例2—钢便桥2.doc

钢便桥检算一、工程概况栈桥主桁采用3m标准贝雷梁拼装，桁高1.5m，栈桥跨度为12m，桥宽8.0m，栈桥顶面标高为+41.002m。贝雷梁顶面铺设I22a型钢垫梁，布置间距为250mm，I22a型钢顶面铺设10mm厚Q235A钢板。栈桥桩基础每排插打3根800×8钢管，桩顶设2I40a分配梁，立柱之间设置连接系以抵御横向水平力。全桥共设置两个制动墩。栈桥中间布置双向汽车运输通道，汽车道两侧布置有人行道，同时在栈桥两侧布设各类管道和栏杆。二、计算依据1、钢结构设计规范（GB50017-2003）2、铁路桥涵设计规范（TB10002.1-2005）3、装配式钢桥多用途适用手册三、设计荷载1、华建MR45型混凝土搅拌输送车满载重量：2、50t履带吊自重：3、最重钢梁杆件：四、上部结构计算1、桥面板受力计算1.1、混凝土搅拌车荷载检算按承受混凝土搅拌运输车27.9t荷载检算，前轴重7.5t，中、后轴重10.2t+10.2t，参照汽-20级取值，中、后轮着地宽度及长度为0.6×0.2m,故取轮压处约60cm宽作用范围20cm钢面板检算。钢面板下I22a分配梁布置间距为250mm。混凝土搅拌运输车轮压荷载:受力模式如下图所示：通过受力计算可得出结构的弯矩和剪力如下图所示：由上图可知：钢桥面板的最大弯矩为，最大剪力为桥面板截面特性：面积惯性矩弯曲应力检算：剪应力检算：由上述计算可知，桥面板在承受混凝土运输罐车荷载时强度满足要求。1.2、履带吊吊重荷载检算本栈桥设计可通行50t履带吊，检算时考虑履带吊吊重50t。QUY50A型履带起重机外形尺寸如下图所示：其与桥面板的接触面积：履带吊轮压为：考虑履带吊吊重时前后轮压的不均匀分布，取偏载系数：计算轮压为：桥面板计算时按单跨满布均匀荷载简支梁进行计算。最大弯矩：最大剪力：弯曲应力检算：剪应力检算：由上述计算可知，桥面板在承受50t履带吊吊重荷载时强度也能满足要求。2、I22a型钢垫梁计算2.1、混凝土搅拌运输车荷载检算I22a型钢垫梁按承受混凝土搅拌运输车27.9t荷载检算, 出现特殊情况，当中、后轴只有其中一轴受力时,其最不利集中荷载为10.2t，考虑1.1的冲击系数，四组单层贝雷梁中心间距为1500mm布置，按简支梁检算。最大弯矩：I22a截面特性:面积，惯性矩，截面模量，面积矩弯曲应力：剪应力：在此工况下，I22a型钢垫梁受力满足要求2.2、50t履带吊+50t吊重荷载50t履带吊横桥向吊重50t荷载处于临界倾覆，仅一侧履带承受荷载，其荷载作用在I22a型钢边跨跨中时，按简支梁检算，以两片贝雷梁的中心为支点，此时I22a型钢此时为受力最不利工况。单根I22a型钢承受的集中荷载为：最大弯矩：最大剪力：弯曲应力检算：剪应力检算：由上述计算可知I22a型钢受力满足要求3、贝雷梁受力计算贝雷梁纵桥向每4片为一跨，横桥向布置了10片贝雷梁，每两片为一联。根据贝雷梁承受的荷载，现取如下几种工况对贝雷梁进行检算。贝雷梁按简支梁进行计算。工况一：50t履带吊+50t吊重作用在纵桥向跨中位置，履带吊处于倾覆状态，仅一侧履带承受荷载，此时贝雷梁承受最大弯矩工况二：50t履带吊+50t吊重作用在支点位置，履带吊处于倾覆状态，仅一侧履带承受荷载，此时贝雷梁承受最大剪力3.1、 工况一作用下贝雷梁受力计算当50t履带吊机吊重50t荷载时，需对履带吊的站位进行限制，此时吊机中心必须作用在两组贝雷梁中心线上，此时考虑仅靠近履带吊中心处的两组贝雷梁承受荷载。