钢便桥施工方案验算

钢便桥及水上钻孔工作平台施工方案验算

一、设计说明

钢便桥采用贝雷梁钢栈桥，K56+470处便桥贝雷桁架中心距为5.1m，其余便桥贝雷桁架中心距为3.6m。便桥桥面宽度均为6m，行车道设置在桥中心线3米范围内，两边为竹夹板人行道。为方便水上钻孔桩施工，便桥桥面与水上钻孔平台齐平。便桥跨度为5～13m不等（K55+700处便桥中跨为20.5m，上面不过重车，另行验算），上部采用2组4片贝雷纵梁（非加强单层双排），2组贝雷纵梁按间距3.6m布置。贝雷桁架中心距3.6m的便桥贝雷架上每隔0.75m铺设6m长25b 型工字钢，中心距5.1m的便桥贝雷架上每隔0.75m铺设2根6m长25b型工字钢。在25#工字钢上面沿桥轴线3m内按3×0.3m+2×0.6m+3×0.3m布置9根10#工字钢。上面铺设8mm厚钢板。

水上钻孔平台采用贝雷桁架，分双孔和单孔两种型式。除磨蝶河大桥钻孔平台为双孔型式外，其余平台均为单孔型式。单孔平台除长安互通接收费站处钻孔平台宽度为7.5m外其余都为6m，贝雷纵梁中心距间距4～6.6m，平台跨度为3.8～7.6m不等。双孔平台宽度都为12m，每孔贝雷纵梁中心距间距为5.3m，平台跨度为5.3～9m不等。贝雷桁架顶面分配横梁按间距1.5m布置，槽钢和钢板视施工具体情况铺设。

基础采用φ630×8mm钢管桩，为加强基础的整体性，每排桥墩的钢管均采用14号槽钢连接成整体。大于5米跨径的孔径内贝雷梁每隔3米设置一道斜撑（斜撑采用14号槽钢）。

计算依据：

《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（钢材容许应力提高系数为1.3）

《建筑结构静力计算手册》（第二版）

二、栈桥贝雷纵梁验算

栈桥总宽6m，计算跨径为5～13m。栈桥结构自下而上分别为：φ630×8mm 钢管桩、国产贝雷梁、25b型工字钢分配横梁（间距0.75m）、10号工字钢及8mm 厚钢板桥面。由于栈桥动载相同，取恒载较重的贝雷桁架中心距为5.1m的栈桥

- 1 -

进行验算。

单片贝雷：I=250497.2cm4，E=2×105Mpa，W=3578.5cm3

[M]=500 kn·m, [Q]=173 kn

（一）荷载布置

1、上部结构恒载

（1）10号工字钢：9×11.261×10/1000＝1.01 kn/m

（2）25b型工字钢分配横梁：42.03×6×10/1000/0.75＝3.36 kn/m

（3）国产贝雷梁：每片贝雷重287kg（含支撑架、销子等）：

287×4×10/3/1000＝3.83 kn/m

（4）8mm厚钢板：3×62.8×10/1000＝1.88 kn/m

2、活载

（1）16T汽车吊车配吊重10T：26T荷载

（2）9m3混凝土搅拌运输车（满载）：车重20t，9m3混凝土21.06t

（3）人群：不计

（二）工况分析

考虑栈桥实际情况，同方向车辆间距大于15m，本方案中栈桥根据现场情况设置了不同跨径,最小跨径5m，最大跨径13m，即一跨内同方向半幅桥内最多只布置一辆重车。便桥纵桁统一设置为2片一组的贝雷桁架，取最大跨13m跨径进行验算。

