贝雷梁钢便桥计算书

1、工程概况

本施工便桥采用321型单层上承式贝雷桁架,栈桥0桥台与老56省道相连,6桥台位于峃口隧道起点位置,横跨泗溪;便桥孔跨布置为10m+515m,全长85米,桥面净宽6米,人行道宽度,纵向坡度+3%,桥面至河床面净高10米,至水面净空为米图1 为钢栈桥截面图;钢栈桥桥面系主体结构由δ=10 mm 花纹钢板、I10 工字钢纵梁间距 m、I20 工字钢横梁长,间距 m组成;桥面板与工字钢采用手工电弧焊焊接连接,桥面系布置于贝雷桁梁之上,与贝雷桁梁之间用U 型螺栓固定;贝雷桁梁由贝雷片拼制而成,横向设置6片,间距,贝雷片之间采用角钢支撑花架连接成整体;

本桥基础为明挖基础,基础为7××的钢筋砼,扩大基础必须坐落于河床基岩上,且基础顶标高低于河床;基础上部墩身均采用φ630 mmδ=8 mm钢管,采用双排桩横桥向各布置2 根,钢管桩之间由平联、斜撑连接;钢管桩顶设双I32 工字钢分配梁;

本桥基础设计为明挖基础,基础采用C25钢筋砼,钢管桩位于砼基础上与预埋钢板焊接牢固,在此不做计算;

护栏10mm花纹钢板Ⅰ10工字钢@30cmⅠ20工字钢@75cm桥面宽度人行道321型贝雷梁双I32承重梁加劲板联结系平联预埋钢板钢筋混凝土基础

图1 钢栈桥截面图单位：mm

2、计算目标

本计算的计算目标为： 1确定通行车辆荷载等级；

2确定各构件计算模型以及边界约束条件； 3验算各构件强度与刚度;

3、计算依据

本计算的计算依据如下：

1 黄绍金, 刘陌生. 装配式公路钢桥多用途使用手册M. 北京: 人民交通出版社,2001

2 钢结构设计规范GB 50017-2003 3 公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004 4 公路桥涵钢结构及木结构设计规范JTJ025-86

4、计算理论及方法

本计算主要依据装配式公路钢桥多用途使用手册黄绍金,刘陌生著.北京：人民交通出版社,、钢结构设计规范GB 50017-2003、公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004、公路桥涵钢结构及木结构设计规范JTJ025-86等规范中的相关规定,通过MIDAS/Civil 2012结构分析软件计算完成;

5、计算参数取值

设计荷载

5.1.1 恒载

本设计采用Midas Civil 建模分析,自重恒载由程序根据有限元模型设定的截面和尺寸自行计算施加;

5.1.2 活载

根据公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004,汽车荷载按公路-Ⅰ级荷载计算,

公路-Ⅰ荷载如图2：

图2 公路-Ⅰ级荷载图

程序分析时,汽车活载作为移动荷载分析,采用车道面加载;为确保行人车辆安全,桥面右侧护栏外侧增设人行道宽度,桥面宽度取值6m,车轮距为 m;汽车限速15 km/h 通过,通行的冲击系数由程序根据设定参数自动计算考虑,在“移动荷载分析控制”中,临时钢栈桥结构基频取值 Hz,根据公路工程技术标准JTG B01-2014规定,冲击系数为u=;

桥面宽度人行道护栏10mm花纹钢板Ⅰ10工字钢@30cmⅠ20工字钢@75cm321型贝雷梁双I32承重梁加劲板联结系平联预埋钢板钢筋混凝土基础

图3 桥面车道布置图

主要材料设计指标

根据钢结构设计规范GB 50017-2003和装配式公路钢桥多用途使用手册黄绍金,刘陌生著.北京：人民交通出版社,,主要材料设计指标如下：

6 计算分析

计算模型及边界条件设置

图4 为钢栈桥Midas 分析模型图;其中,桩基础采用梁单元,桥面板采用板单元;

图4 分析模型

边界条件设置如下：

1桥面系构件连接：桥面板与I10 工字钢纵梁、纵梁与I20 工字钢横梁均采用共节点连接,横梁与贝雷桁梁采用仅受压弹性连接,连接刚度按经验取值100 kN/mm;由于存在仅受压弹性连接,模型对桥面板进行三处约束,各处约束自由度分别为：Dx,Dy,Rz；Dx,Rz；Dy,Rz;

2其余构件连接：贝雷桁梁与2I32 工字钢分配梁采用弹性连接,分配梁与钢管桩采用共节点连接;钢管桩桩底按锚固模拟,约束Dx、Dy、Dz、Rx、Ry、Rz;

