貝雷梁計(jì)算書1.19-426

PAGEPAGE12新建鐵路青島至榮城城際鐵路工程蒙沙河施工便橋計(jì)算書計(jì)算：復(fù)核：審核：中鐵一局青榮城際鐵路工程項(xiàng)目經(jīng)理部一分部2010年12月青榮項(xiàng)目跨蒙沙河施工便橋計(jì)算書一、工程概況青榮城際鐵路五沽河特大橋位于即墨市境內(nèi)，起訖里程為DK64+004.20～DK73+706.80，全長(zhǎng)9702.6米。五沽河特大橋跨域五沽河和蒙沙河兩條河流。蒙沙河系五沽河的支流，屬季節(jié)性河流，平時(shí)流水量較小，最大流速約為1米正橋橋址處河道寬132米，正常時(shí)節(jié)最大水深3～4m,兩側(cè)河堤比正常水位高1.5～2m,河兩岸邊地勢(shì)平坦，均為耕地。根據(jù)設(shè)計(jì)和圖紙資料顯示，橋位河床表面為0.5～1m厚的淤積層，下為2～3m厚的粉質(zhì)粘土覆蓋層;其次為泥質(zhì)砂巖，強(qiáng)度在400KPa。由于蒙沙河是一條季節(jié)性河流，為此充分考慮到雨季的防洪需求，在穿越此河時(shí)采用高架橋形式。為不縮窄行洪斷面，設(shè)計(jì)橋長(zhǎng)不小于現(xiàn)有兩堤堤距，橋梁底高程不低于現(xiàn)有堤頂高程，采用貝雷梁組合的鋼架梁結(jié)構(gòu)形式（詳見(jiàn)附圖）。橋跨布置為“11-12m+1-9m”十跨貝雷梁組合的簡(jiǎn)支梁?；A(chǔ)采用φ426×10mm鋼管樁，為加強(qiáng)基礎(chǔ)整體性，每排橋墩的鋼管均采用[16b號(hào)槽鋼設(shè)置剪刀支撐連接成整體，每個(gè)墩采用雙排鋼管每排2根鋼管，形成板凳樁，增加便橋的穩(wěn)定性；墩頂橫梁采用雙Ⅰ40b工字作為鋼支撐，鋼支撐上橫向布置4組貝雷片做縱梁，每組兩片，橫向每1.5m間距采用10號(hào)槽鋼加工支撐架連成整體；貝雷梁上鋪設(shè)Ⅰ20a工字鋼分配梁，間距0.3m，橋面系鋪10mm花紋防滑根據(jù)現(xiàn)實(shí)需要，棧橋承載力滿足：50t履帶吊吊重20t在橋面行走和40t混凝土攪拌運(yùn)輸車、60t滿載施工車輛行走，按100t荷載檢算。車輛通行時(shí)計(jì)算采用荷載沖擊系數(shù)1.2及偏載系數(shù)1.2。鋼管樁按承壓樁和摩擦樁組合設(shè)計(jì)。計(jì)算采用跨度12m二.鋼便橋設(shè)計(jì)驗(yàn)算鋼便橋長(zhǎng)度141m,設(shè)置11孔-12m+1孔-9m，6孔一聯(lián)，鋼便橋總寬5.5m,橋面凈寬4.5m，計(jì)算跨徑為12m。鋼便橋結(jié)構(gòu)自下而上分別為：φ426×10mm鋼管樁、雙Ⅰ40b工字鋼縱梁、橫梁、貝雷梁、間隔鋪設(shè)Ⅰ20a工字鋼分配梁（間距0.3m），橋面鋪裝10mm壓花鋼板。φ48×3.5(一)、荷載1、滿載料運(yùn)輸車（100t）1000KN2、10mm厚花紋鋼板：（4.5m寬）：4.5×0.008×1×7.85×10=3.54KN/m3、貝雷梁橫向聯(lián)系（每1.5m一根［10槽鋼）(10.007×4.5×2)×10/3=0.3KN/m4、I20#工字鋼（長(zhǎng)5.5m,41根/12（12/0.3+1）×5.5×28×10/1000/12=5.26KN/m5、I40b工字鋼(長(zhǎng)5.5m，2根,；長(zhǎng)4.5m，4根)：(5.5×2+4.5×4)×73.8/1000×10=21.4KN6、貝雷架：0.287×6×4×10/12=5.74KN/m7、護(hù)欄：（（12/1.5+1）×2×1.2+12×6）×3.33×10/1000/12=0.26KN/m凈載合計(jì)q=3.54+0.3+5.26+0.26+5.74=15.11KN/m（二）橋面10mm厚花紋鋼板檢算：小橫梁上鋪設(shè)δ10mm厚花紋鋼板，寬4.5m，按鋪?zhàn)钚￠L(zhǎng)度1m的鋼板計(jì)算，下面工字鋼間距30cm，因?yàn)檩唽捙c分配梁凈距接近，故車輪傳遞的荷載按均布荷載考慮，取q=333KN/m，按三等跨連續(xù)梁計(jì)算，自重均布荷載：q1=1×0.01×10×7.85=0.785KN/m施工及人群荷載：不考慮與車輛同時(shí)作用100t車輛輪壓：200/0.6=333KN/m30cm30cm30cm30cm30cm333KN/m鋼板慣性矩：I=bh3/12=1000×103/12=83333mm4鋼板截面抵抗矩：W=bh2/6=1000×102/6=16667mm3最大彎矩：Mmax=Km*ql2=0.1×333×0.32=3KN.m彎曲應(yīng)力:σmax=Mmax/W=3×106/16667=179.8MPa≤210MPa（可）(三)、分配梁I20單邊車輪作用在跨中時(shí)，縱向分配梁的彎矩最大，輪壓力為簡(jiǎn)化計(jì)算可作為集中力。