鋼便橋計算書(共17頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上鋼便橋設計與驗算1、 項目概況鋼便橋擬采用18+36+21m全長共75m鋼便橋采用下承式結構，車道凈寬4.0m，主梁采用貝雷架雙排雙層，橫梁為標準件16Mn材質(zhì)I28a,橋面采用定型橋面板，下部結構為鋼管樁（529）群樁基礎。2、 遵循的技術標準及規(guī)范2.1遵循的技術規(guī)范公路橋涵設計通用規(guī)范（JTG D60-2004）公路橋梁施工技術規(guī)范（JTG F50-2001）鋼結構設計規(guī)范（GB S0017-2003）裝配式公路鋼橋使用手冊路橋施工計算手冊2.2技術標準2.2.1車輛荷載根據(jù)工程需要，該鋼便橋只需通過混凝土罐車。目前市場上上最大罐車為16m3?？哲囍貫?6.6T

2、混凝土重16*2.4=38.4T?？傊?16.6+38.4=55.0T。16m3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、 主要材料及技術參數(shù)材料彈模(MP)屈服極限(MP)容許彎曲拉應力(MP)提高后容許彎曲應力(MP)容許剪應力(MP)提高后容許剪應力(MP)參考資料Q2352.1E+5235145188.585110.5設計規(guī)范Q3452.1E+5345210273120156設計規(guī)范貝雷架2.1E+5345240-245N/肢-根據(jù)公路橋涵鋼結構及木結構設計規(guī)范JTJ025-86，臨時性結構容許應力按提高30-40%后使用，本表提高1.3計。4、 設計計算（中

3、跨桁架）4.1計算簡圖按照鋼便橋兩端跨度需有較大縱橫坡的實際需要，故每跨斷開，只能作為簡支架計算，不能作為連續(xù)梁來計算。4.1.1中跨計算簡圖36.0m簡支梁4.1.2邊跨計算簡圖 21.0m簡支梁 4.2荷載4.2.1恒載中跨上部結構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；縱梁和橋面采用標準面板：寬2.0m，長6.0m，重1.8T。恒載計算列表如下：序號構件名稱單件重（KN）每節(jié)（KN）縱橋向（KN/m）1貝雷主梁2.721.67.22橫梁2.16.32.13橋面板181864銷子0.030.720.245花架0

4、.333.961.326其他0.447合計17.34.2.2活載如上所述采用16M3的罐車，總重55.0T。因鋼便橋凈寬4.0M，罐車通過便橋時要求車輛居中行駛，故不考慮偏載的不利影響。4.3內(nèi)力分析與計算顯然，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*362/8=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活載內(nèi)力4.2.2.1活載內(nèi)力分析繪制跨中點彎矩影響線 （長度單位m）跨中彎矩：M=173.3*9+173.3*9*(18-3.4)/18+30*9*(18-

5、3.4-1.85)/18+173.3*9*(18-1.35)/18=1559.7+1265.1+191.2+1442.7=4458.7KN·m支點剪力（長度單位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 KN4.3.2.2活載沖擊系數(shù)1+u查公路橋涵設計通用規(guī)范（5TG D60-2004）補充說明4.3.2選用簡支梁的基數(shù)f1=/2l2式中：IC-結構跨中的截面慣矩 Ic= cm4=0.02149m4 E-結構材料的彈性模

6、數(shù) E=2.1*106kg/cm2=2.1*1011N/m2 mc-結構跨中處延米結構重力mc=17.3KN=1730kg/mc=1730NS2/m2 L-結構的計算跨徑 l=36.0m將上述數(shù)據(jù)代入式中：f1=3.1416/（2*362）=3.1416*1615/（2*362）=1.957HZ根據(jù)（JTG D60-2004）第4.3.2.5當1.5HZ < 1.957 < 14HZ時：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

7、.5強度驗算4.5.1查裝配式公路鋼便橋使用手冊表5-6雙排雙層M=2*3265.4=6530.8 KN-m < 7719.9 KN-m（不安全）4.5.2選用加強的雙排雙層M=2*6750=13500 KN-m >> 7719.9 KN-mQ=2*490.5=918 KN > 879.4 KN推論：雖然加強的雙排層比不加強的雙排層的恒載跨中彎矩彎曲的支點剪力均勻略有增加。但M和Q均比實際產(chǎn)生的有較大的富余，故選用加強的雙排層應該是安全的。補充計算如下：4.5.3加強桿增加的彎矩和剪力計算加強桿-根約80kg；每節(jié)需增加8根，則每m增加重量 q=8*80/3=213.3

8、kg/m增加的彎矩 M= q/8*l2=2.133*362/8=345.5 KN·m增加的剪力 Q= q/2*l=2.133*36/2=38.4 KN4.5.4最終強度計算M=13500 KN·m > （7719.9+345.5）=8065 KN·mQ=918 KN > (841.1+38.4)=879.5 KN結論：通過上述演算，可見采用加強的雙排雙層貝雷橫梁，其強度即可滿足工程實施（便橋能通過16m3混凝土罐車）的安全需求。5、 橫梁設計及驗算橫梁擬采用16Mn I28a 每節(jié)桁架（3.0m）配置3根橫梁。查表的 I=7115cm4；Wx=508.

