貝雷架便橋設(shè)計計算方法

1、貝雷架便橋計算書目 錄第1章 設(shè)計計算說明11.1 設(shè)計依據(jù)11.2 工程概況11.3.1 主要技術(shù)參數(shù)11.3.2 便橋結(jié)構(gòu)3第2章 便橋橋面系計算42.1混凝土運輸車作用下縱向分布梁計算4計算簡圖42.1.2.計算荷載42.1.3. 結(jié)算結(jié)果52.1.4 支點反力52.2履帶吊作用下縱向分布梁計算52.2.1. 計算簡圖52.2.2 計算荷載62.2.3 計算結(jié)果62.2.4. 支點反力62.3分配橫梁的計算72.3.1.計算簡圖72.3.2. 計算荷載72.3.3. 計算結(jié)果7第3章 貝雷架計算93.1 混凝土運輸車作用下貝雷架計算9最不利荷載位置確定93.1.2 最不利位置貝雷架計算模

2、型113.1.3 最不利荷載位置貝雷架計算結(jié)果113.2 履帶吊作用下貝雷架計算143.1.1 最不利位置貝雷架計算模型143.1.2 最不利荷載位置貝雷架計算結(jié)果153.1.3 腹桿加強后最不利荷載位置貝雷架計算結(jié)果17第4章 橫梁及鋼管樁計算213.1.橫梁計算213.1.1 履帶吊工作狀態(tài)偏心15cm213.1.2 履帶吊工作狀態(tài)（無偏心）223.1.3 履帶吊偏心60cm走行狀態(tài)233.1.4 履帶吊走行狀態(tài)（無偏心）243.1.5 混凝土運輸車偏心130cm通過狀態(tài)263.1.6 混凝土運輸車無偏心通過狀態(tài)273.2最不利荷載位置鋼管樁計算結(jié)果283.2.1 計算荷載283.2.2

3、計算結(jié)果29第1章 設(shè)計計算說明1.1 設(shè)計依據(jù)；大橋全橋總布置圖（修改初步設(shè)計）；鐵路橋涵施工規(guī)范（TB10203-2002）；鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50017-2003；路橋施工計算手冊；橋梁工程、結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)；其他相關(guān)規(guī)范手冊。1.2 工程概況北大河特大橋：位于甘肅省嘉峪關(guān)市境內(nèi)，橋梁起點DK711+296.48，橋梁終點DK712+523.05，全長1076.1m。包括7片12m空間剛構(gòu)、30片32m簡支箱梁、35座橋墩、2座橋臺。北大河特大橋跨越跨越一條河流。河流水文情況：北大河蘭新鐵路便橋河段采用冰溝水文站歷年實測最大洪峰流量910立方米/秒。便橋河段最大洪峰相對應(yīng)最大流速為3.

4、55米/秒。共統(tǒng)計2005年2009年水文資料。1.3 便橋設(shè)計 主要技術(shù)參數(shù)(1)便橋標高的確定：便橋總長度擬定153米，共設(shè)17跨，每跨長度為9米。墩身高度為7米。鋼管打入河床下8米。保證在河流沖刷線以下0.5米。驗算棧橋過水能力和流速的校核，已知斷面形式b=153m h=7m、底坡i=0.5%。 粗糙n=0.03校核流量Q.過水面積A=BH=153*7=1071M2濕周x=B+2H=167m水力半徑R=A/x=6.41m謝才系數(shù) C=R1/6/n=42.04m1/2/s流量Q=AC=3604.8m3/s>910 m3/s(該河流五年內(nèi)最大洪峰流量)滿足要求。(2)荷載確定橋面荷載考

5、慮以下三種情況：公路一級車輛荷載；便橋使用中最重車輛9m³的混凝土運輸車；便橋架設(shè)時履帶吊的荷載。與公路一級車輛荷載比較混凝土運輸車的軸重和軸距都非常不利，所以將其作為計算荷載，將履帶吊架梁工況作為檢算荷載。1臺9m³的混凝土運輸車車輛荷載的立面及平明面如下（參考車型：海諾集團生產(chǎn)HNJ5253GJB(9m³)）：荷載平面圖荷載立面圖P1=6TP2=P3=17T合計：40T履帶吊架梁時荷載立面及平面如下：履帶吊重50t，吊重按15t考慮。（3）鋼彈性模量Es2.1×105MPa；（4）材料容許應(yīng)力： 便橋結(jié)構(gòu)便橋采用（12+12+9）*3連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，便橋

