施工临时贝雷梁钢便桥计算书

施工临时贝雷梁车行便桥计算书

目 录

1. 工程概况..........................................................................................................................1 2. 参考规范及计算参数......................................................................................................3

2.1.主要规范标准........................................................................................................ 3 2.2.计算荷载取值........................................................................................................ 3 2.3.主要材料及力学参数............................................................................................ 4 2.4.贝雷梁性能指标.................................................................................................... 5 3. 上部结构计算..................................................................................................................6

3.1.桥面板计算............................................................................................................ 6 3.2.16b槽钢分布梁计算............................................................................................. 6 3.3.贝雷梁内力计算.................................................................................................... 7 4. 杆系模型应力计算结果................................................................................................ 11

4.1.计算模型............................................................................................................... 11 4.2.计算荷载取值...................................................................................................... 12 4.3.贝雷梁计算结果.................................................................................................. 13 4.4.墩顶工字横梁计算结果...................................................................................... 21 4.5.钢立柱墩计算结果.............................................................................................. 24 5. 下部结构验算................................................................................................................26 6. 稳定性验算....................................................................................................................28 7. 结论................................................................................................................................28

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1. 工程概况

根据现状道路控制条件，李家花园隧道拓宽改造工程钢便桥跨径布置为6m+9m+24m（27m）+12m。桥面宽度每跨等宽，第一跨为12.629m，第二跨15.4m，第三跨20.4m(23.4m),第四跨28.673m。第三跨20.4m宽度跨径为24m，另外3m范围跨径27m。钢便桥上部结构选用贝雷梁，27m跨径选用单排单层加强型贝雷梁，布置间距为0.25m+2×0.45m，24m跨径选用单排单层加强型贝雷梁，布置间距为0.25m+0.9m,其余跨径均选用双排单层标准贝雷梁，梁高均为1.5m；贝雷梁上等间距布置横向连接工字钢，型号I25b；工字钢以上等间距布置桥面板支撑槽钢；桥面板采用8mm厚花纹钢板，上铺9cm沥青混凝土。钢便桥下部结构为横梁立柱接桩（板）基础。横梁根据受力情况由3片或2片梁高1.0m的工字钢拼接而成。立柱为直径1.0m的钢管柱，与横梁、基础栓接，方便安装与拆卸。钢管柱之间采用横向钢管连接，加强横向稳定。基础分为承台桩基和板式扩大基础两种形式，平面位置受限位置用承台桩基础，桩基直径Ф1.2m；其他位置采用板式扩大基础。钢便桥桥型平面布置图、立面布置图及横断面图如图1-1至图1-4所示。

图1-1 钢便桥平面布置图（单位：mm）

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图1-2 钢便桥桥型立面布置图（单位：mm）

图1-3 钢便桥横断面布置图一（单位：mm）

图1-4 钢便桥横断面布置图二（单位：mm）

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2. 参考规范及计算参数 2.1. 主要规范标准

（1）《城市桥梁设计规范》（CJJ 11－2011） （2）《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004） （3）《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011） （4）《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ 2—2008） （5）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025—86） （6）《钢结构工程施工质量及验收规范》（GB50205-2001） （7）《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB 10002.2-2005） （8）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

2.2. 计算荷载取值

（1）恒载

桥面铺装：25×0.09=2.25kN/m2； 8mm钢板：78.5×0.008=0.628kN/m2； 16b槽钢：78.5×2.515×10-3=0.197kN/m； 25b工字钢：78.5×5.351×10-3=0.42kN/m；

单排单层加强型贝雷梁，每片350 Kg，即为0.35×10÷3=1.17kN/m； （2）可变作用

汽车荷载效应按城-A车辆荷载计算，沿横桥向按4个车道考虑。城-A车辆荷载示意图如图2-1所示：

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图2-1 城-A车辆荷载图示 表2-1 城-A车辆荷载参数表

