贝雷梁计算书

1、S301城口至巫溪两河口大桥贝雷梁结构计算书重庆群洲实业集团有限公司2012年9月20日1、工程概况两河口大桥位于省道S301城巫路上，巫溪岸与省道201巫恩路相接，城口岸与省道S301城巫路相连，跨越东溪河, 桥址比邻西溪河与东溪河的交汇处，交通位置极其重要，是当地的交通生命线。因原有两河口大桥修建于上世纪70年代，受当时施工条件以及施工设备限制，原两河口大桥桥墩采用明挖扩大基础，以卵石土为持力层，由于河道演变以及水流冲蚀的作用，导致桥墩基础裸露，存在严重的安全隐患，拟在距离既有桥梁下游约300m处新建两河口大桥。因为东溪河属于山区河流，洪水涨势快，流速快，洪水期间满堂支架阻水面积较大，同时

2、也增加河中漂浮物撞击支架的几率，增加施工风险，为应对河水水位快速涨落以及暴雨期洪水对施工产生的不利影响，因此在浅滩区即城口岸侧的两跨拟采用满堂支架，在河道主槽及巫溪岸采用支墩过河，在支墩上搭设贝雷梁过河，支墩高度应使贝雷梁梁底高过100年一遇洪水位1.2m（100年一遇洪水位为239.26m，支墩顶面高程为240.5m），然后在贝雷梁上架设满堂支架进行现浇。根据施工的具体措施，支墩采用混凝土桩及利用桥墩桩基。河道表层为砂砾石，由于时常水流冲蚀、河水搬迁的作用，密实度不能满足现浇支架沉降的要求，因此需要对支架基础进行处理或设计。对于满堂支架部分，拟采用1.0m厚度的大片块石对河道进行挤压密实，然

3、后采用砂砾等细集料对块石间的空隙进行填充，在片石顶层采用0.2m厚混凝土板式扩大基础，处理范围超过支架宽度上下游各1.0m。2、计算依据1）S301城口至巫溪两河口大桥施工图设计文件2）公路工程技术标准（JTG B01-2003）3）公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）4）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）5）公路圬工桥涵设计规范（JTG D61-2005）6）公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）7）公路桥涵施工技术规范(JTG/T F50-2011）8）公路桥梁抗震设计细则（JTG/TB02-01-2008）9）公路工程质量检验

4、评定标准（JTGF80/1-2004）10）公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ 025-86）3、主要材料参数及计算工况施工贝雷梁原则上采用贝雷梁标准构件，杆件尺寸如下：杆件名材料桥断面型式弦杆16Mn 10竖杆16Mn工 8斜杆16Mn工 8主梁桁架构件有：桁架、桁架连接销及保险销、加强弦杆、弦杆螺栓、桁架螺栓6种构件组成。桁架又上、下弦杆，竖杆和斜杆焊接而成。上下弦杆的端部有阴阳接头，接头上有桁架连接销孔。桁架的弦杆由两根10号槽钢（背靠背）组合而成，在下弦杆上焊有多块带圆孔的钢板。在上、下弦杆内有供与加强弦杆和双层桁架连接的螺栓孔。在上弦杆内还有供连接支撑架用的四个螺栓孔，其中间的两

5、个孔是供双排或多排桁架同节间连接用的，靠两端的两个孔是节间连接用的。多排桁架作梁或柱使用时，必须用支撑架加固上下节桁架的接合部。在下弦杆上，设有4块横梁垫板，其上方有突槽，用以固定横梁在平面上的位置，在下弦杆的端部槽钢的腹板上还设有两个椭圆孔，供连接抗风拉杆使用。桁架竖杆均用8号工字钢制成，在竖杆靠下弦杆一侧开有一个方孔，它是供横梁夹具固定横梁时使用的。所有构件均采用工厂加工，现场组装，并有专业施工队伍完成。钢料采用16锰钢，弹性模量ES=210000 MPa；抗拉强度FU=470 MPa；屈服强度Fy1=345 MPa（厚度小于40mm）；泊松比：0.3；屈服强度Fy2=325 MPa（厚度

