钢便桥计算书

南平西芹大桥工程钢便桥及平台计算书一工程概况根据现场勘查并结合桥梁结构类型，西芹大桥主墩1#、2#采用“先堰后桩”施工工艺，即在双壁钢围堰下发后在钢围堰上搭设桩基施工平台，平台半径7.6m，钢围堰与岸侧采用钢便桥相连，南岸引桥3#、4#墩采用搭设钢便桥和桩基水上施工平台进行桥梁施工，根据桥梁走向和墩位位置，南岸钢便桥起点位于南岸现有浆砌护坡坡脚处，终于2#墩墩中心，便桥设置在桥梁上游一侧，在3#墩处拐入2#墩桥墩中心处，长度90米；北岸钢便桥起点位于1#墩河岸原便道处，终于1#墩钢围堰边缘，上下游承台各一个15米长钢便桥；南北岸钢便桥搭设总长度为90+15*2=120米。临时施工便桥按照永久性进行设计施工，将抗拒五年一遇洪水，便桥钢管桩采用打入岩层，便桥设置顶标高为68.5m（常水位为61m～65m）。钢钢便桥作为施工时汽车运输道路及吊机移动道路，水上平台作为桥梁下部施工时工作平台。施工便桥设置在桥梁上游侧。钢便桥桥面宽度按照5.5m布置，采用厚1.0cm的钢板作为行车道板，桥面板下为间距30cm横向工字钢(I14)分配梁，分配梁下为纵向主梁，纵向主梁用三组6片贝雷桁架。由于桥址所在地质均为裸岩，钢管桩植入难度大，便桥基础采用底宽3m、顶宽1.5m、长7mC25素混凝土中支墩基础，其中G2#、G3#支墩考虑到所处地势较高，水流较缓，基础上立Φ630mm×10mm钢管桩作为支撑，每个墩使用双排2×2=4根钢管桩。桩顶横向联结采用横垫梁2I36b。钢便桥设计荷载：便桥设计按照单车通行设置，设计荷载汽-20，9m3混凝土运输车（总重400KN），500KN履带吊车，水管及电缆等荷载：2KN/m（挂在靠左侧的贝雷桁架上）钢便桥设计满足《装配式公路钢桥制造及检验、验收办法》的有关技术要求。本设计未设人行道荷载暂不考虑人群荷载。计算按12米跨径简支梁计算和2跨（各12米跨径）连续梁计算。二、设计依据本钢便桥使用“321”装配式钢桥（上承式），混凝土中支墩基础结合φ630×8mm钢管作为桩基础，满足钢便桥的使用功能要求。三、主要技术标准1、桥梁用途：满足西芹大桥1#-4#水上墩桥梁施工使用的临时便桥，使用时间12个月（2016年1月-2016年12月）。2、设计单跨标准跨径12m（如现场基础不宜施工混凝土扩大基础则跨径调整为9m），桥面净宽6m。3、设计行车速度：5km/小时，4、设计荷载：①设计荷载汽-20，9m3混凝土运输车（总重400KN），②500KN履带吊车，③水管及电缆等荷载：2KN/m（挂在靠下游侧的贝雷桁架上）。本设计未设人行道荷载，暂不考虑人群荷载。5、桥面标高：68.5m6、“321”装配式钢桥使用6排单层型（上承式）贝雷片。四、技术规范1、《公路桥涵设计规范》……………………………………（JTGD60—2004）。2、《公路桥涵结构及木结构设计规范》………………………（JTJ025-86）。3、《公路桥涵地基与基础设计规范》………………………（JTGD63-2007）。4、中华人民共和国交通部战备办《装备式公路钢桥使用手册》（交通部战备办发布，1998年6月）。5、《公路桥涵施工技术规范》………………………………（JTJF50—2011）。五、主要材料1、“321”装配式钢桥及附件采用国产321”装配式钢桥及附件，其技术标准应符合交通部编制《装配式公路钢桥制造及检验、验收办法》的有关规定。