贝雷架便桥设计计算

1、贝雷架便桥计算书20010-4目 录第1章 设计计算说明11.1 设计依据11.2 工程概况11.3.1 主要技术参数11.3.2 便桥结构3第2章 便桥桥面系计算42.1混凝土运输车作用下纵向分布梁计算4计算简图42.1.2.计算荷载42.1.3. 结算结果52.1.4 支点反力52.2履带吊作用下纵向分布梁计算52.2.1. 计算简图52.2.2 计算荷载62.2.3 计算结果62.2.4. 支点反力62.3分配横梁的计算72.3.1.计算简图72.3.2. 计算荷载72.3.3. 计算结果7第3章 贝雷架计算93.1 混凝土运输车作用下贝雷架计算9最不利荷载位置确定93.1.2 最不利位

2、置贝雷架计算模型113.1.3 最不利荷载位置贝雷架计算结果113.2 履带吊作用下贝雷架计算143.1.1 最不利位置贝雷架计算模型143.1.2 最不利荷载位置贝雷架计算结果153.1.3 腹杆加强后最不利荷载位置贝雷架计算结果17第4章 横梁及钢管桩计算213.1.横梁计算213.1.1 履带吊工作状态偏心15cm213.1.2 履带吊工作状态（无偏心）223.1.3 履带吊偏心60cm走行状态233.1.4 履带吊走行状态（无偏心）243.1.5 混凝土运输车偏心130cm通过状态263.1.6 混凝土运输车无偏心通过状态273.2最不利荷载位置钢管桩计算结果283.2.1 计算荷载2

3、83.2.2 计算结果29第1章 设计计算说明1.1 设计依据；大洋河大桥全桥总布置图（修改初步设计）；铁路桥涵施工规范（TB10203-2002）；钢结构设计规范GB50017-2003；路桥施工计算手册；桥梁工程、结构力学、材料力学；其他相关规范手册。1.2 工程概况桥梁起点桥梁终点1.3 便桥设计 主要技术参数(1)便桥标高的确定：便桥总长度拟定153米，共设17跨，每跨长度为9米。墩身高度为7米。钢管打入河床下8米。保证在河流冲刷线以下0.5米。验算栈桥过水能力和流速的校核，已知断面形式b=153m h=7m、底坡i=0.5%。 粗糙n=0.03校核流量Q.过水面积A=BH=153*7

4、=1071M2湿周x=B+2H=167m水力半径R=A/x=6.41m谢才系数 C=R1/6/n=42.04m1/2/s流量Q=AC=3604.8m3/s>910 m3/s(该河流五年内最大洪峰流量)满足要求。(2)荷载确定桥面荷载考虑以下三种情况：公路一级车辆荷载；便桥使用中最重车辆9m³的混凝土运输车；便桥架设时履带吊的荷载。与公路一级车辆荷载比较混凝土运输车的轴重和轴距都非常不利，所以将其作为计算荷载，将履带吊架梁工况作为检算荷载。1台9m³的混凝土运输车车辆荷载的立面及平明面如下（参考车型：海诺集团生产HNJ5253GJB(9m³)）：荷载平面图荷载

5、立面图P1=6TP2=P3=17T合计：40T履带吊架梁时荷载立面及平面如下：履带吊重50t，吊重按15t考虑。（3）钢弹性模量Es2.1×105MPa；（4）材料容许应力： 便桥结构便桥采用（12+12+9）*3连续梁结构，便桥基础采用529*10钢管桩基础，每墩位设置六根钢管，桩顶安装2I32b作为横梁，梁部采用4榀贝雷架，间距450+2700+450mm，贝雷梁上横向安装I20b横梁，横梁位于贝雷架节点位置，间距705+705+705+885mm，横梁上铺设16b槽钢，槽向向下，间距190mm，在桥面槽钢上焊制12mm短钢筋作为防滑设施。第2章 便桥桥面系计算桥面系计算主要包括

6、桥面纵向分布梁16b及横向分配梁I20b的计算。根据上表描述的工况，分别对其计算，以下为计算过程。2.1 混凝土运输车作用下纵向分布梁计算2.1.1 计算简图纵向分布梁支撑在横向分配梁上，按5跨连续梁考虑，计算简图如下：弯矩最不利位置剪力、支点反力最不利位置.计算荷载计算荷载按三种荷载组合分别计算。计算荷载：计算荷载为9m3混凝土运输车，前轴重由8根槽钢承担，每根槽钢承担P1=60000/8=7500N，后轴重同样也由8根槽钢承担，每根槽钢承担P2=170000/8=21250N. 结算结果按上述图示与荷载，计算纵向分布梁结果如下：Mmax=3.1049KN*mQmax=20.797KN16b