6、大于40mm）；钢料Q235钢，弹性模量ES=206000 MPa；抗拉强度FU=375 MPa；屈服强度Fy1=235 MPa（厚度小于40mm）；泊松比：0.3；屈服强度Fy2=225 MPa（厚度大于40mm）；钢料Q345钢，弹性模量ES=206000 MPa；抗拉强度FU=470 MPa；屈服强度Fy1=345 MPa（厚度小于40mm）；泊松比：0.3；屈服强度Fy2=325 MPa（厚度大于40mm）。对部分因受力需要加强的杆件采用贝雷梁的加强构建进行加强，需要加强的主要构件如下：1）所有腹杆加强为10。2、主弦杆中加强弦杆1加强为双拼槽钢16a。3、主弦杆中加强弦杆2加强为双拼

7、槽钢22a。加强弦杆的位置详施工方案设计图中。4、主要符号的含义本施工支架计算中采用的主要符号的含义如下：Fy：屈服强度LCB：生成最大组合应力比的荷载组合编号Len：根据分析模型中的节点局部坐标计算的构件长度Ly, Lz：分别为构件绕强轴(局部坐标系y轴)、弱轴(局部坐标系z轴)弯曲的无支撑长度Lb：构件受压翼缘横向无支撑长度Ky, Kz：分别为构件绕强轴(局部坐标系y轴)、弱轴(局部坐标系z轴)弯曲的有效弯曲长度系数fa：构件轴向压应力fby, fbz：分别为构件绕强轴、弱轴弯曲的弯曲应力Pa：构件轴力(Pa > 0：拉力，Pa < 0：压力)My, Mz：分别为构件绕强轴、弱

8、轴的弯矩Cm：绕构件强轴的弯矩的弯曲系数Fa：构件轴向的容许压应力(容许拉应力)FBy, FBz：分别为构件绕强轴、弱轴弯曲的容许弯曲应力截面积：横截面面积。Asy：单元局部坐标系y轴方向的有效抗剪面积(Effective Shear Area)。Asz：单元局部坐标系z轴方向的有效抗剪面积(Effective Shear Area)。Ixx：对单元局部坐标系x轴的扭转惯性距(Torsional Resistance)。Iyy：对单元局部坐标系y轴的惯性距(Moment of Inertia)。Izz：对单元局部坐标系z轴的惯性距(Moment of Inertia)。Cyp：沿单元局部坐标系

9、+y轴方向，单元截面中和轴到边缘纤维的距离。Cym：沿单元局部坐标系-y轴方向，单元截面中和轴到边缘纤维的距离。Czp：沿单元局部坐标系+z轴方向，单元截面中和轴到边缘纤维的距离。Czm：沿单元局部坐标系-z轴方向，单元截面中和轴到边缘纤维的距离。Zyy：对y轴的截面塑性模量。Zzz：对z轴的截面塑性模量。Qyb：沿单元局部坐标系z轴方向的剪切系数。Qzb：沿单元局部坐标系y轴方向的剪切系数。Peri:O ：截面外轮廓周长。Peri:I ：箱型或管型截面的内轮廓周长。注：象H型钢那样没有内部轮廓的截面的Peri:1值为'0'。Cent:y ：从截面最左侧到质心距离。Cent:z

10、 ：从截面最下端到质心的距离。y1、z1：截面左上方最边缘点的y、z坐标。y2、z2：截面右上方最边缘点的y、z坐标。y3、z3：截面右下方最边缘点的y、z坐标。y4、z4：截面左下方最边缘点的y、z坐标。tf:构件受压翼缘的厚度。bf: 构件受压翼缘的宽度。ry ：对单元局部坐标系y轴的回转半径。rz：对单元局部坐标系z轴的回转半径。 J：截面的扭转惯性距。5、计算结果5.1 计算模型支架采用全钢结构，杆件采用梁单元进行模拟，在每榀贝雷梁相接的的节点采用自由度释放的方式模拟绞。整个结构供节点14963个，梁单元24000个，其中模板单元2544个，结构模型三视图如下：截面及材料表如下：梁单元

