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1、-目 录1.工程概况12.参考规及计算参数32.1.主要规标准.32.2.计算荷载取值32.3.主要材料及力学参数42.4.贝雷梁性能指标53.上部构造计算63.1.桥面板计算63.2.16b槽钢分布梁计算63.3.贝雷梁力计算74.杆系模型应力计算结果114.1.计算模型114.2.计算荷载取值124.3.贝雷梁计算结果134.4.墩顶工字横梁计算结果214.5.钢立柱墩计算结果245.下部构造验算266.稳定性验算287.结论28. z.-1. 工程概况根据现状道路控制条件，家花园隧道拓宽改造工程钢便桥跨径布置为6m+9m+24m27m+12m。桥面宽度每跨等宽，第一跨为12.629m，第
2、二跨15.4m，第三跨20.4m(23.4m),第四跨28.673m。第三跨20.4m宽度跨径为24m，另外3m围跨径27m。钢便桥上部构造选用贝雷梁，27m跨径选用单排单层加强型贝雷梁，布置间距为0.25m+20.45m，24m跨径选用单排单层加强型贝雷梁，布置间距为0.25m+0.9m,其余跨径均选用双排单层标准贝雷梁，梁高均为1.5m；贝雷梁上等间距布置横向连接工字钢，型号I25b；工字钢以上等间距布置桥面板支撑槽钢；桥面板采用8mm厚花纹钢板，上铺9cm沥青混凝土。钢便桥下部构造为横梁立柱接桩板根底。横梁根据受力情况由3片或2片梁高1.0m的工字钢拼接而成。立柱为直径1.0m的钢管柱，
3、与横梁、根底栓接，便安装与拆卸。钢管柱之间采用横向钢管连接，加强横向稳定。根底分为承台桩基和板式扩大根底两种形式，平面位置受限位置用承台桩根底，桩基直径1.2m；其他位置采用板式扩大根底。钢便桥桥型平面布置图、立面布置图及横断面图如图1-1至图1-4所示。图1-1 钢便桥平面布置图单位：mm图1-2 钢便桥桥型立面布置图单位：mm图1-3 钢便桥横断面布置图一单位：mm图1-4 钢便桥横断面布置图二单位：mm2. 参考规及计算参数2.1. 主要规标准1?城市桥梁设计规?CJJ 1120112?公路桥涵设计通用规?JTG D60-20043?公路桥涵施工技术规?JTG/T F50-20114?城
4、市桥梁工程施工与质量验收规?CJJ 220085?公路桥涵钢构造及木构造设计规?JTJ025866?钢构造工程施工质量及验收规?GB50205-20017?铁路桥梁钢构造设计规?TB 10002.2-20058?钢构造设计规?GB50017-20032.2. 计算荷载取值1恒载桥面铺装：250.09=2.25kN/m2；8mm钢板：78.50.008=0.628kN/m2；16b槽钢：78.52.51510-3=0.197kN/m；25b工字钢：78.55.35110-3=0.42kN/m；单排单层加强型贝雷梁，每片350 Kg，即为0.35103=1.17kN/m；2可变作用汽车荷载效应按城
5、-A车辆荷载计算，沿横桥向按4个车道考虑。城-A车辆荷载示意图如图2-1所示：图2-1 城-A车辆荷载图示表2-1 城-A车辆荷载参数表2.3. 主要材料及力学参数16Mn (Q345)：弹性模量E=2.1105MPa剪切模量G=0.81105MPa轴向容应力：200MPa剪切容应力：120MPa表2-2 钢材容应力表2.4. 贝雷梁性能指标3. 上部构造计算3.1. 桥面板计算根据表2-1可知，城A车辆荷载重轴轴重为200kN，车轮着地面积为0.60.25m2,则重轴均布荷载为：Q1=200/(20.60.25)=666.7kN/m2。取1米宽板条,按单向板计算,最不利工况为重轴作用于板跨中