2.3. 主要材料及力学参数

16Mn (Q345)：

弹性模量E=2.1×105MPa

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剪切模量G=0.81×105MPa 轴向容许应力：200MPa 剪切容许应力：120MPa

表2-2 钢材容许应力表

2.4. 贝雷梁性能指标

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3. 上部结构计算 3.1. 桥面板计算

根据表2-1可知，城A车辆荷载重轴轴重为200kN，车轮着地面积为0.6×0.25m2,则重轴均布荷载为：Q1=200/(2×0.6×0.25)=666.7kN/m2。

取1米宽板条,按单向板计算,最不利工况为重轴作用于板跨中；分布梁16b槽钢间距为20cm，因此取桥面板计算跨径为20cm。

根据车辆横向布置情况，1米宽板内仅能作用一个车轮，因此，计算桥面板所用车轮荷载为：100×0.2/0.25=80kN，均布荷载我80/0.2=400kN/m；

桥面铺装：25×0.09×1=2.25kN/m； 钢板自重q2=1×0.008×78.5=0.628kN/m； q=q1+q2=400+2.25+0.628=402.878kN/m 则跨中弯矩为：

M=0.125×402.878×0.22=2.014kN·m； W=bh2/6=1×0.0082/6=1.067×10‐5m3； 桥面板应力为：

σ=M/W=2.014×103 /1.067×10‐5 =188.75MPa<[σ]=200Mpa； 桥面板挠度为：

fmax

ql4402.878 1000 (0.2)4 150EI150 2.1 1011 1.067 0.004 10 5

0.48mm

200

1.33mm 150

因此，8mm钢板强度和刚度均能满足要求。

3.2. 16b槽钢分布梁计算

桥面分布梁采用16b槽钢，间距20cm，即每根槽钢单独承受一组轴重，其下部25b工字钢横梁，横梁间距按最大0.75m设置，即槽钢的最大跨度为0.75m。当车辆的重轴作用在槽钢跨中时，为最不利工况。

计算时汽车荷载按集中荷载，P=200kN/2=100kN； 桥面铺装自重：25×0.09×0.2=0.45kN/m；

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钢板自重：78.5×0.008×0.2=0.126kN/m； 16b槽钢自重：78.5×2.515×10-3=0.197kN/m； Q=0.45+0.126+0.197=0.773 kN/m；

