临时钢桥设计

1、临时钢桥设计一、 设计概况 本设计为碧桂园临时钢桥设计，拟通车最大吨位为50吨，其中混凝土结构桥墩先按有关要求做好并检验合格。钢桥分为三跨，轴跨度12m，轴跨度12m轴跨度为8m，钢桥总长为32m。轴和轴初步采用I28a工字钢作为次梁，I56a工字钢作为主梁；轴主次梁均采用I28工字钢，桥面满铺15mm厚钢板。构件之间采用焊接连接成整体。二、 设计参数查热轧普通工字钢规格及截面特性（GB706-1988）可知I28a工字钢的相关参数为：h=280mm,b=122mm,tw=8.5mm,t=13.7mm,截面积w=55.37cm2,每米重量43.47kg/m,Wx=508.2cm3。I56a工字

2、钢的相关参数为：h=560mm,b=166mm,tw=12.5mm,t=21.0mm,截面积w=135.38cm2,每米重量106.27kg/m,Wx=2342cm3。三、 荷载因数钢桥除承受本身自重外主要承受来自上部的动力荷载，设计要求为最大载重50吨车辆通行，即500KN动力荷载。由于车辆主要承重在于后轴，本设计将全部受力作用于后轴，大型车辆一般后轴按三排两列设置，后轴车轮间距取1.4m，列间距取1.8m，每两个车轮并为一组，故平均每组车轮受荷为：500KN/6=83.3KN。示意图如下所示：图1 钢桥受荷载示意图四、15mm厚钢板验算钢板受力最薄弱处如图所示，按实际情况，车轮受力面积为2

3、00mm×800mm，计算截面应力： 图2 钢板受力图钢板的截面模量W=bh2/6=800mm×152 mm2/6=30000 mm3由图可求得钢板跨中最大弯矩M=416.5KN/m×0.1m×0.2m+0.236 KN/m×0.82m2/8=8.33 KN·m跨中截面最大弯矩处应力= M/W= 8.33×106N·m m/1.05×30000mm3264.5 N/mm2215N/mm2强度不满足要求。本处假定修改为20mm厚钢板，钢板的截面模量W=bh2/6=800mm×202 mm2/6=5

4、.33×104 mm3则钢板跨中最大弯矩M=416.5KN/m×0.1m×0.2m+2.12 KN/m×0.82m2/8=8.33 KN·m跨中截面最大弯矩处应力= M/W= 8.33×106N·m m/1.05×5.33×104mm3148.8 N/mm2215N/mm2 强度满足要求。 钢板剪切应力=3V/2bh=（3×108.29×103/2）÷（2×800×20）=5.08 N/mm2120 N/mm2强度满足要求。五、次梁I28a计算 取次梁最危

5、险受力情况进行分析，如图所示 图3 次梁受力图 上部荷载：钢板传来的恒荷载：q1=78.5KN/m3×0.9m×0.5m×0.015m = 0.53 KN/m动力荷载：q2=83.3KN÷0.2÷0.8×0.2×1.3 = 135.36 KN/m 自重：q3=0.43 KN /m 查建筑结构设计手册可知，两跨连续梁在均布荷载作用下 =0.070 ，=0.096 ，b=0.437最大截面弯矩，最大剪力 故Mmax = （0.070×0.43+0.096×135.89）×0.52=3.27KN

6、83;m= M/W= 3.27×106N·mm/1.05×5.08×105mm36.13 N/mm2215N/mm2 强度满足要求 Vmax = (0.070×0.96 + 0.437×135.36) ×0.5 = 29.6 KN< 215N/mm2强度满足要求六、主梁I56a计算由于钢桥建成后按照单行线通车，并设置路障保证车辆在规定线路内行驶，故本设计忽略横向动力荷载影响线产生的作用，只考虑纵向（即主梁）所受的影响线。上部荷载分析：1、 取15mm钢板长0.9m、宽0.5m，则钢板标准值q1=78.5KN/m3

7、15;0.9m×0.5m×0.015m=0.53 KN/m2、 28a工字钢按假定按满铺进行计算q2=0.43KN/m3、 56a工字钢自重标准值q3=1.06KN/m故荷载标准值qk= q1 +q2 +q3 = 2.02 KN/m纵向(即I56a主梁上)的移动荷载影响线见下图 图4 主梁移动荷载影响线分析图则每条56a工字钢主梁产生最大弯矩标准值为: Mk = qk×l2/8 + 84.26×（1.0+0.77×2）= 2.02×122/8 + 214.02=250.38 KN·m考虑冲击作用，乘1.3的动力系数，则弯矩设

8、计值为：M1.4×1.3×Mk1.4×1.3×250.38455.69 KN·m由56a工字钢截面特性Wx2342 cm3，如果车辆按规定线路行驶，车轮主要压在由三根I56a工字钢并排在一起的主梁上，故Wx2342 cm3×3=7026 cm3。则主梁截面应力：M/W=455.69×103×103/7026×10364.86 N/mm2 215N/mm2强度满足要求。按图4所示的荷载作用进行挠度验算 =136.6×103×123×109/(3×48×2.0

