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1、中交四航局云桂铁路（云南段）项目经理部一分部高坡拌合站便道横跨隧道便桥施工方案和力学检算书编 制：审 核：批 准：日 期：目 录第1章 概述11.1工程概况11.2设计说明21.3 设计依据31.4 技术标准31.5 便桥钢材选用及设计参数4第2章 荷载计算42.1上部结构恒重42.2 车辆荷载52.3人群荷载6第3章 纵梁计算73.1 纵梁最不利荷载确定73.2 纵梁计算7第4章 横梁计算104.1横梁最不利荷载确定104.2砼罐车荷载下横梁检算11第5章 24m跨贝雷架计算145.1 荷载计算145.2 挂车-80级荷载下贝雷架计算14第6章 Midas空间建模复核计算176.1 Mida
2、s空间模型的建立176.2 工况一计算176.3 工况二计算24第7章 桥台地基承载力验算30第8章 细部构造计算308.1 销子和阴阳头计算308.2端部支座钢板下砼局部承压计算328.3桥台砼抗冲切计算34第9章 结 论35第10章 施工方案3510.1 桥台施工3510.2 贝雷架安装3610.3 横梁安装3610.4 纵梁及钢板安装3610.5 通车试验3610.6 施工安全及保证措施363高坡拌合站便道横跨隧道便桥施工方案和力学检算书第1章 概 述1.1工程概况 高坡拌合站设置于线路里程DK417+400处横向200米一平坦旱地范围内（见附图），设办公生活区、搅拌楼、砂石料场、道路、
3、绿化带，占地面积合计270000m2,拌合站下埋深27.03米处有高坡隧道通过，隧道宽14m；拌和站门前有便道一条，由原来的乡道改建而成，便道处纵断面根据线路纵断面图确定，如图1-1所示；便道在DK417+313处与高坡隧道立体交叉，交叉处地下岩层稳定，无溶洞，约4米的表层地质结构为第四系全新统坡洪积层，土石工程等级为级，表层4米以下为白云质灰岩，土石工程等级为级，层理产状为：N45W/45SE（73），风化等级为弱风化岩；我单位在此处进行地质钻探，钻探结果如图1-2所示，与设计资料相符。由于该便道上将来经常要通行混凝土罐车等重型车辆，为了确保重型车辆的通行不对隧道施工产生影响，保证隧道施工安
4、全。特设置跨径24米，长25.66米，净宽3.8m的临时便桥于该便道上，桥位详见附图。 图1-1 线路纵断面在高坡拌合站处截图 图1-2 高坡拌合站处地质钻探照片1.2便桥设计方案本便桥设计全长为25.66m，纵向设计跨径为1跨24m，净宽3.8m，采用下承式贝雷架结构。构成形式为：主要承重构件为6排单层加强型贝雷桁架，每侧3排，排间距0.45m，使用900型支撑架进行横向联结；桥面为自制桥面板，由8mm厚钢板作为面板和间距0.25m的I14工字钢作为面板纵向加劲肋焊接而成，钢板上焊接12mm短钢筋作为防滑设施；横向分配梁为I36b，间距为1.5m；基础采用明挖扩大基础，基础材料为C30砼，尺
5、寸为6.42.04.2m，基础埋深4.2m，坐落于白云质灰岩持力层。另外本设计力学检算内容采用商业有限元软件“路桥施工计算专家（RBBCCE）”和Midas/civil 2006进行相关计算，并采用容许应力法设计。便桥布置结构形式如图1-1和图1-2所示图1-1 便桥立面图（单位：m）图1-2 便桥侧面图（单位：cm）1.3 设计依据(1)公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004）(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 （JTJ0412000）(5)公路钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设
6、计规范 （JTG D62-2004）1.4 技术标准(1)设计桥面标高：1286.82m(2)设计桥长：25.66m，单跨24m(3)设计桥宽：净宽3.8m(4)设计控制荷载：设计考虑以下三种荷载：1、 汽车-超20车队2、 混凝土罐车，自重20T+载重30T，考虑1.3的动力系数，按65T荷载设计3、 挂车-80级平板车 设计仅考虑一辆重车在桥上通行，不得同时有多辆罐车在桥上。(5)设计行车速度10km/h。1.5 便桥钢材选用及设计参数便桥各构件钢材选用和容许应力如表1-1所示：表1-1便桥各构件钢材选用和容许应力构件材料种类型号轴向容许正应力(MPa)弯曲容许应力(MPa)容许剪应力(M
7、Pa)桥面钢板Q2358mm厚钢板14014585纵梁Q235I14工字钢14014585横梁Q235I36b工字钢14014585贝雷架弦杆16Mn加强型200210120贝雷架腹杆16MnI8工字钢200210120节点板Q2358-16mm厚钢板14014585端部支座固结钢板Q23516mm厚钢板14014585销子30CrMnTi49.5mm11051105585其他Q23514014585 第2章 荷载计算2.1上部结构恒重1）钢便桥面层：8mm厚钢板，单位面积自重：0.008117.851000=62.8kg，即：0.628kN/m2，桥面宽按4m设计，换算成沿桥跨方向均布线荷载