6、；分布梁16b槽钢间距为20cm，因此取桥面板计算跨径为20cm。根据车辆横向布置情况，1米宽板仅能作用一个车轮，因此，计算桥面板所用车轮荷载为：1000.2/0.25=80kN，均布荷载我80/0.2=400kN/m；桥面铺装：250.091=2.25kN/m；钢板自重q2=10.00878.5=0.628kN/m；q=q1+q2=400+2.25+0.628=402.878kN/m则跨中弯矩为：M=0.125402.8780.22=2.014kNm；W=bh2/6=10.0082/6=1.067105m3；桥面板应力为：=M/W=2.014103 /1.067105 =.75MPa=200
7、Mpa；桥面板挠度为：因此，8mm钢板强度和刚度均能满足要求。3.2. 16b槽钢分布梁计算桥面分布梁采用16b槽钢，间距20cm，即每根槽钢单独承受一组轴重，其下部25b工字钢横梁，横梁间距按最大0.75m设置，即槽钢的最大跨度为0.75m。当车辆的重轴作用在槽钢跨中时，为最不利工况。计算时汽车荷载按集中荷载，P=200kN/2=100kN；桥面铺装自重：250.090.2=0.45kN/m；钢板自重：78.50.0080.2=0.126kN/m；16b槽钢自重：78.52.51510-3=0.197kN/m；Q=0.45+0.126+0.197=0.773 kN/m；挠度将均布荷载忽略计算
8、：因此，16b槽钢强度和刚度均能满足要求。3.3. 贝雷梁力计算3.3.1. 24米跨贝雷梁力计算跨径为L=24m(按简支计算)。恒载按14m宽计：1、桥面铺装，一跨24m总重：2、8mm钢板，一跨24m总重：3、16b槽钢，一跨24m总重：4、25b工字钢横梁，一跨24m总重：5、贝雷梁，单排单层加强型，间距0.25+0.9m布置，设置24道纵梁，一跨24m总重：活载横向按3个车道布置：城A车辆荷载重轴作用于跨中时为贝雷梁受力最不利工况，其活载计算简图如下所示：活载计算简图单位：cm恒载弯矩：为了简化计算，考虑上面分配梁和面板将荷载均分，故将荷载平均分配给每片贝雷梁的恒载为：；则每片贝雷梁的
9、跨中最大恒载弯矩为：活载弯矩：为了简化计算，将3个车道的活载均分到24片贝雷梁上，并考虑1.5的偏载系数。则每片贝雷梁的跨中最大活载弯矩为：贝雷梁弯矩验算：每片贝雷梁由活载和恒载产生的弯矩为：上式中1.4为活载冲击系数，根据贝雷梁性能指标单排单层加强型贝雷梁的弯矩承载力为1687.5kNm,贝雷梁的弯矩强度满足要求，其平安系数为：贝雷梁剪力验算：每片贝雷梁的最大支座反力为：上式中1.4为活载冲击系数，根据贝雷梁性能指标单排单层加强型贝雷梁的剪力承载力为245.2kN,贝雷梁的剪力强度满足要求，其平安系数为：贝雷梁挠度验算活载挠度：按跨中集中荷载计算综上，24米跨贝雷梁的强度刚度均能满足要求。3
10、.3.2. 27米跨贝雷梁力计算跨径为L =27m(按简支计算)。恒载按5.75m宽计：1、桥面铺装，一跨27m总重：2、8mm钢板，一跨27m总重：3、16b槽钢，一跨27m总重：4、25b工字钢横梁，一跨27m总重：5、贝雷梁，单排单层加强型，间距0.25+20.45m布置，设置15道纵梁，一跨27m总重：活载横向按1个车道布置：城A车辆荷载重轴作用于跨中时为贝雷梁受力最不利工况，其活载计算简图如下所示：活载计算简图单位：cm恒载弯矩：为了简化计算，考虑上面分配梁和面板将荷载均分，故将荷载平均分配给每片贝雷梁的恒载为：；则每片贝雷梁的跨中最大恒载弯矩为：活载弯矩：为了简化计算，将1个车道的