9、2cm3；43.47kg/m；S=292.7cm35.1橫梁計算簡圖如右下圖所示（長度單位m）：混凝土罐車過橋時，令其緩慢居中行駛，故不考慮活載的偏載影響。5.2荷載5.2.1橫梁上的恒載面板及橫梁：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=q1+q2=2.25+0.435=2.685KN/m恒載最大彎矩M恒=q*l2/8=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橫梁上的活載最大罐車的后軸重為17.33T=173.3

10、 KN活載的支點反力（剪力）RA=RB=173.3/2=86.65 KN活載的最大彎矩MC=MO=86.65*1.35=117 KN·m5.3活載沖擊系數(shù)1+u計算的方法同前，計算簡支梁的基頻f1=/2l2=3.1416/（2*4.52）*=3.1416*0.058*104/（2*452）=44.99 HZ查表得：u=0.45；1+u=1.455.4橫梁上的內(nèi)力組合跨中彎矩MMAX=6.8+1.45*117=176.45 KN·m支點剪力QMAX=6.041+1.45*86.65=131.68 KN5.5橫梁應力驗算彎曲應力=M/W=1.76.45*104/508.2=34

11、72 kg/cm2 > 2730kg/cm2可見，橫梁的彎曲應力已遠超材料的容許值1.3*2100=2730 kg/m2是不安全的。故不得不另選工字鋼規(guī)格。5.6橫梁更改的應力驗算現(xiàn)將橫梁改選為I32a I=11080cm4；WX=692.5cm3；S=400.5cm3彎曲應力=176.45*104/692.5=2548 kg/cm2剪應力=Q*S/I*b式中：Q-截面的剪力 Q=131.68 KNS-截面的凈面矩 S=400.5 cm2I-截面的慣性矩 I=11080 cm4b-截面的腹板厚度 b=0.95 cm代入得：剪應力=131.68*102*400.5/11080*0.95=5

12、01 kg/cm2 < Q=1200 kg/cm2結論：通過上述演算可知，橫梁必須改用16Mn材質(zhì)I32a（或以上的規(guī)格），其強度才能滿足安全的要求，否則將不安全。6、 設計計算（邊跨桁梁）6.1計算簡圖 6.2 荷載6.2.1 恒載邊跨上部結構擬采用加強單層雙排貝雷桁架。橫梁為I32a 52.69 kg/m，單根重5*52.69=263.5kg=2.63KN?？v梁和橋面采用標準橋面板：寬2.0m，長6.0m，重1.8T恒載計算列表如下：序號構件名稱單件重（KN）每節(jié)重（KN）縱橋向（KN/m）1貝雷主梁2.710.83.62加強桿0.83.21.073橫梁2.637.92.634前面板

13、18186.05銷子0.030.360.126花架0.331.980.667其他0.22合計14.36.2.2活載與計算中跨時相同6.3內(nèi)力分析與計算最大彎矩發(fā)生在跨中最大剪力發(fā)生在支座附近。6.3.1恒載內(nèi)力：M跨中=14.3*212/8=788.3 KN·mQ支座14.3*21/2=150.2 KN支座反力 F支=Q支座=150.2 KN6.3.2活載內(nèi)力6.3.2.1活載內(nèi)力計算M影響線（長度單位m）跨中彎矩M=173.3*5.25+173.3*5.25*（10.5-3.4）/10.5+173.3*5.25*（10.5-1.35）/10.5+30*5.25*（10.5-3.4-

14、1.85）/10.5=909.8+615.2+792.8+78.75=2396.6 KN-m支點剪力（長度單位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=490.2 KN6.3.2.2沖擊系數(shù)1+u計算邊桁架梁的基頻f=/2 l2式中：IC-結構跨中的截面慣性矩 IC=2*cm4E-結構材料的彈性模數(shù) E=2.1*1011 N/m2mc-延米結構重力 mc=14.3KN/m=1430N·S2/m2l-結構計算跨桁l=21.0m

15、代入公式得：f=3.1416/（2*212）=3.1416*1841/（2*212）=6.557HZu=0.1767*lnf-0.0157=0.3161+u=1.3166.4荷載組合跨中彎矩M=788.3+1.316*2396.6=3942.2 KN·m支點剪力Q=150.2+1.316*490.2=795.3 KN6.5最終強度驗算加強的雙排單層M=2*3375=6750 KN-m > 3942 KN-mQ=2*490.5=981 KN > 795.3 KN結論：邊跨采用加強的雙排單層貝雷桁架是安全的。7、下部結構驗算中間墩采用529的鋼管群樁基礎。橋墩主面和橫斷面見附

16、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=（17.3+2.13）=19.43 KN/m中跨傳給墩的反力 F1=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邊跨傳給墩的反力F2=1/2*21*14.3=150.2 KN上部恒載傳給墩的總反力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.

17、6=518 KN7.1.3墩頂荷載組合F=F恒+F活=500+518=1018 KN7.2墩身荷載樁：529 177kg/m=1.77KN/mG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根樁組成，考慮到每根

18、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鋼管樁承載力驗算鋼便橋水中位于2-2粉土層中，該土層厚達30m，地基承載力基本容許值fac=135kpa；土層的樁側(cè)土摩擦阻力標準值qik=35kpa。鋼板樁的入土深度按8.0m考慮。求得單樁承載力：P=1/2Uilizi=1/2*0.529*8*35=232 KN7.5鋼管樁承載力驗算P=232 KN > N=180 KN結論：鋼管樁入土8.0m就能保證群樁基礎安全。8、 關于橫梁加強的補充計算 將I28a改為I32a的方案，雖然在設計計算中行的通，但經(jīng)過多方努力，16Mn材質(zhì)的I32a在市場上很難找到，而且其他配件匹配也有問題，所以只能采取對原橫梁加強的方法。先對原橫梁在中部3m范圍的底部加焊“T”型鋼。其腹板為87*11mm，翼板為176*13mm。T鋼總高100mm。I28a：I=7115cm4 F=55.37cm求重心： =16.0516cm =16955cm4cm3彎曲應力剪應力經(jīng)驗算，加強后的橫梁能夠滿足16m3罐車安全要求。9、36.0m鋼桁梁剛度