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1、中铁二十三局集团有限公司济鱼高速LQSG-5标段项目经理部 钢便桥专项方案1 便桥形式、设计依据及技术标准1.1 便桥结构形式根据我公司现有可调用的钢便桥材料，便桥结构形式及采用材料为：桥台采用钢筋混凝土基础，桥墩采用钢管桩基础，上承式贝雷片承重体系；便桥宽度采用4.5m；单跨跨度12m；在桥台位置设宽度为10cm的伸缩缝。详见附图4。、承重梁便桥采用4排单层贝雷桁架，使用1350型标准贝雷花架进行横向联结；、桥面系桥面板采用I12.6工字钢和=8mm防滑钢板焊接而成的定型组合结构；I22a桥面横向分配梁间距100cm；、桩基础便桥标准钢管桩基础采用单排2根6308mm钢管桩，横向中心间距2.
2、35m；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，墩顶横梁采用双拼I32a工字钢；、护栏护栏采用I10工字钢做为立柱，立柱上打孔纵向布置48钢管做为栏杆，高度1.1m，立柱间距2m。1.2 技术标准1）设计桥面标高为36.5m，水面标高+33.5m，河床标高+30- +30.5m；2）设计桥面宽度4.5m；3）设计行车速度10km/h；4）便桥位置位于线路前进方向左侧，内边线位于现浇梁正投影线外侧5m；5）设计控制荷载：、便桥施工期间，施工工艺利用50t履带吊车采用“钓鱼法”施工，50t履带吊自重50t+吊重15t,计算时考虑履带吊自重、车辆冲击系数及偏载影响，取用1.3
3、冲击系数，荷载取85T。、便桥运营期间：施工重车荷载主要表现在8m3混凝土罐车和后八轮运输车辆，其中：砼罐车自重15t+砼重20t，后八轮运输车自重+额定载重25T，运营过程考虑超载等现象，按限重50T控制，取用1.3冲击系数，荷载取65T。钢便桥计算书A 荷载确定1、恒载、钢便桥面层：8mm厚钢板，单位面积重62.8kg，则4.08kN/m；、面板加劲肋工12.6,单位重14.21kg/m，则0.14kN/m； 、上承式面层横向分配梁：I22，单位重33.05kg/m，则0.33kN/m 、桥面系（含I22分配梁）：（21767+0.0080.5567850+44.533.05）/6=7.2
4、3kN/m 、贝雷桁梁：横向4排321型贝雷梁，4.44kN/m、护栏、风、水、电等按0.2t/m计2、活载后八轮运输车：50t(限重)1.3(冲击系数)=65t；50t履带吊机：50t（自重）+15t（吊重）1.3（冲击系数）=85t。3、施工荷载施工荷载及人群荷载按4kN/m2计B 荷载检算、桥面板检算桥面系面板为8mm厚度的花纹板，骨架为9根I12.6工字钢，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。I12.6断面内间距为24cm，横向分配梁间距为1.0m，其受力计算按照跨径为1.0m的连续梁进行验算。其荷载分析如下：1）自重均布荷载：P
5、1面板=62.8kg*0.24=0.151KN/m。2）施工及人群荷载：不考虑与梁车同时作用；3）汽车轮压：车轮接地尺寸为0.5m0.2m，考虑桥面板的整体作用，每组车轮荷载由在3根I12.6工字钢承担，则单根I12.6承受的荷载按照集中力计算为250 kN23=41.7kN。4）单侧履带压：履带宽0.76m，单侧履带压在4根I12.6梁上（间距0.243=0.72m0.76m），履带长4.7m，则单根I12.6受力按线性荷载计算为180.85 kN/m24=22.6kN/m，此线性荷载在1.5m长的范围内换算成集中荷载的大小为22.6kN/m1.5=33.9kN41.7kN的汽车轮压。取最大
6、荷载41.7kN荷载计算，当车轮压在工字钢跨中时弯矩最大，按简支梁进行计算，计算模型如下：计算过程及结果（受力模型、弯矩、剪力、挠度） 选用I12.6,查钢结构计算手册得各相关力学参数如下：Wx=77.4cm3,A=18.1cm2,Ix/Sx=11cm(Ix=488cm4，Sx=44.4cm3)，b=0.5cm=M/W=10.44 /(77.4103)=135MPa1.3 =QmaxSx/(Ixb)=20.944.4/(4880.5)=38.03 MPa 1.3= 110.5Mpa（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1.3145188.5Mpa，剪应力1
7、.385110.5Mpa）挠度fmax=0.89mmL/400=1500/400=3.75mm，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。、桥面分配梁检算荷载分析：1）施工及人群荷载：不考虑与梁车同时作用；2）履带长4.7m，纵向可以同时压在4根I22横梁上（31.5m=4.5m4.7m)，单侧履带给予单根I22横梁的集中荷载 ：180.85kN/m4.7m24=106kN单组车轮压250kN2=125 kN，为此选择车轮荷载进行I22的结构验算。3）恒载自重=17.66/61.5+0.33=4.75KN
