钢便桥计算书(新版)

1、 项目概况钢便桥拟米用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128a，桥面采用定型桥面板，下部结构为钢管桩〔©529〕群桩基础。2、 遵循的技术标准及标准《公路桥涵设计通用标准》〔JTGD60-2004〕《公路桥梁施工技术标准》〔JTGF50-2001〕《钢结构设计标准》（GBS0017-2003〕《装配式公路钢桥使用手册》《路桥施工计算手册》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=38.4T。总重=16.6+38.4=55.0T。17.2219T16m3罐车车辆轴重17.2219T1733T L7.33TO HAsnOPATiMil3、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)提咼后容许弯曲应力(MP)容许剪应力(MP)提高后容许剪应力(MP)4七参考资料Q2352.1E+523514585设计标准Q3452.1E+5345210273120156设计标准贝雷架2.1E+5345240一245N/肢一根据《公路桥涵钢结构及木结构设计标准》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〕Eln l 3&n r 18n按照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。m简支梁4.1.2边跨计算简图I 21nAI 21nA中跨上部结构采用装配式公路钢桥一一贝雷双排双层。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横梁3桥面板181864销子5花架6其他

7合计如上所述采用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。显然，最大净宽发生在跨度中'I 36m ■ 最大剪力发生在支座处。M二〔q/8〕l2=17.3*362/8=2802KN-m跨中Q=ql/2=17.3*36/2=311.4KN支座支座反力F=Q支座=311.4KN支绘制跨中点弯矩影响线〔长度单位m〕3T17.331lZSST17,33T3T17.331lZSST17,33T跨中弯矩:•m支点剪力〔长度单位m〕-3.4-1.85)/36=173.3+166.8+150.4+24.5=515KN4.3.2.2活载冲击系数1+u选用简支梁的基数f=n/2“EIc/mc1式中：I-结构跨中的截面惯矩1=2148588cm44C cE-结构材料的弹性模数E=2.1*106kg/cm2=2.1*10nN/m2m-结构跨中处延米结构重力m=17.3KN=1730kg/m=1730NS2/m2c c cL将上述数据代入式中：f=3.1416/〔2*362〕±21*1011*0.02149/1730=3.1416*1615/〔2*3621当1.5HZ<1.957<14HZ时:跨中弯矩：M=M+〔1+u〕M=2802+1.103*4458.7=7719.9KN-m恒 活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=6530.8KN-m<7719.9KN-m〔不安全〕[M]=2*6750=13500KN-m>>7719.9KN-m[Q]=2*490.5=918KN>879.4KN8665KN111II 8665KN111II 1ifIf 1'f 1卩 Vf 11f '1ZL35L.8丨卫打A■/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充裕，故选用加强的双排层应该是安全的。补充计算如下：加强杆-根约80kg；每节需增加8根，则每m增加重量&增加的弯矩AM=△q/8*1=2.133*36/8=345.5KN・m增加的剪力AQ=Aq/2*1=2.133*36/2=38.4KN[M]=13500KN・m> 〔7719.9+345.5〕=8065KN・m[Q]=918KN>(841.1+38.4)=879.5KN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16MnI28a每节桁架〔3.0m〕配置3根横梁。查表的I=7115cm4；W33x如右下列图所示〔长度单位m〕：I86.65KN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。q=18/2/6*1.5=2.25KN/m1横梁自重q2总恒载q=q+q12恒载最大弯矩M=q*122=6.796KN-m恒恒载支剪力Q=l/2q1=l/2*2.685*4.5=6.041KN恒最大罐车的后轴重为17.33T=173.3KN活载的支点反力〔剪力〕R=RAB活载的最大弯矩M=M=86.65*1.35=117KN・mCO5.3活载冲击系数1+u计算的方法同前，计算简支梁的基频f=n/212、E.Ic/m2〕*、21*10ii*7.115*105/43.51=3.1416*0.058*104/〔2*452〕=44.99HZ跨中弯矩M=6.8+1.45*117=176.45KN・mMAX支点剪力Q=6.041+1.45*86.65=131.68KNMAX弯曲应力=M/W=1.76.45*104/508.2=3472kg/cm2>2730kg/cm2可见，横梁的弯曲应力已远超材料的容许值1.3*2100=2730kg/m2是不安全的。故不得不另选工字钢规格。更改的应力验算现将横梁改选为I32aI=11080cm4；W33X弯曲应力=176.45*10/692.5=2548kg/cm2剪应力=Q*S/I*b式中：Q-截面的剪力Q=131.68KNS-截面的净面矩S=400.5cm2I-截面的惯性矩1=11080cm4b-截面的腹板厚度b=0.95cm代入得：剪应力=131.68*102*400.5/11080*0.95=501kg/cm2<[Q]=1200kg/cm2结论：通过上述演算可知，横梁必须改用16Mn材质I32a〔或以上的规格〕其强度才能满足安全的要求，否则将不安全。6、设计计算]边跨桁梁）I I&2荷载6.2.1恒载恒载计算列表如下:序号构件名称单件重〔KN〕每节重〔KN〕纵桥向〔KN/m〕1贝雷主梁2加强杆3横梁4前面板18185销子6花架7其他合计与计算中跨时相同最大弯矩发生在跨中最大剪力发生在支座附近。