鋼便橋計(jì)算書

1、鋼便橋設(shè)計(jì)與驗(yàn)算1、項(xiàng)目概況鋼便橋擬采用 18+36+21m全長(zhǎng)共 75m鋼便橋采用下承式結(jié)構(gòu) , 車道凈寬4、 0m,主梁采用貝雷架雙排雙層, 橫梁為標(biāo)準(zhǔn)件 16Mn材質(zhì) I28a, 橋面采用定型橋面板 , 下部結(jié)構(gòu)為鋼管樁 ( 529) 群樁基礎(chǔ)。2、遵循得技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范2、1 遵循得技術(shù)規(guī)范公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTG D60-2004)公路橋梁施工技術(shù)規(guī)范(JTG F50-2001)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 (GB S0017-2003)裝配式公路鋼橋使用手冊(cè)路橋施工計(jì)算手冊(cè)2、2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)2、2、1 車輛荷載根據(jù)工程需要 , 該鋼便橋只需通過(guò)混凝土罐車。目前市場(chǎng)上上最大罐車為316m?？哲囍貫?/p>

2、 16、6T 混凝土重 16*2 、4=38、4T?？傊?=16、 6+38、 4=55、 0T。316m罐車車輛軸重2、2、2 便橋斷面2、2、3 鋼便橋限制速度5km/h3、主要材料及技術(shù)參數(shù)根據(jù)公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ025-86, 臨時(shí)性結(jié)構(gòu)容許應(yīng)力材料彈模屈服極容許彎曲拉提高后容許彎容許剪應(yīng)提高后容許參考(MP)限(MP)應(yīng)力 (MP)曲應(yīng)力 (MP)力 (MP)剪應(yīng)力 (MP)資料Q2352、 1E+5235145188、 585110、5設(shè)計(jì)規(guī)范Q3452、 1E+5345210273120156設(shè)計(jì)規(guī)范貝雷架2、 1E+5345240-245N/肢-按提高 30-4

3、0%后使用 , 本表提高 1、 3 計(jì)。4、設(shè)計(jì)計(jì)算 ( 中跨桁架 )4、1 計(jì)算簡(jiǎn)圖按照鋼便橋兩端跨度需有較大縱橫坡得實(shí)際需要, 故每跨斷開 , 只能作為簡(jiǎn)支架計(jì)算 , 不能作為連續(xù)梁來(lái)計(jì)算。4、1、1 中跨計(jì)算簡(jiǎn)圖36、 0m簡(jiǎn)支梁4、1、2 邊跨計(jì)算簡(jiǎn)圖21 、0m簡(jiǎn)支梁4、2 荷載4、2、1 恒載中跨上部結(jié)構(gòu)采用裝配式公路鋼橋貝雷雙排雙層。橫梁為I28a 。43、47kg/m。單根重 5*43、 47=217、4kg=2、 17KN;縱梁與橋面采用標(biāo)準(zhǔn)面板: 寬 2、0m,長(zhǎng) 6、0m,重 1、8T。恒載計(jì)算列表如下 :序號(hào)構(gòu)件名稱單件重 (KN)每節(jié) (KN)縱橋向 (KN/m)1貝

4、雷主梁2、 721、 67、 22橫梁2、 16、32、 13橋面板181864銷子0、030、720、245花架0、333、961、326其她0、447合計(jì)17、 34、2、2 活載如上所述采用316M 得罐車 , 總重 55、 0T。因鋼便橋凈寬 4、0M,罐車通過(guò)便橋時(shí)要求車輛居中行駛, 故不考慮偏載得不利影響。4、3 內(nèi)力分析與計(jì)算顯然 , 最大凈寬發(fā)生在跨度中最大剪力發(fā)生在支座處。4、3、1 恒載內(nèi)力M跨中 =(q/8)l2=17、3*36 2/8=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

5、 活載內(nèi)力4、2、2、1 活載內(nèi)力分析繪制跨中點(diǎn)彎矩影響線( 長(zhǎng)度單位m)跨中彎矩 :M=173、 3*9+173 、 3*9*(18-3、 4)/18+30*9*(18-3、 4-1 、 85)/18+173 、3*9*(18-1 、 35)/18=1559 、7+1265、1+191、2+1442、7=4458、7KN m支點(diǎn)剪力 ( 長(zhǎng)度單位 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

6、、2 活載沖擊系數(shù) 1+u查公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(5TG D60-2004) 補(bǔ)充說(shuō)明 4、 3、 22選用簡(jiǎn)支梁得基數(shù) f 1 = /2l式中 :I C- 結(jié)構(gòu)跨中得截面慣矩44I c=2148588 cm=0、02149mE- 結(jié)構(gòu)材料得彈性模數(shù)E=2、1*10 6kg/cm2=2、1*10 11N/m222mc- 結(jié)構(gòu)跨中處延米結(jié)構(gòu)重力mc=17、3KN=1730kg/mc=1730NS/mL-結(jié)構(gòu)得計(jì)算跨徑l=36 、0m將上述數(shù)據(jù)代入式中 :f 1=3、 1416/(2*36 2)=3 、 1416*1615/(2*36 2)=1 、957HZ根據(jù) (JTG D60-2004) 第