计算结果分析

由于Midas 计算结果中,桥面系构件总体变形与贝雷桁梁变形一致,导致桥面系构件变形输出结果远大于实际变形,另外再考虑到桥面系构件跨度均较小,故结果分析中桥面系构件仅以强度满足要求进行控制；贝雷桁梁、分配梁结果分析中以强度、刚度均满足要求进行控制; 6.2.1 桥面板计算结果

图5 为桥面板强度计算结果;由图可以看出桥面板最大应力为：

σ = 故桥面板设计满足安全要求;

图5 桥面板强度

6.2.2I10 工字钢纵梁计算结果

图6 为I10 工字钢纵梁强度计算结果;由图可以看出I10 工字钢最大应力为：

σ = 故I10 工字钢纵梁设计满足安全要求;

图6 I10工字钢纵梁强度

6.2.3I20 工字钢横梁计算结果

图7 为I20 工字钢横梁强度计算结果;由图可以看出I20 工字钢最大应力为：

σ = 193MPa 故I20 工字钢横梁设计满足安全要求;

图7 I20工字钢横梁强度

6.2.4 贝雷桁梁计算结果

1贝雷桁梁强度

图8 为贝雷桁梁强度计算结果;由图可以看出贝雷桁梁最大应力为：

σ = 249MPa 故贝雷桁梁强度设计满足安全要求;

图8 I20贝雷梁强度

2贝雷桁梁刚度

图9 贝雷梁刚度

图9 为贝雷桁梁刚度计算结果;由图可以看出贝雷桁梁最大变形为：

f = 15.4mm 故贝雷桁梁刚度满足安全要求;

2I32 工字钢分配梁计算结果

1分配梁强度

图10I32工字钢分配梁强度

图10 为I32 工字钢分配梁强度计算结果;由图可以看出工字钢最大应力为：

σ = 故I32 工字钢分配梁强度设计满足安全要求; 2分配梁刚度

图11I32工字钢分配梁刚度

图11 为I32 工字钢分配梁刚度计算结果;由图可以看出分配梁最大变形为：

f = 2.86mm 故分配梁刚度满足安全要求;

6.2.6钢管桩计算结果

1钢管桩支反力

图12钢管桩支反力

图13 为钢管桩支反力计算结果;由图可以看出中墩钢管桩最大支反力为：

F = ；

2钢管桩强度计算

图13钢管桩强度

图14 为钢管桩强度计算结果;由图可以看出钢管桩最大应力为：

σ = 故钢管桩强度设计满足安全要求；钢管桩最大应力位于与分配梁连接处,为局部承压应力,其余处应力值范围为：～ MPa;

3钢管桩稳定性计算

钢管桩外露高度为5 m,横向采用10 槽钢连接,纵向未连接,自由高度取5 m;计

算时钢管桩按一端自由,一端固定考虑; 最大钢管桩反力为：F 中=495 kN 计算长度：l0=2h=2×5=10 m 截面面积：A = 回转半径：i =

长细比：λ = l0/ i =1000 / =

查钢结构设计规范,可知轴心压杆容许长细比为：λ =150；稳定系数：φ= ,故有：

λ λ 150

σ = N/A mφ= 495×103 / ×102×

=＜f=215 MPa

综上,钢管桩稳定性设计满足安全要求; 6.2.8 栈桥整体计算结果

表2 栈桥各构件计算结果汇总表

构件名称 桥面板 I10 工字钢纵梁 I20 工字钢横梁 贝雷梁 大横梁 钢管桩 基础承载力 最大应力MPa 193 249 最大变形mm / / / / 是否满足要求 是 是 是 是 是 是 是 备注 7 、施工注意事项

由于现场施工中存在一些模拟计算中无法考虑到的不确定因素,如自然原因或人为原因造成的临时荷载等,为了尽可能的与模拟条件一致,确保施工安全,须注意以下事项：

1. 桥面板与纵梁采用间断焊接连接,横梁两端与贝雷桁梁采用U 型螺栓连接固定,中间段与贝雷桁梁不连接;

2. 贝雷桁梁与底分配梁采用角钢焊接限位固定措施,防止左右偏移扭转; 3. 临时钢栈桥中支点处贝雷桁梁采用16 槽钢竖撑加强,并确保槽钢上下端与贝雷桁梁上下弦杆密贴;

4. 分配梁安设在钢管桩槽口内,并且两侧及底部采用薄钢板与钢管焊接固定;

5、实际施工中,钢栈桥桥跨间距按15m/跨进行施工;