某贝雷梁钢便桥计算书

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峃口隧道钢栈桥计算书

1、工程概况

本施工便桥采用321型单层上承式贝雷桁架，栈桥0#桥台与老56省道相连，6#桥台位于峃口隧道起点位置，横跨泗溪。便桥孔跨布置为10m+5*15m，全长85米，桥面净宽6米，人行道宽度1.2m，纵向坡度+3%，桥面至河床面净高10米，至水面净空为8.5米〔图1 为钢栈桥截面图〕。钢栈桥桥面系主体构造由δ=10 mm 花纹钢板、I10 工字钢纵梁〔间距0.3 m〕、I20 工字钢横梁〔长7.2m，间距0.75 m〕组成。桥面板与工字钢采用手工电弧焊焊接连接，桥面系布置于贝雷桁梁之上，与贝雷桁梁之间用U 型螺栓固定。贝雷桁梁由贝雷片拼制而成，横向设置6片，间距0.9m,贝雷片之间采用角钢支撑花架连接成整体。

本桥根底为明挖根底，根底为7×2.6×1.2m的钢筋砼，扩大根底必须坐落于河床基岩上，且根底顶标上下于河床。根底上部墩身均采用φ630 mm〔δ=8 mm〕钢管，采用双排桩横桥向各布置2 根，钢管桩之间由平联、斜撑连接。钢管桩顶设双I32 工字钢分配梁。

本桥根底设计为明挖根底，根底采用C25钢筋砼，钢管桩位于砼根底上与预埋钢板焊接结实，在此不做计算。

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桥面宽度人行道护栏10mm花纹钢板Ⅰ10工字钢@30cmⅠ20工字钢@75cm321型贝雷梁双I32承重梁加劲板联结系平联预埋钢板钢筋混凝土基础

图1 钢栈桥截面图〔单位：mm〕

2、计算目标

本计算的计算目标为： 1〕确定通行车辆荷载等级；

2〕确定各构件计算模型以及边界约束条件； 3〕验算各构件强度与刚度。

3、计算依据

本计算的计算依据如下：

[1] 黄绍金, X陌生. 装配式公路钢桥多用途使用手册[M]. : 人民交通,2001 [2] ?钢构造设计规X?〔GB 50017-2003〕 [3] ?公路桥涵设计通用规X?〔JTG D60-2004〕 [4] ?公路桥涵钢构造及木构造设计规X?〔JTJ025-86〕

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4、计算理论及方法

本计算主要依据?装配式公路钢桥多用途使用手册?〔黄绍金，X陌生著.：人民交通，2001.6〕、?钢构造设计规X?〔GB 50017-2003〕、?公路桥涵设计通用规X?〔JTG D60-2004〕、?公路桥涵钢构造及木构造设计规X?〔JTJ025-86〕等规X中的相关规定，通过MIDAS/Civil 2021构造分析软件计算完成。

5、计算参数取值

5.1 设计荷载

5.1.1恒载

本设计采用Midas Civil 建模分析，自重恒载由程序根据有限元模型设定的截面和尺寸自行计算施加。

5.1.2活载

根据?公路桥涵设计通用规XJTG D60-2004?，汽车荷载按公路-Ⅰ级荷载计算，公路-Ⅰ荷载如图2：

图2 公路-Ⅰ级荷载图

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程序分析时，汽车活载作为移动荷载分析，采用车道面加载。为确保行人车辆平安，桥面右侧护栏外侧增设1.2m人行道宽度，桥面宽度取值6m，车轮距为1.8 m。汽车限速15 km/h 通过，通行的冲击系数由程序根据设定参数自动计算考虑，在“移动荷载分析控制〞中，临时钢栈桥构造基频取值1.3 Hz，根据?公路工程技术标准?(JTG B01-2021)规定，冲击系数为u=0.04。

桥面宽度人行道护栏10mm花纹钢板Ⅰ10工字钢@30cmⅠ20工字钢@75cm321型贝雷梁双I32承重梁加劲板联结系平联预埋钢板钢筋混凝土基础

图3 桥面车道布置图

5.2 主要材料设计指标

根据?钢构造设计规X?〔GB 50017-2003〕和?装配式公路钢桥多用途使用手册?〔黄绍金，X陌生著.：人民交通，2001.6〕，主要材料设计指标如下：

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6 计算分析

6.1 计算模型及边界条件设置

图4 为钢栈桥Midas 分析模型图。其中，桩根底采用梁单元，桥面板采用板单元。

图4 分析模型

边界条件设置如下：

〔1〕桥面系构件连接：桥面板与I10 工字钢纵梁、纵梁与I20 工字钢横梁均采用共节点连接，横梁与贝雷桁梁采用仅受压弹性连接，连接刚度按经历取值100 kN/mm。由于存在仅受压弹性连接，模型对桥面板进展三处约束，各处约束自由度分别为：(Dx，Dy，Rz)；(Dx，Rz)；〔Dy，Rz〕。