7、4、3、2、5當(dāng) 1、5HZ 1、957 14HZ 時(shí):u=0、1767lnf-0 、0157=0、 1186-0 、0157=0、10290、1034、4 荷載組合跨中彎矩 :M=M恒 +(1+u)M 活=2802+1、103*4458、7=7719、9 KN-m4、5 強(qiáng)度驗(yàn)算4、5、1 查裝配式公路鋼便橋使用手冊(cè)表5-6雙排雙層 M=2*3265 、4=6530、8 KN-m 7719 、9 KN-mQ=2*490 、5=918 KN 879 、 4 KN推論 : 雖然加強(qiáng)得雙排層比不加強(qiáng)得雙排層得恒載跨中彎矩彎曲得支點(diǎn)剪力均勻略有增加。但 M 與Q 均比實(shí)際產(chǎn)生得有較大得富余, 故選用

8、加強(qiáng)得雙排層應(yīng)該就是安全得。補(bǔ)充計(jì)算如下:4、5、3 加強(qiáng)桿增加得彎矩與剪力計(jì)算加強(qiáng)桿 - 根約 80kg; 每節(jié)需增加 8 根, 則每 m增加重量q=8*80/3=213、 3kg/m增加得彎矩M= q/8*l2=2、133*362 /8=345 、5 KN m增加得剪力Q= q/2*l=2、133*36/2=38 、 4 KN4、5、4 最終強(qiáng)度計(jì)算M=13500 KNm (7719 、9+345、5)=8065 KN mQ=918 KN (841 、1+38、4)=879、 5 KN結(jié)論 : 通過(guò)上述演算 , 可見(jiàn)采用加強(qiáng)得雙排雙層貝雷橫梁, 其強(qiáng)度即可滿足工3程實(shí)施 ( 便橋能通過(guò) 1

9、6m混凝土罐車 ) 得安全需求。5、橫梁設(shè)計(jì)及驗(yàn)算橫梁擬采用 16Mn I28a每節(jié)桁架 (3 、0m)配置 3 根橫梁。查表得4 3 3 I=7115cm ;Wx =508、 2cm;43 、47kg/m;S=292、7cm5、1 橫梁計(jì)算簡(jiǎn)圖如右下圖所示 ( 長(zhǎng)度單位 m):混凝土罐車過(guò)橋時(shí) , 令其緩慢居中行駛 , 故不考慮活載得偏載影響。5、2 荷載5、2、1 橫梁上得恒載面板及橫梁 :2*6m 重 1、 8Tq1=18/2/6*1 、5=2、25 KN/m橫梁自重q2=43、47kg/m=0、 435 KN/m總恒載 q=q 1+q2=2、25+0、435=2、 685KN/m恒載最

10、大彎矩 M恒 =q*l 2/8=1/8*2 、685*4 、52 =6、796 KN-m恒載支剪力 Q恒=1/2ql=1/2*2、 685*4、5=6、 041 KN5、2、2 橫梁上得活載最大罐車得后軸重為17、 33T=173、 3 KN活載得支點(diǎn)反力 ( 剪力 )RA=RB=173、 3/2=86、 65 KN活載得最大彎矩MC=MO=86、65*1、 35=117 KNm5、3 活載沖擊系數(shù) 1+u計(jì)算得方法同前 , 計(jì)算簡(jiǎn)支梁得基頻f 1=/2l 2=3、1416/(2*4 、52)*=3、 1416*0、058*104/(2*45 2)=44 、99 HZ查表得 :u=0 、45;

11、1+u=1、455、4 橫梁上得內(nèi)力組合跨中彎矩 MMAX=6、 8+1、45*117=176、45 KN m支點(diǎn)剪力 QMAX=6、 041+1、45*86 、65=131、68 KN5、5 橫梁應(yīng)力驗(yàn)算彎曲應(yīng)力 =M/W=1、76、45*104/508 、 2=3472 kg/cm2 2730kg/cm 2可見(jiàn) , 橫梁得彎曲應(yīng)力已遠(yuǎn)超材料得容許值1、3*2100=2730 kg/m 2 就是不安全得。故不得不另選工字鋼規(guī)格。5、6 橫梁更改得應(yīng)力驗(yàn)算現(xiàn)將橫梁改選為 I32a I=11080cm433;WX=692、5cm;S=400、5cm彎曲應(yīng)力 =176、45*104/692 、 5

12、=2548 kg/cm2剪應(yīng)力 =Q*S/I*b式中 :Q- 截面得剪力 Q=131、68 KNS-截面得凈面矩 S=400、5 cm2I- 截面得慣性矩 I=11080 cm 4b- 截面得腹板厚度b=0 、95 cm代入得 :剪應(yīng)力 =131、68*102*400 、5/11080*0 、 95=501 kg/cm2 3942 KN-mQ=2*490 、5=981 KN 795、3 KN結(jié)論 : 邊跨采用加強(qiáng)得雙排單層貝雷桁架就是安全得。7、下部結(jié)構(gòu)驗(yàn)算中間墩采用 529 得鋼管群樁基礎(chǔ)。橋墩主面與橫斷面見(jiàn)附圖7 、1 墩頂荷載7、1、1 恒載中跨跨徑 l=36 、0m中跨延米重 q=(1

