施工便桥检算书l.doc

武广客专线及相关工程试验段施工便桥结构受力检算书1.编制依据1.1临时便桥施工图（WG-L-02）1.2公路桥梁设计规范JTG-DB-20041.3装配式公路钢桥多用途使用手册1.4基础工程（中国铁道出版社）1.5本项目行车特点、等级要求2.编制说明2.1.按总体便道便桥设计方案，全管段线内有便桥8座，其中1-8m 跨5座，1-6m跨1座，2-15m跨2座。结构受力检算时以此两种类型对上部结构作统一检算。基础工程根据地质条件分别检算。各桥结构形式如表1所示： 各 桥 结 构 形 式 统 计 表 表1序号里程梁跨类型基础类型桥面栏杆（m）基底地基承载力（kPa）备注1DK2170+8302-15m贝雷片梁钢管桩基础满铺枕木40mm钢管1200弱风化基岩2DK2170+3801-6m工字钢梁明挖基础满铺枕木40mm钢管1503DK2175+4801-8m工字钢梁明挖基础满铺枕木40mm钢管1204DK2175+5841-8m工字钢梁明挖基础满铺枕木40mm钢管1205DK2175+5961-8m工字钢梁明挖基础满铺枕木40mm钢管1206DK2175+9002-15m贝雷片梁钢管桩基础满铺枕木40mm钢管砾砂7DK2176+4551-8m工字钢梁明挖基础满铺枕木40mm钢管1208DK2177+1651-8m工字钢梁明挖基础满铺枕木40mm钢管1502.2 18m便桥设计为扩大基础，砼台身，工字钢梁，桥面满铺枕木；215m便桥设计为600打入式钢管桩基础，兼做桥墩，砼台身，8片贝雷架钢梁，满铺枕木。2.3 结构检算时，对正交桥与斜交桥同样看待，因为对于上部结构的单个单元来说，其受力特点是相同的。2.4 冲击系数按桥规规定取值。2.5 由于是施工便道，行人少，不考虑人群荷载。2.6 纵横向风力、流水压力、温度影响力及其他偶然荷载不予考虑。2.7桥台因台前填筑较松，检算时，不考虑台前被动土压力，是偏于安全的。3.荷载组合及最不利工况的确定按桥规规定的荷载组合进行检算，基本可变荷载为汽车超20级，其他可变荷载为冲击力。结构受力按基本可变荷载（汽车20）恒载冲击力组合。3.1基本可变荷载汽车超20级。8m跨桥梁，梁部抗弯最不利荷载如下图示：图1 8m跨梁抗弯最不利工况图8m跨桥梁，结构抗剪最不利荷载如下图示：图2 8m梁跨抗剪最不利工况图215m跨桥梁，梁部抗弯最不利荷载采用结构分析软件，模拟车辆在桥上行走时结构受力状况，确定弯矩最不利工况如下图示。图3 215m跨梁抗弯最不利工况图215m跨桥梁，结构抗剪采用结构分析软件，采用上述同样的方法，确定抗剪最不利工况如下图示。图4 215m跨梁抗剪最不利工况图墩台地基承载力检算按上图确定墩台最大剪力工况，作为检算荷载，检验地基承载力。桥台抗倾覆检算按下图示：图5 车辆引起土压力最不利工况图3.2恒载3.2.1工字钢梁便桥工字钢 q1=0.588kN/m，桥面枕木 q2=3.5×0.26×1×9/9=0.91kN/m，栏杆及其他零部件 q3=0.04kN/m，合计q恒I=qi=0.588+0.91+0.04=1.538 kN/m。桥 台 身 重 量 表2序号里程梁跨类型基础重量G2（kN）台身重量G1（kN）台顶挡块重量G3（kN）钢管桩基础重量（kN）1DK2170+8302-15m贝雷片梁34.92DK2175+3801-6m工字钢梁204194453DK2175+4801-8m工字钢梁209199464DK2175+5841-8m工字钢梁147134255DK2175+5961-8m工字钢梁209164466DK2175+9002-15m贝雷片梁7DK2176+4551-8m工字钢梁11972178DK2177+1651-8m工字钢梁122108193.2.2贝雷片梁便桥：贝雷片 q1=2.70/3=0.9kN/m,桥 面 q2=3.5×0.26×1.0×9/8=1.024kN/m栏 杆 q3=0.04kN/m。合 计 q恒b=qi=0.9+1.024+0.04=1.964kN/m3.3冲击力，8m跨桥，15m跨桥4.可变荷载的横向分布 可变荷载的横向分布由枕木分配，考虑到枕木的抗弯能力，在横向分布上，仅考虑压在车轮下的几根单元梁受力（即主梁），而不考虑其他单元梁（即辅梁），是偏于安全的。