便桥设计及检算

1、由上计算可知挠度满足受力要求。4便桥设置及受力检算为确保布吉站内其它单位的施工行车，根据现场地形考察及行车 需要，在一站台设置一座跨度为10m宽6m的便桥（1#便桥），在四 站台设置一座跨度为12m宽6m的便桥（2#便桥）。便桥基础为 1.5挖孔桩，每侧3根，间距2m桩长14m桩与 桩之间挂钢筋网喷射C25混凝土，厚度超过10cm每侧3根桩桩顶 冠梁做成类似桥台结构，控制型钢纵向移动，桩顶预留钢筋固定型钢。检算过程如下：取便桥最大行驶荷载为 55t。一、1#便桥检算纵梁采用H500*500*25*40型梁，跨度10m计算跨度9.5m，间距 2m横梁采用H200*150钢梁，长6m间距0.5m;

2、桩采用 1.5m挖 孔桩，桩长15m,桩中间距2m（一）横梁受力计算1、均布荷载检算便桥横梁采用H200*150型钢，长度为6m计算跨度取2m H200*150横梁截面特性如下：Wx=269cm3lx=2690cm4荷载情况如下：1、活载：55t2、钢板：157kg/m2, 157*6*9.5=9t3、H200*150横梁自重：30.6kg/m , 30.6*10=0.31KN/m每根横梁承受0.25m范围荷载，即受力宽度为0.5m,换算成均布荷载 为：q二(55+9)*10/(9.5*6)*0.5+0.31=5.92KN/m横梁跨中中弯矩：= ql2max8=5.92*22/8=2.96KN

3、.m允许应力检算:中max中maxW32.96 10269 10 611MPa v170MPa由上计算可知应力满足受力要求。允许挠度检算：434r5q l5 5.92 102门“丨 fMAx石8 0.22mm5mm384EIn 384 2.1 102690 10 84002、集中荷载检算横梁采用H200*150型钢，长度为6m计算跨度取2m每根横梁 承受左右0.25m范围，当车轮在跨中时，受力最不利，取此状态检算。荷载情况如下：1) 活载：55t2) 钢板：157kg/m2, 157*6*9.5=9t3) H200*150横梁自重：30.1kg/m，30.1*10=0.31 KN/m根据55吨

4、负荷设计，受力荷载计算采用超20级重车，最不利情 况如图所示F=70KN均布荷载为 q=9*10/(9.5*6)*0.5+0.31 = 1.1KN/m横梁H型钢受力简图(cm)跨中弯矩：M1=FL =70*2 =35KN.m44l 2M2=S- =1.1*2*2/8=0.55KN.m8M 中 max =M1+M2=35+0.55=35.55 KN.m允许应力检算:中max3M 中 max 35.55 10W 269 由上计算可知应力满足受力要求。 允许挠度检算：一 Fl3c 132.2MPa v10170MPa70 103 23148E In45q lf2384EIn48 2.1 101126

5、90 10 8345 1.1 1022.07mmf max f 11180.04mm384 2.1 10112690 10 8f 22.11mm- 5mm400由以上检算可知，钢横梁采用 H200*150能够满足受力要求。(二)纵梁受力计算1、均布荷载检算便桥纵梁采用H500*500*25*40箱型钢梁，长度为10m计算跨度 取 9.5m。H500箱型钢纵梁截面特性如下：Wx=9100cm3lx=228000cm4荷载情况如下：1、活载：55t2、钢板：157kg/m2, 157*6*9.5=9t3、H200*150横梁：30.6kg/m，共 20 根，30.6*6*20=3.67t4、H50

6、0*500纵梁自重：取 396 kg/m，396*10=4KN/m换算成均布荷载为：Q二(55+9+3.67)*10/(9.5*6)*2+4=27.7KN/m2(计算中间纵梁受力宽度为2m) 纵梁跨中中弯矩：M 中 max=q=27.7*9.52/8=312.34KN.m8允许应力检算:中max中maxW3312.34 109100 10 634.3MPa v170MPa6由上计算可知应力满足受力要求。 允许挠度检算：43423.75mmr5q l5 27.7 109.5厂一丨fMAx石86.13mm384EIn 384 2.1 10228000 10 8400由上计算可知挠度满足受力要求。2

7、、集中荷载检算便桥纵梁采用H500*500*25*40箱型钢梁，长度为10m计算跨度 取9.5m。每根纵梁承受左右1m范围荷载，当车轮在跨中时，受力最 不利，取此状态检算。H500箱型钢纵梁截面特性如下：Wx=9100cm3Ix=228000cm4根据55吨负荷设计，受力荷载计算采用超20级重车，最不利情 况如图下图所示(q=8.4KN/m F=140KN)(注：图中L=11.5m, a=3.35, c=4.75.FA、FB仅为集中力产生的支 座反力)荷载情况如下：活载：55t钢板：157kg/m2, 157*6*9.5=9tH200*150横梁：30.6kg/m，共 20 根，30.6*6*