1.61.6100KNq=0.28+0.3*0.01*7.85*10KN/m（1）100t汽車荷載分析（計(jì)算寬度取0.3m）：自重均布荷載：忽略不計(jì)施工及人群荷載：不考慮與砼車同時(shí)作用100t車輛輪壓：200×0.3/0.6=100KN慣性矩：I=2370cm4截面抵抗矩：W=237cm3最大彎矩：Mmax=Fl/4+ql2/8=100×1.6/4+0.52×1.62/8=40.17KN.m×1.2=48.2KN.m彎曲應(yīng)力：σmax=Mmax/W=48.2×106/（237×103）=203.4MPa≤210MPa（可）最大撓度：fmax=Fl3/(48EI)+5ql4/(384EI)=100×103×16003/(48×2×105×2370×104)+5×0.52×16004/(384×2×105×2370×104)=1.81mm≤λ/400=4.0mm(四)、貝雷架檢算由《路橋工程施工常用數(shù)據(jù)資料與計(jì)算速查手冊(cè)》中查得：貝雷架幾何特性和允許內(nèi)力見(jiàn)下表：結(jié)構(gòu)形式幾何特性允許內(nèi)力W（cm3）I（cm4）彎矩（KN·m）剪力（t）單排單層不加強(qiáng)3578.5250497.2788.224.52加強(qiáng)7699.1577434.41687.524.52貝雷架材料彈性模量E=2.05×105MPa，每片貝雷片重287kg（含支撐架、銷子等）。按簡(jiǎn)支梁跨度12m，布Mmax=Fl/4+ql2/8=1000×12/4+15.11×122/8=3272KN.m×1.2=3926.4KN.m≤788.2×6=4729.2KN.m（可）彎曲應(yīng)力：σmax=Mmax/W=3926.4×106/（3578.5×103×6）=182.9MPa≤210MPa（可）最大撓度：fmax=Fl3/(48EI)+5ql4/(384EI)=1000×103×120003/(48×2.05×105×250497.2×104×6)+5×15.11×120004/(384×2.05×105×250497.2×104×6)=13mm×1.2=15.6≤λ/400=30最大剪力：τmax=(F+ql)/(2×6)=(1000+15.11×12)/(2×6)=98.5KN×1.2=118.2KN≤180KN（可）(五)橫梁I40b工字鋼檢算：大橫梁承受6排貝雷梁傳遞的荷載，當(dāng)車輛行駛在樁頂時(shí)，為最不利受力情況，兩側(cè)貝雷梁布置在鋼管樁上方，荷載直接傳遞到鋼管樁上，中間四排貝雷梁作用到橫梁上，力學(xué)模型簡(jiǎn)化如下：集中荷載：P=（400×22.8+200×7）/12+15.11×12/2=968KN則每排貝雷梁作用于橫梁上的力F=968/6KN=161.3KN慣性矩：I=22780cm4截面抵抗矩：W=1140cm3最大彎矩：Mmax=2×161.3×0.7=225.8KN.m×1.2=271KN.m彎曲應(yīng)力：σmax=Mmax/W=271×106/（1140×103×2）=118.8MPa≤210MPa（可）最大撓度：max=6.81Pl3/(384EI)=6.81×4×161.3×103×36003/(384×2.05×105×22780×104×2)=5.7mm＜L/400=9mm（可）(六)、樁頂縱梁I40b工字鋼檢算：縱梁由4根40b工字鋼承受2根大橫梁傳遞的荷載，橫梁布置在跨中位置，按簡(jiǎn)支梁計(jì)算如下：集中荷載F=968KN3.0m3.0m1058KN慣性矩：I=22780cm4截面抵抗矩：W=1140cm3最大彎矩：Mmax=Fl/4=968×3/4=726KN.m×1.2=871.2KN.m彎曲應(yīng)力：σmax=Mmax/W=871.2×106/（1140×103×4根）=191MPa≤210MPa（可）最大撓度：fmax=Fl3/(48EI)=968×103×30003/(48×2×105×22780×104×6)=2mm≤L/400=7.5mm（可）(七)、鋼管樁計(jì)算