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1、钢便桥设计与验算1、项目概况钢便桥拟采用18+36+21仃诠长共75m钢便桥采用下承式结构，车道净宽4.0m，主梁采用贝雷架双排双层，横梁为标准件16Mn材质128a,桥面采用定型桥面板，下部结构为钢管桩(529)群桩基础。2、遵循的技术标准及规范2.1遵循的技术规范公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2004)公路桥梁施工技术规范(JTGF50-2001)钢结构设计规范(GBS0017-2003)装配式公路钢桥使用手册路桥施工计算手册2.2技术标准车辆荷载根据工程需要，该钢便桥只需通过混凝土罐车。目前市场上上最大罐车为16吊。空车重为16.6T混凝土重16*2.4=38.4T。总重=16.6
2、+38.4=55.0T。16m罐车车辆轴重1753T17.33TT眉片iFi222便桥断面己归=孑11!下钢便桥限制速度5km/h3、主要材料及技术参数材料弹模(MP)屈服极限(MP)容许弯曲拉应力(MP)提咼后容许弯曲应力(MP)容许剪应力(MP)提高后容许剪应力(MP)4参考资料Q2352.1E+5235145188.585110.5设计规范Q3452.1E+5345210273120156设计规范贝雷架2.1E+5345240245N/肢-根据公路桥涵钢结构及木结构设计规范JTJ025-86，临时性结构容许应力按提高30-40%后使用，本表提高1.3计4、设计计算(中跨桁架)4.1计算简
3、图按照钢便桥两端跨度需有较大纵横坡的实际需要，故每跨断开，只能作为简支架计算，不能作为连续梁来计算。中跨计算简图36.0m简支梁36nI边跨计算简图21.0m简支梁4.2荷载恒载中跨上部结构采用装配式公路钢桥一一贝雷双排双层。横梁为128a43.47kg/m。单根重5*43.47=217.4kg=2.17KN;纵梁和桥面采用标准面板：宽2.0m，长6.0m,重1.8T。恒载计算列表如下：序号构件名称单件重（KN每节（KN纵桥向（KN/m1贝雷主梁2.721.67.22横梁2.16.32.13桥面板181864销子0.030.720.245花架0.333.961.326其他0.447合计17.3
4、422活载如上所述采用16M的罐车，总重55.0T。因钢便桥净宽4.0M，罐车通过便桥时要求车辆居中行驶，故不考虑偏载的不利影响。4.3内力分析与计算显然，最大净宽发生在跨度中I36mIF最大剪力发生在支座处。恒载内力22M跨中=(q/8)I=17.3*36/8=2802KN-mQ支座=ql/2=17.3*36/2=311.4KN支座反力F=Q支座活载内力活载内力分析绘制跨中点弯矩影响线(长度单位mif跨中弯矩：M=173.3*9+173.3*9*(18-3.4)/18+30*9*(18-3.4-1.85)/18+173.3*9*(18-1.35)/18=1559.7+1265.1+191.2
5、+1442.7=4458.7KNm支点剪力(长度单位mST：?.33fT1743TQ=173.3+173.3*(36-1.35)/36+173.3*(36-1.35-3.4)/36+30*(36-1.35-3.4-1.85)/36=173.3+166.8+150.4+24.5=515KN4.322活载冲击系数1+u查公路桥涵设计通用规范(5TGD60-2004)补充说明432选用简支梁的基数f1=n/2|E?Ic/mc式中：1“结构跨中的截面惯矩Ic=2148588cm4=0.02149m4E-结构材料的弹性模数E=2.1*106kg/cm2=2.1*1011N/mfmc-结构跨中处延米结构重