6、基礎(chǔ)采用529*10鋼管樁基礎(chǔ)，每墩位設(shè)置六根鋼管，樁頂安裝2I32b作為橫梁，梁部采用4榀貝雷架，間距450+2700+450mm，貝雷梁上橫向安裝I20b橫梁，橫梁位于貝雷架節(jié)點位置，間距705+705+705+885mm，橫梁上鋪設(shè)16b槽鋼，槽向向下，間距190mm，在橋面槽鋼上焊制12mm短鋼筋作為防滑設(shè)施。第2章 便橋橋面系計算橋面系計算主要包括橋面縱向分布梁16b及橫向分配梁I20b的計算。根據(jù)上表描述的工況，分別對其計算，以下為計算過程。2.1 混凝土運輸車作用下縱向分布梁計算2.1.1 計算簡圖縱向分布梁支撐在橫向分配梁上，按5跨連續(xù)梁考慮，計算簡圖如下：彎矩最不利位置剪力、

7、支點反力最不利位置.計算荷載計算荷載按三種荷載組合分別計算。計算荷載：計算荷載為9m3混凝土運輸車，前軸重由8根槽鋼承擔，每根槽鋼承擔P1=60000/8=7500N，后軸重同樣也由8根槽鋼承擔，每根槽鋼承擔P2=170000/8=21250N. 結(jié)算結(jié)果按上述圖示與荷載，計算縱向分布梁結(jié)果如下：Mmax=3.1049KN*mQmax=20.797KN16b的截面幾何特性為：I=85.3cm4 W=17.5cm3A=25.1cm2 A0=10*（65-8.5*2）*2=960mm2 max= Mmax /W=3.1049·106/17.5·103=179.5N/ mm2&l

8、t;145*1.3=188.5 N/ mm2max= Qmax /A0=20.797·103/960=21.2N/ mm2<85 N/ mm2 支點反力R1=68.3N;R2=76.3N;R3=20930N;R4=2988N;R5=5945N;R6=-527.5N結(jié)論：在9m3混凝土運輸車作用下，縱向分布梁采用16b，間距19cm可滿足施工要求！2.2 履帶吊作用下縱向分布梁計算2.2.1. 計算簡圖履帶吊荷載半跨布置時，為最不利荷載，其計算簡圖如下： 計算荷載單個履帶板寬度為700mm，按由4根槽鋼承擔考慮，履帶吊按吊重25t，并考慮1.3的沖擊系數(shù)與不均載系數(shù)，荷載q=（5

9、5+15）*1.3*10000/2/4500/4=25.3N/mm 計算結(jié)果按上述荷載與圖示，計算結(jié)果為：Mmax=1.539KN*mQmax=11.61KN16b的截面幾何特性為：I=85.3cm4 W=17.5cm3A=25.1cm2 A0=10*（65-8.5*2）*2=960mm2 max= Mmax /W=1.539·106/17.5·103=87.9N/ mm2<145*1.3=188.5 N/ mm2max= Qmax /A0=11.61·103/960=12.1N/ mm2<85 N/ mm2. 支點反力R1=406.3N;R2=-20

10、12N;R3=12782N;R4=21328N;R5=19169N;R6=7281N結(jié)論：在55t履帶吊吊重25t作用下，縱向分布梁采用16b，間距19cm可滿足施工要求！2.3 分配橫梁的計算2.3.1.計算簡圖分配橫梁按支撐于貝雷架的連續(xù)梁計算，荷載由縱向分布梁傳遞，其計算簡圖如下：. 計算荷載分配橫梁的荷載由縱向分布梁傳遞，由計算結(jié)果可知，最不利荷載為履帶吊作用時的荷載，P=24363N。. 計算結(jié)果按上述荷載與計算簡圖計算，計算結(jié)果為：Mmax=25.941KN*mQmax=97.669KNI20b的截面幾何特性為：I=2500cm4 W=250cm3A=39.5cm2 A0=9*（2