13、7、3+2、 13)=19、43 KN/m中跨傳給墩得反力F 1=1/2*36*19 、43=349、7 KN邊跨跨徑 L=21 、 0m邊跨延米重q=14、 3 KN/m邊跨傳給墩得反力F2=1/2*21*14 、 3=150、2 KN上部恒載傳給墩得總反力F 恒 =F1+F2=349、 7+150、2=499、9=500 KN7、1、2 活載支座反力影響線活載反力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 墩頂荷載

14、組合F=F恒 +F 活=500+518=1018 KN7、2 墩身荷載樁: 529 177kg/m=1 、 77KN/m G樁 =9*18*1 、77=286、 7KN樁頂連梁 I32b 57、71kg/m=0、577 KN/mG連梁 =6*4*0 、577=13、 8 KN支點(diǎn)梁 I45b 87、45kg/m=6、 875 KN/mG支座梁 =2*6、 5*0 、875=11、4 KN拉桿 , 剪刀撐估重 2 、0T=20 KNG墩 =286、7+13、8+11、4+20=331、9 KN7、3 荷載組合F=(500+331、9)+518=1350 KN7、3、1 單樁承載力該樁由 9 根樁

15、組成 , 考慮到每根樁很難平均受力, 故引入偏載系數(shù)1、2, 則每根樁要求承載能力 :N=1350/9*1 、2=180 KN7、4 鋼管樁承載力驗(yàn)算鋼便橋水中位于2-2 粉土層中 , 該土層厚達(dá)30m,地基承載力基本容許值f ac=135kpa; 土層得樁側(cè)土摩擦阻力標(biāo)準(zhǔn)值 qik =35kpa。鋼板樁得入土深度按8、0m考慮。求得單樁承載力 :P=1/2U i l i zi =1/2* *0 、529*8*35=232 KN7、5 鋼管樁承載力驗(yàn)算P=232 KN N=180 KN結(jié)論 : 鋼管樁入土 8、0m就能保證群樁基礎(chǔ)安全。8、關(guān)于橫梁加強(qiáng)得補(bǔ)充計(jì)算將 I28a 改為 I32a 得

16、方案 , 雖然在設(shè)計(jì)計(jì)算中行得通 , 但經(jīng)過(guò)多方努力 ,16Mn 材質(zhì)得 I32a 在市場(chǎng)上很難找到 , 而且其她配件匹配也有問(wèn)題 , 所以只能采取對(duì)原橫梁加強(qiáng)得方法。先對(duì)原橫梁在中部 3m范圍得底部加焊“ T”型鋼。其腹板為 87*11mm,翼板為 176*13mm。T 鋼總高 100mm。I28a:I=7115cm4F=55、 37cm求重心 :=16 、0516cm2139.57*（8.72131.32J 7115 55.37 * 812* 8.726）12*1.3 * 1722.1*（16-）2=16955cm 4cm3彎曲應(yīng)力剪應(yīng)力131.86 102292.7638.2kg / c

17、m2 1200kg / cm 271150.85經(jīng)驗(yàn)算 ,加強(qiáng)后得橫梁能夠滿足16m 3 罐車安全要求。9、36、0m鋼桁梁剛度驗(yàn)算9 、 1 鋼桁梁得剛度就是由“擾度”與跨度之比來(lái)表達(dá)得。對(duì)與鋼便橋得擾度 ( 容許 ) 尚未在有關(guān)得規(guī)范中找到參照有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)得資料及臨時(shí)便橋得工程路點(diǎn), 其容許擾度暫以來(lái)衡量。9 、2 鋼便橋得擾度便橋得擾度應(yīng)由以下擾度構(gòu)成: 自重?cái)_度、貝雷桁架非彈性擾度( 即軸間距產(chǎn)生得擾度 ) 與活載擾度。9 、2、1 自重?cái)_度若以每根桿件 ( 貝雷架各桿件 ) 得自重構(gòu)件內(nèi)力、壓縮變形來(lái)計(jì)算 , 將就是較于繁瑣得一項(xiàng)工作 , 現(xiàn)在簡(jiǎn)便得計(jì)算?？缰袛_度 :9 、2、2 貝雷梁非彈性擾度據(jù)貝雷桁架擾度計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式當(dāng)桁架節(jié)數(shù)就是偶數(shù)時(shí) :式中 :d- 常數(shù) 對(duì)雙層桁架 d=01717cmn- 節(jié)數(shù) 此處 n=12此計(jì)算值為新國(guó)產(chǎn)貝雷 ,軸間隙為 0、05 。實(shí)際間隙為工廠加工精度有關(guān) ,也與貝雷使用得程度有關(guān)。故這里引入 1、 5 得增大系數(shù)10 、2、3 活載擾度分別以四個(gè)集中荷載 ( 罐車軸重 ) 求算跨中 c 點(diǎn)得擾度 ,