便橋說明及計(jì)算單

1、漢洪高速公路第一合同段（江灘特大橋）便橋計(jì)算書計(jì)算：復(fù)核：審核：鐵道部第一工程局橋梁工程處 漢洪高速公路第一合同段項(xiàng)目經(jīng)理部二零零五年十月十五日便橋布置總體說明一、便橋概況便橋位于主橋右側(cè)，里程K6+600處，距主橋右幅橋面外邊緣 15m，直線布置，設(shè)計(jì)荷載采用汽車-20級(jí)。便橋起點(diǎn)接現(xiàn)有河堤公路，終點(diǎn)接南引橋便道。便橋跨越長(zhǎng)江干堤通順河，通順河為級(jí)航道，最高通航水位25.14m,通航凈寬40m,凈高6m。橋位處受長(zhǎng)江倒灌水位影響，汛期（510月）多年平均水位23.22m,枯水季節(jié)（114月）多年平均水位19.18m。二、便橋結(jié)構(gòu)布置便橋全長(zhǎng)183米，共10個(gè)墩，其中39號(hào)墩位于水中；1、2、

2、10號(hào)墩位于旱地上。其跨徑布置為（11.52+24+330+411.5m）。便橋39號(hào)墩下部直接采用80cm和50cm鋼管樁作支撐。1、2、10墩采用砼擴(kuò)大基礎(chǔ)，砼內(nèi)設(shè)一層12鋼筋網(wǎng)片。在航道范圍，便橋采用330m跨徑，主梁3、4、5、6跨采用雙排單層加強(qiáng)型貝雷梁結(jié)構(gòu);靠岸邊處主梁采用工字鋼結(jié)構(gòu)，第1跨采用13根I 40工字鋼，第2跨采用11根I 40工字鋼，第7、8、9、10跨采用8根I 40工字鋼 ，跨度11.5m。主梁上滿鋪1515cm方木作為分配梁，分配梁上行車道及人行道范圍鋪5cm 木板。行車道兩側(cè)固定1515cm方木作為護(hù)輪木，護(hù)輪木凈距2.8m。橋面兩側(cè)設(shè)50505mm的角鋼作為

3、防護(hù)欄立柱，立柱間用16的圓鋼及40404的角鋼縱聯(lián)，橋面寬度4.4米。便橋0號(hào)臺(tái)為混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)，基礎(chǔ)頂預(yù)埋鋼板，I 40工字鋼直接放在基礎(chǔ)預(yù)埋鋼板上并與預(yù)埋鋼板焊接。1號(hào)墩墩身采用3根50cm的鋼管樁，兩根I55工字鋼拼到一起作為橫梁，基礎(chǔ)為砼擴(kuò)大基礎(chǔ)，樁間距2.25m。2號(hào)墩為過渡墩，采用混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)，不同的梁高由拆裝梁作成的支撐架進(jìn)行調(diào)整。其墩身采用3根50cm，鋼管樁樁間距1.5m。6號(hào)過渡墩采用3根50cm鋼管樁。樁間距1.5m。3、4、5號(hào)墩位于通順河水中，每墩采用兩根80cm的鋼管樁作支撐，鋼管樁間距2.5m。7號(hào)墩采用2根50cm鋼管樁，8號(hào)墩采用2根50cm鋼管樁。9、1

4、0號(hào)墩位于通順河南岸，采用混凝土基礎(chǔ)，2根50cm鋼管樁作為墩身?？紤]到汛期漲水后9號(hào)墩基礎(chǔ)可能會(huì)受河水浸泡，在基底打入4米長(zhǎng)1515cm 方木以增強(qiáng)基底承載力。所有樁間均采用12.6作為橫向連接，以增強(qiáng)橫向穩(wěn)定性，310號(hào)墩樁頂均采用拆裝梁1鐵作為橫梁。便橋計(jì)算單對(duì)便橋下部結(jié)構(gòu)、主梁、橋面系三部分分別進(jìn)行計(jì)算。一、下部結(jié)構(gòu)計(jì)算1、鋼管樁承載力計(jì)算由便橋結(jié)構(gòu)圖可知，4#墩鋼管樁受力最大，現(xiàn)對(duì)4#墩鋼管樁進(jìn)行承載力計(jì)算a、荷載計(jì)算主梁采用貝雷梁雙排單層加強(qiáng)型結(jié)構(gòu)，最大跨度30m，每節(jié)貝雷梁3m，重0.501t（包括加強(qiáng)弦桿、支撐架）。一跨貝雷梁總重：0.501410=20t，即200KN橋面系：

