鋼便橋計算書

1、精選文檔可編輯鋼便橋設(shè)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(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(小529) 群樁基礎(chǔ)。2、遵循的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范2.1 遵循的技術(shù)規(guī)范公路橋涵設(shè)計通用規(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(shù)標(biāo)準(zhǔn)2.2.1 車輛荷載根據(jù)工程需要，該鋼便橋只需通過混凝土罐車。目前市場上上最大罐車為16m3?？哲囍貫?

2、16.6T 混凝土重 16*2.4=38.4T?？傊?16.6+38.4=55.0T 。16m 3罐車車輛軸重5T材料Q235Q345貝雷架2.2.2便橋斷面n=l一 2.2.3鋼便橋限制速度5km/h3、主要材料及技術(shù)參數(shù)彈模(MP)2.1E+52.1E+52.1E+5屈服極限(MP)235345345容許彎曲拉應(yīng)力(MP)145210240提高后容許彎曲應(yīng)力(MP)188.5273容許剪應(yīng)力(MP)85120245N/ 肢提高后容許剪應(yīng)力(MP)110.5156資料設(shè)計規(guī)范設(shè)計規(guī)范根據(jù)公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范JTJ025-86 ,臨時性結(jié)構(gòu)容許應(yīng)力按提高30-40%后使用，本表提高1

3、.3計。4、設(shè)計計算(中跨桁架)4.1 計算簡圖18n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36miy4.1.2 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(jié)構(gòu)采用裝配式公路鋼橋一一貝雷雙排雙層。橫梁為128a43.47kg/m 。單根重5*43.47=217.4kg=2.17KN;縱梁和橋面采用標(biāo)準(zhǔn)面板: 寬 2.0m ,長 6.0m ,重 1.8T。恒載計算列表如下：廳P構(gòu)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2.1

4、6.32.13橋面板181864銷子0.030.720.245花架0.333.961.326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'36m6N最大剪力發(fā)生在支座處4.3.1 恒載內(nèi)力M 跨中=(q/8 ) 12=17.3*36 2/8=2802 KN-mQ 支座"q1/2=17.3*36/2=311.4 KN支座反力F=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

5、矩影響線(長度單位m)st 17.35T I7.MT 1?-MT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(shè)計通用規(guī)范(5TG D60-20

6、04 )補充說明4.3.2選用簡支梁的基數(shù)f1= V2l2"E?Ic/mc式中：Ic-結(jié)構(gòu)跨中的截面慣矩 Ic=2148588 cm 4=0.02149m 4E-結(jié)構(gòu)材料的彈性模數(shù) E=2.1*10 6kg/cm 2=2.1*10 11N/m 2m c-結(jié) 構(gòu)跨 中 處延米結(jié)構(gòu)重力mc=17.3KN=1730kg/ mc=1730NS 2/m 2L-結(jié)構(gòu)的計算跨徑l=36.0m將上述數(shù)據(jù)代入式中：f1 =3.1416/ (2*36 2) <2.1*1011*0.02149/1730 =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：u=0.1767lnf-0.0157=0.1186-0.0157=0.1029枳.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 強度驗算4.5.1 查裝配式公路鋼便橋使用手冊表 5-6（不安全）雙排雙層M=2*3265.4=6530.8 KN-m < 7719.9 KN-m4.5.2 選用加強的雙排雙層M=2*6750=13500 KN-m >> 7719.9 KN-mQ=2*490.5=918 KN > 8

8、79.4 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(yīng)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Aq=8*80/3=213.3kg/m增加的彎矩 AM= q/8*l 2=2.133*36 2/8=345.5 KN m增加的剪力 aQ=A 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 >

9、（841.1+38.4）=879.5 KN結(jié)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16m 3混凝土罐車）的安全需求。5、橫梁設(shè)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=7115cm 4; Wx=508.2cm 3; 43.47kg/m ; S=292.7cm 35.1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1.8Tqi=18/2/6*1.5=2.25 KN/m橫梁自重q2=43.47kg/m