PlQl2100 0.750.773 0.752

M 18.8kN m；

4848

M18.8 103 0.08 160.9MPa 200MPa； 6

W9.345 10

挠度将均布荷载忽略计算：

fmax

Pl3100 1000 (0.75)3750 0.448mm 1.875mm 61148EI48 9.345 10 2.1 10400

因此，16b槽钢强度和刚度均能满足要求。

3.3. 贝雷梁内力计算

3.3.1. 24米跨贝雷梁内力

计算跨径为L =24m(按简支计算)。 恒载（按14m宽计）：

1）、桥面铺装，一跨（24m）总重：

Q1 25 14 24 0.09 756kN

2）、8mm钢板，一跨（24m）总重：

Q2 78.5 14 24 0.008 211kN

3）、16b槽钢，一跨（24m）总重：

Q3 0.197 24 14/0.2 331kN

4）、25b工字钢横梁，一跨（24m）总重：

Q4 0.42 14 24/0.75 188.2kN

5）、贝雷梁，单排单层加强型，间距0.25+0.9m布置，设置24道纵梁，一跨（24m）总重：

Q5 1.17 24 24 673.9kN

活载（横向按3个车道布置）：

城A车辆荷载重轴作用于跨中时为贝雷梁受力最不利工况，其活载计算简图如下所

示：

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活载计算简图（单位：cm）

恒载弯矩：

为了简化计算，考虑上面分配梁和面板将荷载均分，故将荷载平均分配给每片贝雷梁的恒载为：

q

Q1 Q2 Q3 Q4 Q5

3.75kN/m；

24 24

则每片贝雷梁的跨中最大恒载弯矩为：

ql23.75 242

M1 270kN m

88

活载弯矩：

为了简化计算，将3个车道的活载均分到24片贝雷梁上，并考虑1.5的偏载系数。

RA

160 4.8 200 12 140 18 140 19.2 60 22.8

406kN

24

M活 406 12 60 10.8 140 7.2 140 6 2376kN m

则每片贝雷梁的跨中最大活载弯矩为：

M2

2376 3 1.5

445.5kN m

24

贝雷梁弯矩验算：

每片贝雷梁由活载和恒载产生的弯矩为：

上式中1.4为活载冲击系数，根据贝雷梁性能指标单排单层加强型贝雷梁的弯矩承载力为1687.5kN·m,贝雷梁的弯矩强度满足要求，其安全系数为：

K

[M]1687.5

1.89M893.7

M M1 1.4 M2 270 1.4 445.5 893.7kN m

贝雷梁剪力验算：

每片贝雷梁的最大支座反力为：

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Rmax

qlRA 3 1.43.75 24406 3 1.4 116.05kN224224

上式中1.4为活载冲击系数，根据贝雷梁性能指标单排单层加强型贝雷梁的剪力承载力为245.2kN,贝雷梁的剪力强度满足要求，其安全系数为：

K

[R]245.2

2.11R116.05

贝雷梁挠度验算

活载挠度：（按跨中集中荷载计算）

fmax

Pl3700 3 1.4 1000 243

29.09mm 348EI24 48 1212612.24 10

l24000 60mm 400400

1.5 fmax 43.64mm

综上，24米跨贝雷梁的强度刚度均能满足要求。 3.3.2. 27米跨贝雷梁内力

计算跨径为L =27m(按简支计算)。 恒载（按5.75m宽计）：

1）、桥面铺装，一跨（27m）总重：

Q1 25 5.75 27 0.09 349.3kN

2）、8mm钢板，一跨（27m）总重：

Q2 78.5 5.75 27 0.008 97.5kN

3）、16b槽钢，一跨（27m）总重：

Q3 0.197 27 5.75/0.2 152.9kN

4）、25b工字钢横梁，一跨（27m）总重：

Q4 0.42 5.75 27/0.75 86.9kN

5）、贝雷梁，单排单层加强型，间距0.25+2×0.45m布置，设置15道纵梁，一跨（27m）总重：

Q5 1.17 27 15 473.9kN

活载（横向按1个车道布置）：

城A车辆荷载重轴作用于跨中时为贝雷梁受力最不利工况，其活载计算简图如下所

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示：

活载计算简图（单位：cm）

恒载弯矩：

为了简化计算，考虑上面分配梁和面板将荷载均分，故将荷载平均分配给每片贝雷梁的恒载为：

q

Q1 Q2 Q3 Q4 Q5

2.87kN/m；

15 27

则每片贝雷梁的跨中最大恒载弯矩为：

ql22.87 272

M1 261.5kN m

88

活载弯矩：

为了简化计算，将1个车道的活载均分到15片贝雷梁上，并考虑1.5的偏载系数。

RA

160 6.3 200 13.5 140 19.5 140 20.7 60 24.3

400kN

27

