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1、管桩便桥力计算书2010 年 3 月 6 日1钢管桩便桥及平台受力计算书一、便桥及平台结构简介钢便桥及平台结构见附图， 由于 2、 3 号主墩横轴线与桥纵轴线斜交，所以工作平台与钻孔平台轴线斜交，在2、 3 号墩位置分别搭设钢便桥和钢平台，钢平台分为工作平台与钻孔平台。便桥采用钢管桩基础，共一跨，与河堤堤岸相接，宽度为 6m， 跨度为11.5m。与便桥相连的为工作平台，宽度为 9m,跨度为12m。 便桥及工作平台共计有三排钢管桩，与河堤连接处桥墩采用2根小630*8mm钢管桩，其余两个桥墩采用 3根0 630*8mm钢管桩。便桥 及工作平台的钢管桩以上采用2140b工字钢作为横梁，横梁以上采用
2、 四根H580做为桥面主梁，主梁间距为144cm,主梁以上采用120b作 为桥面分布梁，分布梁间距为 45cm,分布梁顶面铺设1cm厚钢板作 为桥面板。每个墩钻孔平台共计设10根0 529*8mm钢管桩，平台宽度为 9m,由于与钢便桥斜交，平台形状为一梯形，梯形的上下底分别为 14.31m和11.57m。梯形长边位置设4根钢管桩，其余两排均为三根 钢管桩。钢管桩顶横梁中间一根为2I45b、边上两根为I45b。横梁上铺设I30轻型工字钢，间距为60cm。I30工字钢上除护筒位置外满铺 18b 槽钢作为桥面系。二、便桥及平台各主要部件的应力计算按最不利荷载计算便桥及平台受力，最不利的荷载工况为一辆
3、 12m3罐车满载混凝土行驶在便桥或平台上时。 经实际称重知， 罐车 8 个后轮共计荷载40t， 前轮盒子啊约为10t。 后轮有两个轴，轴间距为 130cm，每个轴单侧车轮着地尺寸为 60*20cm ， 后轮两个轴中心距离前轮距离约为5.5m。下面按此荷载对便桥及平台进行受力计算。1、便桥及工作平台钢管桩受力计算便桥及工作平台采用0 630*8mm钢管桩，简化的最不利工况是当罐车的两个后轴的中心与三根钢管桩的中间一根钢管桩中心重合时，偏安全考虑，按两个后轴 40t 全部由中间一根钢管承受，而不考虑边上钢管桩的受力。在以上 40t 荷载基础上再考虑20%便桥自身荷载，则中间一根钢管桩最大荷载等于
4、 40*1.2=48t。0 630*8mm钢管桩截面面积A=156cm2便桥最大压应力=48000/156=308Kgf/cm2=30.8MPa,远小于容许值145MPa,所以便桥及工作平台钢管桩受力能够满足要求。2、钢管桩上横梁受力计算（ 1） 横梁弯应力计算显然钢管桩中心距离为350cm上的2140a横梁受力最为不利，此时横梁作用在内侧钢管壁的支点距离L=350-63=287cm罐车车轮左右车轮外侧距离为2m,则左右车轮中心距离为1.4m,约等于 H 型钢的中心间距1.44m。 故当罐车两个后轴的中心作用在两根钢管横梁的中心时， 横梁的受力最为不利， 此时左右车轮分别作用在两根 H 型钢中
5、心，按简支梁计算，纵梁支撑中心距离支点距离为56.9cm（见方案图），取70cm。其计算简图如下：2000020000显然最大弯矩 Mmax=20000* (287-140) /2=1470000Kgf.cm横梁为2I40a,其截面抵抗矩 W=1086X2=2172cm3所以横梁的最大应力(T max= Mmx =1470000/2172=677Kgf/cm2=67.7Mpaf=145Mpa横梁抗弯应力能满足规范要求。(2) 2140a最大挠度计算采用清华大学求解器求得的最大挠度如下：位埸计算单元位移分析J第p三单元距杆端1 172三l处：I关闭 1整体坐标系：局部坐标系：注方向：0.0000
6、0 芯方向：I O.COOOO产方向：7西T福方向：印万丽帮助转用：-0.00015转用：卜口一口0015 输出 色).最大挠度值等于 0.3cm 尸L/400=350/400=0.9cm,所以 2140a 横梁型钢刚度满足规范要求。3、便桥及工作平台H型钢纵梁受力计算(1) H型钢抗弯能力计算显然跨径为12m的H型钢受力最为不利，按简支梁进行计算，按罐车两个后轴的中心作用在跨中计算，此时前轮离支座50cm,可以忽略其对跨中弯矩的影响。为简化计算，偏安全的认为两个后轴的 单侧车轮中心点作用20t荷载在H型钢的跨中为最不利受力工况。由于H型钢中心间距为144cm,罐车后轮宽度为60cm,容易计算
7、出两侧的两片 H型钢分配荷载的比例=15/144*2*100%=21%,也就是说两侧H型钢分配了 21%的荷载，这样后轮中心作用的 H型钢跨中分配的荷载 P=20* (1-0.21) =15.8t此时跨中最大弯矩 M max=丑= 15.8*1000*1200/4 4=4.74X 106Kgf cm考虑到实际情况，H型钢实际上下翼板厚度为 1.7cm,腹板为1.2cm,上下翼缘宽度均为30侧模，H型钢的实际高度为58.2cm, 计算得H型钢的惯性矩为97883cm4 ,截面抵抗矩 W=97883/(5822)=3364cm3。所以H型钢的最大应力bmax=Mmax=4.74*106/3364=