8、20=3.67tH500*500纵梁自重：396kg/m，396*10=4KN/m1)2)3)4)集中荷载F=140KN均布荷载为 q=(9+3.67)*10/(9.5*6)*2+4=8.4KN/mM1=FBa=119.37*4.75= 567. KN.mM20 =8.4*9.5*9.5/8 =94.63KN.m8M 中 max =M1+M2=567+94.63 = 661.64KN.m允许应力检算：中max叫中怛661.64 1072.7MPa vW 9100由上计算可知应力满足受力要求。 允许挠度检算：f1(2c a) L2 4c2L 2c3 ac26EI nL310 63,a 170MP

9、a140 10475 8(2 4.75 3.35) 9.52 4 4.752 9.56 2.1 10228000 109.52 4.753 3.35 4.7523.3539.83mm(其中 E=210GPa L=9.5m，a=3.35m,c=4.75m)5 11.2 1039.545q l47T81.86mm384 2.1 1011228000 10 8f 2 11.69mm-23.75mm400由上计算可知挠度满足受力要求。384Elnf max f 1由以上检算可知，钢纵梁采用H500*500能够满足受力要求。8二、2#便桥检算纵梁采用H588*300*12*20钢梁，跨度12m计算跨度1

10、1.5m,间 距0.9m;横梁采用H200*150钢梁，长6m间距0.7m;桩采用 1.5m 挖孔桩，桩长15m桩中间距2m。（一）横梁受力计算1、均布荷载检算横梁采用H200*150型钢，长度为6m计算跨度取0.9m。 H200*150横梁截面特性如下：Wx=269cm3Ix=2690cm4荷载情况如下：1）活载：55t2）钢板：157kg/m2, 157*6*11.5=10.83t3）H200*150横梁自重：30.6kg/m , 30.6*10=0.31KN/m每根横梁承受左右0.35m范围荷载，即受力宽度为0.7m。换算 成均布荷载为：Q二（55+10.83 ） *10*1000心1.

11、5*6）*0.7+0.31=7KN/m-I横梁跨中中弯矩:= ql2max8=7*0.92/8=0.71KN.m允许应力检算:中max中maxW30.71 10269 10 62.63MPa v170MPa23由上计算可知应力满足受力要求。 允许挠度检算：fMAX45q l384EIn5 7 10324384 2.1 10112690 10 80.01mm24005mm由上计算可知挠度满足受力要求。2、集中荷载检算横梁采用H200*150型钢，长度为6m,计算跨度取1m每根横梁 承受左右0.35m范围荷载，当车轮在跨中时，受力最不利，取此状态 检算。荷载情况如下：1）活载：55t2）钢板：15

12、7kg/m2, 157*6*11.5=10.83t3) H200*150横梁自重：30.6kg/m , 57.3*10=0.31KN/m根据55吨负荷设计，受力荷载计算采用超20级重车，最不利情 况如图所示F=70KN均布荷载为 q=10.83*10心1.5*6)*0.7+0.31 = 1.41KN/m横梁H型钢受力简图(cm)跨中弯矩：M1=FL =470* 0 9=70 0.9=15.8KN.m4M2誉=1.41*0.92/8=0.14KN.mM 中 max =M1+M2=15.8+0.14=15.94KN.m允许应力检算:3M 中max 15.941059.1MPa W 269 10 6

13、 由上计算可知应力满足受力要求。允许挠度检算：.Fl3中max170MPa3370 100.9148E In5q l41180.2mm48 2.1 10112690 10 85 1.41 1030.94订80.002mm384 2.1 102690 102f 20.202mm5mm400由上计算可知挠度满足受力要求。f max f 1由以上检算可知，钢横梁采用 H200*150能够满足受力要求。(二)纵梁受力计算1、均布荷载检算便桥纵梁采用H588*300*12*20钢梁，长度为12m计算跨度取11.5m。H588钢纵梁截面特性如下：Wx=3853cm3lx=113300cm4荷载情况如下：1

14、) 活载：55t2) 钢板：157kg/m2, 157*6*11.5=10.83t3) H200*150横梁：30.6kg/m，共 18 根，30.6*6*18=3.3t4) H588*300纵梁自重：146kg/m, 146*10=1.5KN/m 换算成均布荷载为：Q二(55+10.83+9.2)*10/(11.5*6) X 0.9+1.5=10.5KN/m2(计算中间纵梁受力宽度为0.9m) 纵梁跨中中弯矩：M 中 max=qL = 10.5*11.5*11.5/8=173.21KN.m83允许应力检算：中max173.21 106 45MPa v 170MPa中W 9100 10 6由上

15、计算可知应力满足受力要求。允许挠度检算:fMAX5q l4384EIn5 10.5 103 11.54384 2.1 1011113300 10l10.03mm28.75mm400由上计算可知挠度满足受力要求。2、集中荷载检算便桥纵梁采用H588*300箱型钢梁，长度为12m计算跨度取11.5m。 每根纵梁承受左右0.45m范围荷载，当车轮在跨中时，受力最不利， 取此状态检算。H588钢纵梁截面特性如下：Wx=3853cm3Ix=113300cm4荷载情况如下：1) 活载：55t2) 钢板：157kg/m2, 157*6*11.5=10.83t3) H200*150横梁：30.6kg/m，共