11、材料表类型-1 截面号，截面名称，材料 单位体系: kN , m_ 截面号 截面名称 材料号 名称 容重 长度 面积 重量 内部 外部 - - - - - - - - - 1 主梁主弦 1 16Mn 7.698e+001 2.210e+003 0.000e+000 1.686e+003 4.274e+002 3 加强腹杆 1 16Mn 7.698e+001 5.699e+003 0.000e+000 3.208e+003 1.118e+003 6 加强弦杆 1 16Mn 7.698e+001 4.712e+002 0.000e+000 3.760e+002 1.592e+002 7 加强弦杆1

12、 1 16Mn 7.698e+001 2.113e+001 0.000e+000 2.172e+001 1.036e+001 9 花架 1 16Mn 7.698e+001 2.257e+003 0.000e+000 6.872e+002 1.647e+002 4 横系梁 2 Q235 7.698e+001 1.266e+003 0.000e+000 1.095e+003 4.104e+002 5 型钢横梁 5 Q345 7.698e+001 4.228e+002 0.000e+000 7.471e+002 5.135e+002 8 2C 32c 5 Q345 7.698e+001 2.616e

13、+002 0.000e+000 3.474e+002 1.234e+002- 合计: 1.261e+004 0.000e+000 8.168e+003 2.927e+003_计算供包含如下计算工况：1）自重恒荷载 (D)；2）现浇混凝土重量恒荷载 (D)3）施工临时荷载恒荷载 (D)4）竖杆自重恒荷载 (D)一个组合，考虑施工为临时荷载，组合系数都取1.0；自重( 1.000) +现浇混凝土重量( 1.000)+施工临时荷载( 1.000)+竖杆自重( 1.000)。各种荷载计算如下，其中浇筑混凝土的自重采用0.2的动力放大系数。部位端部根部钢管长度10.311钢管竖杆3.03.3横杆2.52

14、.5斜杆0.10.1小计5.65.8方木0.1（以上单位:kN）模板2cm钢板程序自动计算施工临时恒载2（单位:kN/ m2）施工临时活载2.5浇注混凝土（单位:kN/ m）悬臂11.1316713.35815腹板46.856.1660顶底板12.2214.66418动力放大系数0.2计算软件采用MIDAS/Civil 8.05。5.2 构件应力验算- MIDAS/Civil 公路桥涵钢结构及木结构设计规范 JTJ 025-86 版本号 8.0.5= *.定义荷载组合和组合系数- LCB C 工况名称(组合系数) +工况名称(组合系数)+工况名称(组合系数)- 1 1 自重( 1.000) +

15、现浇混凝土重量( 1.000) + 施工临时荷载( 1.000) + 竖杆自重( 1.000)- MIDAS/Civil 公路桥涵钢结构及木结构设计规范 JTJ 025-86 版本号 8.0.5= *. 工程：两河口施工支架贝雷梁计算 *. 单元号 = 3214, 单元类型：梁单元 *. 工况号 = 1, 材料号 = 1, 截面号 = 1 *. 单位体系 : kN, m *. 截面特性 : 名称 = 主梁主弦 截面形状 = 双拼槽形截面. (组合截面) 截面高 = 0.100, 翼缘宽 = 0.048, 槽背间距 = 0.080 腹板厚 = 0.005, 翼缘厚 = 0.009 截面积 = 2

16、.51180e-003, Asy = 1.08800e-003, Asz = 1.06000e-003 Ybar = 8.80000e-002, Zbar = 5.00000e-002, Qyb = 4.38301e-003, Qzb = 1.15200e-003 Syy = 7.86157e-005, Szz = 9.77324e-005, Zyy = 9.29198e-005, Zzz = 1.41971e-004 Iyy = 3.93078e-006, Izz = 8.60045e-006, Iyz = 0.00000e+000 ry = 3.95592e-002, rz = 5.851

