鋼便橋計(jì)算書(共17頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上鋼便橋設(shè)計(jì)與驗(yàn)算1、 項(xiàng)目概況鋼便橋擬采用18+36+21m全長(zhǎng)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（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(jì)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(jì)規(guī)范（GB S0017-2003）裝配式公路鋼橋使用手冊(cè)路橋施工計(jì)算手冊(cè)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(chǎng)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(shù)參數(shù)材料彈模(MP)屈服極限(MP)容許彎曲拉應(yīng)力(MP)提高后容許彎曲應(yīng)力(MP)容許剪應(yīng)力(MP)提高后容許剪應(yīng)力(MP)參考資料Q2352.1E+5235145188.585110.5設(shè)計(jì)規(guī)范Q3452.1E+5345210273120156設(shè)計(jì)規(guī)范貝雷架2.1E+5345240-245N/肢-根據(jù)公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ025-86，臨時(shí)性結(jié)構(gòu)容許應(yīng)力按提高30-40%后使用，本表提高1.3計(jì)。4、 設(shè)計(jì)計(jì)算（中

3、跨桁架）4.1計(jì)算簡(jiǎn)圖按照鋼便橋兩端跨度需有較大縱橫坡的實(shí)際需要，故每跨斷開，只能作為簡(jiǎn)支架計(jì)算，不能作為連續(xù)梁來計(jì)算。4.1.1中跨計(jì)算簡(jiǎn)圖36.0m簡(jiǎn)支梁4.1.2邊跨計(jì)算簡(jiǎn)圖 21.0m簡(jiǎn)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(biāo)準(zhǔn)面板：寬2.0m，長(zhǎng)6.0m，重1.8T。恒載計(jì)算列表如下：序號(hào)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2.16.32.13橋面板181864銷子0.030.720.245花架0

4、.333.961.326其他0.447合計(jì)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(shí)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(jì)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(diǎn)彎矩影響線 （長(zhǎng)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(diǎn)剪力（長(zhǎng)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(jì)通用規(guī)范（5TG D60-2004）補(bǔ)充說明4.3.2選用簡(jiǎn)支梁的基數(shù)f1=/2l2式中：IC-結(jié)構(gòu)跨中的截面慣矩 Ic= cm4=0.02149m4 E-結(jié)構(gòu)材料的彈性模

6、數(shù) E=2.1*106kg/cm2=2.1*1011N/m2 mc-結(jié)構(gòu)跨中處延米結(jié)構(gòu)重力mc=17.3KN=1730kg/mc=1730NS2/m2 L-結(jié)構(gòu)的計(jì)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(dāng)1.5HZ < 1.957 < 14HZ時(shí)：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(qiáng)度驗(yàn)算4.5.1查裝配式公路鋼便橋使用手冊(cè)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(qiáng)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(qiáng)的雙排層比不加強(qiáng)的雙排層的恒載跨中彎矩彎曲的支點(diǎn)剪力均勻略有增加。但M和Q均比實(shí)際產(chǎn)生的有較大的富余，故選用加強(qiáng)的雙排層應(yīng)該是安全的。補(bǔ)充計(jì)算如下：4.5.3加強(qiáng)桿增加的彎矩和剪力計(jì)算加強(qiáng)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(qiáng)度計(jì)算M=13500 KN·m > （7719.9+345.5）=8065 KN·mQ=918 KN > (841.1+38.4)=879.5 KN結(jié)論：通過上述演算，可見采用加強(qiáng)的雙排雙層貝雷橫梁，其強(qiáng)度即可滿足工程實(shí)施（便橋能通過16m3混凝土罐車）的安全需求。5、 橫梁設(shè)計(jì)及驗(yàn)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(jì)算簡(jiǎn)圖如右下圖所示（長(zhǎng)度單位m）：混凝土罐車過橋時(shí)，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(diǎn)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(jì)算的方法同前，計(jì)算簡(jiǎn)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(diǎn)剪力QMAX=6.041+1.45*86.65=131.68 KN5.5橫梁應(yīng)力驗(yàn)算彎曲應(yīng)力=M/W=1.76.45*104/508.2=34

11、72 kg/cm2 > 2730kg/cm2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/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(yīng)力驗(yàn)算現(xiàn)將橫梁改選為I32a I=11080cm4；WX=692.5cm3；S=400.5cm3彎曲應(yīng)力=176.45*104/692.5=2548 kg/cm2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 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(yīng)力=131.68*102*400.5/11080*0.95=5

12、01 kg/cm2 < Q=1200 kg/cm2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(qiáng)度才能滿足安全的要求，否則將不安全。6、 設(shè)計(jì)計(jì)算（邊跨桁梁）6.1計(jì)算簡(jiǎn)圖 6.2 荷載6.2.1 恒載邊跨上部結(jié)構(gòu)擬采用加強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)橋面板：寬2.0m，長(zhǎng)6.0m，重1.8T恒載計(jì)算列表如下：序號(hào)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(qiáng)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(jì)14.36.2.2活載與計(jì)算中跨時(shí)相同6.3內(nèi)力分析與計(jì)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(jì)算M影響線（長(zhǎng)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(diǎn)剪力（長(zhǎng)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(jì)算邊桁架梁的基頻f=/2 l2式中：IC-結(jié)構(gòu)跨中的截面慣性矩 IC=2*cm4E-結(jié)構(gòu)材料的彈性模數(shù) E=2.1*1011 N/m2mc-延米結(jié)構(gòu)重力 mc=14.3KN/m=1430N·S2/m2l-結(jié)構(gòu)計(jì)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(diǎn)剪力Q=150.2+1.316*490.2=795.3 KN6.5最終強(qiáng)度驗(yàn)算加強(qiáng)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(qiáng)的雙排單層貝雷桁架是安全的。7、下部結(jié)構(gòu)驗(yàn)算中間墩采用529的鋼管群樁基礎(chǔ)。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(diǎn)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(yàn)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=1/2Uilizi=1/2*0.529*8*35=232 KN7.5鋼管樁承載力驗(yàn)算P=232 KN > N=180 KN結(jié)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(qiáng)的補(bǔ)充計(jì)算 將I28a改為I32a的方案，雖然在設(shè)計(jì)計(jì)算中行的通，但經(jīng)過多方努力，16Mn材質(zhì)的I32a在市場(chǎng)上很難找到，而且其他配件匹配也有問題，所以只能采取對(duì)原橫梁加強(qiáng)的方法。先對(duì)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(yīng)力剪應(yīng)力經(jīng)驗(yàn)算，加強(qiáng)后的橫梁能夠滿足16m3罐車安全要求。9、36.0m鋼桁梁剛度