为保证所规定的最少单元梁（贝雷梁不少于6组，工字钢梁不少于6根），须在桥面上铺设护轮轨，以限制汽车的行走路线。5. 材料性质：5.1 I36a工字钢:AI 工字钢截面面积，查表得AI =76.44cm2IxI 工字钢截面对X轴的惯性矩，查表得IxI =15796cm4WxI 工字钢截面对X轴的抗弯截面模量，查表得WxI =877.556cm3q自I工字钢每延米重量，查表得q自I =0.588kN/mE 钢材的弹性模量，取E=210GPaSm I 半个截面对中性轴的面积矩，查表得Sm I =508.8cm2bI 工字钢腹板宽，查表得bI =10mm5.2国产贝雷片：H b 桁片高度，查表得H b =1.5mIxb 桁片惯性矩，查表得Ixb =250500cm4WXb 桁片截面模量，查表得WXb =3570 cm3Mb桁片允许弯矩，查表得Mb =975KN·m，Qx销钉双向最大允许抗剪力，查表得Qx=500kNQ桁贝雷片三排单层时桁片允许抗剪力，Q桁=698.9kNkh3 单层三排不均匀折减系数，取kh3 = 0.9。6. 梁跨结构检算6.1 8m跨桥梁梁跨结构检算梁部抗弯最不利荷载为下图示（将荷载平均分配在每根工字钢梁上）：图6 8m跨梁抗弯最不利工况图6.1.1主要荷载恒载：q恒I=1.538 kN/m。活载PI=6.1.2抗弯强度检算支座反力跨中弯矩Mmax=M中=R1×L/2q恒I×(L/2)2/2(P 活b+P冲b30.9)×l式中：L梁跨径，L=8.5m，l车轮至跨中的距离，l=0.7m 计算得：Mmax=123.5kN·m考虑横向荷载的不均匀分布，取不均匀分布系数KI=1.1,则Mmax=KI Mmax =135.9(kN)经检算，结构抗弯强度合格。6.1.3挠度检算 跨中挠度： 式中：f1恒载产生的挠度 f2 、f3汽车活载产生的挠度 b集中力至右支点的距离 刚度为经检算，结构抗弯强度合格。6.1.4抗剪强度检算剪应力计算模型 ：当汽车最大轴重无限接近支座时，支座处的剪力最大见下图： 图7 8m跨梁抗剪最不利工况图支座1的支反力 经检算，结构抗弯强度合格。6.2 215m桥梁跨结构检算图8 215m跨梁抗弯最不利工况图6.2.1荷载 恒载：=1.964kN/m活载：汽超-20。将集中活载平均分配到每片贝雷梁上，分别为:6.2.2 抗弯强度检算最不利工况下弯矩包络图如下图示:图9 215m跨梁抗弯最不利工况弯矩包络图使用结构力学求解器求出支点2处的弯矩最大，经检算，结构抗弯强度合格。6.2.3 销钉剪应力检算(1)当弯矩最大时，销钉所受剪力为:图10 215m跨梁抗弯最不利工况剪力包络图销钉的竖向剪力为:水平剪力为:销钉双向剪力合力为:经检算，销子在弯矩最大时抗剪合格。(2)当剪力最大时，销钉所受剪力为:图11 215m跨梁抗剪最不利工况图图12 215m跨梁抗剪最不利工况剪力包络图图13 215m跨梁抗剪最不利工况弯矩包络图 竖向剪力为： 水平向剪力为：销钉双向剪力合力为:经检算，销子在剪力最大时抗剪合格。桁片抗剪强度计算由图12知，剪力最大时单片桁片最大剪力，本桥桁片为三排单层。一组桁片最大剪力经检算，桁片在剪力最大时抗剪合格。6.2.4挠曲变形检算采用结构分析软件，模拟活载移动的各个工况，进行受力分析，确定最不利工况如下图示:图14 215m跨梁弯曲变形最不利工况图图15 215m跨梁最不利工况弯曲变形包络图使用结构力学求解器求出距支点1处6.8m处的挠度最大 刚度：经检算，梁的弯曲挠度满足要求。7.桥台地基承载力及抗倾覆检算7.1荷载组成：7.1.1活载上部构造对台身的作用力R的计算:8m跨工字钢梁便桥: 式中:贝雷片梁便桥: 式中:7.1.2恒载：台身结构自重见表2土压力，按下图模型计算： 图16 台背土压力示意图以DK2175+480便桥为例计算结果台背土压力:主动土压力P主=式中：土的天然容重，取=19kN/m3 H台背填土高度，H=2.3m 土的内摩擦角，=300B桥台宽度，B=7.4m其他各桥台背土压力计算见表37.1.3车辆荷载引起的土压力工况：桥上无活载，汽车两个最大的轴重（140kN）作用于台背填土的破坏棱体上，如下图示。