M活 400 13.5 60 10.8 140 7.2 140 6 2904kN m

则每片贝雷梁的跨中最大活载弯矩为：

M2

2904 1 1.5

290.4kN m

15

贝雷梁弯矩验算：

每片贝雷梁由活载和恒载产生的弯矩为：

上式中1.4为活载冲击系数，根据贝雷梁性能指标单排单层加强型贝雷梁的弯矩承载力为1687.5kN·m,贝雷梁的弯矩强度满足要求，其安全系数为：

K

[M]1687.5

2.53M668.1

M M1 1.4 M2 261.5 1.4 290.4 668.1kN m

贝雷梁剪力验算：

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每片贝雷梁的最大支座反力为：

Rmax

qlRA 1 1.42.87 27400 1 1.4 76.1kN215215

上式中1.4为活载冲击系数，根据贝雷梁性能指标单排单层加强型贝雷梁的剪力承载力为245.2kN,贝雷梁的剪力强度满足要求，其安全系数为：

K

[R]245.2

3.22R76.1

贝雷梁挠度验算

活载挠度：（按跨中集中荷载计算）

fmax

Pl3700 1.4 1000 273

22.09mm 48EI15 48 1212612.24 103

l27000 67.5mm 400400

1.5 fmax 33.14mm

综上，27米跨贝雷梁的强度刚度均能满足要求。

4. 杆系模型应力计算结果 4.1. 计算模型

采用桥梁专业有限元分析软件Midas Civil 2013 ( V8.2.1 R1)。选取跨度为27米的一跨作为计算对象，建立三维有限元分析模型。结构中各杆件均采用三维梁单元模拟，各杆件连接节点按刚接考虑。行车桥面板采用板单元模拟（桥面板材料容重取为0），以便于施加荷载。结构边界条件按钢立柱底部为固定端考虑。钢便桥有限元计算模型如图4-1所示。

图4-1有限元计算模型

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4.2. 计算荷载取值

（1）永久作用

自重：根据实际结构建立计算模型，由程序自动计算，材料容重取78.5kN/m3； 二期：将I25b工字钢以上等间距布置的桥面板支撑槽钢，槽钢以上的8mm厚花纹钢板以

及上铺的9cm沥青混凝土当做结构的二期荷载考虑。二期荷载等效成3.9kN/m2的面荷载进行加载。 （2）可变作用

汽车荷载效应按城-A车辆荷载计算，沿横桥向按4个车道考虑。活载加载情况如下各

图所示。

图4-2 城-A车辆荷载图示

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图4-3 车道横向布置图

4.3. 贝雷梁计算结果

图4-4钢便桥贝雷梁活载弯矩图 (单位: kN·m)

从图4-4可知在活载作用下各片贝雷梁的弯矩分布较为均匀，说明荷载的横向分布均匀，因此分别提取24米跨和27米跨受力较大的贝雷梁的计算结果，24米跨受力最不利的为横桥向第五片贝雷梁，27米跨受力最不利的为第十四片梁。受力最不利的贝雷梁的恒载和活载及组合作用下的内力图如下所示。

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4.3.1. 恒载作用下贝雷梁内力图

图4-5恒载作用下24m跨贝雷梁弯矩图 (单位: kN·

m)

图4-6恒载作用下24m跨贝雷梁轴力图 (单位

: kN)

图4-7恒载作用下24m跨贝雷梁剪力图 (单位: kN)

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图4-8恒载作用下27m跨贝雷梁弯矩图 (单位: kN·

m)

图4-9恒载作用下27m跨贝雷梁轴力图 (单位

: kN)

图4-10恒载作用下27m跨贝雷梁剪力图 (单位: kN)

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4.3.2. 活载作用下贝雷梁内力图

图4-11活载作用下24m跨贝雷梁弯矩图 (单位: kN·

m)

图4-12活载作用下24m跨贝雷梁轴力图 (单位

: kN)

图4-13活载作用下24m跨贝雷梁剪力图 (单位: kN)

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图4-14活载作用下27m跨贝雷梁弯矩图 (单位: kN·

m)

图4-15活载作用下27m跨贝雷梁轴力图 (单位

: kN)

图4-16活载作用下27m跨贝雷梁剪力图 (单位: kN)

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4.3.3. 基本组合作用下贝雷梁内力图

图4-17基本组合24m跨贝雷梁弯矩图 (单位: kN·

m)

图4-18基本组合24m跨贝雷梁轴力图 (单位

: kN)

图4-19基本组合24m跨贝雷梁剪力图 (单位: kN)

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/w0un.html