圖（單位：cm）1.3 設(shè)計(jì)依據(jù)(1)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范 （jtg d60-2004）(2

5、)公路鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范 （jtg d62-2004） (3)公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范 （jtj0412000） (4)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 （jtj025-86）(5)鐵路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 （jtj024-85） (6)管理文件匯編和標(biāo)準(zhǔn)化管理手冊(7) 現(xiàn)場調(diào)查的水文、地質(zhì)資料。1.4 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(1)設(shè)計(jì)橋面標(biāo)高：以便道路基標(biāo)高為準(zhǔn)(2)設(shè)計(jì)橋長：30m，凈跨30m(3)設(shè)計(jì)橋?qū)挘?.5m(4)設(shè)計(jì)控制荷載：設(shè)計(jì)考慮以下三種荷載：1、 汽車-20級2、 混凝土罐車，自重20t+載重20t，考慮1.25的動(dòng)力系數(shù)，故按40t設(shè)計(jì)，按50t檢算。 設(shè)計(jì)僅考慮一輛重車在橋上通行，不

6、得同時(shí)有多輛罐車在橋上。(5)設(shè)計(jì)行車速度10km/h。第2章 荷載計(jì)算2.1上部結(jié)構(gòu)恒重1）鋼筋砼橋面板：單塊尺寸為4.510.25m（長寬厚），單塊重264.510.25=29.25kn換算成沿橋跨方向均布線荷載為：29.25kn/m。2）貝雷梁和橫向支撐架：按1t/m考慮，即沿橋跨方向均布線荷載為：10kn/m故總自重為39.25kn/m，對單片貝雷梁全橋自重為39.25/104.0 kn/m。2.2 車輛荷載 1）汽車-20級車輪著地尺寸為0.60.2m（寬長），加載圖式如圖2-1所示圖2-1 汽車-20級加載圖式按其中最重的車輛計(jì)算，如圖2-2所示圖2-2 汽車-20級加載圖式2)8

7、m3的混凝土罐車1臺8m3(考慮沖擊系數(shù)1.25滿載后按50t考慮)的混凝土罐車車輛及荷載平面和立面如圖2-3所示圖2-3 砼罐車平立面及加載圖式對單片貝雷梁的罐車荷載加載圖式如圖2-4所示圖2-4 單片貝雷梁的罐車加載圖式2.3人群荷載人群荷載為4kn/m2第3章 鋼筋砼橋面板計(jì)算 3.1 橋面板內(nèi)力計(jì)算根據(jù)車輛的軸距，和板沿橋縱向?qū)挾?m可知，在一塊板上，同時(shí)只存在一個(gè)軸的車輪，按滿載罐車軸重考慮為20t，車輛著地尺寸為0.5m0.2m（寬長），故單軸車輪對板的面荷載為100/(0.50.2)=1000 kn/m2,板的內(nèi)力采用有限元軟件midas/ civil2006 進(jìn)行計(jì)算。板的材料

8、c30砼,厚0.25m，建模時(shí)板長4m，寬1m。板下貝雷梁看成板的支座。建立的midas計(jì)算模型如圖3-1所示圖3-1 板內(nèi)力midas計(jì)算模型計(jì)算結(jié)果如圖3-2所示圖3-2 板內(nèi)力計(jì)算結(jié)果由計(jì)算可知：板最大正彎矩7.1knm，最大負(fù)彎矩5.3 knm，最大正負(fù)彎矩的方向?yàn)槔@圖中y軸旋轉(zhuǎn)，最大剪力121kn。3.2 板配筋計(jì)算本板的配筋設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)公路鋼筋砼和預(yù)應(yīng)力砼設(shè)計(jì)規(guī)范中的規(guī)定和公式進(jìn)行計(jì)算。1）配筋設(shè)計(jì)受力鋼筋采用10mmr235光圓鋼筋，間距100mm；分布鋼筋采用8mmr235光圓鋼筋，間距150mm，共兩層，層間距180mm。配筋如圖3-3所示圖3-3 板配筋斷面圖（單位：mm）

9、2）配筋正截面抗彎復(fù)核拉壓區(qū)強(qiáng)度，拉壓區(qū)受力鋼筋截面面積，as=as=35mm,h=250mm，b=1000mm， h0=h-as=250-35=215mm求受壓區(qū)高度xx0md=1.07.1=7.1 knm,故滿足正截面抗彎承載力要求。3）配筋斜截面抗剪復(fù)核抗剪最大承載力按下列公式計(jì)算。其中：異號彎矩影響系數(shù)，按連續(xù)梁取值，為0.9預(yù)應(yīng)力提高系數(shù)，無預(yù)應(yīng)力故取1.0受壓翼緣影響系數(shù)，取1.1b截面寬度（mm），為1000mmh0斜截面受壓區(qū)頂端正截面的有效高度（mm），為215mmp斜截面內(nèi)縱向受拉鋼筋的配筋率，p=100，=as/bh0=785/(1000215)=0.37%，故p=0.3