履带吊站位如下图所示：取此处两组贝雷梁进行计算，贝雷梁承受荷载计算如下：履带吊吊重轮压：I22a型钢按均布线荷载考虑：钢桥面板线荷载：贝雷梁自重：贝雷梁受力模式如下图所示：由上图可以得出：支点反力：跨中最大弯矩：3.2、 工况二作用下贝雷梁受力计算贝雷梁受力模式如下图所示：由上图可以得出：B支点承受最大反力：由上述计算可知：贝雷梁承受的最大弯矩为：贝雷梁承受的最大剪力为：故贝雷梁的受力满足要求。4、柱顶分配梁计算柱顶分配梁A、B均由两根I40b型钢组成而成，其截面形式相同，但由于分配梁A承受荷载和计算跨度均大于分配梁B，故取分配梁A 进行检算。分配梁A、B截面形式及截面特性如下图所示：取贝雷梁计算中所得出的最大支点反力再加上另一跨贝雷梁及桥面系荷载对分配梁进行检算，按简支梁计算。分配梁承受的最大荷载：最大弯矩：弯曲应力检算：剪应力检算：由上述计算可知，柱顶分配梁A、B受力均满足要求。五、下部结构受力计算1、钢管桩单桩承载力计算当履带吊吊重50t并处于临界倾覆状态时，此时考虑两根钢管立柱承受履带吊荷载，此处钢管立柱承受的反力最大。此时钢管承受以下荷载：履带吊吊重荷载：钢桥面板荷载：I22a型钢荷载：贝雷梁荷载： 单根钢管承受的最大荷载：考虑1m的河床冲刷深度，钢管桩受力按摩擦桩计算。根据铁路桥涵地基和基础设计规范(TB 10002.52005)，挖孔灌注摩擦桩桩的容许承载力按下式计算：式中 P桩的容许承载力（kN）；U桩身截面周长（m）；li各土层厚度（m）；A桩底支承面积（m2）；m0桩底支承力折减系数； 桩底地基土的容许承载力；由于本栈桥采用开口钢管桩基础，所以不考虑桩基底部承载力部分。桩基周长：；各土层的极限摩阻力根据铁路桥涵地基和基础设计规范表6.2.2-5进行取值；临墩LD1桩基容许承载力：临墩LD2桩基容许承载力：同理可求出其它桩基的单桩承载力均满足要求。由于该河道覆盖层稳桩条件较差，所有钢管桩均插打至微风化岩层，已确保桩基受力安全。2、栈桥承受水流力计算2.1、荷载计算栈桥所承受的水流力根据铁路桥涵设计规范（TB10002.1-2005）桥墩流水压力的公式进行计算。栈桥最大水流力出现在洪水将栈桥全部淹没的情况下，此时贝雷梁按不透水结构进行水流力的计算。所有钢管桩中LD2受力最不利，取LD2钢管进行验算。式中：P流水压力（kN）K桥墩形状系数V水流设计速度（m/s）取2.0m/s水容重（10kN/m3）A与水流方向垂直平面上的投影面积（m2）gn标准自由落体加速度（m/s2）A、钢管立柱承受的水流压力计算形状系数：阻水面积： 流水压力：流水压力产生的弯矩：B、贝雷梁全部被水淹没后承受的水流压力计算形状系数：阻水面积：流水压力：，考虑1.3的水流冲击系数此水平力在柱顶产生的弯矩为：C、贝雷梁被水淹没一半所承受的水流压力计算流水压力：，考虑1.3的水流冲击系数此水平力在柱顶产生的弯矩为：2.2、计算工况工况一：栈桥贝雷梁一半被水淹没并承受吊重荷载工况二：栈桥贝雷梁全部被水淹没不承受竖向荷载2.3、计算结果 工况一应力图 工况二应力图 工况一位移图 工况二位移图由上述计算可知，钢管桩基础在流水压力作用下应力满足要求，但柱顶位移较大。故当河面水位超过立柱柱顶时，此时需对栈桥进行限载，仅供人员通行使用。3、贝雷梁承受水流压力作用后自身强度计算由栈桥承受水流力的计算可知，12m跨贝雷梁承受的水流力产生的线荷载为： 故贝雷梁跨中弯矩为： 贝雷梁横断面截面特性如下图所示：弯曲应力： 剪应力： 故贝雷梁弱轴方向受力也满足要求。贝雷梁与柱顶分配梁之间采用M22螺栓连接，单个M22螺栓单剪强度：每组贝雷梁与柱顶分配梁之间采用两片压梁板固定，故每组贝雷梁与柱顶连接部位能承受的剪力为： 由上述计算可知，贝雷梁与柱顶分配梁之间连接强度满足要求。11