（三）上部结构内力计算

1、贝雷梁内力计算

（1）16T汽车吊车在跨中位置处于吊重10T状态，同时考虑侧吊起吊状态下荷载偏载最不利情况为单侧贝雷梁即两片贝雷架受力。

- 2 -

- 3 -

A

16T汽车吊车(吊重10T)B

对B 点取矩，由∑M b ＝0，得

R A = [130×4+130×(5+4]÷13 = 130 kn

M max = 130×4 = 520 kn ·m

查建筑结构计算手册

f max = pal 2（3-4α2）/（24EI ）/2

=130×1000×4×132

（3-42

/132

）/（48EI ）

= 1.06 cm

V max = p = 130 kn

（2）9m 3混凝土搅拌运输车（满载）

同向每跨只布置一辆，按简支计算。车重20t ，9m 3混凝土21.06t 。

对B 点取矩，由∑M b ＝0，得

R A =（174×5.8+174×7.2+62.6×11.2）/13 = 227.9 kn

M 中 = 227.9×6.5-174×0.7-62.6×4.7 = 1065.33 kn ·m

查建筑结构计算手册

f 1＝pal 2（3-4α2）/（24EI ）/4

=174×1000×5.8×132（3-5.82/132）/（96EI）

= 1.0 cm

= pa2b2/（3EIl）/4

f

2

= 62.6×1000×1.82×11.22/（3×2.0×1011×4×250497.2×10-8×13）

= 0.3 cm

V

= p = 174 kn

1max

= pb/l = 62.6×11.2/13 = 53.9 kn

V

2max

（3）恒载

按最长13m跨简支梁计算，查建筑结构计算手册（第二版）。

q = 1.01+3.36+3.83+1.88 = 10.08 kn/m

= ql2/8= 10.08×132 /8= 212.94 kn·m

M

max

V

= ql/2= 65.52 kn

max

f

= 5ql4/384EI/4

max

= 5×10.08×134÷384EI÷4

= 0.19 cm

（4）恒载+16T吊车（吊重10T）荷载组合

荷载计入冲击系数及偏载系数。

M

= 212.94÷2+520×1.2×1.15

max

= 824.1 kn·m＜[M]=500×2=1000 kn·m

= 65.52÷4+130÷4×1.2×1.15

V

max

= 61.23 kn＜[Q]=173 kn

- 4 -

- 5 - f max = 1.2×1.15×1.06+0.19

= 1.7 cm ＜L/250= 5.2cm

（5）恒载+9m 3混凝土搅拌运输车（满载）荷载组合

荷载计入冲击系数及偏载系数。

M max = 212.94+1065.33×1.2×1.15

= 1683.1 kn ·m ＜[M]=500×4=2000 kn ·m

V max = 65.52÷4+(174+53.9)÷4×1.2×1.15

= 95 kn ＜[Q]=173 kn

f max = 1.2×1.15×（1.0+0.3）+0.19

= 2.0 cm ＜L/250=5.2 cm

安全。

三、栈桥桥面板10#工字钢验算

全线栈桥桥面工字钢沿桥轴线3m 内按3×0.3m+2×0.6m+3×0.3m 尺寸统一铺设，可按简支梁计算，计算跨径取L ＝0.75m 。车轮宽度按25cm 计算,每对车轮的着地面积为0.5×0.2（宽×长），受力最大的情况为轴重的一半荷载由2根工字钢承担。采用9m 3

混凝土搅拌运输车满载荷载进行验算。

E=2.0×105Mpa ，I=245cm 4,Wx=49cm 3

435kn/m

P=P 0/2=87KN

q＝87/0.2＝435kn/m

荷载计入冲击系数1.2。

M

max

= 1.2qlc（2-c/l）/8

= 1.2×435×0.75×0.2×（2-0.2/0.75）/8 = 17 kn·m

σ= M

max / W

x

= 17×1000/（49×10-6）

= 347 Mpa＜1.3[σ]= 1.3×145×2 =377 Mpa

f

max

= 1.2qcl3（8-4c2/l2+ c3/l3）/（384EI）/2

= 1.2×435×103×0.2×0.753×7.735/(768×2×1011×245×10-8)

= 1 mm＜ L/250 =4.8mm

安全。

四、栈桥横向分配梁验算

全线贝雷桁架中心距为3.6m的栈桥，25b型工字钢分配梁计算跨径取L＝3.6m进行验算。荷载如图。

E=2.0×105Mpa，I

x =5280cm4，W

x

=423 cm3，S

x

=247.9 cm3,t＝13mm

R = 87KN

M = 87×0.9＝78.3kn·m

σ= M

max / W

x

= 78.3×1000/（423×10-6）

= 185.1 Mpa＜ 1.3[σ] =1.3×145 =188.5Mpa

τ= Q S

x /（I

x

t）

- 6 -

= 87×1000×247.9×10-6/（5280×10-8×0.013）

= 31.4 Mpa＜[τ]=85 Mpa

f = pal2（3-4α2）/（24EI）

= 87×1000×0.9×3.62×（3-4×0.92/3.62）/（24×2.0×1011×5280×10-8）

= 11mm ＜L/250=16mm

安全。

贝雷桁架中心距为5.1m栈桥，即K56+470处栈桥，采用2×25b型工字钢分配横梁，计算跨径取L＝5.1m，。荷载如图。

E=2.0×105Mpa，I

x =5280cm4，W

x

=423 cm3，S

x

=247.9 cm3,t＝13mm

R = 87KN

M = 87×1.65＝143.55kn·m

σ= M

max / W

x

= 143.55×1000/（423×10-6）

= 339.4 Mpa＜ 1.3[σ] =1.3×145×2 =377Mpa

τ= Q S

x /（I

x

t）

= 87×1000×247.9×10-6/（5280×10-8×0.013）

= 31.4 Mpa＜[τ] =85×2 =170Mpa

f = pal2（3-4α2）/（24EI）/2

= 87×103×1.65×5.12×(3-4×1.652/5.12)/(48×2.0×1011×5280×10-8)