11、00-11.4*2）=1595mm2 max= Mmax /W=25.941·106/250·103=103.8N/ mm2<145*1.3=188.5 N/ mm2max= Qmax /A0=97.669·103/1595=61.2N/ mm2<85 N/ mm2 支點反力R1=-74.688KN R2=142.47KN R3=-3.76KN R4=132.44KN結(jié)論：在最不利荷載作用下，分配橫梁采用I20b，間距705*3+885mm可滿足施工要求！第3章 貝雷架計算貝雷架按12+12+9m為一聯(lián)計算，采用平面桿系結(jié)構(gòu)建模，上下弦桿及豎桿使用梁單

12、元BEAM3模擬，斜腹桿使用桿單元LINK1模擬，兩片桁架片之間鉸接，貝雷架的荷載由分配橫梁傳遞，為模擬移動荷載從而找出不利位置，建模時考慮與分配橫梁與縱向分布梁整體建立。3.1 混凝土運輸車作用下貝雷架計算最不利荷載位置確定（1）計算模型模型按12+12+9m連續(xù)梁建模，簡圖如下：移動荷載計算建模簡圖（2）計算荷載 由分配橫梁計算結(jié)果得到，P1=43231N，P2=P3=20930N。（3）結(jié)算結(jié)果 由計算結(jié)果得到，車頭距梁端7.95米時，距梁端6.65米位置為上下弦桿最不利截面，車頭距梁端12.95米時為端腹桿最不利位置，下圖為截面的位移影響線圖。距梁端6.65米截面位移影響線圖距梁端11

13、.91米截面位移影響線圖 最不利位置貝雷架計算模型（1）計算模型模型仍然按12+12+9m連續(xù)梁建模，荷載按上述最不利荷載位置施加，簡圖如下：上下弦桿最不利荷載位置計算簡圖腹桿最不利荷載位置計算簡圖（2）荷載為分配橫梁反力，其值與移動荷載時相同P1=43231N,P2=P3=20930N。 最不利荷載位置貝雷架計算結(jié)果1、上弦桿計算 Mmax=5.35KN*m 對應(yīng)軸力N=343.9KNQmax=49.642KNNmax=-343.9KN210的截面幾何特性為：Ix=2*198=396cm4 Wx=2*39.7=79.4cm3 ix=3.95cmA=2*12.7=25.4cm2 A0=2*5.

14、3*（100-8.5*2）=879.8mm2 (1)強度計算：max= N/A+Mmax /W=343.9*1000/2540+5.35·106/79.4·103=202.8N/ mm2<210*1.3=273Mpamax= Qmax /A0=49.642·103/879.8=56.5N/ mm2<85 N/ mm2(2)穩(wěn)定計算：L=705mm，ix=39.5mm，=705/39.5=18，查x=0.976x=1.0 x=1.05 Ncr=16252507max=N/(x*A)+xMmax /（x*Wx）/(1-0.8*(N/Ncr)=204.2N/

15、 mm2<210*1.3=273Mpa2、下弦桿計算 Mmax=7.29KN*m 對應(yīng)軸力N=-191.76KNQmax=67.525KNNmax=344.12KN210的截面幾何特性為：Ix=2*198=396cm4 Wx=2*39.7=79.4cm3 ix=3.95cmA=2*12.7=25.4cm2 A0=2*5.3*（100-8.5*2）=879.8mm2 (1)強度計算：max= N/A+Mmax /W=191.76*1000/2540+7.29·106/79.4·103=167.3N/ mm2<210*1.3=273Mpamax= Qmax /A0=

16、67.525·103/879.8=76.8N/ mm2<85 N/ mm2(2)穩(wěn)定計算：L=705mm，ix=39.5mm，=705/39.5=18，查x=0.976x=1.0 x=1.05 Ncr=16252507max=N/(x*A)+xMmax /（x*Wx）/(1-0.8*(N/Ncr)=168.9N/ mm2<210*1.3=273Mpa3、腹桿計算Nmax=-213.82KNI8的截面幾何特性為：Ix=99cm4 Wx=25.8cm3 ix=3.21cmA=9.58cm2 (1)強度計算：max= N/A =213.82*1000/958=223.2N/ m

