鋼便橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算貝雷架

1、鄧金河便橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算主題詞：鄧金河便橋 設(shè)計(jì) 計(jì)算內(nèi)容摘要：運(yùn)用材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)方面的知識(shí)，對(duì)便橋各部受力進(jìn)行了力學(xué)分析和計(jì)算，通過(guò)這些計(jì)算，選定橋面系各部構(gòu)造的材料、型號(hào)和尺寸，選定主桁架的型式和跨度。為鋼橋的設(shè)計(jì)與受力分析提供了一些參考性的思路。青銀高速公路齊河至夏津段一合同段起點(diǎn)里程K0+000K15+000，全長(zhǎng)15Km，為方便施工，在施工前先要修通主線施工便道，在K4+570處跨越鄧金河時(shí)需要修便橋一座，鄧金河常水位17.80m，河岸地面高程19.30m，常水位時(shí)水面寬度10m。地基土為亞粘土，通過(guò)輕型動(dòng)力觸探試驗(yàn)，測(cè)得橋位處地基容許承載力110KPa。因?yàn)槭┕ぶ谐Ｓ兄剀囃ㄟ^(guò)，擬

2、以30t汽車作為其設(shè)計(jì)荷載，主梁型式采用貝雷鋼梁，計(jì)算跨徑12m。鋼梁組合形式為雙排單層，共需16片標(biāo)準(zhǔn)貝雷，下承式結(jié)構(gòu)，兩組貝雷鋼梁間凈距4m，同一組的兩片貝雷之間在豎直方向和水平方向以L8的角鋼相連接形成整體，增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。橫梁采用I28a的工字鋼，每片標(biāo)準(zhǔn)貝雷的下弦桿上橫放四根I28a工字鋼，工字鋼長(zhǎng)度6m，工字鋼在水平方向伸出貝雷50cm,伸出部分以L8角鋼與上弦桿連接，增加全橋的結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。共需16根I28a工字鋼，工字鋼間距為100cm和40cm交替布置。工字鋼上面放置16根縱梁，縱梁為10×15的方木，方木材質(zhì)為東北紅松，厚度為15cm，寬度為10cm,縱梁間距25

3、cm，縱梁上面滿鋪15×10的方木做為橋面板，橋面板厚為10cm，材質(zhì)為東北紅松，橋面板單根長(zhǎng)4m，共需80根橋面板。便橋各部分構(gòu)造設(shè)計(jì)與計(jì)算敘述如下：一、 橋面板的設(shè)計(jì)與計(jì)算公路鋼橋標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)橋面寬度3.70m，公路施工車輛及施工機(jī)械寬度一般不超過(guò)2.5m，施工車輛與機(jī)械可以安全通過(guò),故確定橋面寬度為3.70。橋面板初步選定用木橋面板，擬選用15×10的方木滿鋪，方木厚度為10cm, 方木之間以耙釘連接，方木材質(zhì)為優(yōu)質(zhì)紅松，長(zhǎng)度4.0m，共需80根方木，汽車后軸重240KN，雙橋8輪，單輪壓力30KN，小于木橋面板容許承載力60KN的要求，故可用方木做為橋面板。二、 縱梁的

4、設(shè)計(jì)與計(jì)算縱梁用用10×15的方木，材質(zhì)為東北紅松，沿橋梁縱向放置于I28a的工字鋼上，方木厚度15cm，寬度10cm，當(dāng)橋面上有車輛行駛時(shí)，縱梁受力實(shí)際為多跨連續(xù)梁，但為簡(jiǎn)化計(jì)算，以簡(jiǎn)支梁做為其受力模式進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果偏于安全1、 恒載 每根縱梁承擔(dān)的橋面板線荷載q1=hb/16=4.5×0.1×4/16=0.1225KN/m=4.5KN/m3,為東北紅松的重度 縱梁自身線荷載q2=hb=4.5×0.15×0.1=0.0675 KN/m合力的線荷載q= q1+ q2=0.19 KN/mM靜max=0.125ql2=0.125×0.19

5、×12=0.0237 KN/mQ靜max=0.5ql=0.5×0.19×1=0.095 KN/m2、活載汽車在橋面上對(duì)縱梁的彈性分布，當(dāng)橋面板厚度在10cm以下時(shí)，其分布寬度約為1.22m。汽30后軸重240KN，四組輪胎，每組輪重60 KN，在橋梁橫斷面內(nèi)共有16根縱梁，其間距為25cm，則作用在每根縱梁上的活載為P=60×103×25/122=12295 N沖擊系數(shù)1+=1+15/（37.5+1）=1.390，單根縱梁上汽車產(chǎn)生的最大彎矩M=0.25Pl（1+）=0.25×12295×1×1.390=4272.