：1、豎向力計(jì)算蒙沙河水深3-4m，河床沉積層為粉質(zhì)粘土，沉積層以下為泥質(zhì)粉砂巖，剛便橋的鋼管樁穿過(guò)覆蓋層坐于基巖上，圖紙中給出粉砂巖的承載力為400Kp,查相關(guān)資料，樁的極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值按2100Kp考慮，樁的極限側(cè)阻力為70Kpa，鋼管樁伸出水面1.0m,按承載樁設(shè)計(jì)，當(dāng)載重車輛作用在一側(cè)鋼管樁時(shí)，此時(shí)該鋼管樁的豎向力N=968+21.4=989.4KN（共計(jì)4根樁，單樁承受247.3KN）單樁承載力為F/4=247.3KN≤2100×0.213^2×3.14=299.2KN鋼管樁承載力滿足要求。樁入持力層深度計(jì)算，公式采用《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》當(dāng)<5時(shí)，則：247.3=3.14×1×70×h+×0.16×h/0.426×2100×3.14×0.2132h=0.7米取h=1.0米2、鋼管樁強(qiáng)度驗(yàn)算由以上計(jì)算可知，當(dāng)車輛作用在樁頂時(shí)為最不利情況，此時(shí)樁頂豎向荷載為N=247.3KN最大彎矩W=1000/4×10%×6.6=165KN.m滿載車輛制動(dòng)力按荷載10%計(jì)，作用點(diǎn)假定在橋面，橋面距河床6.6m. 鋼管樁截面特性：I=3.14(42.6^4-40.6^4)/64=28272.91cm4A=3.14×(42.6^2×-40.6^2)/4=130.624cm2W=3.14×(42.6^3-40.6^3)/32=1019.063cmi==14.71λ=550/i=34，查表得φ=0.9σ=247.3/(130.624×0.9)+165×10^3/1019.063=164Mpa≤|σ|=170MPa（八）、鋼管樁穩(wěn)定性驗(yàn)算：鋼管樁穩(wěn)定性驗(yàn)算按壓桿穩(wěn)定問(wèn)題驗(yàn)算。鋼管直徑426mm,壁厚10mm，慣性矩I=28287.3cm4,面積A=130.7則回轉(zhuǎn)半徑i=√（I/A）=14長(zhǎng)細(xì)比λ=μl/i=2×550/14.71=74.8，為保守起見(jiàn)μ取值按一端固定，一端自由桿件考慮，查《公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)與木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，軸向受壓桿件縱向彎曲系數(shù)φ=0.715，鋼管樁軸向受壓應(yīng)力σ=KN/Aφ=(989.4/4)/(0.715×0.01307)=26.5Mp取安全系數(shù)K=2，則2σ=2×26.5=53Mp考慮最高施工洪水深4m，流水壓力合力的著力點(diǎn)一般按水位線以下1/3水深處，即鋼管樁頂下2.5m處。水流按1.0m/s計(jì)算，則查《公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（1989）《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTJ021－89）（2.3.10）公式：P=KA

式中——水的容重（kN/m3）

V——設(shè)計(jì)流速（m/s）A——橋墩阻水面積(m2)，一般算至一般沖刷線處，A=0.426×4=1.7g——重力加速度9.81(m/s2)K——橋墩形狀系數(shù)，對(duì)圓形鋼管樁取0.8。P===1.5KN鋼管樁在流水壓力合力點(diǎn)固結(jié)點(diǎn)處的最大彎曲應(yīng)力為：σ=M/W=(2/3)×1.5×4×10-3/(0.0982×(0.4264-0.4064)/0.63)=1.5MPa便橋荷載和流水壓力組合工況下，鋼管樁最大壓應(yīng)力為：σ=1.5+53=54.5MPa≤[σ]=170MPa滿足強(qiáng)度和軸向穩(wěn)定性要求。（九）、便橋抗傾覆性驗(yàn)算：按跨度12m檢算，垂直于橋向?yàn)樽畈焕恢?，最大迎風(fēng)面寬12m,高約2m,屬于桁架折減，面積按40%折減，計(jì)算時(shí)未計(jì)入鋼管樁對(duì)便橋穩(wěn)定性的作用。風(fēng)荷載按