17、51e-002 J = 4.62156e-008, Cwp = 8.40726e-010 *. 强度评价的设计参数 Ly = 1.25000e-001, Lz = 1.25000e-001, Lu = 1.25000e-001 Ky = 1.00000e+000, Kz = 1.00000e+000 *. 材料参数 : Fy = 3.45000e+005, Es = 2.10000e+008, 材料名称 = 16Mn *.节点力及弯矩 : 轴力 Fxx =-1.97709e+001 剪力 Fyy = 1.08829e+001, Fzz =-7.79722e+001 弯矩 My = 9.7480

18、4e+000, Mz =-1.36036e+000 端弯矩 Myi = 0.00000e+000, Myj = 9.74804e+000 (for Lb) Myi = 0.00000e+000, Myj = 9.74804e+000 (for Ly) Mzi = 0.00000e+000, Mzj =-1.36036e+000 (for Lz)= * 轴向应力验算= ( ). 验算轴向受压构件的长细比 (Kl/r). = Kl/r = 3.2 < 100.0 -> O.K. ( ).计算容许压应力(Fa). JTJ 025-86 表 1.2.5 -. k = 1.00 (由荷载组合

19、 I). -. Fa = k*(200/340)*Fy = 202941.176 KPa.- MIDAS/Civil 公路桥涵钢结构及木结构设计规范 JTJ 025-86 版本号 8.0.5= ( ). 计算单元轴向压应力 (fa). JTJ 025-86 表 1.2.15-1 -. fa = Fxx/截面积 = 7871.223 KPa. ( ). 验算轴向应力与容许应力比值 (fa/Fa). fa 7871.223 -. - = - = 0.039 < 1.000 -> O.K. Fa 202941.176 ( ). 验算整体稳定的轴向应力(fa/(1*Fa). JTJ 025

20、-86 表 1.2.16-1 -. 1y = 0.897 -. 1z = 0.900 -. 1y < 1z fa -. - = 0.043 < 1.000 -> O.K. (1y*Fa) = * 验算主轴方向的弯曲应力= ( ). 验算组合构件的宽厚比 (BTR). JTJ 025-86 表 1.2.22 -. BTR = bf/tf = 5.65 < 20.00 -> O.K. ( ). 验算 双拼槽钢截面腹板高厚比 (DTR). JTJ 025-86 表 1.2.22 -. DTR = bf/tf = 15.66 < 50.00 -> O.K. (

21、 ). 验算容许弯曲应力(FBCy, FBTy). JTJ 025-86表 1.2.5 -. k = 1.00 (由荷载组合 I). -. FBCy = k*(210/340)*Fy = 213088.235 KPa. -. FBTy = k*(210/340)*Fy = 213088.235 KPa. ( ). 计算构件真实弯曲应力 (fbcy, fbty). -. fbcy = (My*Ccom)/Iyy =-123996.173 KPa. -. fbty = (My*Cten)/Iyy = 123996.173 KPa. ( ). 验算 应力比 (fbcy/FBCy, fbty/FBTy

22、). fbcy 123996.173 -. - = - = 0.582 < 1.000 -> O.K. FBCy 213088.235 fbty 123996.173 -. - = - = 0.582 < 1.000 -> O.K. FBTy 213088.235- MIDAS/Civil 公路桥涵钢结构及木结构设计规范 JTJ 025-86 版本号 8.0.5= ( ). 验算 弯曲应力的总稳定性. JTJ 025-86表1.2.16-2 -. 2y = 0.897 fbty fbcy -. max - - = 0.649 < 1.000 -> O.K.