6.3.1恒载内力：M=14.3*212/8=788.3KN・m跨中Q14.3*21/2=150.2KN支座支座反力F=Q=150.2KN支支座M影响线〔长度单位m〕J| ；：：1 I"：：-广：：；一跨中弯矩M=173.3*5.25+173.3*5.25*〔10.5-3.4〕/10.5+173.3*5.25*〔10.5T.35〕/10.5+30*5.25*〔10.5-3.4-1.85〕/10.5=909.8+615.2+792.8+78.75=2396.6KN-m支点剪力〔长度单位m〕Q=173.3+173.3*〔21.0-1.35〕/21+173.3*〔21-1.35-3.4〕/21+30*〔21-1.35-3.4-1.85〕/21=173.3+162.2+134.1+20.6=490.2KN6・3・2・2冲击系数1+u计算边桁架梁的基频f=n/2l2¥*心/叫式中：I-结构跨中的截面惯性矩1=2*1154868cm4C CE-结构材料的弹性模数E=2.1*10nN/m2m-延米结构重力m•S2/m2c c代入公式得：f=3.1416/〔2*212〕\'2.1*1011*0.023097/1430=3.1416*1841/〔2*212跨中弯矩M=788.3+1.316*2396.6=3942.2KN・m支点剪力Q=150.2+1.316*490.2=795.3KN加强的双排单层[M]=2*3375=6750KN-m>3942KN-m[Q]=2*490.5=981KN>795.3KN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中跨延米重q=〔17.3+2.13〕=19.43KN/m中跨传给墩的反力F=1/2*36*19.43=349.7KN1边跨延米重 q=14.3KN/m边跨传给墩的反力F=1/2*21*14.3=150.2KN2上部恒载传给墩的总反力F=F+F=349.7+150.2=499.9=500KN恒1 2支座反力影响线活载反力F=173.3KN+173.3*(21-1.35)/21+173.3*(36-3.4)/36活+30*(36-5.4-1.85)/36=173.3+162.2+156.9+25.6=518KN7F=F+F=500+518=1018KN恒活桩：©GG=6*4*0.577=13.8KN连梁G=2*6.5*0.875=11.4KN支座梁拉杆，剪刀撑估重2.0T=20KNG=286.7+13.8+11.4+20=331.9KN墩7.3荷载组合F=〔500+331.9〕+518=1350KN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=180KN7.4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值[f]=135kpa；土层的桩侧土摩擦阻力标准值q=35kpa。钢板桩的入土深度按ac ik8.0m考虑。求得单桩承载力：[P]=1/2U》alz=1/2*n*0.529*8*35=232KNiii7.5钢管桩承载力验算[P]=232KN>N=180KN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。I28a：I=7115cm4求重心:x=55.37*(14+10)+1.1*8.7*(10-8.7/2)+17*1.32/255.37+9.57+22.1刘6cm1 87 1 13J二7115+55.37*82+—*8.73+9.57*(——+6)+一*1.33*17+22.1*(16-——)122122=16955cm416955221695522二770.7cm3弯曲应力176.45*104176.45*104770.7=2289kg/cm2g二2289kg/cm2<Q]二1.3*2100二2730kg/cm2剪应力131.86x102x292.77115x0.85=638.2kg/cm2<131.86x102x292.77115x0.85经验算，加强后的横梁能够满足16m3罐车安全要求。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〕尚未在有关的标准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LJ350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假设以每根杆件〔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。算。q=17.3+2.133=19.433KN：：m=1.95Tm=19.50kgcm9192510cm4E=2.1x106kg：cm2 l=3600cm上5 ql4 5 19.5x36004跨中扰度：/ x x 384EI3842.1x106x9.129x1045 19.5x1.679x1014x3.84 2.1x9.129x1014=2.22cm据贝雷桁架扰度计算经验公式当桁架节数是偶数时：f=dn2；q式中：d-常数对双层桁架d=01717cmn-节数此处n=12f'=0.1717x122.8=3.09cm此计算值为新国产贝雷，f=1.5x3.09=4.635cm3T]7.33T L7.33TL7.33T1} 1F 1TIifliv,35a10.2.3活载扰度分别以四个集中荷载〔罐车轴重〕求算跨中c点的扰度，最后叠加求出活载扰度。从计算简图中得出跨中扰度48EI=G12-4b2）（当a,b时）48EInrp第1个集中力：P-3.°tb二18-3.4-1.85二12.75m;a二3b-12.75二23.25.3000x1275(3x36002—4x12752)1=c 48x2.1x106x9.129x1063x1.275x106x32.38x106 门= =0.135cm代入得:48x2.1x9.129xl0i2第2个集中力:p=17.33T—17330kgb-18一3.4=14.6m;a=36一14.6=21.4m.17330x1460(3x36002—4x14602)-2=c代入得:48x2.1x9.129x101217.33x1.46x106x30.35x106■2= =0.835cmc 48x2.1x9.129x1012第3个集中力.P—17.33T=17330kg;a=b=18.0m17.33x103x36003fc3=48Ei=48x2.1x106x9.129x106=0.879cm第4个集中力.P-17330kg;b=18一1.35=16.65m;a=36一16.65=19.35m.17330x1665^x36002-4x16652)-4=c48x2.1x9.129x101217.33x1.665x27.79x101248x2.1x9.129x1012代入得：=0・871cmf=Yfi=0.135+0.835+0.879+0.871c=2.72cm9.3钢桁架刚度验算钢桁架总扰度f二2.22+4.64+2.72=9.58cm叨二>350；[fL36°%50二