7、的截面几何特性为：I=85.3cm4 W=17.5cm3A=25.1cm2 A0=10*（65-8.5*2）*2=960mm2 max= Mmax /W=3.1049·106/17.5·103=179.5N/ mm2<145*1.3=188.5 N/ mm2max= Qmax /A0=20.797·103/960=21.2N/ mm2<85 N/ mm2 支点反力R1=68.3N;R2=76.3N;R3=20930N;R4=2988N;R5=5945N;R6=-527.5N结论：在9m3混凝土运输车作用下，纵向分布梁采用16b，间距19cm可满足施工要

8、求！2.2 履带吊作用下纵向分布梁计算2.2.1. 计算简图履带吊荷载半跨布置时，为最不利荷载，其计算简图如下： 计算荷载单个履带板宽度为700mm，按由4根槽钢承担考虑，履带吊按吊重25t，并考虑1.3的冲击系数与不均载系数，荷载q=（55+15）*1.3*10000/2/4500/4=25.3N/mm 计算结果按上述荷载与图示，计算结果为：Mmax=1.539KN*mQmax=11.61KN16b的截面几何特性为：I=85.3cm4 W=17.5cm3A=25.1cm2 A0=10*（65-8.5*2）*2=960mm2 max= Mmax /W=1.539·106/17.5&#

9、183;103=87.9N/ mm2<145*1.3=188.5 N/ mm2max= Qmax /A0=11.61·103/960=12.1N/ mm2<85 N/ mm2. 支点反力R1=406.3N;R2=-2012N;R3=12782N;R4=21328N;R5=19169N;R6=7281N结论：在55t履带吊吊重25t作用下，纵向分布梁采用16b，间距19cm可满足施工要求！2.3 分配横梁的计算2.3.1.计算简图分配横梁按支撑于贝雷架的连续梁计算，荷载由纵向分布梁传递，其计算简图如下：. 计算荷载分配横梁的荷载由纵向分布梁传递，由计算结果可知，最不利荷载为

10、履带吊作用时的荷载，P=24363N。. 计算结果按上述荷载与计算简图计算，计算结果为：Mmax=25.941KN*mQmax=97.669KNI20b的截面几何特性为：I=2500cm4 W=250cm3A=39.5cm2 A0=9*（200-11.4*2）=1595mm2 max= Mmax /W=25.941·106/250·103=103.8N/ mm2<145*1.3=188.5 N/ mm2max= Qmax /A0=97.669·103/1595=61.2N/ mm2<85 N/ mm2 支点反力R1=-74.688KN R2=142.4

11、7KN R3=-3.76KN R4=132.44KN结论：在最不利荷载作用下，分配横梁采用I20b，间距705*3+885mm可满足施工要求！第3章 贝雷架计算贝雷架按12+12+9m为一联计算，采用平面杆系结构建模，上下弦杆及竖杆使用梁单元BEAM3模拟，斜腹杆使用杆单元LINK1模拟，两片桁架片之间铰接，贝雷架的荷载由分配横梁传递，为模拟移动荷载从而找出不利位置，建模时考虑与分配横梁与纵向分布梁整体建立。3.1 混凝土运输车作用下贝雷架计算最不利荷载位置确定（1）计算模型模型按12+12+9m连续梁建模，简图如下：移动荷载计算建模简图（2）计算荷载 由分配横梁计算结果得到，P1=43231

12、N，P2=P3=20930N。（3）结算结果 由计算结果得到，车头距梁端7.95米时，距梁端6.65米位置为上下弦杆最不利截面，车头距梁端12.95米时为端腹杆最不利位置，下图为截面的位移影响线图。距梁端6.65米截面位移影响线图距梁端11.91米截面位移影响线图 最不利位置贝雷架计算模型（1）计算模型模型仍然按12+12+9m连续梁建模，荷载按上述最不利荷载位置施加，简图如下：上下弦杆最不利荷载位置计算简图腹杆最不利荷载位置计算简图（2）荷载为分配横梁反力，其值与移动荷载时相同P1=43231N,P2=P3=20930N。 最不利荷载位置贝雷架计算结果1、上弦杆计算 Mmax=5.35KN*