10、7fcuk砼立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（mpa），c30砼，為30 mpasv箍筋配筋率，sv=0.2%fsv箍筋強(qiáng)度，采用單肢箍筋10mmr235鋼筋，fsv=195mpa代入得到：=212.8kn0vd=1.0121kn,故滿足斜截面抗剪要求。4）砼強(qiáng)度復(fù)核鋼筋彈性模量es=2.1105mpa，c30砼彈性模量ec=3.0104mpa鋼筋砼截面換算系數(shù)將拉區(qū)鋼筋換算成砼后受壓區(qū)高度x43.4mm換算截面慣性矩壓區(qū)砼應(yīng)力1.6mpa0.80fck=0.8013.8=11.4mpa故砼強(qiáng)度滿足要求。5）鋼筋強(qiáng)度復(fù)核32mpa0.75fsk=0.75235=176.25mpa故鋼筋強(qiáng)度滿足要求。6）板

11、最大裂縫復(fù)核其中：考慮鋼筋表面形狀系數(shù)，光圓鋼筋取1.4考慮荷載作用系數(shù)，荷載長期或重復(fù)作用取1.5考慮構(gòu)件受力特征系數(shù)，板式受彎構(gòu)件取1.15d縱向鋼筋直徑，為10mm截面配筋率，為0.37%0.006,取0.006代入公式可得：=0.04mm0.2mm，故裂縫寬度滿足要求。綜合上面的計(jì)算可知，板的尺寸和配筋滿足受力要求。第4章 30m跨貝雷梁計(jì)算 4.1 荷載計(jì)算貝雷梁為主要承重結(jié)構(gòu)，共10排，分為5榀，每榀由2排組成，排與排間距和榀與榀間距均為0.45m，排與排之間采用標(biāo)準(zhǔn)450型橫向支撐架進(jìn)行橫向連接，每排由10節(jié)標(biāo)準(zhǔn)3m貝雷桁架節(jié)構(gòu)成。如圖4-1所示：圖4-1 橋跨布置荷載分析：1）

12、 自重均布荷載：根據(jù)前面的計(jì)算可知均布荷載為：q=4.0kn/m2）人群荷載: 不考慮與車輛同時(shí)作用；3）車輛荷載：按罐車荷載驗(yàn)算。4.2 罐車荷載下貝雷梁強(qiáng)度計(jì)算為簡化計(jì)算，貝雷梁的上承受的荷載有集中荷載和均布荷載，均布荷載為鋼筋砼橋面和貝雷梁自重，集中荷載為車輛荷載，集中荷載按罐車軸重計(jì)算，對單片貝雷架q=4.0kn/m,后輪軸重等效成集中荷載： p1=p2=200/10=20kn前輪軸重等效成集中荷載p3=100/10=10 kn按兩種工況計(jì)算。工況一：車輛行進(jìn)在跨中計(jì)算模型如圖4-2所示圖4-2 工況一貝雷梁計(jì)算模型需要說明的是：罐車軸重等效成集中力不一定在節(jié)點(diǎn)上，故適當(dāng)把力移動(dòng)相近節(jié)

13、點(diǎn)上計(jì)算。桿件截面特性如表4-1所示表4-1 貝雷梁桿件截面特性桿件材料截面面積(m2)慣性矩（m4）加強(qiáng)型上下弦桿16mn4100.005022.0410-5豎桿16mni80.0009771.02510-6斜桿16mni80.0009771.02510-6貝雷梁構(gòu)件材料考慮穩(wěn)定后的容許軸力如表4-2所示表4-2 貝雷梁構(gòu)件考慮穩(wěn)定后容許軸力項(xiàng)目允許軸力（kn）弦桿560加強(qiáng)型弦桿5602=1120豎桿210斜桿171計(jì)算結(jié)果如圖4-3所示圖4-3 工況一計(jì)算結(jié)果對較大應(yīng)力的桿件列表4-3如下，其他桿件的應(yīng)力見附表1。表4-3 較大應(yīng)力的單元單元號ni(kn)qi(kn)mi(kn.m)a(

14、m2)y(m)i（m4）max=ni/a+my/imin=ni/a-my/i94 -509.24 -7.22 -6.44 0.005020.12.04e-05-133.01 -69.87 88 -502.41 -10.34 -6.16 0.005020.12.04e-05-130.28 -69.89 100 -449.00 -6.93 -5.63 0.005020.12.04e-05-117.04 -61.84 82 -427.91 -7.16 -4.70 0.005020.12.04e-05-108.28 -62.20 92 -522.94 -2.36 -0.70 0.005020.12.0

15、4e-05-107.60 -100.74 87 -501.83 7.01 -1.49 0.005020.12.04e-05-107.27 -92.66 33 503.49 3.35 -3.23 0.005020.12.04e-0584.46 116.13 40 446.31 -6.05 -5.78 0.005020.12.04e-0560.57 117.24 29 522.38 -2.47 -3.07 0.005020.12.04e-0589.01 119.11 28 496.19 -0.82 -4.58 0.005020.12.04e-0576.39 121.29 34 503.22 -6.