9、6×105×65576×104) +136.6×103×4600×122×106×3-4(4.6/12)2/(3×24×2.06×105×65576×104)= 12.1+22.534.6 mm l/400 =12000/400=30 mm，挠度不满足要求。可以加肋板解决。下面采用北京理正结构软件进行核算计算项目: GLX-1（次梁计算）- 基本信息 左支座自由 右支座自由 跨号 跨长(m) 截面名称 1 0.250 热轧普通工字钢(GB706-88):xh=I28

10、a(型号) xh=I28a 10 0.250 热轧普通工字钢(GB706-88):xh=I28a(型号) xh=I28a 计算结果 跨号: 1 左 中 右上部弯矩(kN-m): 0.0000 0.0598 0.2393下部弯矩(kN-m): 0.0000 0.0000 0.0000剪 力(kN ): -0.0000 -0.9572 -1.9145跨号: 2 左 中 右上部弯矩(kN-m): 0.2393 0.3239 0.5999下部弯矩(kN-m): 0.0000 0.1093 0.2016剪 力(kN ): 1.0547 -0.8672 -1.2435跨号: 3 左 中 右上部弯矩(kN-

11、m): 0.5999 0.3922 1.9023下部弯矩(kN-m): 0.2016 1.3596 0.0191剪 力(kN ): 22.9966 -4.4045 -28.2955跨号: 4 左 中 右上部弯矩(kN-m): 1.9023 0.4287 0.6056下部弯矩(kN-m): 0.0191 1.3445 0.1041剪 力(kN ): 28.2064 4.3153 -22.9499跨号: 5 左 中 右上部弯矩(kN-m): 0.6056 0.1481 0.1687下部弯矩(kN-m): 0.1041 0.1405 0.1856剪 力(kN ): 1.4002 0.8791 -0.

12、8241跨号: 6 左 中 右上部弯矩(kN-m): 0.1687 0.1484 0.6056下部弯矩(kN-m): 0.1856 0.1393 0.1016剪 力(kN ): 0.8213 -0.8791 -1.4002跨号: 7 左 中 右上部弯矩(kN-m): 0.6056 0.4211 1.8844下部弯矩(kN-m): 0.1016 1.3446 0.0191剪 力(kN ): 22.9499 -4.2569 -28.1480跨号: 8 左 中 右上部弯矩(kN-m): 1.8844 0.3922 0.5999下部弯矩(kN-m): 0.0191 1.3341 0.1325剪 力(k

13、N ): 28.0468 4.1557 -22.9966跨号: 9 左 中 右上部弯矩(kN-m): 0.5999 0.2569 0.0362下部弯矩(kN-m): 0.1325 0.1384 0.0000剪 力(kN ): 1.2435 0.8672 -0.6358跨号: 10 左 中 右上部弯矩(kN-m): 0.0362 0.0090 0.0000下部弯矩(kN-m): 0.0000 0.0000 0.0000剪 力(kN ): 0.2895 0.1447 0.0000容许安全系数侧向稳定性安全系数： 1.00000抗弯强度安全系数： 1.00000抗剪强度安全系数： 1.00000最小

14、安全系数跨号 侧向稳定 抗弯强度 抗剪强度 安全状态 1 100.000 100.000 100.000 安全 10 100.000 100.000 100.000 安全各跨截面几何特性跨号 面 积 惯性矩Ix 抵抗矩WxA 抵抗矩WxB 回转半径ix 惯性矩Iy 抵抗矩WyA 抵抗矩WyB 回转半径iy 面积矩Sx x1 x2 (cm2) (cm4) (cm3) (cm3) (cm) (cm4) (cm3) (cm3) (cm) (cm3) 1 55.40 7110.00 508.00 508.00 11.30 345.00 141.00 141.00 2.50 289.00 1.05 1.

15、05 10 55.40 7110.00 508.00 508.00 11.30 345.00 141.00 141.00 2.50 289.00 1.05 1.05注：WxA截面上部对x轴的抵抗矩； WxB截面下部对x轴的抵抗矩。 WyA截面左侧对y轴的抵抗矩。 WyB截面右侧对y轴的抵抗矩。 x1截面上部的塑性发展系数。 x2截面下部的塑性发展系数。各跨材料特性跨号 抗拉强度 抗压强度 抗弯强度 抗剪强度 屈服强度 弹性模量 (N/mm2) (N/mm2) (N/mm2) (N/mm2) (N/mm2) (N/mm2) 1 205.00 205.00 205.00 120.00 225.00

16、 206000 10 205.00 205.00 205.00 120.00 225.00 206000 -计算项目: GLX-2- 基本信息 左支座简支 右支座简支 跨号 跨长(m) 截面名称 1 0.500 热轧普通工字钢(GB706-88):xh=I56a(型号) xh=I56a 24 0.500 热轧普通工字钢(GB706-88):xh=I56a(型号) xh=I56a 计算结果 跨号: 1 左 中 右上部弯矩(kN-m): 0.0000 0.0000 0.0641下部弯矩(kN-m): 0.0000 0.0472 0.0000剪 力(kN ): 0.4787 -0.1283 -0.7

