钢便桥计算书.doc

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狮子山施工钢便桥

计

算

书

中铁航空港集团峨米铁路
项目经理部三分部
二〇一六年八月

第1章 概 述
1工程概况
1.1便桥设计方案
本便桥设计全长为13m，纵向设计跨径为1跨11.5m，宽7m，采用上承式工字钢组合结构。构成形式为：主要承重构件为10排I56b工字钢组成，排间距0.75m，长12m；桥面防滑花纹钢板，钢面板下设置I20a工字钢做为横向分配梁，间距根选取0.4m，与槽钢桥面板焊接；桥台采用混凝土桥台，基础和台身采用C25混凝土。尺寸根据施工现场情况而定，基础为7.6m长，高0.5m，1.5m宽，桥台长7.2m，高3.5m，宽1.4。本栈桥按容许应力法进行设计。
1.2 设计依据
(1)《公路桥涵设计通用规范》 （JTG D60-2004）
(2)《公路桥涵地基与基础设计规范》 （JTJ024-85）
(3)《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》 （JTJ025-86）
(4)《公路桥涵施工技术规范》 （JTJ041—2000）
(5)《公路钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》 （JTG D62-2004）
1.3 技术标准
(1)设计桥长：13m，单跨11.5m
(3)设计桥宽：净宽7m
(4)设计控制荷载：
设计考虑以下三种荷载：
汽车-20，根据《公路桥涵通用设计规范》，取1.3的冲击系数。
‚50T履带吊机：履带接地尺寸4.5m×0.7m。
③挂车-100级平板车，根据《公路桥涵通用设计规范》，取1.3的冲击系数。
设计仅考虑单辆重车在桥上通行。

图1、汽车-20车荷载布置图

图2、履带吊车荷载布置

图3、挂车-100级加载布置图
1.4自重荷载统计
1）栈桥面层：桥面钢板，单位延米重31.42kg，长12m，中心间距30cm，总重：0.3142*12*23=86.72KN，沿桥跨方向均布线荷载为：86.72/12=7.23KN/m
2）横梁I20a，单位重27.9kg/m,即0.279kN/m，长7m，间距0.4m，总重0.279×7×30=58.59kN，沿桥跨方向总均布线荷载为：5.859 kN/m.
3） 纵梁I56b，单位重115 kg/m,即1.15kN/m，长12m，间距0.75m，总重1.15*10*12=138KN，沿桥跨方向总均布线荷载为：11.5kN/m.
1.5行人荷载
根据《公路桥涵设计通用规范》，取值3 kN/m。
第2章 横梁计算
2.1横梁最不利荷载确定
由于车辆是压在桥面板上，故认为车辆荷载传递到横梁上时是均衡传递的，认为车辆最前后轴距间的横梁承担车辆集中荷载，这是偏于安全考虑的，对比三种车辆荷载作用下单根横梁受力见表2-1：
表2-1三种车辆荷载作用下单根横梁受力
车辆荷载
前后轴距和（m）
分配横梁根数
总轴重（kN）
单根横梁承受（kN）
汽车-20
4.5
11
650
59.09
履带
4.5
11
500
45.5
挂车-100级
6.4
15
1000
66.67
从表中可以看出，挂车荷载作用下，对横梁的受力最不利。
2.2挂车荷载下横梁检算
荷载分析：
桥面槽钢自重荷载为7.23kN/m，横梁自重荷载0.279kN/m
作用在横梁I20a工字钢上的均布线荷载为：7.23*0.4/7+0.279=0.692kN/m
人群荷载：不考虑与汽车同时作用
轮压荷载：按挂车-100车轮压计算
活载P=250*1.3/2=162.5KN/m,恒载q=0.692KN/m
采用RBCCE计算

根据计算结果可知：查的I20a：I=2370cm4 W=237cm3
最大弯矩M=24.62kn ，最大剪力155.65kn ，按照容许应力法进行相关验算
σw=Mmax / rw = 24.62×103/ 237×10-6=103.89Mpa<145Mpa
 强度满足要求；
剪应力τ=VS/Ib
其中剪力V=155.65 kN，I/s=17.2cm，腹板厚b=7mm,代入得τ=155.65×1000/(172×7)=129.28MPa<[τ]=140MPa,满足抗剪强度要求；
第3章 11m跨纵梁计算
3.1 荷载计算
纵向主梁：每排主梁延米重量为115kg/m，总重为：115×10×10-3×12×10＝138kN，换算成桥跨方向均布线荷载为：11.5kN/m
1）自重均布荷载：根据前面的计算可知均布荷载为：
q=7.23+5.859=13.089kN/m
2）人群荷载: 不考虑与车辆同时作用；
3）车辆荷载：按挂车-100验算；
3.2纵向主梁计算
为简化计算，贝雷架的上承受的荷载有集中荷载和均布荷载，均布荷载为桥面系和纵梁自重，集中荷载为车辆荷载，集中荷载按汽车轮压荷载计算，计算模型如图所示，对单片I56b工字钢q=13.089/10+1.15=2.46kN/m，
集中荷载：挂车-100，p1=p2=p3=p4=1.3×(250/10)=32.5KN
用rbcce求得：