13、m 对应轴力N=343.9KNQmax=49.642KNNmax=-343.9KN210的截面几何特性为：Ix=2*198=396cm4 Wx=2*39.7=79.4cm3 ix=3.95cmA=2*12.7=25.4cm2 A0=2*5.3*（100-8.5*2）=879.8mm2 (1)强度计算：max= N/A+Mmax /W=343.9*1000/2540+5.35·106/79.4·103=202.8N/ mm2<210*1.3=273Mpamax= Qmax /A0=49.642·103/879.8=56.5N/ mm2<85 N/ mm2

14、(2)稳定计算：L=705mm，ix=39.5mm，=705/39.5=18，查x=0.976x=1.0 x=1.05 Ncr=16252507max=N/(x*A)+xMmax /（x*Wx）/(1-0.8*(N/Ncr)=204.2N/ mm2<210*1.3=273Mpa2、下弦杆计算 Mmax=7.29KN*m 对应轴力N=-191.76KNQmax=67.525KNNmax=344.12KN210的截面几何特性为：Ix=2*198=396cm4 Wx=2*39.7=79.4cm3 ix=3.95cmA=2*12.7=25.4cm2 A0=2*5.3*（100-8.5*2）=87

15、9.8mm2 (1)强度计算：max= N/A+Mmax /W=191.76*1000/2540+7.29·106/79.4·103=167.3N/ mm2<210*1.3=273Mpamax= Qmax /A0=67.525·103/879.8=76.8N/ mm2<85 N/ mm2(2)稳定计算：L=705mm，ix=39.5mm，=705/39.5=18，查x=0.976x=1.0 x=1.05 Ncr=16252507max=N/(x*A)+xMmax /（x*Wx）/(1-0.8*(N/Ncr)=168.9N/ mm2<210*1.3

16、=273Mpa3、腹杆计算Nmax=-213.82KNI8的截面几何特性为：Ix=99cm4 Wx=25.8cm3 ix=3.21cmA=9.58cm2 (1)强度计算：max= N/A =213.82*1000/958=223.2N/ mm2<200*1.3=260Mpa (2)稳定计算(平面外稳定因有支撑架，可以不计算稳定)：L=1400mm，ix=32.1mm， x=1400/32.1=43.6，查y=0.885max= N/（x*A ）=213.82*1000/（0.885*958）=252.2N/ mm2<200*1.3=260Mpa结论：在混凝土运输车荷载作用下，贝雷架

17、各杆件强度满足要求。3.2 履带吊作用下贝雷架计算 最不利位置贝雷架计算模型（1）计算模型模型按12+12+9m连续梁建模，荷载按上述最不利荷载位置施加，简图如下：上下弦杆最不利荷载位置计算简图腹杆最不利荷载位置计算简图（2）最大工况荷载为履带吊插打钢护筒，履带吊自重55t，钢护筒自重及配件等按15t考虑，并考虑冲击系数与不均载系数1.3，跨中荷载分配比例（全偏载）为0.408：0.173：0.168：0.251，梁端荷载分配系数（距一侧30cm）为0.508：0：0：0.492跨中布载时最不利的贝雷架分配到的荷载为： q=（55+15）*1.3*10000/4500*0.408=82.51N

18、/mm。梁端布载时最不利的贝雷架分配到的荷载为： q=（55+15）*1.3*10000/4500*0.508=102.73N/mm。3.1.2 最不利荷载位置贝雷架计算结果1、上弦杆计算 Mmax=6.399KN*m 对应轴力N=193.03KNQmax=71.2KNNmax=-523.24KN210的截面几何特性为：Ix=2*198=396cm4 Wx=2*39.7=79.4cm3 ix=3.95cmA=2*12.7=25.4cm2 A0=2*5.3*（100-8.5*2）=879.8mm2 (1)强度计算：wmax= N/A+Mmax /W=193.03*1000/2540+6.399&

19、#183;106/79.4·103=156.6N/ mm2<210*1.3=273Mpamax= N/A=523.24*1000/2540=206N/ mm2<200*1.3=260Mpamax= Qmax /A0=71.2·103/879.8=80.9N/ mm2<160 N/ mm2(2)稳定计算：L=705mm，ix=39.5mm，=705/39.5=18，查x=0.976x=1.0 x=1.05 Ncr=16252507max=N/(x*A)+xMmax /（x*Wx）/(1-0.8*(N/Ncr)=155N/ mm2<210*1.3=273