23、(2y*FBTy) , (2y*FBCy) = * 验算 绕弱轴的弯曲应力.= ( ). 验算 双拼槽钢的宽厚比 (BTR). JTJ 025-86表1.2.22 -. BTR = bf/tf = 5.65 < 20.00 -> O.K. ( ). 验算 双拼槽钢截面腹板高厚比 (DTR). JTJ 025-86表1.2.22 -. DTR = bf/tf = 15.66 < 50.00 -> O.K. ( ). 计算容许弯曲应力 (FBCz, FBTz). JTJ 025-86表1.2.5 -. k = 1.00 (由荷载组合 I). -. FBCz = k*(210

24、/340)*Fz = 213088.235 KPa. -. FBTz = k*(210/340)*Fz = 213088.235 KPa. ( ). 计算构件真实弯曲应力 (fbcz, fbtz). -. fbcz = (Mz*Ccom)/Izz = -13919.204 KPa. -. fbtz = (Mz*Cten)/Izz = 13919.204 KPa. ( ). 验算 应力比 (fbcz/Fbcz, fbtz/FBTz). fbcz 13919.204 -. - = - = 0.065 < 1.000 -> O.K. FBCz 213088.235 fbtz 13919.

25、204 -. - = - = 0.065 < 1.000 -> O.K. FBTz 213088.235 ( ). 验算 弯曲应力的总稳定性. JTJ 025-86表1.2.16-2 -. 2z = 0.900 fbtz fbcz -. max - - = 0.073 < 1.000 -> O.K. (2z*FBTz), (2z*FBCz) = * 验算剪应力.=- MIDAS/Civil 公路桥涵钢结构及木结构设计规范 JTJ 025-86 版本号 8.0.5= ( ). 计算容许剪应力 (Fv). JTJ 025-86表 1.2.5 -. k = 1.00 (由荷载

26、组合 I). -. Fvy,Fvz = k*(120/340)*Fy = 121764.706 KPa. ( ). 计算局部y向剪应力 (fvy). ( LCB = 1, POS = J ) -. 外加剪力 : Fyy = 10.88 kN. -. fvy = Fyy/Asy = 10002.627 KPa. ( ). 验算 剪应力比 (fvy/(Ct*Fvy). JTJ 025-86 表 1.2.15-6 -. Ct = 1.000 fvy 10002.627 -. - = - = 0.082 < 1.000 -> O.K. (Ct*Fvy) 121764.706 ( ). 计算

27、局部z向剪应力 (fvz). ( LCB = 1, POS = I ) -. 外加剪力 : Fzz = -78.00 kN. -. fvz = Fzz/Asz = 73581.512 KPa. ( ). 验算 剪应力比 (fvz/(Ct*Fvz). JTJ 025-86 表 1.2.15-6 -. Ct = 1.000 fvz 73581.512 -. - = - = 0.604 < 1.000 -> O.K. (Ct*Fvz) 121764.706= * 验算 组合应力.= ( ). 验算 组合应力比 (轴向+弯曲). JTJ 025-86表 1.2.15-3 -. Rmax1

28、= fa + fbty / FBTy = 0.545 -. Rmax2 = fa + fbcy / FBCy = 0.619 -. Rmax3 = fa + fbtz / FBTz = 0.028 -. Rmax4 = fa + fbcz / FBCz = 0.102 -. Rmax = 0.619 < 1.000 -> O.K. ( ). 验算 组合应力总稳定性 (轴向+弯曲). JTJ 025-86 表 1.2.16-3 -. fa <= 0.15*1y*Fa =2.731e+004 KPa. -. u = 1.0 -. Rmax1 = fa + 1y/(u*2y)*fb

29、ty / (1y*Fa) = 0.638 -. Rmax2 = fa + 1y/(u*2y)*fbcy / (1y*Fa) = 0.724 -. fa <= 0.15*1z*Fa =2.740e+004 KPa. -. u = 1.0 -. Rmax3 = fa + 1z/(u*2z)*fbtz / (1z*Fa) = 0.033 -. Rmax4 = fa + 1z/(u*2z)*fbcz / (1z*Fa) = 0.119 -. Rmax = 0.724 < 1.000 -> O.K.- MIDAS/Civil 公路桥涵钢结构及木结构设计规范 JTJ 025-86 版本号