8、为：0.6284=2.512kN/m2）面板加劲肋I14（纵梁），单位重16.89kg/m，即0.169kN/m，纵向17排，长按24m，沿桥跨方向总均布线荷载为：2.873kN/m3）横梁I36b，单位重65.689kg/m,即0.657kN/m，长7m，间距1.5m，共17根，总重0.657717=78.2kN，沿桥跨方向总均布线荷载为：3.258 kN/m4）纵向主梁：横向6排321型贝雷梁，每片贝雷重287kg（含支撑架、销子等），总重为：2871010-386137.76kN，换算成桥跨方向均布线荷载为：5.74kN/m2.2 车辆荷载 1）汽车-超20级车轮着地尺寸为0.60.2m
9、（宽长），加载图式如图2-1所示图2-1 汽车-超20级加载图式按其中最重的车辆计算，如图2-2所示图2-2 汽车-超20级加载图式2)9m3的混凝土罐车1台9m3(考虑冲击系数1.3满载后65t)的混凝土罐车车辆及荷载平面和立面如图2-3所示图2-3 砼罐车平立面及加载图式3） 挂车-80级加载图式如图2-4所示图2-4 挂车-80级加载图式2.3人群荷载人群荷载为4kN/m2第3章 纵梁计算 3.1 纵梁最不利荷载确定其荷载分析如下：1）自重均布荷载：2.512+2.873=5.385kN/m(面板+加劲肋纵梁)，对于每根纵梁的均布荷载为0.224 kN/m2）人群荷载：不同时考虑3）I1
10、4加劲肋间距为25cm，横向分配梁间距为1.5m，纵梁受力计算按照跨径为1.5m的5跨连续梁进行验算4）汽车轮压汽车-超20级轮压：车轮接地尺寸为0.6m0.2m,纵梁间距0.25m，0.2520.6，故每组车轮压在3根I14上，考虑冲击系数1.3，则单根I14承受的荷载按照集中力计算为1.3140 kN23=30.3kN；砼罐车轮压：车轮接地尺寸为0.5m0.2m,每组车轮压在3根I14上，已经考虑汽车冲击系数1.3，则单根I14承受的荷载按照集中力计算为250kN23=41.7kN；挂车-80级轮压：车轮接地尺寸为0.5m0.2m,纵梁间距0.25m，0.252=0.5，故每组车轮压在3根
11、I14上，考虑冲击系数1.3，则单根I14承受的荷载按照集中力计算为1.3200 kN43=21.7kN；对比上面3种车辆荷载，得出砼罐车作用时，纵梁加劲肋纵梁受力最不利。 故：I14梁的验算选择罐车进行控制验算 ，则单边车轮布置在跨中时弯距最大，纵梁上面的钢板均布荷载为2.512/17=0.15kN/m3.2 纵梁计算1）当罐车的后轮作用在两横梁中间时，纵梁弯矩最大。“路桥施工计算专家”（RBCCE）软件计算模型如图3-1所示图3-1 纵梁计算模型模型中25 kN是根据轴重成比例分配得到，即其中单元截面性质如表3-1所示表3-1 模型各单元特性表计算结果如图3-2和图3-3所示：图3-2 纵
12、梁弯矩图和剪力图图3-3 纵梁变形图根据计算结果可知：（1）最大弯曲应力122.11MPaw=145MPa,满足抗弯强度要求；（2）当后轮压在两横梁中央时剪力为34.61kN，而当后轮压在两横梁处时剪力为41.7kN，剪应力=VS/Ib，其中剪力取V=41.7kN，I/s=12cm，腹板厚b=5.5mm,代入得=41.71000/(1205.5)=63.2MPa=85MPa,满足抗剪强度要求；（3）最大位移1.354mmL/400=1500/400=3.75mm，满足刚度要求。2）当罐车的后轮作用在横梁处时，纵梁受到的剪力最大。RBCCE计算模型如图3-4所示图3-4 纵梁计算模型2计算结果如
13、图3-5所示图3-5 纵梁计算结果根据计算结果可知：（1）最大弯曲应力77.47MPaw=145MPa,满足抗弯强度要求；（2）纵梁最大剪力为42.3kN，剪应力=VS/Ib，其中剪力取V=42.3kN，I/s=12cm，腹板厚b=5.5mm,代入得=42.31000/(1205.5)=64.1MPa=85MPa,满足抗剪强度要求；（3）最大位移0.669mmL/400=1500/400=3.75mm，满足刚度要求。由计算可见：I14工字钢作为纵梁，间距0.25m可以满足受力要求。第4章 横梁计算 4.1横梁最不利荷载确定由于车辆是压在大桥面板上，故认为车辆荷载传递到横梁上时是均衡传递的，认为车辆最前后轴距间的横梁承担车辆集中荷载，这是偏于安全考虑的，对比三种车辆荷载作用下单根横梁受力见表4-1：表4-1三种车辆荷载作用下单根横梁受力车辆荷载前后轴距和（m）分配横梁根数总轴重（kN）单根横梁承受（kN）汽车-超20级12.8855068.75砼罐车5.53650216.67挂车-80级6.44800200从表中可以看出，砼罐车荷载作用下，对横梁的受力最不利。4.2砼罐车荷载下横梁检算荷载分析：（1） 桥面钢板面荷载为0.628 kN/m2，纵梁面荷2.873/24=0.12kN/m2，总0.628+0.12=0.75 kN /m2，换算成均布线荷载为：0.751.5=1.1