20、Mpa2、下弦杆计算 Mmax=10.718KN*m 对应轴力N=-272.7KNQmax=119.1KNNmax=523.36KN210的截面几何特性为：Ix=2*198=396cm4 Wx=2*39.7=79.4cm3 ix=3.95cmA=2*12.7=25.4cm2 A0=2*5.3*（100-8.5*2）=879.8mm2 (1)强度计算：max= N/A+Mmax /W=272.7*1000/2540+10.718·106/79.4·103=242.3N/ mm2<210*1.3=273Mpamax= Qmax /A0=119.1·103/879

21、.8=135.3N/ mm2<160 N/ mm2(2)稳定计算：L=705mm，ix=39.5mm，=705/39.5=18，查x=0.976x=1.0 x=1.05 Ncr=16252507max=N/(x*A)+xMmax /（x*Wx）/(1-0.8*(N/Ncr)=240.2N/ mm2<210*1.3=273Mpa3、腹杆计算Nmax=-242.32KNI8的截面几何特性为：Ix=99cm4 Wx=25.8cm3 ix=3.21cmA=9.58cm2 (1)强度计算：max= N/A =242.32*1000/958=252.9N/ mm2<200*1.3=260

22、Mpa (2)稳定计算(平面外稳定因有支撑架，可以不计算稳定)：L=1400mm，ix=32.1mm， x=1400/32.1=43.6，查y=0.885max= N/（x*A ）=242.32*1000/（0.885*958）=285.8N/ mm2>200*1.3=260Mpa 端腹杆强度不能满足要求，需对端腹杆加强，加强方式为在工字钢横梁上设置支撑杆，支撑杆支撑到上弦杆位置，减小对端腹杆的压力。 腹杆加强后最不利荷载位置贝雷架计算结果 1、腹杆加强示意图2、上弦杆计算 Mmax=6.522KN*m 对应轴力N=189.65KNQmax=72.461KNNmax=-520.87KN2

23、10的截面几何特性为：Ix=2*198=396cm4 Wx=2*39.7=79.4cm3 ix=3.95cmA=2*12.7=25.4cm2 A0=2*5.3*（100-8.5*2）=879.8mm2 (1)强度计算：wmax= N/A+Mmax /W=189.65*1000/2540+6.522·106/79.4·103=156.8N/ mm2<210*1.3=273Mpamax= N/A=523.24*1000/2540=206N/ mm2<200*1.3=260Mpamax= Qmax /A0=72.46·103/879.8=82.3N/ mm2

24、<160 N/ mm2(2)稳定计算：L=705mm，ix=39.5mm，=705/39.5=18，查x=0.976x=1.0 x=1.05 Ncr=16252507max=N/(x*A)+xMmax /（x*Wx）/(1-0.8*(N/Ncr)=158.3N/ mm2<210*1.3=273Mpa3、下弦杆计算 Mmax=11.041KN*m 对应轴力N=-273.2KNQmax=122.69KNNmax=521KN210的截面几何特性为：Ix=2*198=396cm4 Wx=2*39.7=79.4cm3 ix=3.95cmA=2*12.7=25.4cm2 A0=2*5.3*（1

25、00-8.5*2）=879.8mm2 (1)强度计算：max= N/A+Mmax /W=273.2*1000/2540+11.041·106/79.4·103=246.6N/ mm2<210*1.3=273Mpamax= Qmax /A0=122.69·103/879.8=139.5N/ mm2<160 N/ mm2(2)稳定计算：L=705mm，ix=39.5mm，=705/39.5=18，查x=0.976x=1.0 x=1.05 Ncr=16252507max=N/(x*A)+xMmax /（x*Wx）/(1-0.8*(N/Ncr)=243.2N/

26、 mm2<210*1.3=273Mpa4、腹杆计算Nmax=-158.67KNI8的截面几何特性为：Ix=99cm4 Wx=25.8cm3 ix=3.21cmA=9.58cm2 (1)强度计算：max= N/A =158.67*1000/958=165.6N/ mm2<200*1.3=260Mpa (2)稳定计算(平面外稳定因有支撑架，可以不计算稳定)：L=1400mm，ix=32.1mm， x=1400/32.1=43.6，查y=0.885max= N/（x*A ）=158.67*1000/（0.885*958）=187.1N/ mm2<200*1.3=260Mpa 端腹杆