8、1409Kg/cm2=140.9Mpa,小于 145MPa, H W型钢的抗弯能力满足规范要求。(2) H型钢最大挠度计算H型钢跨中最大挠度值=PL3/(48EI)=15.8*1000*1200 3/(48*2.1*10 6*97883)=2.8cm=L/400=1200/400=3cm,所以H型钢刚度满足规范要求。(3) H型钢纵梁稳定性分析1)、整体稳定性分析查钢结构设计规范4.2.1,本方案中符合“有铺板密铺在梁的 受压翼缘上并与其牢固焊接、能阻止梁受压翼缘的侧向位移”，所以H型钢的整体稳定性不需要计算。施工时注意将H型钢纵梁与工字钢分布梁牢固焊接即可满足要求。2)、局部稳定性分析查钢结
9、构设计规范4.3.2组合梁腹板配置加劲肋应符合下列 规定中的第一款：当h/twW80*：爷时，对有局部压应力的梁应按构造配置横向加劲肋。本方案中的 H 型钢 h0=49.2cm, tw=1.2, fy=235,h0/tw=41 h0+40 (mm),厚度tsn与 3015根据以上公式计算如下：最小外伸宽度=492+40=56.4mm,最小厚度=564=3.8mm 3015施工中采用宽度为80mm,厚度为8mm的加劲板完全可以满足 受力要求。4、便桥及工作平台桥面分布梁120b受力计算(1) 120b抗弯能力计算桥面分布梁120b的最不利受力为单轴单侧罐车车轮作用在其跨中时，由于车轮横向着地宽度
10、为60cm,单侧单轴车轮荷载为10t,可认为罐车车轮荷载以均布荷载作用在跨中60cm范围的120b上。此时其最不利受力工况简化为简支梁，均布荷载q=10*1000/60=166.7Kgf/cm,其受力简图如下：采用清华大学求解器求得的弯矩图如下:最大弯矩值为286733Kgf.cm 120b截面抵抗矩W=250cm3 则120b最大弯应力(T max=Mmax =286733/250=1147Kg/cm2=114.6Mpa,小于 145MPa,故120b桥面分配梁抗弯能力满足规范要求。(2)、120b最大挠度计算采用清华大学求解器求得的最大挠度如下：位移计算二关闭二7帮助比） I 输出电）二一
11、 I单元位移分析第P三单元距杆端1际三|L处：M整体坐标系：局部坐标系：访向: I 0. 00000 xTc： I 0.00000F方向二 |-0.0&426yTc：卜口 QB426转用士 0, 00000 转用：I 口，。叩。最大挠度值仅为0.08cm,显然能够满足规范要求。5、桥面钢板受力计算120b顶面铺设10mm厚钢板作为便桥桥面，由于120b的间距为450mm,净距为348mm,而钢板作用的荷载为均布面荷载，面荷载 的计算如下：单侧车轮荷载为100000N单侧车轮作用面积=600*200=120000mm2则均布面荷载=100000/120000=0.833Kg/mm?采用ansys
12、计算软件计算的钢板应力云图如下:其最大应力为176MPa（r=145Mpa,最大应力超标，对于施工临时结构，有必要时可以将容许应力放大1.3倍进行计算，则最大容许应力的极限值=145*1.3=188.5MPa 176MPa。故钢板的弯应力能够满足规范要求。最大挠度为2.2mm, 2.2/450=1/205 1/400,挠度值超标，钢板会有微小变形,但对受力安全不会有影响。三、钻孔平台各主要部件的应力计算1、钻孔平台钢管桩受力计算钻孔平台采用0 529*8mm钢管桩，同样简化的最不利工况是当罐车的两个后轴的中心与紧接工作平台中间一根钢管桩中心重合时，偏安全考虑，按两个后轴 40t 全部由中间一根
13、钢管承受，而不考虑边上钢管桩的受力。在以上 40t 荷载基础上再考虑20%便桥自身荷载， 则中间一根钢管桩最大荷载等于 40*1.2=48t。529*8mm钢管桩截面面积 A=131cm2便桥最大压应力=48000/131=366Kgf/cm2=36.6MPa,远小于容许值145MPa,所以钻孔平台钢管桩受力能够满足要求。2、钢管桩上横梁受力计算（ 1） 2I45b 及 I45b 横梁弯应力计算钻孔平台共计10 根桩，同一根横梁下钢管桩的最大中心距离为571cm,此时采用2145b横梁；采用一根145b横梁时其钢管中心间距最大为 518cm。 根据设计图纸采用 2I45b 的横梁上的最不利荷载
14、取单横梁跨中最不利荷载取为15t（考虑钻机及钻锤荷载总重25t,并考虑偏载）2I45b 横梁受力计算：偏于安全按简支梁计算，显然 2145b最大弯矩Mmax=20000*571/4=2855000Kgf.cm横梁为2I45b,其截面抵抗矩 W=1500X2=3000cm3所以横梁的最大应力(T max= Mmx =2855000/3000=952Kgf/cm2=95.2Mpa(r=145Mpa2I45b横梁抗弯应力能满足规范要求。145b横梁受力计算：偏于安全按简支梁计算，显然I45b最大弯矩Mmax=15000*518/4=1942500Kgf.cm横梁为I45b,其截面抵抗矩 W=1500cm3所以横梁的最大应力M max maxm max=W= 1942500/1500=1295Kgf/cm2=129.5Mpa(r=145MpaI45b横梁抗弯应力能满足规范要求。 2)横梁最大挠度计算跨中作用集中荷载的跨中最大挠度计算公式如下：
