钢便桥计算书

1、钢便桥设计与验算1、 项目概况钢便桥拟采用18+36+21m全长共75m钢便桥采用下承式结构，车道净宽4.0m，主梁采用贝雷架双排双层，横梁为标准件16Mn材质I28a,桥面采用定型桥面板，下部结构为钢管桩（529）群桩基础。2、 遵循的技术标准及规范2.1遵循的技术规范公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）公路桥梁施工技术规范（JTG F50-2001）钢结构设计规范（GB S0017-2003）装配式公路钢桥使用手册路桥施工计算手册2.2技术标准2.2.1车辆荷载根据工程需要，该钢便桥只需通过混凝土罐车。目前市场上上最大罐车为16m3。空车重为16.6T混凝土重16*2.4=38

2、.4T。总重=16.6+38.4=55.0T。16m3罐车车辆轴重2.2.2便桥断面2.2.3钢便桥限制速度5km/h3、 主要材料及技术参数材料弹模(MP)屈服极限(MP)容许弯曲拉应力(MP)提高后容许弯曲应力(MP)容许剪应力(MP)提高后容许剪应力(MP)参考资料Q2352.1E+5235145188.585110.5设计规范Q3452.1E+5345210273120156设计规范贝雷架2.1E+5345240-245N/肢-根据公路桥涵钢结构及木结构设计规范JTJ025-86，临时性结构容许应力按提高30-40%后使用，本表提高1.3计。4、 设计计算（中跨桁架）4.1计算简图按照

3、钢便桥两端跨度需有较大纵横坡的实际需要，故每跨断开，只能作为简支架计算，不能作为连续梁来计算。4.1.1中跨计算简图36.0m简支梁4.1.2边跨计算简图 21.0m简支梁 4.2荷载4.2.1恒载中跨上部结构采用装配式公路钢桥贝雷双排双层。横梁为I28a。43.47kg/m。单根重5*43.47=217.4kg=2.17KN；纵梁和桥面采用标准面板：宽2.0m，长6.0m，重1.8T。恒载计算列表如下：序号构件名称单件重（KN）每节（KN）纵桥向（KN/m）1贝雷主梁2.721.67.22横梁2.16.32.13桥面板181864销子0.030.720.245花架0.333.961.326其

4、他0.447合计17.34.2.2活载如上所述采用16M3的罐车，总重55.0T。因钢便桥净宽4.0M，罐车通过便桥时要求车辆居中行驶，故不考虑偏载的不利影响。4.3内力分析与计算显然，最大净宽发生在跨度中 最大剪力发生在支座处。 4.3.1恒载内力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活载内力4.2.2.1活载内力分析绘制跨中点弯矩影响线 （长度单位m）跨中弯矩：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支点剪力（长度单位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活载冲击系数1+u选用简支梁的基数f1=/2l2式中：IC-结构跨中的截面惯矩 Ic=2148588 cm4=0.02149m4 E-结构材料的弹性模数 E=2.1*106kg/cm2=2.1*1011N/m2 mc-结构跨中处延米结构重力m

6、c=17.3KN=1730kg/mc=1730NS2/m2 L-结构的计算跨径 l=36.0m将上述数据代入式中：f1=3.1416/（2*362）=3.1416*1615/（2*362）=1.957HZ当1.5HZ 1.957 14HZ时：u=0.1767lnf-0.0157=0.1186-0.0157=0.10290.1034.4荷载组合跨中弯矩：M=M恒+（1+u）M活=2802+1.103*4458.7=7719.9 KN-m4.5强度验算4.5.1查装配式公路钢便桥使用手册表5-6双排双层M=2*3265.4=6530.8 KN-m 7719.9 KN-mQ=2*490.5=918

7、KN 879.4 KN推论：虽然加强的双排层比不加强的双排层的恒载跨中弯矩弯曲的支点剪力均匀略有增加。但M和Q均比实际产生的有较大的富余，故选用加强的双排层应该是安全的。补充计算如下：4.5.3加强杆增加的弯矩和剪力计算加强杆-根约80kg；每节需增加8根，则每m增加重量 q=8*80/3=213.3kg/m增加的弯矩 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最终强度计算M=13500 KNm （7719.9+345.5）=8065 KNmQ=918 KN (841.1+38.4)=879.5 K

8、N结论：通过上述演算，可见采用加强的双排双层贝雷横梁，其强度即可满足工程实施（便桥能通过16m3混凝土罐车）的安全需求。5、 横梁设计及验算横梁拟采用16Mn I28a 每节桁架（3.0m）配置3根横梁。查表的 I=7115cm4；Wx=508.2cm3；43.47kg/m；S=292.7cm35.1横梁计算简图如右下图所示（长度单位m）：混凝土罐车过桥时，令其缓慢居中行驶，故不考虑活载的偏载影响。5.2荷载5.2.1横梁上的恒载面板及横梁：2*6m重1.8Tq1=18/2/6*1.5=2.25 KN/m横梁自重q2=43.47kg/m=0.435 KN/m总恒载 q=q1+q2=2.25+0

