工字钢便桥设计及荷载验算书

工字钢便桥设计及荷载验算书一、概况为保证施工便道畅通，并保证崆峒山后峡水库定期泻水的需要，经研究决定在胭脂河上修建一座跨河便桥。从结构可靠性、经济性及施工工期要求等多方面因素综合考虑，便桥采用12片45b工字钢作为主梁，6片为一组，两组工字钢间净距90cm，各组工字钢分别由Ф22钢筋横向连接为一整体，保证6片工字钢整体受力，两组工字钢间由10mm钢板连接，钢板底部横向焊接Ф22钢筋做肋，保证小型车辆及三轮农有用车通过。二、荷载分析根据现场施工需要，便桥承受荷载主要由桥梁自重荷载q，及车辆荷载P两部分组成，其中车辆荷载为主要荷载。如图1所示：Pq图1为简便计算方法，桥梁自重荷载按均布荷载考虑，车辆荷载按集中荷载考虑。以单片工字钢受力情况分析确定q、P值。1、q值确定由资料查得45b工字钢每米重87.4kg，再加上联结钢筋及钢板重量，单片工字钢自重按1KN/m计算，及q=1KN/m。2、P值确定根据施工需要，并通过调查，便桥最大要求能通过后轮重60吨的大型车辆，及单侧车轮压力为300KN，单片45b工字钢尺寸如图2：单侧车轮压力由6片梁同时承受，其分布如图3：单侧车轮压力非平均分配于6片梁上，因此必须求出车轮中心点处最大压力maxf，且车轮单个宽25cm，45b工字钢翼板宽15cm，每片工字钢间横向间距为5cm，因此单侧车轮至少同时直接作用于两片工字钢上。而f按图3所示转换为直线分布，如图4：fmaxmaxffff图4由图4可得到maxf=F/2，单片工字钢受集中荷载为maxf/2=75KN。由于便桥设计通过车速为5km/小时，故车辆对桥面的冲击荷载较小，故取冲击荷载系数为0.2，计算得到KNKNP90)2.01(75。三、结构强度检算由图1所示单片工字钢受力图示，已知q=1KN/m，P=90KN，工字钢计算跨径l=11.2m，根据设计规范，工字钢容许弯曲应力w=210MPa，容许图2（单位：mm）图3Ff剪应力=120MPa。1、计算最大弯矩及剪力最大弯距（图1所示情况下）：mKNmmKNmmKNPlqlM68.26742.11/908)2.11(/14822max最大剪力（当P接近支座处时）KNKNmmKNPqlV6.959022.11/12max2、验算强度正应力验算：MPaMPacmmKNwM2105.178150068.267/3max（w为45b工字钢净截面弹性抵抗矩，查表得到为1500cm3）剪力验算：由于工字钢在受剪力时，大部分剪力由腹板承受，且腹板中的剪力较均匀，因此剪力可近似按)/(wwthV计算。wh为腹板净高（除去翼板厚度），wt为腹板厚度，由图2可得到wh=414mm，wt=13.5mm。计算得到：MPaMPammmmKNthVww1201.17)5.13414(6.95max3、整体挠度验算工字钢梁容许挠度cmcmlf8.2400/1120400/,而梁体变形为整体变形，由单侧6片工字钢为一整体进行验算，计算得到：EIFllqf483846534其中q=1KN/mF=360KNE=206×105/cm2I=33760cm4×6633760/1020648)1120(360384)1120(/16542534cmcmcmKNcmmKNfcm82.2考虑车辆荷载非集中荷载，后轮轴重如达60吨时为双桥或三桥车，按《桥梁设计规范》中，双桥车两轴间间距为1.4米，及F可认为如图5所示分布。0.5F0.5Fq图5根据图1和图5中集中荷载弯矩计算公式分别为：41FlM和lFabM2cma)140560(cmb)140560(94.04212labMM由于挠度主要由车辆荷载产生，因此可近似将视为挠度的折减系数，及cmfcmcmf8.265.282.294.0四、验算结果分析根据以上验算，可见本便桥可通过的最大车重为60吨，但根据进出工地车辆统计，一般车重不超过40吨，因此次设计可以完全满足使用要求。