16、09 -4.86 0.005020.12.04e-0576.42 124.07 其中單元編號如圖4-4所示圖4-4 桿件單元編號貝雷梁最大軸力如圖4-5所示圖4-5 貝雷梁桿件最大軸力由計(jì)算結(jié)果可知：（1） 桿件最大應(yīng)力-133.01mpaw=210mpa，故滿足強(qiáng)度要求；（2） 弦桿最大軸力524k n（上弦壓、下弦拉）n=1120kn,故弦桿滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定要求；（3） 豎桿最大軸力76.07k n（壓）n=210kn，故豎桿滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定要求；（4） 斜桿最大軸力-58.06 k n（壓）n=171kn，故豎桿滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定要求；工況二：車輛行進(jìn)在橋端部計(jì)算模型如圖4-5所示圖4-5 工況

17、二計(jì)算模型計(jì)算結(jié)果如圖4-6所示圖4-6 工況二計(jì)算結(jié)果較大應(yīng)力的桿件列表4-4如下，全部桿件的應(yīng)力見附表2。單元號 ni(kn)qi(kn)mi(kn.m)a(m2)y(m)i（m4）max=n/a+my/imin=n/a-my/i18053.341.380.690.0009770.041.03e-0681.52 27.67 88-306.55-4.89-3.550.005020.12.04e-05-78.47 -43.66 94-301.37-4.66-3.530.005020.12.04e-05-77.34 -42.73 82-288.95-4.79-3.310.005020.12.04

18、e-05-73.79 -41.33 100-273.42-4.1-3.270.005020.12.04e-05-70.50 -38.44 28304.94-3-3.180.005020.12.04e-0545.16 76.33 12296.45-2.33-1.140.0009770.041.03e-0654.23 143.21 貝雷梁最大軸力如圖4-7所示圖4-7 工況二貝雷梁最大軸力由計(jì)算結(jié)果可知：（1）全部桿件最大應(yīng)力143.21mpaw=210mpa，故滿足強(qiáng)度要求。（2）弦桿最大軸力311.4k n（上弦壓、下弦拉）n=1120kn,故弦桿滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定要求；（3）豎桿最大軸力96.4

19、5k n（壓）n=210kn,故豎桿滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定要求；（4）斜桿最大軸力56.69k n（壓）n=171kn,故斜桿滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定要求；4.3 罐車荷載下貝雷梁剛度計(jì)算（1）活載撓度當(dāng)罐車作用在橋跨中時(shí)，貝雷梁的撓度最大。不考慮恒載撓度，認(rèn)為恒載撓度已經(jīng)發(fā)生，僅計(jì)算活載下的撓度。計(jì)算模型如圖4-8所示圖4-8 撓度計(jì)算模型計(jì)算結(jié)果如圖4-9所示圖4-9 撓度計(jì)算結(jié)果由計(jì)算結(jié)果可知：跨中最大撓度為29.22mml/400=30000/400=75mm，故剛度滿足要求。（2）恒載撓度恒載撓度計(jì)算模型如圖4-10所示圖4-10 恒載撓度計(jì)算模型計(jì)算結(jié)果如圖4-11所示圖4-11 恒載撓度計(jì)算結(jié)果由

20、計(jì)算結(jié)果可知：跨中最大撓度44.24mm，恒載撓度較大，故應(yīng)設(shè)置預(yù)拱度。以消除恒載撓度或減小恒載撓度。故設(shè)置向上預(yù)拱度40cm。由上面的計(jì)算可知：貝雷梁各桿件均滿足受力要求，是安全的。第5章 鋼管樁上橫向分配梁計(jì)算鋼管樁上選用2i28b工字鋼作為橋端部橫向分配梁，長4.5m，根據(jù)上面貝雷梁計(jì)算可知貝雷梁端部支座反力即為對橫向分配梁的壓力，鋼管樁看成支座，當(dāng)車輛行進(jìn)在橋端部時(shí)，為安全起見，把整車荷載加載在鋼管樁頂分配梁上，單排貝雷梁端部支座反力為：4.030/2+500/10=110kn,對單根i28b工字鋼，計(jì)算模型如圖5-1：圖5-1 樁頂分配梁計(jì)算模型單元截面特性如下表5-1表5-1 分配