17、m2<200*1.3=260Mpa (2)穩(wěn)定計算(平面外穩(wěn)定因有支撐架，可以不計算穩(wěn)定)：L=1400mm，ix=32.1mm， x=1400/32.1=43.6，查y=0.885max= N/（x*A ）=213.82*1000/（0.885*958）=252.2N/ mm2<200*1.3=260Mpa結(jié)論：在混凝土運輸車荷載作用下，貝雷架各桿件強度滿足要求。3.2 履帶吊作用下貝雷架計算 最不利位置貝雷架計算模型（1）計算模型模型按12+12+9m連續(xù)梁建模，荷載按上述最不利荷載位置施加，簡圖如下：上下弦桿最不利荷載位置計算簡圖腹桿最不利荷載位置計算簡圖（2）最大工況荷載為

18、履帶吊插打鋼護筒，履帶吊自重55t，鋼護筒自重及配件等按15t考慮，并考慮沖擊系數(shù)與不均載系數(shù)1.3，跨中荷載分配比例（全偏載）為0.408：0.173：0.168：0.251，梁端荷載分配系數(shù)（距一側(cè)30cm）為0.508：0：0：0.492跨中布載時最不利的貝雷架分配到的荷載為： q=（55+15）*1.3*10000/4500*0.408=82.51N/mm。梁端布載時最不利的貝雷架分配到的荷載為： q=（55+15）*1.3*10000/4500*0.508=102.73N/mm。3.1.2 最不利荷載位置貝雷架計算結(jié)果1、上弦桿計算 Mmax=6.399KN*m 對應(yīng)軸力N=193.

19、03KNQmax=71.2KNNmax=-523.24KN210的截面幾何特性為：Ix=2*198=396cm4 Wx=2*39.7=79.4cm3 ix=3.95cmA=2*12.7=25.4cm2 A0=2*5.3*（100-8.5*2）=879.8mm2 (1)強度計算：wmax= N/A+Mmax /W=193.03*1000/2540+6.399·106/79.4·103=156.6N/ mm2<210*1.3=273Mpamax= N/A=523.24*1000/2540=206N/ mm2<200*1.3=260Mpamax= Qmax /A0=7

20、1.2·103/879.8=80.9N/ mm2<160 N/ mm2(2)穩(wěn)定計算：L=705mm，ix=39.5mm，=705/39.5=18，查x=0.976x=1.0 x=1.05 Ncr=16252507max=N/(x*A)+xMmax /（x*Wx）/(1-0.8*(N/Ncr)=155N/ mm2<210*1.3=273Mpa2、下弦桿計算 Mmax=10.718KN*m 對應(yīng)軸力N=-272.7KNQmax=119.1KNNmax=523.36KN210的截面幾何特性為：Ix=2*198=396cm4 Wx=2*39.7=79.4cm3 ix=3.95c

21、mA=2*12.7=25.4cm2 A0=2*5.3*（100-8.5*2）=879.8mm2 (1)強度計算：max= N/A+Mmax /W=272.7*1000/2540+10.718·106/79.4·103=242.3N/ mm2<210*1.3=273Mpamax= Qmax /A0=119.1·103/879.8=135.3N/ mm2<160 N/ mm2(2)穩(wěn)定計算：L=705mm，ix=39.5mm，=705/39.5=18，查x=0.976x=1.0 x=1.05 Ncr=16252507max=N/(x*A)+xMmax /（

22、x*Wx）/(1-0.8*(N/Ncr)=240.2N/ mm2<210*1.3=273Mpa3、腹桿計算Nmax=-242.32KNI8的截面幾何特性為：Ix=99cm4 Wx=25.8cm3 ix=3.21cmA=9.58cm2 (1)強度計算：max= N/A =242.32*1000/958=252.9N/ mm2<200*1.3=260Mpa (2)穩(wěn)定計算(平面外穩(wěn)定因有支撐架，可以不計算穩(wěn)定)：L=1400mm，ix=32.1mm， x=1400/32.1=43.6，查y=0.885max= N/（x*A ）=242.32*1000/（0.885*958）=285.8