8、/m计算过程及结果（受力模型、弯矩、剪力、挠度） 选用I22a,查钢结构计算手册得各相关力学参数如下：Wx=309.2cm3,A=42.1cm2,Ix=3406cm4，Sx=177.7cm3,b=0.82cm=M/W=31.56106 /(309.2103)=102MPa1.3 =QmaxSx/(Ixb)=62.57177.7106/(34060.82105)=39.8 MPa 1.3= 110.5Mpa（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1.3145188.5Mpa，剪应力1.385110.5Mpa）挠度fmax=0.6mmL/400=1350/400
9、=3.375mm，满足要求。、贝雷梁受力检算分析本栈桥结构形式，计算中选取一跨12m进行结构的强度、刚度及杆件稳定性的验算。将12m跨栈桥简化成一简支梁模型进行分析，分析施工荷载作用情形，现对结构物的两种工况进行分析：工况一：当履带吊机位于12m跨中时贝雷梁承受最大弯矩。工况二：当吊机位于钢管桩顶区域作业时，贝雷梁承受最大剪力。具体的荷载布置情况见本计算书的“荷载分析布置图”，下面分别对工况一、工况二下纵梁内力情况进行建模分析。恒载为均布荷载q=7.23+4.44+2=13.67KN/m工况一，当履带吊位于跨中时：计算过程及结果（受力模型、弯矩、剪力、挠度）工况二，当履带吊位于桩顶区域时： 计
10、算过程及结果（受力模型、弯矩、剪力、挠度）经过上述分析知，履带吊施工过程中贝雷梁最大剪力Qmax2=784.94kN，最大弯矩Mmax2=2354.81kN.m。本栈桥贝雷梁内力情况为： KQ=【245.2 kN4片】/784.94kN=1.25安全)；KM=【788.2 kN.m4片】/2354.81kN.m=1.33(安全)；因此，整体结构强度满足临时钢结构施工设计规范要求。结合上述计算，单排贝雷梁内力为：Qmax=784.94kN/4=196 kN，Mmax=2354.81kN.m/4=588.7kN.m根据装配式公路钢桥多用途使用手册第22页贝雷梁结构分析简图可知，贝雷梁的内力可分为受
11、纯弯和纯剪叠加而成。一）受纯弯时弦杆内力Sx=M/h=588.7/1.4=420.5KN，弦杆截面积25.48cm2，因此弦杆应力：=Sx/A=420.5103/(25.48102)=165MPa1.3210=273 MPa满足强度要求。弦杆的稳定性：ng=c/=273/165=1.65nw，稳定性满足要求；二）受纯剪时查装配式公路钢桥多用途使用手册第59页“桁架容许内力表”可知不加强的单排单层贝雷的容许剪力为245.2kN；斜杆内力：SF=Q/2sin=2/2196=138.6KN端竖杆内力：SZ=Q/2 =1/2196=98KN，斜杆、竖杆采用I8，截面积为9.53cm2因此，斜杆、竖杆应
12、力=Sx/A=138.6103/(9.53102)=145MPa1.3210=273 MPa弦杆的稳定性：ng=c/=273/145=1.88nw，稳定性满足要求；三）挠度检算桥梁总惯性矩I查装配式公路钢桥多用途使用手册第59页表3-5可知，单排单层桁架J=250497.2cm4,纵向的桥面层I12.6工字钢的Ix=488cm4,4.5米宽桥沿桥梁方向共有4片桁架和27根I12.6桥面纵向梁。因此，其总惯性矩为I=4J+27Ix=1015165 cm4=0.010152 m4。弹性挠度查路桥施工计算手册第764页附表2-9中的计算系数可知，均布荷载产生的挠度为：fq=0.677ql4/(100
13、EI),其中EI=2.1105Mpa0.010152 m4=0.211010N.m2.因此，fq=0.677ql4/(100EI)= 0.677197.75124（1000.211010）=1.310-5m=1.310-3cm=0.0013cm。非弹性挠度按照装配式公路钢桥多用途使用手册第39页贝雷桁架挠度计算经验公式，当桁架节数为偶数时，简支梁其跨中最大挠度为：fmax=dn2/8其中：n为桁架节数，d为常数；单层桁架d=0.3556cm,双层桁架d=0.1717cm；跨内共有4节桁架，且为单层桁架。将上述数据代入公式得fmax=0.3556cm42/8=0.711cm总挠度由以上计算可得到
14、桁架在自重及履带吊作用下产生的最大挠度为：f总=f非+f弹=0.0013cm+0.71cm=0.71cm。按照公路桥涵钢结构及木结构设计规范JTJ025-86第1.1.5条“对于临时或特殊结构，其竖向挠度容许值可与有关部门协商确定”以及参考装配式公路钢桥多用途使用手册第49页计算示例，其竖向挠度容许值需满足f/L=1/250,即本桥12m跨的挠度容许值为f容=1200cm/250=4.8cm。因此，上述计算得到的f总= 0.71cmf容=4.8cm，满足要求。、桩顶横梁检算I32a工字钢：A=67.12cm2，W=692.5cm3，I=11080 cm4 b=1.08cm，Sx=400.5cm3重量52.69kg/m恒载：13.6712=164KN，活载：履带吊位于桩顶区域时，根据上节计算，桩顶横梁反力为784.94KN，4片贝雷片平均分配，每一片对工字钢的压力（双拼I32a工字钢）P=164/2/4+784.94/4=216.7KN 计算过程及结果（受力模型、弯矩、剪力、挠度）工字钢的最大弯矩：M=149.58KN.m，最大剪力：N=221.6KN最大应力：=M/W=149.58103/(2692.510-6)=108Mpa 1.3w188 Mpa 该结构安全最大剪应力：=QmaxSx/(Ixb)=221.6400.5106/(110801.08105)