图17 车辆荷载引起土压力模型图以DK2175+480便桥为例计算车辆荷载引起的土压力P车：则：式中：h等代土层厚度 0可得：其他各桥车辆荷载引起的土压力P车列表计算结果。见表3。各 桥 台 背 受 力 汇 总 表 表3序号里程H（m）B(m)P(kpa)P主（kN） (m) h (m)P车（kN）1DK2170+3802.37.414.571241.330.75812DK2175+4802.37.614.571271.330.73813DK2175+5842.35.114.57851.331.09814DK2175+5962.17.613.31061.210.8815DK2176+4552.14.013.3611.211.52816DK2177+1652.34.114.57691.331.35817.2桥台地基承载力及抗倾覆检算 计算模型如下图示：图18 地基承载力检算模型图图19 桥台抗倾覆检算模型图 图中：P车活载引起的土压力 P土台背填土主动土压力7.2.3各桥台检算7.2.3.1 DK2175+480 1-8m便桥地基承载力检算 式中:A扩大基础底面积 W扩大基础底截面模量对基础合力偏心矩的限制： 桥台抗倾覆稳定检算倾覆力矩:稳定力矩:稳定系数K0= 经检算，该桥台在地基承载力和抗倾覆稳定方面满足要求。7.2.3.2 DK2175+584 1-8m便桥地基承载力检算 对基础合力偏心矩的限制： 桥台抗倾覆稳定检算倾覆力矩:稳定力矩:稳定系数K0=。经检算，该桥台在地基承载力和抗倾覆稳定方面满足要求。7.2.3.3 DK2175+596 1-8m便桥地基承载力检算 对基础合力偏心矩的限制： 桥台抗倾覆稳定检算倾覆力矩:稳定力矩:稳定系数K0=经检算，该桥台在地基承载力和抗倾覆稳定方面满足要求。7.2.3.4 DK2176+455 1-8m便桥地基承载力检算 对基础合力偏心矩的限制： 桥台抗倾覆稳定检算倾覆力矩:稳定力矩:稳定系数K0=经检算，该桥台在地基承载力和抗倾覆稳定方面满足要求。7.2.3.5 DK2177+165 1-8m便桥地基承载力检算对基础合力偏心矩的限制： 桥台抗倾覆稳定检算倾覆力矩:稳定力矩:稳定系数K0=经检算，该桥台在地基承载力和抗倾覆稳定方面满足要求。7.2.3.6 DK2175+380 1-6m便桥地基承载力检算R1=362kN，计算同8m跨梁，这里略对基础合力偏心矩的限制： 合格桥台抗倾覆稳定检算荷载梁体、桥面和栏杆对台的荷载:R=G1=194kN， G2=204kN， G3=45kN。 抗倾覆稳定检算将以上荷载对A点取弯矩:倾覆力矩:稳定力矩:稳定系数K0= 经检算，该桥台在地基承载力和抗倾覆稳定方面满足要求。7.2.3.7 DK2170+830便桥215m 贝雷梁桥本桥钢管桩基础，地质土层为粗砂松散。钢管桩打入基岩0.1米，按摩擦桩结合柱桩设计；钢管桩基础,60cm(外径),壁厚10mm。地质情况: 见图20示。桩顶最大荷载R=415kN钢管桩对地基的最大竖向荷载：P=R+G桩=415+17.7=433kN式中：G桩钢管桩自重，G桩=17.7kN 单桩允许承载力：则：P=433<图20 桩位处地质剖面图本桥钢管桩的地基承载力满足设计荷载要求。7.2.3.8 DK2175+900便桥215m 贝雷梁桥本桥钢管桩基础，地质土层为淤泥质粘土、粘土、砾砂。钢管桩60cm(外径),壁厚10mm。按摩擦桩设计。图21 桩位处地质剖面图桩顶最大荷载R=415kN钢管桩对地基的最大竖向荷载：P=R+G桩=413+17.7=433kN单桩允许承载力：DK2175+900便桥钢管桩承载力计算 表4序号土质类别土层标高（m）土层厚度（m）极限侧阻力sili×siu 桩周长（m）单桩允许承载力p（kN）1粘土IL=0.661.74.3502152粗砂，中密-2.61.6780133.63粘土IL=0.68-4.27150504砾砂，中密-5.272.7380218.4-86171.884581.214P=433<本桥钢管桩的地基承载力满足设计荷载要求。8.枕木检算8.1 抗弯强度、刚度计算枕木采用东北松木，截面宽×高（20×26）cm，容许应力枕木的自重相对较小，忽略不记建立抗弯最不利模型·8.2 抗剪计算建立抗剪最不利模型经检算枕木抗弯强度，刚度和抗剪均满足要求！22