21、梁單元截面特性計(jì)算結(jié)果如圖5-2圖5-2 鋼管樁上分配梁計(jì)算結(jié)果根據(jù)上面的計(jì)算可知：（1）最大彎曲應(yīng)力115.8mpaw=145 mpa,滿足抗彎強(qiáng)度要求。（2）最大剪力v=165kn，剪應(yīng)力=vs/it，查i28b工字鋼截面特性得：i/s=24cm腹板厚t=13.7mm，代入得:=50.2mpa=125mpa,滿足抗剪強(qiáng)度要求。（3）最大撓度2.521mml/400=2700/400=6.75mm，故滿足剛度要求。綜上可知：鋼管樁上橫向分配梁滿足受力要求，但是在放置貝雷梁的地方存在應(yīng)力集中，故應(yīng)增加加勁肋加強(qiáng)處理，詳見圖紙。第6章 鋼管樁計(jì)算鋼管樁采用直徑600mm，壁厚8mm的鋼管，樁長按

22、嵌入地基10m設(shè)計(jì)，實(shí)際樁長以樁底嵌入基巖為準(zhǔn)，自由長度暫按3m計(jì)算，按摩擦樁設(shè)計(jì)。6.1 樁身強(qiáng)度計(jì)算當(dāng)車輛行進(jìn)在橋上緊急剎車時(shí)，對鋼管樁會產(chǎn)生很大的縱向水平力，該水平力的大小按10%的豎向荷載計(jì)算。豎向荷載按車輛荷載50t，fh=10%500=50kn，對單根鋼管樁水平力25 kn，鋼管樁受的壓力按1105=550 kn計(jì)算鋼管樁受力圖式如圖6-1所示圖6-1 鋼管樁上分配梁計(jì)算結(jié)果計(jì)算得到鋼管樁的彎矩、剪力、軸力如圖6-2圖6-2 鋼管樁內(nèi)力最大彎矩75knm，最大剪力25kn，最大軸力550 kn。按壓彎構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算，鋼管材料為：q235，容許正應(yīng)力【】=145mpa，容許剪應(yīng)力【】=

23、85mpa，鋼管外徑d=600mm，內(nèi)徑d=584mm截面面積 a=14878.6mm2截面慣性矩 max= +=+【】=145mpa故滿足抗彎強(qiáng)度要求！剪應(yīng)力按名義剪應(yīng)力計(jì)算，550 kn故鋼管樁入土深度應(yīng)不小于10m，才能滿足受力要求。施工時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)情況，適當(dāng)加長樁長，確保樁能夠有效錨固和不下沉。第 7 章 結(jié) 論經(jīng)分析計(jì)算，便橋各主要受力構(gòu)件強(qiáng)度和剛度均滿足要求。但是施工時(shí)應(yīng)注意以下問題：1、 貝雷梁拼裝時(shí)，螺栓應(yīng)擰緊，不漏裝螺栓，保證各桿件之間有很好的連接。同時(shí)注意設(shè)置向上的預(yù)拱度40mm，以抵消自重?fù)隙取?、 板預(yù)制時(shí)應(yīng)按設(shè)計(jì)配置鋼筋，鋼筋數(shù)量、間距，板的輪廓尺寸等應(yīng)滿足設(shè)計(jì)

24、要求。預(yù)制時(shí)應(yīng)注意將相應(yīng)的預(yù)埋件埋到指定的位置。3、 兩端支座按一端固定、一端活動(dòng)設(shè)計(jì)，不可都設(shè)置成固定，防止基礎(chǔ)滑動(dòng)或不均勻沉降產(chǎn)生巨大的附加力。4、 鋼管樁樁頭應(yīng)力較集中，應(yīng)按設(shè)計(jì)進(jìn)行加強(qiáng)處理，并保證焊縫質(zhì)量。5、 鋼管樁施工時(shí)，應(yīng)確保樁底嵌入基巖中，確保嵌巖深度，防止傾覆，鋼管樁之間的必須設(shè)置橫向剪刀撐連接，確保整體穩(wěn)定性。6、 橋路連接處，采用碼砌砂袋或砌筑漿砌片石，可以適當(dāng)放坡，橋頭填土宜選擇碎石土，用粘土?xí)r應(yīng)保證壓實(shí)，同時(shí)保證邊坡穩(wěn)定。7、 預(yù)制板鋪好后，再焊接4根8mm鋼筋，長1.2m，然后澆筑成10cm10cm的小方柱。間距2m一個(gè)。8、 便橋架好后做通車試驗(yàn)，同時(shí)監(jiān)測各桿件變形情況和便橋的跨中撓度，確保行車安全。在橋梁出入口要設(shè)置限速、限重、限高等警告標(biāo)志，限速10km/h，限重50t，限高5.5m。第8章 施工方案8.1 鋼管樁和樁頂分配