17、352跨号: 2 左 中 右上部弯矩(kN-m): 0.0641 0.0000 0.0469下部弯矩(kN-m): 0.0000 0.0203 0.0000剪 力(kN ): 0.6413 0.0344 -0.5726跨号: 3 左 中 右上部弯矩(kN-m): 0.0469 0.0000 0.0516下部弯矩(kN-m): 0.0000 0.0266 0.0000剪 力(kN ): 0.5978 -0.0092 -0.6162跨号: 4 左 中 右上部弯矩(kN-m): 0.0516 0.0000 0.0503下部弯矩(kN-m): 0.0000 0.0249 0.0000剪 力(kN ):

18、 0.6094 0.0025 -0.6045跨号: 5 左 中 右上部弯矩(kN-m): 0.0503 0.0000 0.0506下部弯矩(kN-m): 0.0000 0.0254 0.0000剪 力(kN ): 0.6063 -0.0007 -0.6076跨号: 6 左 中 右上部弯矩(kN-m): 0.0506 0.0000 0.0506下部弯矩(kN-m): 0.0000 0.0253 0.0000剪 力(kN ): 0.6071 0.0002 -0.6068跨号: 7 左 中 右上部弯矩(kN-m): 0.0506 0.0000 0.0506下部弯矩(kN-m): 0.0000 0.0

19、253 0.0000剪 力(kN ): 0.6069 -0.0000 -0.6070跨号: 8 左 中 右上部弯矩(kN-m): 0.0506 0.0000 0.0506下部弯矩(kN-m): 0.0000 0.0253 0.0000剪 力(kN ): 0.6070 0.0000 -0.6069跨号: 9 左 中 右上部弯矩(kN-m): 0.0506 0.0000 0.0506下部弯矩(kN-m): 0.0000 0.0253 0.0000剪 力(kN ): 0.6070 -0.0000 -0.6070跨号: 10 左 中 右上部弯矩(kN-m): 0.0506 0.0000 0.0506下

20、部弯矩(kN-m): 0.0000 0.0253 0.0000剪 力(kN ): 0.6070 0.0000 -0.6070跨号: 11 左 中 右上部弯矩(kN-m): 0.0506 0.0000 0.0506下部弯矩(kN-m): 0.0000 0.0253 0.0000剪 力(kN ): 0.6070 -0.0000 -0.6070跨号: 12 左 中 右上部弯矩(kN-m): 0.0506 0.0000 0.0506下部弯矩(kN-m): 0.0000 0.0253 0.0000剪 力(kN ): 0.6070 0.0000 -0.6070跨号: 13 左 中 右上部弯矩(kN-m):

21、 0.0506 0.0000 0.0506下部弯矩(kN-m): 0.0000 0.0253 0.0000剪 力(kN ): 0.6070 -0.0000 -0.6070跨号: 14 左 中 右上部弯矩(kN-m): 0.0506 0.0000 0.0506下部弯矩(kN-m): 0.0000 0.0253 0.0000剪 力(kN ): 0.6070 0.0000 -0.6070跨号: 15 左 中 右上部弯矩(kN-m): 0.0506 0.0000 0.0506下部弯矩(kN-m): 0.0000 0.0253 0.0000剪 力(kN ): 0.6070 -0.0000 -0.6070

22、跨号: 16 左 中 右上部弯矩(kN-m): 0.0506 0.0000 0.0506下部弯矩(kN-m): 0.0000 0.0253 0.0000剪 力(kN ): 0.6070 0.0000 -0.6070跨号: 17 左 中 右上部弯矩(kN-m): 0.0506 0.0000 0.0506下部弯矩(kN-m): 0.0000 0.0253 0.0000剪 力(kN ): 0.6069 -0.0000 -0.6070跨号: 18 左 中 右上部弯矩(kN-m): 0.0506 0.0000 0.0506下部弯矩(kN-m): 0.0000 0.0253 0.0000剪 力(kN ):

23、 0.6070 0.0000 -0.6069跨号: 19 左 中 右上部弯矩(kN-m): 0.0506 0.0000 0.0506下部弯矩(kN-m): 0.0000 0.0253 0.0000剪 力(kN ): 0.6068 -0.0002 -0.6071跨号: 20 左 中 右上部弯矩(kN-m): 0.0506 0.0000 0.0503下部弯矩(kN-m): 0.0000 0.0254 0.0000剪 力(kN ): 0.6076 0.0007 -0.6063跨号: 21 左 中 右上部弯矩(kN-m): 0.0503 0.0000 0.0516下部弯矩(kN-m): 0.0000 0.0249 0.0000剪 力(kN ): 0.6045 -0.0025 -0.6094跨号: 22 左 中 右上部弯矩(kN-m): 0.0516 0.0000 0.0469下部弯矩(kN-m): 0.0000 0.0266 0.0000剪 力(kN ): 0.6162 0.0092 -0.5978跨号: 23 左 中 右上部弯矩(kN-m): 0.0469 0.0000 0.0641下部弯矩(kN-m): 0.0000 0.0203 0.0000剪 力(kN ): 0.5726 -0.0344 -0.6413跨号: 24 左 中 右上部弯矩(kN-m): 0.0641 0