11、活载均分到15片贝雷梁上，并考虑1.5的偏载系数。则每片贝雷梁的跨中最大活载弯矩为：贝雷梁弯矩验算：每片贝雷梁由活载和恒载产生的弯矩为：上式中1.4为活载冲击系数，根据贝雷梁性能指标单排单层加强型贝雷梁的弯矩承载力为1687.5kNm,贝雷梁的弯矩强度满足要求，其平安系数为：贝雷梁剪力验算：每片贝雷梁的最大支座反力为：上式中1.4为活载冲击系数，根据贝雷梁性能指标单排单层加强型贝雷梁的剪力承载力为245.2kN,贝雷梁的剪力强度满足要求，其平安系数为：贝雷梁挠度验算活载挠度：按跨中集中荷载计算综上，27米跨贝雷梁的强度刚度均能满足要求。4. 杆系模型应力计算结果4.1. 计算模型采用桥梁专业有
12、限元分析软件Midas Civil 2013 ( V8.2.1R1)。选取跨度为27米的一跨作为计算对象，建立三维有限元分析模型。构造中各杆件均采用三维梁单元模拟，各杆件连接节点按刚接考虑。行车桥面板采用板单元模拟桥面板材料容重取为0，以便于施加荷载。构造边界条件按钢立柱底部为固定端考虑。钢便桥有限元计算模型如图4-1所示。图4-1有限元计算模型4.2. 计算荷载取值1永久作用自重：根据实际构造建立计算模型，由程序自动计算，材料容重取78.5kN/m3；二期：将I25b工字钢以上等间距布置的桥面板支撑槽钢，槽钢以上的8mm厚花纹钢板以及上铺的9cm沥青混凝土当做构造的二期荷载考虑。二期荷载等效
13、成3.9kN/m2的面荷载进展加载。2可变作用汽车荷载效应按城-A车辆荷载计算，沿横桥向按4个车道考虑。活载加载情况如下各图所示。图4-2 城-A车辆荷载图示图4-3 车道横向布置图4.3. 贝雷梁计算结果图4-4钢便桥贝雷梁活载弯矩图 (单位: kNm)从图4-4可知在活载作用下各片贝雷梁的弯矩分布较为均匀，说明荷载的横向分布均匀，因此分别提取24米跨和27米跨受力较大的贝雷梁的计算结果，24米跨受力最不利的为横桥向第五片贝雷梁，27米跨受力最不利的为第十四片梁。受力最不利的贝雷梁的恒载和活载及组合作用下的力图如下所示。4.3.1. 恒载作用下贝雷梁力图图4-5恒载作用下24m跨贝雷梁弯矩图
14、 (单位: kNm)图4-6恒载作用下24m跨贝雷梁轴力图 (单位: kN)图4-7恒载作用下24m跨贝雷梁剪力图 (单位: kN)图4-8恒载作用下27m跨贝雷梁弯矩图 (单位: kNm)图4-9恒载作用下27m跨贝雷梁轴力图 (单位: kN)图4-10恒载作用下27m跨贝雷梁剪力图 (单位: kN)4.3.2. 活载作用下贝雷梁力图图4-11活载作用下24m跨贝雷梁弯矩图 (单位: kNm)图4-12活载作用下24m跨贝雷梁轴力图 (单位: kN)图4-13活载作用下24m跨贝雷梁剪力图 (单位: kN)图4-14活载作用下27m跨贝雷梁弯矩图 (单位: kNm)图4-15活载作用下27m跨贝雷梁轴力图 (单位: kN)图4-16活载作用下27m跨贝雷梁剪力图 (单位: kN)4.3.3. 根本组合作用下贝雷梁力图图4-17根本组合24m跨贝雷梁弯矩图 (单位: kNm)图4-18根本组合24m跨贝雷梁轴力图 (单位: kN)图4-19根本组合24m跨贝雷梁剪力图 (单位: kN)图4-20根本组合27m跨贝雷梁弯矩图 (单位: kNm)图4-21根本组合27m跨贝雷梁轴力图 (单位: kN)图4-22根本组合27m跨贝雷梁剪力图 (单位: kN)4.3.4. 贝雷梁应力验算图4-23荷载组合作用下24