27、强度不能满足要求，需对端腹杆加强，加强方式为在工字钢横梁上设置支撑杆，支撑杆支撑到上弦杆位置，减小对端腹杆的压力。结论：在履带吊荷载作用下，贝雷架端部加强后，强度满足要求。第4章 横梁及钢管桩计算3.1.横梁计算3.1.1 履带吊工作状态偏心15cm1、计算简图 2、 计算荷载 计算荷载考虑55t履带吊重15t工作状态下，冲击系数与不均载系数按1.3采用，q=（55+15）*1.3*10000/2/700=650N/mm3、计算结果按上述荷载与计算简图计算，计算结果为：Mmax=86.63KN*mQmax=434KN2I32b的截面几何特性为：I=11620*2=23240cm4 W=726*

28、2=1452cm3A=73.4*2=146.8cm2 A0=2*11.5*（320-15*2）=6670mm2 max= Mmax /W=86.63·106/1452·103=59.7N/ mm2<145*1.3=188.5 N/ mm2max= Qmax /A0=434·103/6670=65.1N/ mm2<85 N/ mm2 4、支点反力 R1=453.78KN R2=191.35KN R3=385.53KN结论：履带吊在偏心15cm工作状态下，横梁采用2I32b，可满足施工要求！3.1.2 履带吊工作状态（无偏心）1、计算简图 2、 计算荷载

29、计算荷载取用偏心时计算荷载，q=（55+15）*1.3*10000/2/700=650N/mm3、计算结果按上述荷载与计算简图计算，计算结果为：Mmax=79.76KN*mQmax=399.63KN2I32b的截面几何特性为：I=11620*2=23240cm4 W=726*2=1452cm3A=73.4*2=146.8cm2 A0=2*11.5*（320-15*2）=6670mm2 max= Mmax /W=79.76·106/1452·103=55N/ mm2<145*1.3=188.5 N/ mm2max= Qmax /A0=399.63·103/66

30、70=59.9N/ mm2<85 N/ mm2 4、支点反力 R1=419.41KN R2=191.84KN R3=419.41KN结论：履带吊在无偏心工作状态下，横梁采用2I32b，可满足施工要求！ 履带吊偏心60cm走行状态1、计算简图 2、 计算荷载 计算荷载考虑55t履带吊走行状态下，冲击系数按1.2采用，q=55*1.2*10000/2/700=471.4N/mm3、计算结果按上述荷载与计算简图计算，计算结果为：Mmax=140.19KN*mQmax=317.45KN2I32b的截面几何特性为：I=11620*2=23240cm4 W=726*2=1452cm3A=73.4*2

31、=146.8cm2 A0=2*11.5*（320-15*2）=6670mm2 max= Mmax /W=140.19·106/1452·103=96.5N/ mm2<145*1.3=188.5 N/ mm2max= Qmax /A0=317.45·103/6670=47.6N/ mm2<85 N/ mm2 4、支点反力 R1=337.22KN R2=304.16KN R3=139.24KN结论：履带吊在偏心60cm走行状态下，横梁采用2I32b，可满足施工要求！3.1.4 履带吊走行状态（无偏心）1、计算简图 2、 计算荷载 计算荷载取用偏心时计算荷载

32、，q=55*1.2*10000/2/700=471.4N/mm 3、计算结果按上述荷载与计算简图计算，计算结果为：Mmax=127.71KN*mQmax=202.58KN2I32b的截面几何特性为：I=11620*2=23240cm4 W=726*2=1452cm3A=73.4*2=146.8cm2 A0=2*11.5*（320-15*2）=6670mm2 max= Mmax /W=127.71·106/1452·103=88N/ mm2<145*1.3=188.5 N/ mm2max= Qmax /A0=202.58·103/6670=30.3N/ mm2

33、<85 N/ mm2 4、支点反力 R1=222.36KN R2=335.9KN R3=222.36KN结论：履带吊在无偏心走行状态下，横梁采用2I32b，可满足施工要求！ 混凝土运输车偏心130cm通过状态1、计算简图 2、 计算荷载 计算荷载考虑40t混凝土运输车通过状态，安全的考虑该荷载由一个墩位承担，P=40*10000/2=200000N3、计算结果按上述荷载与计算简图计算，计算结果为：Mmax=59.2KN*mQmax=283.52KN2I32b的截面几何特性为：I=11620*2=23240cm4 W=726*2=1452cm3A=73.4*2=146.8cm2 A0=2*11.5*（320-15*2）=6670mm2 max= Mmax /W=52.2·106/1452·103=36N/ mm2<145*1.3=188.5 N/ mm2max= Qmax /A0=283.52·103/6670=42.5N/ mm2<85 N/ mm2 4、支点反力 R1=303.3KN R2=174.1KN R3=43.3KN结论：混凝土运输车在偏心130cm通过状态下，横梁