6、力m=17.3KN=1730kg/nc=1730NS/m2L-结构的计算跨径l=36.0m将上述数据代入式中：f1=3.1416/(2*362/2.1*1011*0.02149/1730=3.1416*1615/(2*362)=1.957HZ根据(JTGD60-2004)第4.325当1.5HZ1.95714HZ时：u=0.1767lnf-0.0157=0.1186-0.0157=0.10290.1034.4荷载组合跨中弯矩：M=M+(1+u)M活=2802+1.103*4458.7=7719.9KN-m4.5强度验算查装配式公路钢便桥使用手册表5-6双排双层M=2*3265.4=6530.8
7、KN-m7719.9KN-mQ=2*490.5=918KN879.4KN推论：虽然加强的双排层比不加强的双排层的恒载跨中弯矩弯曲的支点剪力均匀略有增加。但M和Q均比实际产生的有较大的富余，故选用加强的双排层应该是安全的。补充计算如下：加强杆增加的弯矩和剪力计算加强杆-根约80kg;每节需增加8根，则每m增加重量q=8*80/3=213.3kg/m增加的弯矩AM=凹/8*12=2.133*362/8=345.5KNm增加的剪力AQ=sq/2*l=2.133*36/2=38.4KN最终强度计算M=13500KNm（7719.9+345.5）=8065KNmQ=918KN（841.1+38.4）=8
8、79.5KN结论：通过上述演算，可见采用加强的双排双层贝雷横梁，其强度即可满足工程实施（便桥能通过代吊混凝土罐车）的安全需求。5、横梁设计及验算横梁拟采用16Mn128a每节桁架（3.0m）配置3根横梁。查表的I=7115cm4;Wx=508.2cm3;43.47kg/m;S=292.7cni5.1横梁计算简图如右下图所示（长度单位m:3665KN86.65KH混凝土罐车过桥时，令其缓慢居中行驶，故不考虑活载的偏载影响。5.2荷载521横梁上的恒载面板及横梁：2*6m重1.8Tqi=18/2/6*1.5=2.25KN/m横梁自重q2=43.47kg/m=0.435KN/m总恒载q=qi+q2=
9、2.25+0.435=2.685KN/m恒载最大弯矩M恒=q*l2/8=1/8*2.685*4.52=6.796KN-m恒载支剪力Q恒=1/2ql=1/2*2.685*4.5=6.041KN横梁上的活载最大罐车的后轴重为17.33T=173.3KN活载的支点反力(剪力)R=FB=173.3/2=86.65KN活载的最大弯矩M=MO=86.65*1.35=117KNm5.3活载冲击系数1+u计算的方法同前，计算简支梁的基频f1=n/2l2E.Ic/m=3.1416/(2*4.52)*2.1*1011*7.115*105/43.542=3.1416*0.058*10/(2*45)=44.99HZ查
10、表得：u=0.45;1+u=1.455.4横梁上的内力组合跨中弯矩MLax=6.8+1.45*117=176.45KNm支点剪力Qa=6.041+1.45*86.65=131.68KN5.5横梁应力验算弯曲应力=M/W=1.76.45*104/508.2=3472kg/cm22730kg/cm2可见，横梁的弯曲应力已远超材料的容许值1.3*2100=2730kg/m2是不安全的。故不得不另选工字钢规格。5.6横梁更改的应力验算现将横梁改选为132al=11080cm4;W=692.5cm3;S=400.5cni弯曲应力=176.45*107692.5=2548kg/cm2剪应力=Q*S/I*b式中：Q-截面的剪力Q=131.68KNS-截面的净面矩S=400.5cm2I-截面的惯性矩I=11080cm4b-截面的腹板厚度b=0.95cm代入得：剪应力=131.68*102*400.5/11080*0.95=501kg/cm23942KN-mQ=2*490.5=981KN795.3KN结论：边跨采用加强的双排单层贝雷桁架是安全的。7、下部结构验算中间墩采用529的钢管群桩基础。桥墩主面和横断面见附图7.1墩顶荷载恒载中跨跨径l=36.0m中跨延米重q=(17.3+2.13)=19.43KN/m中跨传给墩的反力F1=1/2*36*
