下承式钢便桥计算书

'下承式钢便桥计算书1概述1.1设计说明本钢便桥主体结构中，纵向采用4排贝雷梁承载，桁架加强使用450型标准支撑架，最大跨径设置为15m，结合该河道通航要求，沿桥梁纵向设置纵坡；横向分配梁采用I32，基础采用φ420×6mm钢管桩，为加强基础的整体稳定性，每排钢管桩间均采用[20号槽钢连接成整体。钢便桥各墩基础布置结构形式如下图1。1.2设计依据1）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）2）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）3）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）4）《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041—2000）5）《海港水文规范》（JTJ213-98）6）《装配式公路钢桥多用途使用手册》7）《钢结构计算手册》11 图1、钢便桥墩基础构造图（单位：cm）1.3技术标准1）设计荷载：9m3混凝土罐车满载通行：考虑1.1的冲击系数及1.4的偏载安全系数后按60T计，对于各轴的承载力情况见图。2）设计行车速度5km/h。图2、罐车荷载布置2荷载统计1）钢便桥面层：8mm厚钢板，单位面积重62.8kg，则4.08kN/m。2）面板加劲肋工12.6,单位重14.21kg/m，则0.14kN/m，间距0.24m。3）横向分配梁：I32a，0.53kN/m，3.16kN/根，间距1.5m。4）纵向主梁：321型贝雷梁，4kN/m。5）桩顶分配主梁：2I32，1.054kN/m，6.3kN/根。11 3上部结构内力计算3.1桥面系由于本项目桥面系8mm面板与I12.6焊接成框架结构，其结构稳定可靠，在此不再对面板进行计算，仅对面板主加强肋I12.6进行验算，其荷载分析如下：1）自重均布荷载：0.305kN/m(面板+梁重)，电算模型自动附加在计算中，不另外进行添加。2）施工及人群荷载：不考虑与梁车同时作用。3）I12.6断面内间距为24cm，横向分配梁间距为1.5m，其受力计算按照跨径为1.5m的连续梁进行验算。汽车轮压：车轮接地尺寸为0.5m×0.2m,每组车轮压在2根I12.6上，则单根I12.6承受的荷载按照集中力计算为250kN÷2÷2=62.5kN，转换成线性荷载为62.5kN÷0.2=312.5kN/m；计算模型如下：图4、受力模型图5、计算结果(Qmax=38.47kN，Mmax=14.854kN.m)选用I12.6,查《钢结构计算手册》得各相关力学参数如下：Wx=87.4cm3,A=14.33cm2,Ix/Sx=11.04cm(Ix=488cm4，Sx=44.2cm3)，b=0.5cm。σ=M/W=14.85kN·m/87.4cm3×103=169.9MPa<1.3[σ]11 <1.3[τ]（根据公路桥涵钢结构及木结构设计规范第1.2.10条有：对于临时结构弯曲应力[σ]＝1.3×145＝188.5Mpa，剪应力[τ]＝1.3×85＝110.5Mpa）挠度，满足要求。计算中忽略了8mm厚面板及钢框架整体分配作用，为此上述计算中是偏安全的，该桥梁面系结构设计满足临时钢结构强度刚度规范要求。3.2横向分配梁内力计算3.2.1罐车轮式荷载分析1）施工及人群荷载：不考虑与车辆同时作用；2）罐车轮压：根据上节对桥面肋I12.6的验算，可得到横向分配梁对桥面肋各支点的反力，即为车轮作用在横向分配梁的荷载。上节支点反力结果见图6，选择其中最大的荷载76.13kN对横向分配梁进行控制验算。图6-1、I12.6各支点反力结果图6-2、计算模型11 图6-3、计算结果(Qmax＝250.812kN，Mmax=112.8kN.m)根据上述计算结果Qmax＝250.812kN，Mmax=112.8kN.m，对横向分配梁进行截面设计：W=M/σ=112.8kN.m/145=777.9cm3A=Q/τ=250.812kN/85=29.5cm2根据上述对截面的计算，初步选择1)I32a,其截面参数为：A=67cm2,W=692cm3；I/S=27.5σ=M/W=112.8kN·m/692cm3×103=163MPa<1.3[σ]。