5、方木體積： v=0.15430=18m3木板 ： v=30.0530=4.5m3 密度： 5.0KN/m3方木與木板重：G=(18+4.5) 5.0=112.5KN恒載自重：G1=200+112.5=312.5KN驗(yàn)算活載： 罐車裝滿砼后總重為32t,即320KN 沖擊系數(shù)取1.2便橋是臨時(shí)性建筑，主要載重車輛是混凝土車，并且滿載時(shí)只允許單車通過。b、4墩最大支座反力計(jì)算計(jì)算4號(hào)墩的最大支座反力R1產(chǎn)生最大反力時(shí)，車隊(duì)在橋梁上的位置 （車隊(duì)分布圖如下）將連續(xù)梁作為一個(gè)先簡(jiǎn)支后連續(xù)結(jié)構(gòu)來計(jì)算根據(jù)彎矩平衡條件：3#墩與4墩間梁的平衡：R1/30=6（30-4）4#墩與5墩間梁的平衡： R1/30=

6、12(30-1.4)R1/為前輪（6t）對(duì)4墩的壓力產(chǎn)生的支反力 R1/為后輪（12t）對(duì)4墩的壓力產(chǎn)生的支反力即：R1max R1/+ R1/+12=28.64 t 即中輪位于橋墩上時(shí)，支座反力達(dá)到最大值（28.6432/30）10=305.5KN考慮車輛偏載，計(jì)算偏載系數(shù).車輛最大偏載位置如下圖所示，車輪緊靠護(hù)輪木。R2=0.15P+(0.15+1.80)P=0.84P R1=2P- R2=1.16P1.16P/2P=0.58=58%為安全起見，單樁受力按活載的60計(jì)算。又橋梁自重為 312.5KN 故單樁受壓力最大值為R=305.50.61.2+312.5/2=376.21KNc、單樁豎

7、向承載力計(jì)算1）、鋼管樁外徑80cm，壁厚1cm， 埋深按打入10m計(jì)算。查工程地質(zhì)勘探報(bào)告，工程地質(zhì)條件為：淤泥質(zhì)亞粘土（24） 極限摩擦力為Ti=20KPa按建筑樁基技術(shù)規(guī)范計(jì)算： QUK=QSK+QPK=u(qs1kL1+ qs2kL2)+qpkAp 式中-管樁周長(zhǎng): =0.83.14=2.51327mQUK ：?jiǎn)螛敦Q向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值QSK ：?jiǎn)螛犊倶O限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值QPK ：?jiǎn)螛犊倶O限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值qs1k: 土層極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值 為了安全QPK不計(jì)入承載力QSK=2.513271020502.7KNR=376.21KN (承載力滿足要求)2）、根據(jù)鋼管樁施打時(shí)現(xiàn)場(chǎng)錘擊沉樁記錄反算鋼管樁

8、承載力。取最終貫入度最大的4鋼管樁計(jì)算承載力：筒式柴油錘：沖擊部分重Q=2.5t；十次貫入度最終為e=2.3cm；活塞跳高平均為：H=1.4m根據(jù)日本建筑基準(zhǔn)法公式：p=E/(5e+0.1)一次沖擊能E22251.4=70KN.m單樁豎向承載力：P70/(50.0023+0.1)=627.8KN339.55KN故樁基的承載力足夠。3）、鋼管整體穩(wěn)定性計(jì)算河床以上部分鋼管長(zhǎng)度L=12m，計(jì)算長(zhǎng)度L0=2L=212m=24m截面慣性矩 ：I=（D4-d4）/64=1.93510-3m4截面積： A=0.0248m2=24.810-3 m2慣性半徑： i=(I/A)1/2=0.279m長(zhǎng)細(xì)比： =L