6、5N·m縱梁端部剪力：（見(jiàn)輪胎偏載示意圖）偏載系數(shù)=（4.9+15）/34.9=0.57Q=×P（1+）=0.57×12295×1.390=9741N縱梁截面應(yīng)力縱梁截面抗彎模量W=1/6bh2=1/6×10×152×10-6=375×10-6m3彎拉應(yīng)力w=M/W=(4272.5+23.7)/375×10-6=11.5MPa<w=12 MPa,安全剪應(yīng)力=Q/hd=(9741+95)/（0.15×0.1）=0.66MPa<=1.9MPa,安全，w為東北紅松順紋方向的容許彎拉應(yīng)力，為

7、東北紅松順紋方向的容許剪應(yīng)力。故選用10×15的方木做為縱梁，縱梁間距25cm，共需16根縱梁,材質(zhì)為東北紅松。三、橫梁的設(shè)計(jì)與計(jì)算取橫梁計(jì)算跨徑為l=4.5m，汽車輪距b=1.8m ，橫梁受力圖式如下線荷載計(jì)算橋面板與縱梁 q1=rhb=4.5×0.25×1=1.125KN/m橫梁q2=0.434 KN/m故合力q=q1+q2=1.559 KN/m對(duì)AC段MAC=P/l（2c+b）X，c=4.5-1.8-a，顯然當(dāng)x=a時(shí)，MAC有最大值，運(yùn)用數(shù)學(xué)上一元二次拋物線的性質(zhì)，可以得出當(dāng)a=1.8m時(shí)AC段MAC有最大值為86400N·m。此時(shí)c=0.9m

8、，MBD=P/l×（2a+b）×（l-x）=60×103/4.5×（2×1.8+1.8）×（4.5-1.8-1.8）=64800N·m計(jì)算橫梁最大彎矩，近似取靜載跨中與活載最大彎矩疊加，結(jié)果偏于安全Mmax=M靜+M活（1+1/2）=0.125ql2+ M活（1+0.5）=0.125×1.559×103×4.52+86400×（1+0.5×0.390）=107194N·mw=M/W=107194/508.15×10-6=210.9MPaw=297 MPa，

9、安全橫梁撓度計(jì)算f=Pa/6EIl×(2a+c)l2-4a2l+2a3-ca2-c3=10.9mmf/l=10.9/4.5×103=1/413< f/l 1/250,滿足要求 f/l 為容許撓跨比四、主梁桁架的設(shè)計(jì)與計(jì)算1、系數(shù)計(jì)算 汽車重心位置如圖M0=0， 60×（4.0+1.4-x）=120x+120×(x-1.4)，解得x=1.64m 橫向分配系數(shù)k=1/2+e0/B0,e0=3.7-2.5/2=0.6,B0=4.2m,k=1/2+0.6/4.2=0.643 沖擊系數(shù)1+=1+15/(37.5+l)=1+15/(37.5+12)=1.303

10、2、線荷載計(jì)算 橋面q1=rhb=4.5×0.1×4=1.8KN/m縱梁q2=nrhb=16×4.5×0.1×0.15=1.08KN/m橫梁q3=6×4×434×10-3/3=3.47 KN/m鋼桁架q4=2700×10-3×4/3=3.6 KN/m合力q合=9.95 KN/m, 半橋q =q合 /2=4.975 KN/mQ靜=1/2×ql=1/2×4.975×12=29.85 KNQ活=300×(12-1.640)/12=259 KN<Q=nkN斜

11、=2×1.43×171.5=490.5KN,滿足要求Q雙排單層貝雷架容許剪力值主梁彎矩計(jì)算M靜=0.125ql2=0.125×4.975×122=89.55KN·m將車的重心放在跨中計(jì)算M活M活=0.25Pl=0.25×300×12=900 KN·mmax=89.55+900×1.303×0.643=843.6 KN·m<,安全M=1576.4 KN·m為雙排單層貝雷架容許彎矩由活載引起的跨中撓度P=PK（1+）=300×0.643×1.303=25

12、1KNf1=pl3/48EI=251×103×123×109/48×2.1×105×250497.2×104=17.2mm由靜載引起的跨中撓度f(wàn)2=5ql4/384EI=5×4.975×124×1012/384×2.1×105×250497.2×104=2.5mmf=f1+f2=19.7mm,f/l=19.7/12×103=1/609< f/l =1/250,滿足施工要求， f/l為容許撓跨比。此處在計(jì)算鋼梁的跨中撓度時(shí)，未計(jì)算由銷、孔間隙

13、引起的非彈性撓度變形，此部分變形與鋼梁的使用時(shí)間及加工制做的精度有關(guān)。五、 橋臺(tái)的設(shè)計(jì)與計(jì)算橋臺(tái)的平面尺寸初步選為長(zhǎng)5.4m，寬1.0m，橋臺(tái)高度3.0m，C15素砼臺(tái)身，基礎(chǔ)為50cm厚的以10片石混凝土基礎(chǔ)，根據(jù)構(gòu)造要求和剛性角的要求，選定基礎(chǔ)襟邊寬度為30cm，基底拋填50cm厚的片石處理。支座最大剪力為252.7KN，即支座反力最大值為252.7 KN，基底最大應(yīng)力p=(252.7×2+25×5.4×1×3+25×6×1.6×0.5)/（6×1.6）=107.3KPa<p=110 KPa,滿足地基承載力的要求此處=25KN/m3，為混凝土的重度。p=110 KPa為輕型動(dòng)力觸探測(cè)得橋位處地基容許承載力。六、 結(jié)束語(yǔ)根據(jù)以上計(jì)算，主梁桁架選擇加強(qiáng)的單排單層桁架更為合理，但由于施工隊(duì)即有的是不加強(qiáng)的雙排單