10、=0.435 KN/m總恒載 q=q i+q 2=2.25+0.435=2.685KN/m恒載最大彎矩 M 恒=4*1 2/8=1/8*2.685*4.5 2=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 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=M 0=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= tt/21 2 "E.Ic/m =3.1416/ (2*4.5

11、2) *2.1*1011 * 7.115*10 5/43.5=3.1416*0.058*10 4/ (2*45 2) =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 M max =6.8+1.45*117=176.45 KN m支點剪力 Q max =6.041+1.45*86.65=131.68 KN5.5 橫梁應(yīng)力驗算彎曲應(yīng)力=M/W=1.76.45*104/508.2=3472 kg/cm 2 > 2730kg/cm 2可見，橫梁的彎曲應(yīng)力已遠(yuǎn)超材料的容許值1.3*2100=2730 kg/m 2是不安全的。故不得不另選工字鋼規(guī)格。5.

12、6 橫梁更改的應(yīng)力驗算現(xiàn)將橫梁改選為 132a I=11080cm 4; Wx=692.5cm 3; S=400.5cm 3彎曲應(yīng)力=176.45*10 4/692.5=2548 kg/cm 2剪應(yīng)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 cm 2I-截面的慣性矩I=11080 cm 4b-截面的腹板厚度b=0.95 cm代入得：剪應(yīng)力=131.68*10 2*400.5/11080*0.95=501kg/cm 2 < Q=1200kg/cm 2結(jié)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

13、足安全的要求，否則將不安全。6、設(shè)計計算（邊跨桁梁）6.1 計算簡圖1 21 付.6.2 荷載6.2.1 恒載邊跨上部結(jié)構(gòu)擬采用加強單層雙排貝雷桁架。橫梁為132a 52.69 kg/m ,單根重5*52.69=263.5kg=2.63KN?？v梁和橋面采用標(biāo)準(zhǔn)橋面板：寬 2.0m ,長6.0m ,重 1.8T恒載計算列表如下:廳P構(gòu)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2.637.92.63418186.05銷子0.030.360.126花架0.331.980.667其他0.22_計14.36.2.2 活載與計算

14、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*21 2/8=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）3T 1 無 33T733 L7.33T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* (10.5-3.4-1.85 ) /10.5=909.8+615.2+792.8+78.

15、75=2396.6KN-m支點剪力(長度單位m)3T 17.33T17.32T 17,337Q=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=兀/2 l 2 JE* Ic/mc式中：Ic-結(jié)構(gòu)跨中的截面慣性矩Ic=2*1154868cm 4E-結(jié)構(gòu)材料的彈性模數(shù) E=2.1*10 11 N/m 2mc-延米結(jié)構(gòu)重力 mc=14.3KN/m=1430NS2/m 21-

16、結(jié)構(gòu)計算跨桁l=21.0m代入公式得:f=3.1416/ (2*21 2) 12.1*1011 *0.023097/1430 =3.1416*1841/(2*21 2)=6.557HZu=0.1767*1nf-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(jié)論：邊跨采用加強的雙排單層貝雷桁

17、架是安全的。7、下部結(jié)構(gòu)驗算中間墩采用小529的鋼管群樁基礎(chǔ)。橋墩主面和橫斷面見附圖7.1 墩頂荷載7.1.1 恒載中跨跨徑l=36.0m中跨延米重 q= (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上部包載傳給墩的總反力F ®=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

18、*(36-3.4)/36 +30*(36-5.4-1.85)/36=173.3+162.2+156.9+25.6=518 KN7.1.3 墩頂荷載組合F=F 恒+F 活=500+518=1018 KN7.2 墩身荷載樁：5299 177kg/m=1.77KN/mG 樁=9*18*1.77=286.7KN樁頂連梁 132b 57.71kg/m=0.577 KN/mG 連梁=6*4*0.577=13.8 KN支點梁 145b 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=