30、 8.0.5= ( ). 验算 组合应力比 (双向弯曲). JTJ 025-86 表 1.2.15-4 -. Sigma_w1 =1.101e+005 KPa. -. Sigma_w2 =1.379e+005 KPa. -. C = min(1 + 0.3*Sigma_w1/Sigma_w2, 1.15) = 1.150 -. Rmax1 = fbty + fbtz / (C*min(FBTy,FBTz) = 0.563 -. Rmax2 = fbty - fbcz / (C*min(FBTy,FBCz) = 0.563 -. Rmax3 = fbcy + fbtz / (C*min(FBCy

31、,FBTz) = 0.449 -. Rmax4 = fbcy - fbcz / (C*min(FBCy,FBCz) = 0.449 -. Rmax = 0.563 < 1.000 -> O.K. ( ). 验算 组合应力比 (轴向+双向弯曲). JTJ 025-86表 1.2.15-5 -. Rmax1 = fa + (fbty + fbtz)/C) / min(FBTy,FBTz) = 0.526 -. Rmax2 = fa + (fbty - fbcz)/C) / min(FBTy,FBCz) = 0.526 -. Rmax3 = fa + (fbcy + fbtz)/C) /

32、 min(FBCy,FBTz) = 0.486 -. Rmax4 = fa + (fbcy - fbcz)/C) / min(FBCy,FBCz) = 0.486 -. Rmax = 0.526 < 1.000 -> O.K. ( ). 验算 组合应力比 (轴向+双向弯曲+剪切). JTJ 025-86 表 1.2.15-7 -. Rmax1 = SQRT (fa + fbty + fbtz)2 + 3*fsy2 / (1.1*min(FBTy,FBTz) = 0.560 -. Rmax2 = SQRT (fa + fbty - fbcz)2 + 3*fsy2 / (1.1*min

33、(FBTy,FBCz) = 0.560 -. Rmax3 = SQRT (fa + fbcy + fbtz)2 + 3*fsy2 / (1.1*min(FBCy,FBTz) = 0.509 -. Rmax4 = SQRT (fa + fbcy - fbcz)2 + 3*fsy2 / (1.1*min(FBCy,FBCz) = 0.509 -. Rmax5 = SQRT (fa + fbty + fbtz)2 + 3*fsz2 / (1.1*min(FBTy,FBTz) = 0.777 -. Rmax6 = SQRT (fa + fbty - fbcz)2 + 3*fsz2 / (1.1*min

34、(FBTy,FBCz) = 0.777 -. Rmax7 = SQRT (fa + fbcy + fbtz)2 + 3*fsz2 / (1.1*min(FBCy,FBTz) = 0.741 -. Rmax8 = SQRT (fa + fbcy - fbcz)2 + 3*fsz2 / (1.1*min(FBCy,FBCz) = 0.741 -. Rmax = 0.777 < 1.000 -> O.K.- MIDAS/Civil 公路桥涵钢结构及木结构设计规范 JTJ 025-86 版本号 8.0.5= *. 工程：两河口施工支架贝雷梁计算 *. 单元号 = 20133, 单元类型：梁

35、单元 *. 工况号 = 1, 材料号 = 1, 截面号 = 3 *. 单位体系 : kN, m *. 截面特性 : 名称 = 加强腹杆, 2C 10 截面形状 = 双拼槽形截面. (轧制) 截面高 = 0.100, 翼缘宽 = 0.048, 槽背间距 = 0.000 腹板厚 = 0.005, 翼缘厚 = 0.009 截面积 = 2.54800e-003, Asy = 1.08800e-003, Asz = 1.06000e-003 Ybar = 4.80000e-002, Zbar = 5.00000e-002, Qyb = 4.38301e-003, Qzb = 1.15200e-003 Syy = 7.94000e-005, Szz = 2.28900e-005, Zyy = 9.29199e-005, Zzz =