鋼便橋計算書

1、鋼便橋設(shè)計與驗算1、 項目概況鋼便橋擬采用18+36+21m全長共75m鋼便橋采用下承式結(jié)構(gòu)，車道凈寬4.0m，主梁采用貝雷架雙排雙層，橫梁為標(biāo)準(zhǔn)件16Mn材質(zhì)I28a,橋面采用定型橋面板，下部結(jié)構(gòu)為鋼管樁（529）群樁基礎(chǔ)。2、 遵循的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范2.1遵循的技術(shù)規(guī)范公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTG D60-2004）公路橋梁施工技術(shù)規(guī)范（JTG F50-2001）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB S0017-2003）裝配式公路鋼橋使用手冊路橋施工計算手冊2.2技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)2.2.1車輛荷載根據(jù)工程需要，該鋼便橋只需通過混凝土罐車。目前市場上上最大罐車為16m3?？哲囍貫?6.6T混凝土重16*2.4=38

2、.4T?？傊?16.6+38.4=55.0T。16m3罐車車輛軸重2.2.2便橋斷面2.2.3鋼便橋限制速度5km/h3、 主要材料及技術(shù)參數(shù)材料彈模(MP)屈服極限(MP)容許彎曲拉應(yīng)力(MP)提高后容許彎曲應(yīng)力(MP)容許剪應(yīng)力(MP)提高后容許剪應(yīng)力(MP)參考資料Q2352.1E+5235145188.585110.5設(shè)計規(guī)范Q3452.1E+5345210273120156設(shè)計規(guī)范貝雷架2.1E+5345240-245N/肢-根據(jù)公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范JTJ025-86，臨時性結(jié)構(gòu)容許應(yīng)力按提高30-40%后使用，本表提高1.3計。4、 設(shè)計計算（中跨桁架）4.1計算簡圖按照

3、鋼便橋兩端跨度需有較大縱橫坡的實際需要，故每跨斷開，只能作為簡支架計算，不能作為連續(xù)梁來計算。4.1.1中跨計算簡圖36.0m簡支梁4.1.2邊跨計算簡圖 21.0m簡支梁 4.2荷載4.2.1恒載中跨上部結(jié)構(gòu)采用裝配式公路鋼橋貝雷雙排雙層。橫梁為I28a。43.47kg/m。單根重5*43.47=217.4kg=2.17KN；縱梁和橋面采用標(biāo)準(zhǔn)面板：寬2.0m，長6.0m，重1.8T。恒載計算列表如下：序號構(gòu)件名稱單件重（KN）每節(jié)（KN）縱橋向（KN/m）1貝雷主梁2.721.67.22橫梁2.16.32.13橋面板181864銷子0.030.720.245花架0.333.961.326其

4、他0.447合計17.34.2.2活載如上所述采用16M3的罐車，總重55.0T。因鋼便橋凈寬4.0M，罐車通過便橋時要求車輛居中行駛，故不考慮偏載的不利影響。4.3內(nèi)力分析與計算顯然，最大凈寬發(fā)生在跨度中 最大剪力發(fā)生在支座處。 4.3.1恒載內(nèi)力M跨中=（q/8）l2=17.3*362/8=2802 KN-mQ支座=ql/2=17.3*36/2=311.4 KN支座反力F支=Q支座=311.4 KN4.3.2活載內(nèi)力4.2.2.1活載內(nèi)力分析繪制跨中點彎矩影響線 （長度單位m）跨中彎矩：M=173.3*9+173.3*9*(18-3.4)/18+30*9*(18-3.4-1.85)/18+

5、173.3*9*(18-1.35)/18=1559.7+1265.1+191.2+1442.7=4458.7KNm支點剪力（長度單位m）Q=173.3+173.3*(36-1.35)/36+173.3*(36-1.35-3.4)/36+30*(36-1.35-3.4-1.85)/36=173.3+166.8+150.4+24.5=515 KN4.3.2.2活載沖擊系數(shù)1+u查公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（5TG D60-2004）補(bǔ)充說明4.3.2選用簡支梁的基數(shù)f1=/2l2式中：IC-結(jié)構(gòu)跨中的截面慣矩 Ic=2148588 cm4=0.02149m4 E-結(jié)構(gòu)材料的彈性模數(shù) E=2.1*106k