9、0/i=24/0.279=86由=86,查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范JBJ17-88用內(nèi)差計(jì)算得：穩(wěn)定系數(shù)為=0.743， =N/A=376.21103/(0.74324.810-3)=20.4106Pa=20.4MPa210 MPa = 故鋼管樁的穩(wěn)定性滿足要求。2、擴(kuò)大基礎(chǔ)承載力計(jì)算2墩基礎(chǔ)a、基底承載力計(jì)算基礎(chǔ)尺寸：（長(zhǎng)）4m2m(寬)0.8m（高）A=42=8m2根據(jù)工程地質(zhì)勘查報(bào)告知：2墩處地質(zhì)為亞粘土（22）, 容許承載力為o=95KPa基礎(chǔ)承載力：R=Ao=895=760kNb、基底壓應(yīng)力計(jì)算梁重：?jiǎn)纹惱琢海?0.501t/3m ； 40b工字鋼 ：0.0738t/m第3跨梁重（24m貝雷

10、梁）： 0.5014（24/3）=16.032t第2跨梁重（11根12m長(zhǎng)工字鋼）： 0.073812119.74t橋面系：（11.25/30）（12+24）=13.5t鋼管樁重：0.035737.8=0.835t活載（混凝土車）：32t混凝土地基：v=240.8=6.4m3 G6.42.5=16t基礎(chǔ)對(duì)地面的最大壓力：（16.032+9.74+13.5）/2+0.835+321.2+1674.8t76.0t 基底承載力滿足要求。二、主梁計(jì)算主梁采用貝雷梁和40b工字鋼a、貝雷梁段梁體在3、4、5、6跨采用貝雷梁結(jié)構(gòu)，其最大跨徑30m，單層雙排加強(qiáng)型拼裝。荷載采用汽車-20級(jí)， 通過查閱貝雷梁

11、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)資料（附錄2：貝雷梁資料）橋梁的荷載與跨徑組合表如下：由表可知雙排單層加強(qiáng)型貝雷梁結(jié)構(gòu)，對(duì)汽車20級(jí)，其最大跨徑可達(dá)36米，本橋采用30米跨度，所以是安全的。b、工字鋼梁段取不利梁段：第7跨跨徑為 11.5m 采用8根I40b1）、計(jì)算絕對(duì)最大彎距1. 橫向荷載分布系數(shù)計(jì)算：根據(jù)橋面系部分的計(jì)算數(shù)據(jù)，可知橋面活載多加在2，7工鋼上（橋外側(cè)數(shù)第二根），實(shí)際情況方木幾乎沒有變形，工鋼受力基本平均，汽車載荷的橫向分布系數(shù)為0.125，為安全取0.1251.10.13752工鋼上的總活載：321.20.13755.28t1.2為汽車的沖擊系數(shù)2. 絕對(duì)最大彎距截面pk的位置：距梁中點(diǎn)距離a0.

12、12mm3. 用etool軟件計(jì)算，原始數(shù)據(jù)：工40b A94.1cm2 ， W1140cm3L=11.5m ， E210000Mpa ，I227.810-6m4工字鋼陳舊折減系數(shù)為80 =170 Mpa 80136 Mpa 80 Mpa8064 Mpa集中荷載： 前輪：（6/30）5.281.056t=10.56 KN中輪：（12/30）5.282.112t=21.12 KN后輪：（12/30）5.282.112t=21.12 KN均布載荷：工40b q173.8kg/m0.738KN/m橋面系 q20.469 KN/mq= q1+ q2=1.207 KN/m受力圖及變形、彎距、剪力圖如下：

13、最大變形(+)35.6mm x=5.87最大變形(-)0mmx=0最大彎矩(+)0kN.mx=0最大彎矩(-)-135.5KN.mx=5.87強(qiáng)度驗(yàn)算135.51000/1140118.8MPa 136 Mpa撓度計(jì)算：f/l=35.6/11500=1/323f/l=1/300變形過大，需對(duì)工鋼進(jìn)行進(jìn)行加強(qiáng)方木滿鋪在工鋼上，工鋼頂面每4m用角鋼橫向連接，梁的整體穩(wěn)定性可不計(jì)算。三、橋面系橋面主要受力結(jié)構(gòu)：橋面滿鋪1515的方木，并在其上加5cm的油松木板。共有4個(gè)不同橋面橫截面，取兩不利截面進(jìn)行驗(yàn)算。1）貝雷梁段橋面系驗(yàn)算主要構(gòu)件：15cm15cm方木 ，車道寬：2.8m將方木作為一個(gè)連續(xù)梁結(jié)

