某贝雷梁钢便桥计算书.doc

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）。钢栈桥桥面系主体结构由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。
本桥基础为明挖基础，基础为7×2、6×1、2ｍ得钢筋砼,扩大基础必须坐落于河床基岩上，且基础顶标高低于河床。基础上部墩身均采用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。
本桥基础设计为明挖基础,基础采用C25钢筋砼，钢管桩位于砼基础上与预埋钢板焊接牢固，在此不做计算。

　　　 　图1　钢栈桥截面图（单位：mm)
２、计算目标
本计算得计算目标为:
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
本计算得计算依据如下:
［1] 黄绍金， 刘陌生、 装配式公路钢桥多用途使用手册[M]、　北京:　人民交通出版社，2001
[２]　《钢结构设计规范》(GB　50017－2０03)
［3］ 《公路桥涵设计通用规范》（JTＧ Ｄ60—2004）
［４］ 《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（ＪTＪ０25-8６）
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，刘陌生著、北京：人民交通出版社，2001、6）、《钢结构设计规范》（ＧB 50017—20０3)、《公路桥涵设计通用规范》(JTＧ D60—200４)、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JＴJ025－8６）等规范中得相关规定,通过MＩDAS/Ciｖｉl　2012结构分析软件计算完成。
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得截面与尺寸自行计算施加。
5．１。２ 活载
根据《公路桥涵设计通用规范JTＧ　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
程序分析时,汽车活载作为移动荷载分析，采用车道面加载。为确保行人车辆安全，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，通行得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,临时钢栈桥结构基频取值1、3 Hz,根据《公路工程技术标准》（JＴG B01-2014）规定，冲击系数为ｕ=０、04。

图３ 桥面车道布置图
5、2 主要材料设计指标
根据《钢结构设计规范》(GB 50０17-２0０3）与《装配式公路钢桥多用途使用手册》(黄绍金,刘陌生著、北京:人民交通出版社，2001、6），主要材料设计指标如下：

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,桩基础采用梁单元，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,连接刚度按经验取值１00　ｋＮ/ｍｍ。由于存在仅受压弹性连接，模型对桥面板进行三处约束，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。
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行控制；贝雷桁梁、分配梁结果分析中以强度、刚度均满足要求进行控制。
6。2.1 桥面板计算结果
图5 为桥面板强度计算结果.由图可以瞧出桥面板最大应力为:
σ =　20、３7MPa ＜f = 215MPa
故桥面板设计满足安全要求。

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。由图可以瞧出I10 工字钢最大应力为:
σ　= 90、4MPa 〈f　=　215MＰa
故I10 工字钢纵梁设计满足安全要求。

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。由图可以瞧出Ｉ20　工字钢最大应力为：
σ = 193MPａ 〈ｆ ＝ 215ＭPａ
故Ｉ20 工字钢横梁设计满足安全要求。

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
图８　为贝雷桁梁强度计算结果.由图可以瞧出贝雷桁梁最大应力为:
σ =　249MＰa <f = ２73MPa
故贝雷桁梁强度设计满足安全要求.

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。由图可以瞧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安全要求。
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。由图可以瞧出工字钢最大应力为:
σ = 63、7ＭＰa ＜ｆ = 21５ＭPa
故I32 工字钢分配梁强度设计满足安全要求。
（2)分配梁刚度

图11I32工字钢分配梁刚度
图11 为Ｉ32 工字钢分配梁刚度计算结果。由图可以瞧出分配梁最大变形为：
ｆ　= 2。８６mm ＜［v］　= ｌ　/ ４００　= 11。2５mm
故分配梁刚度满足安全要求.
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。由图可以瞧出中墩钢管桩最大支反力为：
F　＝ 4９５、１ｋＮ；
（2）钢管桩强度计算

图13钢管桩强度
图1４　为钢管桩强度计算结果.由图可以瞧出钢管桩最大应力为:
σ = ８０、0８MPa 〈ｆ　= 2１５ＭPa
故钢管桩强度设计满足安全要求；钢管桩最大应力位于与分配梁连接处，为局部承压应力,其余处应力值范围为：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 = 54、２
查《钢结构设计规范》，可知轴心压杆容许长细比为:[λ ]＝150；稳定系数:φ＝ 0、８35,故有：
λ = 5４、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安全要求。
6．2。８ 栈桥整体计算结果
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(mm）
就是否满足要求
备注
桥面板
２0、37
／
就是

I10　工字钢纵梁
９０、４
／
就是

I20 工字钢横梁
19３
/
就是

贝雷梁
24９
15、４
就是

大横梁
6３、7
2、８6
就是

钢管桩
８0、08
/
就是

基础承载力
０、14

就是

７ 、施工注意事项
由于现场施工中存在一些模拟计算中无法考虑到得不确定因素,如自然原因或人为原因造成得临时荷载等,为了尽可能得与模拟条件一致，确保施工安全，须注意以下事项:
1、 桥面板与纵梁采用间断焊接连接,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／跨进行施工。