τ=QmaxSx/Ixb=250.8×10/27.5/0.95=96MPa<1.3[τ]。选择I32a作为横向分配梁满足临时钢结构设计规范要求。3.2.2履带荷载分析1）施工及人群荷载：不考虑与车辆同时作用；2）履带长5.48m，纵向可以同时压在4根横梁上（3×1.5m=4.5m＜5.48m)，单侧履带给予单根横梁的集中荷载：（80×10×1.4）kN÷2÷4=140kN，履带宽度0.7m，则转换成线性荷载为200kN/m。考虑结构物自重2kN/m，建立计算模型：图7-1、计算模型11 图7-2、计算结果(Qmax＝224.8kN，Mmax=101.2kN.m)根据上述计算结果Qmax＝224.8kN，Mmax=101.2kN.m，对横向分配梁进行截面设计：W=M/σ=101.2kN.m/145=697.9cm3A=Q/τ=224.8kN/85=26.44cm2根据上述对截面的计算，初步选择1)I32a,其截面参数为：A=67cm2,W=692cm3；I/S=27.5,σ=M/W=101.2kN·m/692cm3×103=146MPa<1.3[σ]。τ=QmaxSx/Ixb=224.8×10/27.5/0.95=86MPa<1.3[τ]。挠度，满足要求。根据上述计算结果知，选择I32a作为横向分配梁满足临时钢结构设计规范对强度及刚度的施工要求。3.3贝雷梁内力计算荷载分析：1）自重均布荷载：q1=20kN/m；2）施工及人群荷载:不考虑与车辆同时作用；3）本项目栈桥最大设计跨径为15m，单跨贝雷梁受力最不利的情况为50T履带吊车行驶到跨中位置作业，贝雷梁承受最大弯矩，50T履带吊车作业荷载85T×10/4.7m=180.8kN/m。据此，利用SAP2000建立受力模型如下：图8受力模型图9弯矩图(Mmax=2234.96kN.m)11 图10剪力图(Qmax=587.48kN)图11节点反力图(Nmax=762.58kN)图12计算结果汇总经过上述分析知，运梁车通行阶段贝雷梁最大弯矩Mmax2=2234.96kN.m，最大剪力Qmax2=587.48kN。纵向主梁选用4排单层贝雷架，则贝雷梁容许弯矩[M]=788.2×4=3152.8kN.m，容许剪力[Q]=245.2×4＝980.8kN。Mmax=2234.96kN.m<[M]=3152.8kN.m；Qmax=587.48kN<[Q]＝980.8kN，满足强度要求。挠度，满足要求。3.4承重梁一内力分析承重梁一作为栈桥结构的主要承重结构，是栈桥结构稳定安全的生命线，拟采用的型材为2I32a11 。根据第3.3节对贝雷梁的计算分析，得到最大节点反力为762.58kN，主纵梁为4排单层贝雷，则单排贝雷对承重梁一的作用力为762.58kN/4=190.65kN。下面对最不利情况下，承重梁一的内力情况进行建模分析。图13计算模型图14计算结果(Qmax＝191.4kN，Mmax=25.2kN.m)图15计算结果(Nmax＝342.26kN)根据上述建立有限元模型进行分析可知，取最大荷载Mmax=25.2kN·m，Qmax=191.4kN进行桩顶承重梁的截面设计。Wx=Mmax/[σ]=25.2kN·m/145Mpa=174cm3A=Qmax/[τ]=191.4kN/85Mpa=22.5cm2选用2I32a,查《钢结构计算手册》得各相关力学参数如下：W=2×692cm3=1384cm3,A=2×67=134cm2,I/S=27.5(I=11080cm4，S=400.5cm3)，b=0.95×2＝1.9cm，下面对其强度进行验算：σ=M/W=25.2kN·m/1384cm3×103=18.2MPa<1.3[σ]11 τ=QS/Ib=191.4×10/27.5/1.9=36.7Mpa<1.3[τ]挠度fmax/L=1.48×10-4/4=3.7×10-5