16、18 根，30.6*6*18=3.3t4) H588*300纵梁自重：146kg/m, 146*10=1.5 KN/m根据55吨负荷设计，受力荷载计算采用超20级重车，最不利情 况如图下图所示(q=3.3KN/m F=70KN)(注：图中L=11.5m, a=4.35, c=5.75.FA、FB仅为集中力产生 的支座反力)均布荷载为 q=(10.83+3.3 ) *10/(11.5*6)*0.9+1.5=3.3KN/m M1=Fbc=61.5*5.75 = 353.63KN.mM2= =3.3*11.52/8 = 54.62KN.m8M 中 max =M1+M2=353.63+54.62= 4

17、08.3KN.m3允许应力检算：中max叫中竺 型3 % 106MPa v 170MPa W 3853 10 6由上计算可知应力满足受力要求。允许挠度检算：冠倾 a)* 4儿 2C3 ac2 a3(2 5.75 4.35) 11.524 5.752 11.5a=4.35m,c=5.75m)70 103 5.756 2.1 1011 113300 10 8 11.52 5.753 4.35 5.7524.35318.69mm(其中 E=210GPa L=11.5m,5q l4384EIn345 11.1 1011.5384 2.1 1011113300 103.16mmfmax f1 f2 21

18、.86mm 赢 28.8mm由上计算可知挠度满足受力要求。由以上检算可知，钢纵梁采用 H588*300能够满足受力要求。挖孔桩受力分析计算便桥基础为 1.5挖孔桩，每侧3根，间距2m桩长14m 桩与桩之间挂钢筋网喷射 C25混凝土，厚度超过10cm每侧3 根桩桩顶冠梁做成类似桥台结构，控制型钢纵向移动，桩顶预留钢筋固定型钢。便桥挖孔桩一侧覆土厚约 8m另一侧为工作井， 预留近0.8m作为纵梁及横梁安装。挖孔桩设计如下：一、挖孔桩设计便梁基础挖孔桩桩径1.5m，间距2m桩长14m埋深6.8m，桩顶至工作井平面7.2m，挖孔桩受力验算按钢板桩验算。土壤为粘性土，单位容重18.83KN /m3，土壤

19、内摩擦角301、桩后土压力计算1 ）、工作坑底水平面以上桩后主动土压力（按1m宽计算）R - h2tan2（45）2 21 18.83 7.22 1162.7KN2 3（为土的容重18.83KN/m3，h为计算土方高度 7.8，=30为内摩擦角）2）、工作坑底面以上桩后主动土压力巳-h2 1 18.83 7.22 1 190.9KN2233 ）、工作坑底桩主动土压强度h htan2（450-） 18.83 7.2 145.2KN/m3232、桩入土深度计算:工作坑底面水平线以下，桩前被动土压力系数p tg2(4502)3工作坑底面水平线以下，桩后主动土压力系数a tg2(4502 ) 0.33

20、3设工作坑底面以下，挖孔桩后所受的主动土压力强度为 设工作坑底面以下，挖孔桩前同一高度内的被动土压力强度为p，则P ahohoho0ho(P a)18.83 (3 0.333)50.2KN /m所以工作坑底板以下，桩后产生主动土压力的土层深度为:50.2 yh ( a ph、y= h)解得：y=0.98m求得各外力对挖孔桩顶端的力矩为1212 12M1h hh -hh- 45.27.2781.1KN m23330.98m21h y (1y h)145.2 0.98 (7.2)166.7KN m2323MM1 M 2781.1166.7947.8KNm11P2h y45.20.9822.1KN2

21、2P R P2162.7 22.1184.8KN设D0为在深度y下所需的附加深度12丄(50.2 D。)D。( D。0.98 7.2)947.823Do 12.3Do 566.53 0解得Do =2m则挖孔桩需要挖入工作坑底面以下的最小深度为:Dt y D02 0.982.98m2.98m6.8m，因此满足要求。3、稳定系数计算已求得艺M=947.8KNm而工作坑底板下，桩前被动土压力P3为：1P350.2 (6.8 0.98) (6.8 0.98)150.2 5.82 5.822850.2KNM3 P3 2 (6.8 y) y h32850.2 (5.82 0.98 7.2)3850.2 1

22、2.06 10253.4KN m稳定系数K匹空10.8 1.3 M A 947.8因此挖孔桩稳定性满足要求。二、挖孔桩承载力检算(一)挖孔桩最大承载力计算1、根据单桩垂直容许承载力Nd丄(Up fili fpAp)Kp p其中：K-安全系数，取2;Up 桩身截面周长(mfi -桩周第i层土的极限摩阻力(KPa)h -第i层土的厚度(mfp -桩端处土的极限承载力(KPa)Ap -桩端横截面面积(n2)2、根据设计图纸地质资料可取f =50 KPa l =6.8m, fp=1200 KPaUp=3.14 X 1.5=4.71mAp=0.25 X 3.14 X 1.5 2=1.77 m2故可得：1Nd(U P