6、g/cm2=2.1*1011N/m2 mc-結(jié)構(gòu)跨中處延米結(jié)構(gòu)重力mc=17.3KN=1730kg/mc=1730NS2/m2 L-結(jié)構(gòu)的計算跨徑 l=36.0m將上述數(shù)據(jù)代入式中：f1=3.1416/（2*362）=3.1416*1615/（2*362）=1.957HZ根據(jù)（JTG D60-2004）第4.3.2.5當(dāng)1.5HZ 1.957 14HZ時：u=0.1767lnf-0.0157=0.1186-0.0157=0.10290.1034.4荷載組合跨中彎矩：M=M恒+（1+u）M活=2802+1.103*4458.7=7719.9 KN-m4.5強(qiáng)度驗算4.5.1查裝配式公路鋼便橋使用

7、手冊表5-6雙排雙層M=2*3265.4=6530.8 KN-m 7719.9 KN-mQ=2*490.5=918 KN 879.4 KN推論：雖然加強(qiáng)的雙排層比不加強(qiáng)的雙排層的恒載跨中彎矩彎曲的支點剪力均勻略有增加。但M和Q均比實際產(chǎn)生的有較大的富余，故選用加強(qiáng)的雙排層應(yīng)該是安全的。補(bǔ)充計算如下：4.5.3加強(qiáng)桿增加的彎矩和剪力計算加強(qiáng)桿-根約80kg；每節(jié)需增加8根，則每m增加重量 q=8*80/3=213.3kg/m增加的彎矩 M= q/8*l2=2.133*362/8=345.5 KNm增加的剪力 Q= q/2*l=2.133*36/2=38.4 KN4.5.4最終強(qiáng)度計算M=1350

8、0 KNm （7719.9+345.5）=8065 KNmQ=918 KN (841.1+38.4)=879.5 KN結(jié)論：通過上述演算，可見采用加強(qiáng)的雙排雙層貝雷橫梁，其強(qiáng)度即可滿足工程實施（便橋能通過16m3混凝土罐車）的安全需求。5、 橫梁設(shè)計及驗算橫梁擬采用16Mn I28a 每節(jié)桁架（3.0m）配置3根橫梁。查表的 I=7115cm4；Wx=508.2cm3；43.47kg/m；S=292.7cm35.1橫梁計算簡圖如右下圖所示（長度單位m）：混凝土罐車過橋時，令其緩慢居中行駛，故不考慮活載的偏載影響。5.2荷載5.2.1橫梁上的恒載面板及橫梁：2*6m重1.8Tq1=18/2/6*

9、1.5=2.25 KN/m橫梁自重q2=43.47kg/m=0.435 KN/m總恒載 q=q1+q2=2.25+0.435=2.685KN/m恒載最大彎矩M恒=q*l2/8=1/8*2.685*4.52=6.796 KN-m恒載支剪力Q恒=1/2ql=1/2*2.685*4.5=6.041 KN5.2.2橫梁上的活載最大罐車的后軸重為17.33T=173.3 KN活載的支點反力（剪力）RA=RB=173.3/2=86.65 KN活載的最大彎矩MC=MO=86.65*1.35=117 KNm5.3活載沖擊系數(shù)1+u計算的方法同前，計算簡支梁的基頻f1=/2l2=3.1416/（2*4.52）*

10、=3.1416*0.058*104/（2*452）=44.99 HZ查表得：u=0.45；1+u=1.455.4橫梁上的內(nèi)力組合跨中彎矩MMAX=6.8+1.45*117=176.45 KNm支點剪力QMAX=6.041+1.45*86.65=131.68 KN5.5橫梁應(yīng)力驗算彎曲應(yīng)力=M/W=1.76.45*104/508.2=3472 kg/cm2 2730kg/cm2可見，橫梁的彎曲應(yīng)力已遠(yuǎn)超材料的容許值1.3*2100=2730 kg/m2是不安全的。故不得不另選工字鋼規(guī)格。5.6橫梁更改的應(yīng)力驗算現(xiàn)將橫梁改選為I32a I=11080cm4；WX=692.5cm3；S=400.5c

11、m3彎曲應(yīng)力=176.45*104/692.5=2548 kg/cm2剪應(yīng)力=Q*S/I*b式中：Q-截面的剪力 Q=131.68 KNS-截面的凈面矩 S=400.5 cm2I-截面的慣性矩 I=11080 cm4b-截面的腹板厚度 b=0.95 cm代入得：剪應(yīng)力=131.68*102*400.5/11080*0.95=501 kg/cm2 3942 KN-mQ=2*490.5=981 KN 795.3 KN結(jié)論：邊跨采用加強(qiáng)的雙排單層貝雷桁架是安全的。7、下部結(jié)構(gòu)驗算中間墩采用529的鋼管群樁基礎(chǔ)。橋墩主面和橫斷面見附圖 7.1墩頂荷載7.1.1恒載中跨跨徑l=36.0m中跨延米重q=（