19、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(dá)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(biāo)準(zhǔn)值 qik=35kpa 。鋼板樁的入土深度按 8.0m考慮。求得單樁承載力：P=1/2U 2 加zi=1/2* 兀*0.529*8*35=232 KN7.5 鋼管樁承載力驗算P=232 KN > N=180 KN結(jié)

20、論：鋼管樁入土 8.0m就能保證群樁基礎(chǔ)安全。8、關(guān)于橫梁加強的補充計算將128a改為132a的方案，雖然在設(shè)計計算中行的通，但經(jīng)過多方努力,16Mn材質(zhì)的132a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=7115cm4F=55.37cm求重心：55.37*(14 10) 1.1*8.7*(10-8.7/2) 17*1.32/2x55.37 9.57 22.1=16.05 M6cmo 1 Q87,1 Q13,J 7115 5

21、5.37*82 *8.73 9.57 *( 6)2 *1.33*17 22.1*(16 -)2122122=16955cm 41695522770.7 cm3彎曲應(yīng)力-4176.45*10770.722289kg/cm2_22289kg / cm 1.3* 2100 2730kg / cm131.86 102 292.77115 0.85剪應(yīng)力2_2638.2kg / cm 1200kg/cm經(jīng)驗算，加強后的橫梁能夠滿足16m 3罐車安全要求9、36.0m鋼桁梁剛度驗算9.1 鋼桁梁的剛度是由“擾度”與跨度之比來表達(dá)的。對與鋼便橋的擾度(容許)尚未在有關(guān)的規(guī)范中找到參照有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)的資料及臨時便

22、橋的工程路點，其容許擾度暫以fL來衡量9.2 鋼便橋的擾度便橋的擾度應(yīng)由以下擾度構(gòu)成：自重擾度、貝雷桁架非彈性擾度（即軸 間距產(chǎn)生的擾度）和活載擾度。9.2.1 自重擾度若以每根桿件（貝雷架各桿件）的自重構(gòu)件內(nèi)力、壓縮變形來計算，將 是較于繁瑣的一項工作，現(xiàn)在簡便的計算。q 17.3 2,133 19.433 KN m 1.95T m 19.50 kg cm4I 2 4596255 9192510cmE 2.1 106 kg cm2l 3600cm4- 45ql 519.53600跨中擾度:384EI3842.1 1069.129104519.5 1,679 1014才 2.22cm3.84

23、2.1 9,129 109.2.2 貝雷梁非彈性擾度據(jù)貝雷桁架擾度計算經(jīng)驗公式當(dāng)桁架節(jié)數(shù)是偶數(shù)時：f dn2 q式中：d-常數(shù) 對雙層桁架d=01717cmn-節(jié)數(shù)此處n=12f' 0.171 7 1 22 8 3.09cm此計算值為新國產(chǎn)貝雷，軸間隙為0.05。實際間隙為工廠加工精度有關(guān),也與貝雷使用的程度有關(guān)。故這里引入 1.5的增大系數(shù)f 1.5 3.09 4.635cm31 T.3Ur10.2.3活載擾度分別以四個集中荷載（罐車軸重）求算跨中c點的擾度，最后疊加求出活載擾度。從計算簡圖中得出跨中擾度_ 2. 2fPb 3l 4b 當(dāng) a b 時48 EI第1個集中力：p 3.0

24、Tb 183.4 1.85 12.75m; a 3b 12.75 23.25代入得:fc13000 1275 3 36002 4 1275248 2.1 106 9.1291.275 106 32.38 106_ 1248 2.1 9.129 10第2個集中力：P 17.33T17330kgb 183.4 14.6m;a 36 14.6代入得:1060.135cm21.4mfc2_ 217330 1460 3 3600-24 1460_ 1248 2.1 9.129 101217.33 1.46 106 30.35 10648 2.1 9.129 10120.835cm第3個集中力：P 17.33T17330kg;a b 18.0mfc3Pl348EI3317.33 10360048 2.1 106 9.129 1060.879cm第4個集中力：P 17330kg；b 181.35 16.65m;a 36 16.65 19.35m4 173