= 19mm ＜L/250=20.4mm

安全。

- 7 -

五、K56+470钢便桥通航处承重梁验算

钢便桥视实际情况在K56+470处设置了5.4m宽的通航位置，此处用10根25b型工字钢取代贝雷架承重，中部采用2组4根25#工字钢双排双层进行焊接作为主要承重梁，其余结构同其它便桥。按中部8根工字钢承重验算。

E=2.0×105Mpa，I

x =5280cm4，W

x

=423cm3，S

x

=247.9cm3,t＝13mm

1、9m3混凝土搅拌运输车（满载）荷载

对B点取矩，由∑M

b

＝0，得

R

max

= 174 kn

M

max

= 174×2 = 348 kn·m

查建筑结构计算手册

f = pal2（3-4α2）/（24EI）/8

= 174×1000×2×5.42×（3-4×22/5.42）/（192×2.0×1011×5280×10-8）= 1.23cm

2、恒载

（1）10号槽钢：9×10.007×10/1000＝0.9 kn/m

（2）25b型工字钢分配横梁：42.03×5.7×2×10/1000/1.2＝4.0 kn/m （3）25b型工字钢承重梁：42.03×1×8/1000＝0.34 kn/m

（4）8mm厚钢板：3×62.8×10/1000＝1.88 kn/m

按5.4m跨简支梁计算，查建筑结构计算手册（第二版）。

- 8 -

- 9 -

q = 0.9+4.0+0.34+1.88 = 7.12 kn/m

M max = ql 2/8 = 7.12×5.42 /8= 25.95 kn ·m

R max = ql/2= 19.22 kn

f max = 5ql 4/384EI/8

= 5×7.12×5.44÷384EI ÷8

= 0.09 cm

3、恒载+9m 3混凝土搅拌运输车（满载）荷载组合

荷载计入冲击系数及偏载系数。

M max = 25.95+348×1.2×1.15

= 555.87 kn ·m

σ= M max / W x

= 555.87×1000/（423×10-6）

= 1314.1 Mpa ＜ 1.3[σ] =1.3×145×8 =1508 Mpa

τ= Q S x /（I x t ）

= 174×1.2×1.15×1000×247.9×10-6/（5280×10-8×0.013）

= 86.7 Mpa ＜[τ]= 85×8= 680 Mpa

f max = 1.2×1.15×1.23+0.07

= 1.77 cm ＜L/250=2.16 cm

安全。

六、K55+700钢便桥贝雷梁验算

K55+700钢便桥中跨为20.5m ，结构同其它便桥，其上只允许轻型载重车通过，取汽车-20级车队中20吨车进行验算。

1、上部结构恒载

（1）10号槽钢：9×10.007×10/1000＝0.9 kn/m

（2）25b型工字钢分配横梁：42.03×6×2×10/1000/1.2＝4.2 kn/m

（3）国产贝雷梁：每片贝雷重287kg（含支撑架、销子等）：

287×4×10/3/1000＝3.83 kn/m

（4）8mm厚钢板：3×62.8×10/1000＝1.88 kn/m

2、汽车-20级中20吨车

＝0，得

对B点取矩，由∑M

b

R

= 113.7 kn

max

= 113.7×10.25-70×4 = 885.4 kn·m

M

中

查建筑结构计算手册

＝pl3/（48EI）/4

f

1

=130×1000×20.53/（192EI）

= 1.2 cm

= pa2b2/（3EIl）/4

f

2

= 70×1000×6.252×14.252/（3×2.0×1011×4×250497.2×10-8×20.5）

= 0.5 cm

V

= p/2 = 130÷2 = 65 kn

1max

= pb/l = 70×14.25÷20.5 = 48.7 kn

V

2max

3、恒载

- 10 -

- 11 -

q = 0.9+4.2+3.83+1.88 = 10.81 kn/m

M max = ql 2/8 = 10.81×20.52 /8= 567.86 kn ·m

V max = ql/2= 110.8 kn

f max = 5ql 4/384EI/4

= 5×10.81×20.54÷384EI ÷4

= 1.2 cm

4、恒载+汽车-20级20吨车荷载组合

荷载计入冲击系数及偏载系数。

M max = 567.86+885.4×1.2×1.15

= 1789.7 kn ·m ＜[M]=500×4=2000 kn ·m

V max = 110.8÷4+(65+48.7)÷4×1.2×1.15

= 66.9 kn ＜[Q]=173 kn

f max = （1.2+0.5）×1.15×1.2+1.2

= 3.5 cm ＜L/250= 8.2cm

安全。

由以上计算可看出便桥满足施工要求。

由于水上钻孔平台结构型式与栈桥相似，且不承受混凝土搅拌运输车的载荷，这里不再重复验算。

钢管桩打入淤泥深度要求≥15米，并且60T 振动锤振不动为止。每根钢管桩承载能力应≥30T 。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/z4bl.html