施工便桥检算书l

1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1 DK2170+830 2-15m 贝雷片梁 钢管桩基础 满铺枕木 40mm 钢管 1200 弱风化基岩2 DK2170+380 1-6m 工字钢梁 明挖基础 满铺枕木 40mm 钢管 1503 DK2175+480 1-8m 工字钢梁 明挖基础 满铺枕木 40mm 钢管 1204 DK2175+584 1-8m 工字钢梁 明挖基础 满铺枕木 40mm 钢管 1205 DK2175+596 1-8m 工字钢梁 明挖基础 满铺枕木 40mm 钢管 1206 DK2175+900 2-15m 贝雷片梁 钢管桩基础 满铺枕木 40mm 钢管 砾砂7 DK2176+455 1-8m 工字钢梁 明挖基础 满铺枕木 40mm 钢管 1208 DK2177+165 1-8m 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。22.7 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3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 q 1=0.588kN/m，桥面枕木 q 2=3.50.2619/9=0.91kN/m，栏杆及其他零部件 q 3=0.04kN/m，合计 q 恒 I=q i=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）1 DK2170+830 2-15m 贝雷片梁 34.92 DK2175+380 1-6m 工字钢梁 204 194 453 DK2175+480 1-8m 工字钢梁 209 199 464 DK2175+584 1-8m 工字钢梁 147 134 255 DK2175+596 1-8m 工字钢梁 209 164 466 DK2175+900 2-15m 贝雷片梁7 DK2176+455 1-8m 工字钢梁 119 72 178 DK2177+165 1-8m 工字钢梁 122 108 193.2.2 贝雷片梁便桥：4贝雷片 q 1=2.70/3=0.9kN/m,桥 面 q 2=3.50.261.09/8=1.024kN/m栏 杆 q 3=0.04kN/m。合 计 q 恒 b=q i=0.9+1.024+0.04=1.964kN/m3.3 冲击力，8m 跨桥 ，15m 跨桥1537.L0.326I0.286bpN（ 为 活 载 ）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M b =975KNm，Qx销钉双向最大允许抗剪力，查表得Q x=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。52 2222 6830.945.() (.54.9)1.06171IxLPbfb mE 232.fm6. 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 14023.6pkN活 IP I=P活 I冲 I .=309k6.1.2 抗弯强度检算支座反力 1.538.0.97.42R跨中弯矩 Mmax=M 中 =R1L/2 q 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：M max=123.5kNm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) ax 6135.9140.196870I MPaPaMpaW经检算，结构抗弯强度合格。6.1.3 挠度检算跨中挠度： 4 431 685038Ixqf 恒632212310.1.05ff m式中：f 1恒载产生的挠度f2 、f 3汽车活载产生的挠度b集中力至右支点的距离刚度为 125180250ffLL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： 2130.9kN. 1.538kN/m图 7 8m 跨梁抗剪最不利工况图支座 1 的支反力max18.5(30.985.1.3)6.262R kNQkN6axmax 83.0 1.4.85191579I aa aISkpMMpb 239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76.2.1 荷载 恒载： =1.964kN/mbq恒活载：汽超-20。将集中活载平均分配到每片贝雷梁上，分别为:1234070103.,.,2.7666PkNPkNPkN123.9.857.b k活 冲 =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，max2060.758MkNmA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:y3()( )4.1-.18yx123( )( )54.760.9-34.680-7.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: 51.9364.1.92QkN水平剪力为: max2037.5.bMH销 钉 双 向 剪 力 合 力 为 : 22126.91.80.50kQkN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yx1 3( )( 2)35.706.8-41.57239.0867.9-154.069图 12 215m 跨梁抗剪最不利工况剪力包络图yx1 3( )( 2)95.437.2-10.6537459.681图 13 215m 跨梁抗剪最不利工况弯矩包络图竖向剪力为： 73.859.2013.5QkN1水平向剪力为： 26.Mh销 钉 双 向 剪 力 合 力 为 : 22213.051.6750QkNQk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13.05QkN为三排单层。