23、N/ mm2>200*1.3=260Mpa 端腹桿強度不能滿足要求，需對端腹桿加強，加強方式為在工字鋼橫梁上設(shè)置支撐桿，支撐桿支撐到上弦桿位置，減小對端腹桿的壓力。 腹桿加強后最不利荷載位置貝雷架計算結(jié)果 1、腹桿加強示意圖2、上弦桿計算 Mmax=6.522KN*m 對應(yīng)軸力N=189.65KNQmax=72.461KNNmax=-520.87KN210的截面幾何特性為：Ix=2*198=396cm4 Wx=2*39.7=79.4cm3 ix=3.95cmA=2*12.7=25.4cm2 A0=2*5.3*（100-8.5*2）=879.8mm2 (1)強度計算：wmax= N/A+M

24、max /W=189.65*1000/2540+6.522·106/79.4·103=156.8N/ mm2<210*1.3=273Mpamax= N/A=523.24*1000/2540=206N/ mm2<200*1.3=260Mpamax= Qmax /A0=72.46·103/879.8=82.3N/ mm2<160 N/ mm2(2)穩(wěn)定計算：L=705mm，ix=39.5mm，=705/39.5=18，查x=0.976x=1.0 x=1.05 Ncr=16252507max=N/(x*A)+xMmax /（x*Wx）/(1-0.8*(

25、N/Ncr)=158.3N/ mm2<210*1.3=273Mpa3、下弦桿計算 Mmax=11.041KN*m 對應(yīng)軸力N=-273.2KNQmax=122.69KNNmax=521KN210的截面幾何特性為：Ix=2*198=396cm4 Wx=2*39.7=79.4cm3 ix=3.95cmA=2*12.7=25.4cm2 A0=2*5.3*（100-8.5*2）=879.8mm2 (1)強度計算：max= N/A+Mmax /W=273.2*1000/2540+11.041·106/79.4·103=246.6N/ mm2<210*1.3=273Mpam

26、ax= Qmax /A0=122.69·103/879.8=139.5N/ mm2<160 N/ mm2(2)穩(wěn)定計算：L=705mm，ix=39.5mm，=705/39.5=18，查x=0.976x=1.0 x=1.05 Ncr=16252507max=N/(x*A)+xMmax /（x*Wx）/(1-0.8*(N/Ncr)=243.2N/ mm2<210*1.3=273Mpa4、腹桿計算Nmax=-158.67KNI8的截面幾何特性為：Ix=99cm4 Wx=25.8cm3 ix=3.21cmA=9.58cm2 (1)強度計算：max= N/A =158.67*100

27、0/958=165.6N/ mm2<200*1.3=260Mpa (2)穩(wěn)定計算(平面外穩(wěn)定因有支撐架，可以不計算穩(wěn)定)：L=1400mm，ix=32.1mm， x=1400/32.1=43.6，查y=0.885max= N/（x*A ）=158.67*1000/（0.885*958）=187.1N/ mm2<200*1.3=260Mpa 端腹桿強度不能滿足要求，需對端腹桿加強，加強方式為在工字鋼橫梁上設(shè)置支撐桿，支撐桿支撐到上弦桿位置，減小對端腹桿的壓力。結(jié)論：在履帶吊荷載作用下，貝雷架端部加強后，強度滿足要求。第4章 橫梁及鋼管樁計算3.1.橫梁計算3.1.1 履帶吊工作狀態(tài)偏

28、心15cm1、計算簡圖2、 計算荷載 計算荷載考慮55t履帶吊重15t工作狀態(tài)下，沖擊系數(shù)與不均載系數(shù)按1.3采用，q=（55+15）*1.3*10000/2/700=650N/mm3、計算結(jié)果按上述荷載與計算簡圖計算，計算結(jié)果為：Mmax=86.63KN*mQmax=434KN2I32b的截面幾何特性為：I=11620*2=23240cm4 W=726*2=1452cm3A=73.4*2=146.8cm2 A0=2*11.5*（320-15*2）=6670mm2 max= Mmax /W=86.63·106/1452·103=59.7N/ mm2<145*1.3=1