最大弯矩M=245.42kn.M，最大剪力79.14kn
查的I56b：I=68512.5cm4 W=2446.69cm3
σw=Mmax / rw =245.42×103/ 2446.69×10-6=100.31Mpa<145Mpa
 强度满足要求；
剪应力τ=VS/Ib
其中剪力V=79.14kN，I/s=47.14cm，腹板厚b=14.5mm,代入得τ=79.14×1000/(471.4×14.5)=11.57MPa<[τ]=83MPa,满足抗剪强度要求；
由计算可见：I56b工字钢作为纵梁，间距0.75m情况，各种车辆均能满足受力要求。
第4章 桥面槽钢计算
桥面板采用[28a槽钢，槽钢下设中心间距400mm的I20a工字钢横梁，桥面板净跨径为300mm（20a工字钢翼板宽度为100mm）。
4.1、荷载计算
其荷载分析如下：
1）自重均布荷载：0.3142*23=7.23kN/m(沿桥跨方向菌斑荷载，对于每根纵梁的均布荷载为0.3142 kN/m
2）人群荷载：不同时考虑
3）[28a纵向槽钢间距30cm，横向分配梁间距为0.4m，纵梁受力计算按照跨径为0.4m的5跨连续梁进行验算
4）汽车轮压
汽车-20级轮压：车轮接地尺寸为0.6m×0.2m,纵梁间距0.3m，0.3×2=0.6，故每组车轮压在2根[28a上，在槽钢上的分布宽度为0.2m；考虑冲击系数1.3，则单根[28承受的线荷载为1.3×140 ÷2÷2÷0.2=227.5kN/m；
挂车-100级轮压：车轮接地尺寸为0.5m×0.2m,纵梁间距0.3m，0.25×2=0.5，故每组车轮压在2根[28a上，考虑冲击系数1.3，则单根[28a承受的线荷载为1.3×250 ÷2÷2÷0.2=406.25kN；
对比上面3种车辆荷载，分别计算挂车-100级作用和75t履带时。
4.2桥面 纵梁计算
当挂车-100级作用在纵梁上，考虑横梁间距为40cm时，其计算模型、弯矩、剪力为：

最大弯矩：4.58KN.m，最大剪力：48.6KN
查的[28a开口侧截面抵抗矩W=35.718cm3，I=217.9 cm4 tw=1.25cm，A=40.02cm2
最大弯矩M=6.28KN.M，最大剪力56.64kn
σw= Mmax /w = 4.58×103/ (35.7×10-6)=128.3Mpa＜145Mpa
 强度满足要求；
τ=V/A，其中剪力取V=48.6kN，A=40.02
τ=48.6×1000/(40.02)=12.14MPa<[τ]=140MPa
满足抗剪强度要求；
刚度验算：
由以上模型可知，将汽车轮压荷载简化为集中荷载，处于跨中时计算的挠度是远远大于实际情况的。以此计算挠度：刚度验算:fmax＜[f]
fmax=Pl3/(48EI) 其中E=2.05×105 MPa
fmax=(81.25×0.43)/(48×2.05×1011×2.179×10-6)
=0.024mm＜[f]=1/400m=10mm
故刚度满足要求
由计算可见：[28a槽钢作为纵梁，间距0.4m情况，各种车辆均能满足受力要求。
第5章 基础设计
5.1基础承载力计算
桥身钢结构自重27.54吨，荷载：拖车100吨
桥梁上部恒载反力N1=27.54/2=13.77T
桥梁上部活载反力N2=100T
桥台自重G=2.5×7.6×0.85×0.4+2.5×7.2×3.5×1+2.5×7.6×1.5×0.5=83.71T
不考虑偏心作用，墩身受中心荷载作用，其地基承载应为：
σ===173.2KPa
注意：桥台基础底部承载力必须>174 KPa，因一般河岸淤泥质地基承载力较低，建议开挖至相应基础深度，并通过试验确定地基承载力，确保满足要求。
5.2 抗滑移稳定验算
台侧土压力按朗肯土压力公式计算。取γ=18kN/m3，ka=0.33，
则墩侧土压力Pa=0.5γh2ka=0.5×18×42×0.33=47.52kN
∑Ni=G=83.71=837kN
∑Pi= Pa =47.42 kN
基底摩擦系数按沙砾取μ=0.35
则kc=0.35×837/47.52= 6.16＞1.3
满足要求。
5.3 抗倾覆验算
墩侧土压力按朗肯土压力公式计算。取γ=18kN/m3，ka=0.33，
则墩侧土压力Pa=0.5γh2ka=0.5×18×42×0.33=47.52kN
于是，倾覆力矩
M1=Pa×0.3h = 47.52×0.33×4= 62.73kN·m
墩身抗倾覆力矩
M2=G·0.5×4= 837×2= 1674kN·m
抗倾覆稳定系数
K0 =M2/M1 =1674/62.73 = 26.68＞1.5
满足

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