〔2〕其余构件连接：贝雷桁梁与2I32 工字钢分配梁采用弹性连接，分配梁与钢管桩采用共节点连接。钢管桩桩底按锚固模拟，约束Dx、Dy、Dz、Rx、Ry、Rz。

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6.2 计算结果分析

由于Midas 计算结果中，桥面系构件总体变形与贝雷桁梁变形一致，导致桥面系构件变形输出结果远大于实际变形，另外再考虑到桥面系构件跨度均较小，故结果分析中桥面系构件仅以强度满足要求进展控制；贝雷桁梁、分配梁结果分析中以强度、刚度均满足要求进展控制。 6.2.1桥面板计算结果

图5 为桥面板强度计算结果。由图可以看出桥面板最大应力为：

σ = 20.37MPa 故桥面板设计满足平安要求。

图5 桥面板强度

6.2.2I10 工字钢纵梁计算结果

图6 为I10 工字钢纵梁强度计算结果。由图可以看出I10 工字钢最大应力为：

σ = 90.4MPa 故I10 工字钢纵梁设计满足平安要求。

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图6 I10工字钢纵梁强度

6.2.3I20 工字钢横梁计算结果

图7 为I20 工字钢横梁强度计算结果。由图可以看出I20 工字钢最大应力为：

σ = 193MPa 故I20 工字钢横梁设计满足平安要求。

图7 I20工字钢横梁强度

6.2.4贝雷桁梁计算结果

〔1〕贝雷桁梁强度

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图8 为贝雷桁梁强度计算结果。由图可以看出贝雷桁梁最大应力为：

σ = 249MPa 故贝雷桁梁强度设计满足平安要求。

图8 I20贝雷梁强度

〔2〕贝雷桁梁刚度

图9 贝雷梁刚度

图9 为贝雷桁梁刚度计算结果。由图可以看出贝雷桁梁最大变形为：

f = 15.4mm <[v] = l / 400 = 37.5mm

故贝雷桁梁刚度满足平安要求。

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6.2.5 2I32 工字钢分配梁计算结果

〔1〕分配梁强度

图10I32工字钢分配梁强度

图10 为I32 工字钢分配梁强度计算结果。由图可以看出工字钢最大应力为：

σ = 63.7MPa 故I32 工字钢分配梁强度设计满足平安要求。 〔2〕分配梁刚度

图11I32工字钢分配梁刚度

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图11 为I32 工字钢分配梁刚度计算结果。由图可以看出分配梁最大变形为：

f = 2.86mm <[v] = l / 400 = 11.25mm

故分配梁刚度满足平安要求。 6.2.6钢管桩计算结果

〔1〕钢管桩支反力

图12钢管桩支反力

图13 为钢管桩支反力计算结果。由图可以看出中墩钢管桩最大支反力为：

F = 495.1kN；

〔2〕钢管桩强度计算

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图13钢管桩强度

图14 为钢管桩强度计算结果。由图可以看出钢管桩最大应力为：

σ = 80.08MPa 故钢管桩强度设计满足平安要求；钢管桩最大应力位于与分配梁连接处，为局部承压应力，其余处应力值X围为：22.9～55.3 MPa。

〔3〕钢管桩稳定性计算

钢管桩外露高度为5 m，横向采用[10 槽钢连接，纵向未连接，自由高度取5 m。计

算时钢管桩按一端自由，一端固定考虑。 最大钢管桩反力为：F 中=495 kN 计算长度：l0=2h=2×5=10 (m) 截面面积：A = 131.2cm2 回转半径：i = 18.457cm

长细比：λ = l0/ i =1000 /18.457 = .2

查?钢构造设计规X?，可知轴心压杆容许长细比为：[λ ]=150；稳定系数：

φ= 0.835，故有：

λ

.2 [λ] 150

[σ] = [N]/A mφ= 495×103 / (131.2×102×0.835)

=45.18＜f=215 MPa

综上，钢管桩稳定性设计满足平安要求。 6.2.8栈桥整体计算结果

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表2 栈桥各构件计算结果汇总表

构件名称 最大应力〔MPa〕 最大变形是否满足要求 〔mm〕 桥面板 I10 工字钢纵梁 I20 工字钢横梁 贝雷梁 大横梁 钢管桩 根底承载力 20.37 90.4 193 249 63.7 80.08 0.14 / / / 15.4 2.86 / 是 是 是 是 是 是 是 备注 7 、施工考前须知

由于现场施工中存在一些模拟计算中无法考虑到的不确定因素，如自然原因或人为原因造成的临时荷载等，为了尽可能的与模拟条件一致，确保施工平安，须注意以下事项：

1. 桥面板与纵梁采用连续焊接连接，横梁两端与贝雷桁梁采用U 型螺栓连接固定，中间段与贝雷桁梁不连接。

2. 贝雷桁梁与底分配梁采用角钢焊接限位固定措施，防止左右偏移扭转。 3. 临时钢栈桥中支点处贝雷桁梁采用[16 槽钢竖撑加强，并确保槽钢上下端与贝雷桁梁上下弦杆密贴。

4. 分配梁安设在钢管桩槽口内，并且两侧及底部采用薄钢板与钢管焊接固定。

5、实际施工中，钢栈桥桥跨间距按15m/跨进展施工。

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