施工便橋設(shè)計(jì)方案及檢算

PAGE施工便橋設(shè)計(jì)方案及檢算工程概況xx大道公跨鐵立交為1-12m框架橋，下穿京廣貨線，上為xx大道。由于本橋梁位于武漢鋼鐵集團(tuán)公司大門口，為武鋼職工上下班車輛主要通道，每天進(jìn)出職工約4萬(wàn)人，故需在原地修建便橋來(lái)保證武鋼施工上下班道路的暢通。根據(jù)施工方案，先在框架基坑兩邊施工挖孔樁，既做為開(kāi)挖基坑的邊坡防護(hù)樁，又作為施工便橋的墩柱，在挖孔樁上面現(xiàn)澆蓋梁，然后完成主縱梁、橫梁、橋面鋪設(shè)，開(kāi)通便橋后，再開(kāi)挖基坑，現(xiàn)澆框架橋，待框架橋混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，恢復(fù)路面后，再拆除便橋恢復(fù)行車。便橋設(shè)計(jì)方案施工便橋按凈跨16m、雙向雙車道設(shè)計(jì)，單車道寬為3.75m、人行道寬3.5m。橋面采用2cm厚防滑鋼板，橫梁采用200×200H型鋼，間距600mm，主梁為疊加的600×200H型鋼，間距2000mm。防滑鋼板、橫梁、縱梁之間采用螺栓連接?？v梁之間下部用∠75角鋼連接增加穩(wěn)定性。（詳見(jiàn)附圖）主要結(jié)構(gòu)檢算按公路-Ⅱ級(jí)荷載加載1、防滑鋼板1）、計(jì)算模型凈跨距L=0.6-0.2=0.4m，板厚0.02m，重載車輪著地長(zhǎng)度0.2m，車輪軸重P=140KN。取最邊上一孔，作簡(jiǎn)支梁簡(jiǎn)化、假設(shè)橫梁為剛性，受力模型如下：鋼板的截面特性（鋼板寬度取2m）：Ix=bh3/12=2×0.023/12=1.333×10-6m4，wx=Ix/ymax=1.333×10-6/0.01=1.333×10-4m32）、最大彎曲應(yīng)力檢算Mmax=700×0.2/2×0.2-700×0.1×0.05=10.5kn·mσmax=Mmax/wx=78.8MPa＜[σ]=350MPa符合規(guī)范要求。3）、最大撓度檢算偏安全的按滿步輪載計(jì)算f=5ql4/（384EI）=（5×700000×0.44）/（384×206×109×1.333×10-6）=0.85×10-3m符合要求2、橫梁檢算1）、受力模型簡(jiǎn)化如下圖（一聯(lián)兩等跨連續(xù)梁，且縱梁為剛性）橫梁的截面特性：Ix=2984cm4，Wx=310.8cm32）、支點(diǎn)反力計(jì)算δR2+ΔP=0(力法方程)ΔP=[(P/2)b(3L2-4b2)/(48EI)]×2=0.0221m.(P=70KN,L=4,b=1.1m)δ=PL3/(48EI)(P=1,余同上),解得R2=73.434kNR1=R3=(P-R2)/2=33.3KN3)、最大彎曲應(yīng)力MX=R1x（0≤x≤1.1），顯然x=1.1時(shí)，Mmax=36.63KN.mMX=R1x-P/2（x-1.1）（1.1≤x≤2），顯然x=1.1時(shí)，Mmax=36.63KN.m得Mmax=36.63KN；σmax=Mmax/Wx=117.85MPa＜[σ]=350Mpa4)、最大撓度f(wàn)=0.911PL3/（100EI）=0.814mm，符合要求3、600×200H型鋼縱梁1）、計(jì)算模型為一跨16m簡(jiǎn)支梁，以跨中截面作為檢算截面，3片縱梁對(duì)道車道荷載的反力分別為R1、R2、R3，產(chǎn)生的撓度分別為ΔP1、ΔP2、ΔP3；橫梁中間產(chǎn)生的撓度ΔP。變形模型如下圖所示：作用在一根橫梁的荷載如下圖所示：2）、縱梁分擔(dān)荷載的比例系數(shù)令橫梁在荷載作用下，兩端簡(jiǎn)支的情況下產(chǎn)生的撓度為ΔP，，橫梁在R2作用下，兩端簡(jiǎn)支的情況下產(chǎn)生的撓度為ΔP2，，可列下列方程：ΔP，-ΔP2，=ΔPΔP=ΔP2-ΔP3ΔP2=R2L3/（48E1I1），ΔP3=（P-R2）L3/（2×48E1I1）ΔP，=2×（P/2）b（3l2-4b2）/（48E2I2）ΔP2，=R2l3/（48E2I2）將上式整理得:R2=P×[b(3l2-4b2)/(48E2I2)+L3/（96E1I1）]/[3L3/（96E1I1）+l3/(48E2I2)]（E1=210Gpa，I1=384576cm4，L=16m,E2=210Gpa，I2=2984cm4，b=1.1m，l=4m）帶如已知數(shù)值得R2=0.567435P，R1=R3=0.2162825P由上述計(jì)算結(jié)果可知當(dāng)車輛在車道中央行駛時(shí)，三片縱梁分擔(dān)的荷載比例為：0.2162825：0.567435：0.2162825（邊梁：中梁：邊梁），當(dāng)靠近支點(diǎn)時(shí)，三片梁的分擔(dān)比例將接近縱梁為剛性時(shí)的分擔(dān)比例（見(jiàn)上述橫梁的檢算）。顯然按跨中的分擔(dān)比例檢算是偏安全的。3）計(jì)算荷載①車道荷載如下圖所示：qk=10.5×0.75=7.875KN/m；Pk=[180-（360-180）×（16-5））/（50-5）]=168kN②單片主梁自重q1=2.0685KN/m；橋面及橫梁重q2=8.5095KN/m③汽車沖擊系數(shù)μ=0.4254）縱梁最大彎曲應(yīng)力①結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的彎矩:Mmax1=（q1+0.5q2）L2/8=202.344KN.m②車輛荷載：Mmax2=（1+μ）×0.567435×（qkL2/8+PL/4）=747.14KN.m③荷載效應(yīng)組合:Mmax=1.2Mmax1+1.4Mmax2=1288.81KN.m④最大彎曲應(yīng)力σmax=Mmax/W=1288809/6409.6×10-6=201.1MPa＜[σ]=350Mpa綜上，最大應(yīng)力符合要求。5）縱梁最大撓度檢算①結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的撓度:fc1=5×（q1+0.5q2）L4/（384E1I1）=5×6.897×103×164/（384×210×109×384576×10-8）=6.681×10-3m②車輛勻布荷載產(chǎn)生的撓度：fc2=（1+μ）×5×0.567435×qk×L4/（384E1I1）=6.728×10-3m③車輛集中荷載產(chǎn)生的撓度：fc3=（1+μ）×0.567435×Pk×L3/（48E1I1）=0.01435m④縱梁最大撓度f(wàn)1max=fc1+fc2+fc3=0.0278m[f]=16/600=0.0267m