贝雷桁架几何特性及桁架容许内力(1)桁架单元杆件性能杆件名材料断面型式横断面积（cm2）理论容许承载力（KN）弦杆16Mn][102*12.7560竖杆16MnI89.52210斜杆16MnI89.52171.5(2)几何特性几何特性结构构造Wx(cm3)Ix(cm4)EI(KN.m2)单排单层不加强3578.5250497.2526044.12加强7699.1577434.41212612.24双排单层不加强7157.1500994.41052088.24加强15398.31154868.82425224.48三排单层不加强10735.6751491.61578132.36加强23097.41732303.23637836.72双排双层不加强14817.92148588.84512036.48加强30641.74596255.29652135.92三排双层不加强22226.83222883.26768054.72加强45962.6689439014478219(3)桁架容许内力表桥型容许内力不加强桥梁单排单层双排单层三排单层双排双层三排双层弯矩（KN.m）788.21576.42246.43265.44653.2剪力（KN）245.2490.5698.9490.5698.9桥型容许内力加强桥梁单排单层双排单层三排单层双排双层三排双层弯矩（KN.m）1687.533754809.467509618.8剪力（KN）245.2490.5698.9490.5698.92、钢材钢管桩采用Q235A钢板卷制，其技术标准应符合国家标准（GB699-65）的有关规定。型钢应符合国家标准（GB2101-80）的有关规定。钢材容许应力及弹性模量，按JTJ025-86标准（page4页表1.2.5）A3钢(Q235)：弯曲应力[σw]=145MPa剪应力[τ]=85MPa轴向应力[σ]=140MPa弹性模量E=2.1*105MPa16Mn钢：弯曲应力[σw]=210MPa剪应力[τ]=120MPa轴向应力[σ]=200MPa弹性模量E=2.1*105MPa六、设计要点本钢便桥计算按12米跨径简支梁计算和2跨各12米连续梁计算。设计单跨标准跨径12m。由于桥址所在地质均为裸岩，钢管桩植入难度大，便桥基础采用底宽3m、顶宽1.5m、长7mC25素混凝土中支墩基础，其中G2#、G3#支墩考虑到所处地势较高，水流较缓，基础上立Φ630mm×8mm钢管桩作为支撑，每个墩使用双排2×2=4根钢管桩。桩顶横向联结采用横垫梁2I36b。七、结构计算内容结构计算书中，荷载按汽-20，9m3混凝土运输车（总重400KN），500KN履带吊车，水管及电缆等荷载：2KN/m（挂在靠左侧的贝雷桁架上）。本设计未设人行道，荷载暂不考虑人群荷载。按最不利情况进行布载和荷载组合，按恒载1.2安全系数和活载1.4安全系数进行验收。由于钢平台支墩间距设计均小于9m，结构受力优于钢便桥，所以选取最不利的钢便桥进行结构验算。单跨标准跨径12m计算如下内容：1、桥面钢板计算2、分配梁工字钢I14计算3、贝雷桁计算4、桩顶横垫梁（工字钢2I36b）强度验算。5、钢管桩竖向承载力计算。6、钢便桥的纵向稳定性验算。7、钢便桥抗9级风稳定性验算。八、设计参数1、荷载⑴.恒载（每跨）：行车道板厚（厚1.0厘米的钢板）：6×78.5=471㎏/m=0.471t/m=4.71KN/mI14分配梁：24×16.88＝405.12㎏/m=0.4051t/m=4.051KN/m贝雷桁架自重：0.270×6/3+0.040×5/3=0.61t/m=6.1KN/m2I36b横垫梁：6×2×65.66＝787.92kg=0.788t=7.88KN⑵.活载：①、500KN履带吊机（QUY50A）总重500KN，并吊重物为120KN，安全系数为1.4，履带尺寸4.66m×0.76m，见尺寸图。按每一联布置一台计算。②、混凝土运输车总重400KN。尺寸见图。安全系数为1.4。按每间距12米布置一台计算。2P2=160kN500KN履带吊机每条履带单位压力70.6kN/m400KN混凝土运输车P1=80kNP2=160kN活载图一2、贝雷桁架：其为国家规定尺寸制造，每片桁架为1.5×3.0m，重270Kg。弦杆由2[10组成，内侧的斜杆腹杆系由I8组成，钢材为16Mn钢，最大拉压弯应力为273Mpa，剪应力为156Mpa。支撑架重40Kg。单片贝雷桁架容许弯距为788.2KN.m，剪力为245.2KN。