29、88.5 N/ mm2max= Qmax /A0=434·103/6670=65.1N/ mm2<85 N/ mm2 4、支點反力 R1=453.78KN R2=191.35KN R3=385.53KN結(jié)論：履帶吊在偏心15cm工作狀態(tài)下，橫梁采用2I32b，可滿足施工要求！3.1.2 履帶吊工作狀態(tài)（無偏心）1、計算簡圖2、 計算荷載 計算荷載取用偏心時計算荷載，q=（55+15）*1.3*10000/2/700=650N/mm3、計算結(jié)果按上述荷載與計算簡圖計算，計算結(jié)果為：Mmax=79.76KN*mQmax=399.63KN2I32b的截面幾何特性為：I=11620*2

30、=23240cm4 W=726*2=1452cm3A=73.4*2=146.8cm2 A0=2*11.5*（320-15*2）=6670mm2 max= Mmax /W=79.76·106/1452·103=55N/ mm2<145*1.3=188.5 N/ mm2max= Qmax /A0=399.63·103/6670=59.9N/ mm2<85 N/ mm2 4、支點反力 R1=419.41KN R2=191.84KN R3=419.41KN結(jié)論：履帶吊在無偏心工作狀態(tài)下，橫梁采用2I32b，可滿足施工要求！ 履帶吊偏心60cm走行狀態(tài)1、計算簡

31、圖2、 計算荷載 計算荷載考慮55t履帶吊走行狀態(tài)下，沖擊系數(shù)按1.2采用，q=55*1.2*10000/2/700=471.4N/mm3、計算結(jié)果按上述荷載與計算簡圖計算，計算結(jié)果為：Mmax=140.19KN*mQmax=317.45KN2I32b的截面幾何特性為：I=11620*2=23240cm4 W=726*2=1452cm3A=73.4*2=146.8cm2 A0=2*11.5*（320-15*2）=6670mm2 max= Mmax /W=140.19·106/1452·103=96.5N/ mm2<145*1.3=188.5 N/ mm2max= Qm

32、ax /A0=317.45·103/6670=47.6N/ mm2<85 N/ mm2 4、支點反力 R1=337.22KN R2=304.16KN R3=139.24KN結(jié)論：履帶吊在偏心60cm走行狀態(tài)下，橫梁采用2I32b，可滿足施工要求！3.1.4 履帶吊走行狀態(tài)（無偏心）1、計算簡圖2、 計算荷載 計算荷載取用偏心時計算荷載，q=55*1.2*10000/2/700=471.4N/mm 3、計算結(jié)果按上述荷載與計算簡圖計算，計算結(jié)果為：Mmax=127.71KN*mQmax=202.58KN2I32b的截面幾何特性為：I=11620*2=23240cm4 W=726*

33、2=1452cm3A=73.4*2=146.8cm2 A0=2*11.5*（320-15*2）=6670mm2 max= Mmax /W=127.71·106/1452·103=88N/ mm2<145*1.3=188.5 N/ mm2max= Qmax /A0=202.58·103/6670=30.3N/ mm2<85 N/ mm2 4、支點反力 R1=222.36KN R2=335.9KN R3=222.36KN結(jié)論：履帶吊在無偏心走行狀態(tài)下，橫梁采用2I32b，可滿足施工要求！ 混凝土運輸車偏心130cm通過狀態(tài)1、計算簡圖2、 計算荷載 計算荷

34、載考慮40t混凝土運輸車通過狀態(tài)，安全的考慮該荷載由一個墩位承擔，P=40*10000/2=200000N3、計算結(jié)果按上述荷載與計算簡圖計算，計算結(jié)果為：Mmax=59.2KN*mQmax=283.52KN2I32b的截面幾何特性為：I=11620*2=23240cm4 W=726*2=1452cm3A=73.4*2=146.8cm2 A0=2*11.5*（320-15*2）=6670mm2 max= Mmax /W=52.2·106/1452·103=36N/ mm2<145*1.3=188.5 N/ mm2max= Qmax /A0=283.52·103/6670=42.5N/ mm2<85 N/ mm2 4、支點反力 R1=303.3KN R2=174.1KN R3=43.3KN結(jié)論：混凝土運