9、.435=2.685KN/m恒载最大弯矩M恒=q*l2/8=1/8*2.685*4.52=6.796 KN-m恒载支剪力Q恒=1/2ql=1/2*2.685*4.5=6.041 KN5.2.2横梁上的活载最大罐车的后轴重为17.33T=173.3 KN活载的支点反力（剪力）RA=RB=173.3/2=86.65 KN活载的最大弯矩MC=MO=86.65*1.35=117 KNm5.3活载冲击系数1+u计算的方法同前，计算简支梁的基频f1=/2l2=3.1416/（2*4.52）*=3.1416*0.058*104/（2*452）=44.99 HZ查表得：u=0.45；1+u=1.455.4横梁

10、上的内力组合跨中弯矩MMAX=6.8+1.45*117=176.45 KNm支点剪力QMAX=6.041+1.45*86.65=131.68 KN5.5横梁应力验算弯曲应力=M/W=1.76.45*104/508.2=3472 kg/cm2 2730kg/cm2可见，横梁的弯曲应力已远超材料的容许值1.3*2100=2730 kg/m2是不安全的。故不得不另选工字钢规格。5.6横梁更改的应力验算现将横梁改选为I32a I=11080cm4；WX=692.5cm3；S=400.5cm3弯曲应力=176.45*104/692.5=2548 kg/cm2剪应力=Q*S/I*b式中：Q-截面的剪力 Q

11、=131.68 KNS-截面的净面矩 S=400.5 cm2I-截面的惯性矩 I=11080 cm4b-截面的腹板厚度 b=0.95 cm代入得：剪应力=131.68*102*400.5/11080*0.95=501 kg/cm2 3942 KN-mQ=2*490.5=981 KN 795.3 KN结论：边跨采用加强的双排单层贝雷桁架是安全的。7、下部结构验算中间墩采用529的钢管群桩基础。桥墩主面和横断面见附图 7.1墩顶荷载7.1.1恒载中跨跨径l=36.0m中跨延米重q=（17.3+2.13）=19.43 KN/m中跨传给墩的反力 F1=1/2*36*19.43=349.7 KN边跨跨径

12、 L=21.0m边跨延米重 q=14.3 KN/m边跨传给墩的反力F2=1/2*21*14.3=150.2 KN上部恒载传给墩的总反力F恒=F1+F2=349.7+150.2=499.9=500 KN7.1.2活载支座反力影响线活载反力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墩顶荷载组合F=F恒+F活=500+518=1018 KN7.2墩身荷载桩：529 177kg/m=1.77KN/mG桩=9*18*1.77=286.7KN桩顶

13、连梁 I32b 57.71kg/m=0.577 KN/mG连梁=6*4*0.577=13.8 KN支点梁 I45b 87.45kg/m=6.875 KN/mG支座梁=2*6.5*0.875=11.4 KN拉杆，剪刀撑估重 2.0T=20 KNG墩=286.7+13.8+11.4+20=331.9 KN7.3荷载组合F=（500+331.9）+518=1350 KN7.3.1单桩承载力该桩由9根桩组成，考虑到每根桩很难平均受力，故引入偏载系数1.2，则每根桩要求承载能力：N=1350/9*1.2=180 KN7.4钢管桩承载力验算钢便桥水中位于2-2粉土层中，该土层厚达30m，地基承载力基本容许

14、值fac=135kpa；土层的桩侧土摩擦阻力标准值qik=35kpa。钢板桩的入土深度按8.0m考虑。求得单桩承载力：P=1/2Uilizi=1/2*0.529*8*35=232 KN7.5钢管桩承载力验算P=232 KN N=180 KN结论：钢管桩入土8.0m就能保证群桩基础安全。8、 关于横梁加强的补充计算 将I28a改为I32a的方案，虽然在设计计算中行的通，但经过多方努力，16Mn材质的I32a在市场上很难找到，而且其他配件匹配也有问题，所以只能采取对原横梁加强的方法。先对原横梁在中部3m范围的底部加焊“T”型钢。其腹板为87*11mm，翼板为176*13mm。T钢总高100mm。I

15、28a：I=7115cm4 F=55.37cm求重心： =16.0516cm =16955cm4cm3弯曲应力剪应力经验算，加强后的横梁能够满足16m3罐车安全要求。9、36.0m钢桁梁刚度验算 9.1钢桁梁的刚度是由“扰度”与跨度之比来表达的。 对与钢便桥的扰度（容许）尚未在有关的规范中找到参照 有关钢结构的资料及临时便桥的工程路点，其容许扰度暂以 来衡量。 9.2钢便桥的扰度 便桥的扰度应由以下扰度构成：自重扰度、贝雷桁架非弹性扰度（即轴间距产生的扰度）和活载扰度。 9.2.1自重扰度 若以每根杆件（贝雷架各杆件）的自重构件内力、压缩变形来计算，将是较于繁琐的一项工作，现在简便的计 算。 跨中扰度： 9.2.2贝雷梁非弹性扰度 据贝雷桁架扰度计算经验公式 当桁架节数是偶数时： 式中：d-常数 对双层桁架d=01717cm n-节数 此处n=12 此计算值为新国产贝雷，轴间隙为0.05。实际间隙为工厂加工精度有关，也与贝雷使用的程度有关。故这里引入1.5的增大系数 10.2.3 活载扰度 分别以四个集中荷载（