一组桁片最大剪力 max13.0539.1698.QkNkN桁经检算，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:101.9641.964305273( )( )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max5f刚度： 510.9027250f fl l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: 16382IIIGNk式中: 1 16.IR单 根 主 梁 对 桥 台 的 作 用 力 ， 5.492IG kNI单 根 辅 梁 对 桥 台 的 作 用 力 ， =0贝雷片梁便桥: 13452bbRkN式中: 1 13.0b bRRk单 根 主 梁 对 桥 台 的 作 用 力 ，112.7153.bGkNb单 根 辅 梁 对 桥 台 的 作 用 力 ， G=.1NNk桩 顶 横 梁 重 量 ，7.1.2 恒载：台身结构自重见表 2土压力，按下图模型计算： 主砂 类 土19kN m/30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:2 230tan(45)19.tan(45)1.57PHKPa土主动土压力 P 主 = 2.7BAkN式中： 土的天然容重，取 =19kN/m3H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。12砂 类 土19kN m/30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 ：2.tan(45)PBHh车 0iG30ta()2.ta()1.m则： 04.757.9ihB式中：h等代土层厚度0破 坏 棱 柱 体 长 度可得： 2 230.tan(45)7.19.3075tan(4)81PBHh kN 车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)0 h (m) P 车 （kN）1 DK2170+380 2.3 7.4 14.57 124 1.33 0.75 812 DK2175+480 2.3 7.6 14.57 127 1.33 0.73 813 DK2175+584 2.3 5.1 14.57 85 1.33 1.09 814 DK2175+596 2.1 7.6 13.3 106 1.21 0.8 815 DK2176+455 2.1 4.0 13.3 61 1.21 1.52 816 DK2177+165 2.3 4.1 14.57 69 1.33 1.35 817.2 桥台地基承载力及抗倾覆检算计算模型如下图示：13max xin单 位 ：土213图 18 地基承载力检算模型图车 主图 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14地基承载力检算 13824536iFRGkN2.30.65.0.5820.1354678.HMPkNm主2238.4.bhwmmax 1065862120.14. ain akpF kpAW 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： 0e0281.80.73366MhemmF桥台抗倾覆稳定检算倾覆力矩: 2.3.81418.2HPkNm倾 覆 车 主稳定力矩:稳定0.9035.367.2546.MGRk12稳 定系数 K0= .4稳倾 68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 1382068iFRGkN2.30.320.58175.HMPkNm主225.98.6bhwm15max 196875120.93.2ain akpFMkpAW 对基础合力偏心矩的限制： 0e01751.80.23686hemmF桥台抗倾覆稳定检算倾覆力矩: 2.3.81518.2HMPkNm倾 覆 车 主稳定力矩: 0.90.6327.3546.GRk123稳 定稳定系数 K0= 。.M稳倾 3658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 1382419iFRGkN2.10.65.0.365820.1354607.3HMPkNm主2238.4.bhwmmax 1088127120.4.5ain akpF kpAW 对基础合力偏心矩的限制： 0e02071.8.63816MhemmF桥台抗倾覆稳定检算16倾覆力矩: 2.1.806159.233HMPkNm倾 覆 车 主稳定力矩: 0.91.0574.6.GRk123稳 定稳定系数 K0= .M稳倾 4 6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 1382059iFRGkN2.10.52380.57634.HMPkNm主2234.8.66bhwmmax 1975904120.82. ain akpFkpAW 合 格对基础合力偏心矩的限制： 0e01341.80.23596MhemmF桥台抗倾覆稳定检算倾覆力矩: 2.1.8627.233HPkNm倾 覆 车 主稳定力矩: 1.50.710.546.MGRk23稳 定稳定系数 K0= 1.稳倾 61713 2.30.365.0.65320.1541.HMRGPkNm主max 5851.24.3ain akpF kpAW 合 格228bhwm13 2.30.275.0.275380.251961.HMRGPkNm主max 14961504.982. ain akpFkpAW 2.6bhwm012.0.60336Mhe mF0.91.250.6271365.MGRkNm13稳 定经检算，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 84961iFkN对基础合力偏心矩的限制： e桥台抗倾覆稳定检算倾覆力矩: 2.3.894.HPk倾 覆 车 主稳定力矩:稳定系数 K0= .稳倾 6 84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48i kN对基础合力偏心矩的限制： 0e1821)20.831ispisip apuAAmkp2（桩 的 周 长 ， .4，土 层 厚 度 ， 6，桩 周 土 的 极 限 侧 阻 力 ， 5P,桩 底 面 积 r地 基 允 许 承 载 力合格0211.80.703856MhemmF桥台抗倾覆稳定检算荷载梁体、桥面和栏杆对台的荷载:R= 6.56.56.50.893.0290422kNG1=194kN， G2=204kN， G3=45kN。14,81PkN主 车 。抗倾覆稳定检算将以上荷载对 A 点取弯矩:倾覆力矩: 2.3.81418.2HMPkNm倾 覆 车 主稳定力矩: 0.9.035.3263.GRk12稳 定稳定系数 K0= .1M稳倾 468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：19中2.6-8.0中中中-8.0-5.274-.601.7中中I =LL中I 中3.0中中则： 11).840.5.83120)7