12、17.3+2.13）=19.43 KN/m中跨傳給墩的反力 F1=1/2*36*19.43=349.7 KN邊跨跨徑 L=21.0m邊跨延米重 q=14.3 KN/m邊跨傳給墩的反力F2=1/2*21*14.3=150.2 KN上部恒載傳給墩的總反力F恒=F1+F2=349.7+150.2=499.9=500 KN7.1.2活載支座反力影響線活載反力F活=173.3KN+173.3*(21-1.35)/21+173.3*(36-3.4)/36+30*(36-5.4-1.85)/36=173.3+162.2+156.9+25.6=518 KN7.1.3墩頂荷載組合F=F恒+F活=500+518=

13、1018 KN7.2墩身荷載樁：529 177kg/m=1.77KN/mG樁=9*18*1.77=286.7KN樁頂連梁 I32b 57.71kg/m=0.577 KN/mG連梁=6*4*0.577=13.8 KN支點梁 I45b 87.45kg/m=6.875 KN/mG支座梁=2*6.5*0.875=11.4 KN拉桿，剪刀撐估重 2.0T=20 KNG墩=286.7+13.8+11.4+20=331.9 KN7.3荷載組合F=（500+331.9）+518=1350 KN7.3.1單樁承載力該樁由9根樁組成，考慮到每根樁很難平均受力，故引入偏載系數(shù)1.2，則每根樁要求承載能力：N=135

14、0/9*1.2=180 KN7.4鋼管樁承載力驗算鋼便橋水中位于2-2粉土層中，該土層厚達(dá)30m，地基承載力基本容許值fac=135kpa；土層的樁側(cè)土摩擦阻力標(biāo)準(zhǔn)值qik=35kpa。鋼板樁的入土深度按8.0m考慮。求得單樁承載力：P=1/2Uilizi=1/2*0.529*8*35=232 KN7.5鋼管樁承載力驗算P=232 KN N=180 KN結(jié)論：鋼管樁入土8.0m就能保證群樁基礎(chǔ)安全。8、 關(guān)于橫梁加強(qiáng)的補(bǔ)充計算 將I28a改為I32a的方案，雖然在設(shè)計計算中行的通，但經(jīng)過多方努力，16Mn材質(zhì)的I32a在市場上很難找到，而且其他配件匹配也有問題，所以只能采取對原橫梁加強(qiáng)的方法。

15、先對原橫梁在中部3m范圍的底部加焊“T”型鋼。其腹板為87*11mm，翼板為176*13mm。T鋼總高100mm。I28a：I=7115cm4 F=55.37cm求重心： =16.0516cm =16955cm4cm3彎曲應(yīng)力剪應(yīng)力經(jīng)驗算，加強(qiáng)后的橫梁能夠滿足16m3罐車安全要求。9、36.0m鋼桁梁剛度驗算 9.1鋼桁梁的剛度是由“擾度”與跨度之比來表達(dá)的。 對與鋼便橋的擾度（容許）尚未在有關(guān)的規(guī)范中找到參照 有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)的資料及臨時便橋的工程路點，其容許擾度暫以 來衡量。 9.2鋼便橋的擾度 便橋的擾度應(yīng)由以下擾度構(gòu)成：自重擾度、貝雷桁架非彈性擾度（即軸間距產(chǎn)生的擾度）和活載擾度。 9.2.1自重擾度 若以每根桿件（貝雷架各桿件）的自重構(gòu)件內(nèi)力、壓縮變形來計算，將是較于繁瑣的一項工作，現(xiàn)在簡便的計 算。 跨中擾度： 9.2.2貝雷梁非彈性擾度 據(jù)貝雷桁架擾度計算經(jīng)驗公式 當(dāng)桁架節(jié)數(shù)是偶數(shù)時： 式中：d-常數(shù) 對雙層桁架d=01717cm n-節(jié)數(shù) 此處n=12 此計算值為新國產(chǎn)貝雷，軸間隙為0.05。實際間隙為工廠加工精度有關(guān)，也與貝雷使用的程度有關(guān)。故這里引入1.5的增大系數(shù) 10.2.3 活載擾度 分別以四個集中