14、構(gòu)檢算其中一根方木的安全性。由于方木緊密鋪狀，并在上面加5cm木板，實(shí)際情況是，一根方木最多承受橋上車輪載荷重的1/2 甚至是1/3，為了安全取1/2計(jì)算。汽車滿載時(shí)的載荷分布如下圖一個(gè)重輪的力：（12/2）（32/30）1.27.68t一根方木承受1/2 ：7.680.53.84t32t汽車橫向尺寸圖:車輪寬60cm，將集中力換算成均布荷載：q=3.8410/0.6=64kN/m便橋橫截面圖車輪的橫向移動(dòng)范圍： 車輪外側(cè)距護(hù)輪木0cm40cm在此范圍內(nèi)：橫向重輪最不利位置：車輪外測(cè)距護(hù)輪木0cm1. 受力圖及變形、彎距、剪力圖:1. 計(jì)算結(jié)果最大變形(+)0.6mm x=0.3最大變形(-)

15、-0.1mmx=1.5最大彎矩(+)2.8kN.mx=0.9最大彎矩(-)-2.9kN.mx=0.6最大剪力(+)28.7kNx=0.9最大剪力(-)-13.6kNx=2.52. 強(qiáng)度驗(yàn)算：方木材料力學(xué)性能：E = 1104MPa ft =8.5MPa =5.95MPaI=bh3/12=4.2188107mm4 截面最大彎矩，發(fā)生于距護(hù)輪木30cm處。Mmax=2.9KN.m 最大剪力：Qmax=28.7KN方木的截面系數(shù)：W1=bh2/6=0.150.152/6=5.62510-4m3計(jì)算截面積：A=0.150.15=0.0225m2應(yīng)力： max=Mmax/W=5.16106 MPa 8.

16、5MPa=ft max=Qmax/A=1.28Mpa5.95Mpa= 方木滿足強(qiáng)度要求.3. 撓度計(jì)算撓度容許值：9001/4002.25mm由上計(jì)算知最大變形：0.6mm2.25mm 撓度在容許范圍內(nèi)此段橋面符合安全要求。2）工字鋼梁段橋面系取工字鋼之間的最大間隔為60cm進(jìn)行計(jì)算一個(gè)重輪的力：（12/2）（32/30）1.27.68t一根方木承受1/2 ：7.680.53.84t重輪均布力：q=38.4/0.6=64kN/m最大截面彎距：Mmax0.125（q0.62）=2.88 KN.mmax= Mmax/W=5.12MPa8.5MPa=ft此段橋面符合安全要求。四、橋的整體穩(wěn)定性計(jì)算橋

17、上無活載時(shí)的傾覆性（1）橫向風(fēng)壓：W=K1K2K3K4WoK1=0.85 k2=0.8 k3=1 k4=1Wo=0.4KN/m2W=0.272 KN/m2（2）橫向風(fēng)力：P1=0.27213.430.8=2.92P2=301.70.40.272=5.55P3=300.20.272=1.632(3)傾覆力矩：Mq=P1(13.43/2+12)+P2(13.43+12+1.7/2)+P3(13.43+12+1.7+0.1)=54.65+145.85+44.44=244.94KN.m抗傾覆力矩：Mk=412.51.25+627.82.5=2085 KN.m安全系數(shù)：Mk/Mq=2085/244.94=8.5五、橫梁計(jì)算拆裝梁的力學(xué)性能：拆裝梁由4根30的槽鋼組成 30 A43.902*4=175.6cm2 ， W403*4=1612cm3L=11.5m ， E210000Mpa ，I60.50*410-6m4=24210-6 m4工字鋼陳舊折減系數(shù)為80 =170 Mpa 80136 Mpa 80 Mpa8064 Mpa由前面計(jì)算數(shù)據(jù)知梁上總活載： 376.21*2752.4