九、厚1cm桥面钢板抗弯、抗剪强度验算1、400KN汽车本便桥桥面板为厚1cm钢板，钢板底纵向为槽钢I14工字钢，间距30cm。计算按400KN汽车单侧前轮荷载压在钢板上，并在钢板的跨中位置，钢板跨径按0.30m计算。400KN汽车荷载中(后)轮着地宽度及长度=0.2×0.6m。(1)荷载钢板自重：q1=1.2×1×0.785=0.942KN/m400KN汽车荷载：单侧前轮P1=80×0.5=40.0KN单侧中轮P2=160×0.5=80.0KN单侧后轮P3=160×0.5=80.0KN(2)钢板弯应力及剪应力计算a)汽车荷载当P2=80.0KN作用在钢板跨中时为最不利荷载位置(见图1)P2=160×0.5=80.0KNq2=1.4×80/0.6（冲击系数1+μ取1.3）=186.67KN/mb)钢板自重荷载：q1=0.942KN/mc)合计q=q1+q2=186.67+0.942=187.612KN/m0.150.15187.612KN/mJK图一RJ=187.612×0.30/2=28.142KN跨中弯矩：M=187.612×0.302/8=2.11kN.md)弯应力及剪应力计算钢板:I=bh3/12=1.00×0.013/12=0.00000008333m4W=bh2/6=1.00×0.012/6=0.00001667m3σ=M/W=2.11/0.00001667=126574.7kN/m2=126.57MPa＜[σW]=145MPa弯应力满足规范要求。τ=Q/Am=28.142/(1×0.01)=2814.2kN/m2=2.814MPa＜[τ]=8.5MPa剪应力满足规范要求。2、500KN履带吊机本便桥桥面板为厚1cm钢板，钢板底纵向为槽钢I14工字钢，间距30cm。计算按500KN履带吊单侧荷载压在钢板上。500KN履带吊履带着地宽度及长度=0.76×4.66m。取二跨满布计算。(1)荷载钢板自重：q1=1.2×1×0.785=0.942KN/m500KN履带吊：q2=1.4×（500+120）/4.66/2=93.133KN/m(2)钢板弯应力及剪应力计算0.150.1593.133KN/m图二RJ=94.075×0.30/2=14.11KN跨中弯矩：M=94.075×0.302/8=1.058kN.me)弯应力及剪应力计算钢板:I=bh3/12=1.00×0.013/12=0.00000008333m4W=bh2/6=1.00×0.012/6=0.00001667m3σ=M/W=1.058/0.00001667=63467kN/m2=63.467MPa＜[σW]=145MPa弯应力满足规范要求。τ=Q/Am=14.11/(1×0.01)=1411kN/m2=1.411MPa＜[τ]=85MPa剪应力满足规范要求。十、横向I14工字钢分配梁检算1、400KN汽车本便桥桥面板为厚1cm钢板，钢板底纵向为槽钢I14工字钢，间距30cm，工字钢下面为贝雷纵梁，具体布置如下：图三计算按400KN汽车单侧前轮荷载压在BC跨或DE跨上，并在跨中布置，工字钢跨径按1.15m计算。400KN汽车荷载中(后)轮着地宽度及长度=0.2×0.6m。(1)荷载400KN汽车荷载：单侧前轮P1=80×0.5=40.0KN单侧中轮P2=160×0.5=80.0KN单侧后轮P3=160×0.5=80.0KN(2)钢板弯应力及剪应力计算f)汽车荷载当P2=80.0KN作用在工字钢跨中时为最不利荷载位置(见图4)P2=160×0.5=80.0KNq1=1.4×80/0.6=186.67KN/mg)钢板自重及工字钢荷载：q2=1.2×（0.785×0.3+0.1688）=0.485KN/m0.4750.20.475q1q2BC1.15图四根据《路桥施工计算手册》第742页RJ=186.67×0.20/2+0.485×1.15/2=18.95KN跨中弯矩：M=186.67×0.2×(0.475/2-(1.15/2-0.475)2/(2×