便桥说明及计算单

1、汉洪高速公路第一合同段（江滩特大桥）便桥计算书计算：复核：审核：铁道部第一工程局桥梁工程处 汉洪高速公路第一合同段项目经理部二零零五年十月十五日便桥布置总体说明一、便桥概况便桥位于主桥右侧，里程K6+600处，距主桥右幅桥面外边缘 15m，直线布置，设计荷载采用汽车-20级。便桥起点接现有河堤公路，终点接南引桥便道。便桥跨越长江干堤通顺河，通顺河为级航道，最高通航水位25.14m,通航净宽40m,净高6m。桥位处受长江倒灌水位影响，汛期（510月）多年平均水位23.22m,枯水季节（114月）多年平均水位19.18m。二、便桥结构布置便桥全长183米，共10个墩，其中39号墩位于水中；1、2、

2、10号墩位于旱地上。其跨径布置为（11.52+24+330+411.5m）。便桥39号墩下部直接采用80cm和50cm钢管桩作支撑。1、2、10墩采用砼扩大基础，砼内设一层12钢筋网片。在航道范围，便桥采用330m跨径，主梁3、4、5、6跨采用双排单层加强型贝雷梁结构;靠岸边处主梁采用工字钢结构，第1跨采用13根I 40工字钢，第2跨采用11根I 40工字钢，第7、8、9、10跨采用8根I 40工字钢 ，跨度11.5m。主梁上满铺1515cm方木作为分配梁，分配梁上行车道及人行道范围铺5cm 木板。行车道两侧固定1515cm方木作为护轮木，护轮木净距2.8m。桥面两侧设50505mm的角钢作为

3、防护栏立柱，立柱间用16的圆钢及40404的角钢纵联，桥面宽度4.4米。便桥0号台为混凝土扩大基础，基础顶预埋钢板，I 40工字钢直接放在基础预埋钢板上并与预埋钢板焊接。1号墩墩身采用3根50cm的钢管桩，两根I55工字钢拼到一起作为横梁，基础为砼扩大基础，桩间距2.25m。2号墩为过渡墩，采用混凝土扩大基础，不同的梁高由拆装梁作成的支撑架进行调整。其墩身采用3根50cm，钢管桩桩间距1.5m。6号过渡墩采用3根50cm钢管桩。桩间距1.5m。3、4、5号墩位于通顺河水中，每墩采用两根80cm的钢管桩作支撑，钢管桩间距2.5m。7号墩采用2根50cm钢管桩，8号墩采用2根50cm钢管桩。9、1

4、0号墩位于通顺河南岸，采用混凝土基础，2根50cm钢管桩作为墩身。考虑到汛期涨水后9号墩基础可能会受河水浸泡，在基底打入4米长1515cm 方木以增强基底承载力。所有桩间均采用12.6作为横向连接，以增强横向稳定性，310号墩桩顶均采用拆装梁1铁作为横梁。便桥计算单对便桥下部结构、主梁、桥面系三部分分别进行计算。一、下部结构计算1、钢管桩承载力计算由便桥结构图可知，4#墩钢管桩受力最大，现对4#墩钢管桩进行承载力计算a、荷载计算主梁采用贝雷梁双排单层加强型结构，最大跨度30m，每节贝雷梁3m，重0.501t（包括加强弦杆、支撑架）。一跨贝雷梁总重：0.501410=20t，即200KN桥面系：

5、方木体积： v=0.15430=18m3木板 ： v=30.0530=4.5m3 密度： 5.0KN/m3方木与木板重：G=(18+4.5) 5.0=112.5KN恒载自重：G1=200+112.5=312.5KN验算活载： 罐车装满砼后总重为32t,即320KN 冲击系数取1.2便桥是临时性建筑，主要载重车辆是混凝土车，并且满载时只允许单车通过。b、4墩最大支座反力计算计算4号墩的最大支座反力R1产生最大反力时，车队在桥梁上的位置 （车队分布图如下）将连续梁作为一个先简支后连续结构来计算根据弯矩平衡条件：3#墩与4墩间梁的平衡：R1/30=6（30-4）4#墩与5墩间梁的平衡： R1/30=

6、12(30-1.4)R1/为前轮（6t）对4墩的压力产生的支反力 R1/为后轮（12t）对4墩的压力产生的支反力即：R1max R1/+ R1/+12=28.64 t 即中轮位于桥墩上时，支座反力达到最大值（28.6432/30）10=305.5KN考虑车辆偏载，计算偏载系数.车辆最大偏载位置如下图所示，车轮紧靠护轮木。R2=0.15P+(0.15+1.80)P=0.84P R1=2P- R2=1.16P1.16P/2P=0.58=58%为安全起见，单桩受力按活载的60计算。又桥梁自重为 312.5KN 故单桩受压力最大值为R=305.50.61.2+312.5/2=376.21KNc、单桩竖

7、向承载力计算1）、钢管桩外径80cm，壁厚1cm， 埋深按打入10m计算。查工程地质勘探报告，工程地质条件为：淤泥质亚粘土（24） 极限摩擦力为Ti=20KPa按建筑桩基技术规范计算： QUK=QSK+QPK=u(qs1kL1+ qs2kL2)+qpkAp 式中-管桩周长: =0.83.14=2.51327mQUK ：单桩竖向极限承载力标准值QSK ：单桩总极限侧阻力标准值QPK ：单桩总极限端阻力标准值qs1k: 土层极限侧阻力标准值 为了安全QPK不计入承载力QSK=2.513271020502.7KNR=376.21KN (承载力满足要求)2）、根据钢管桩施打时现场锤击沉桩记录反算钢管桩

8、承载力。取最终贯入度最大的4钢管桩计算承载力：筒式柴油锤：冲击部分重Q=2.5t；十次贯入度最终为e=2.3cm；活塞跳高平均为：H=1.4m根据日本建筑基准法公式：p=E/(5e+0.1)一次冲击能E22251.4=70KN.m单桩竖向承载力：P70/(50.0023+0.1)=627.8KN339.55KN故桩基的承载力足够。3）、钢管整体稳定性计算河床以上部分钢管长度L=12m，计算长度L0=2L=212m=24m截面惯性矩 ：I=（D4-d4）/64=1.93510-3m4截面积： A=0.0248m2=24.810-3 m2惯性半径： i=(I/A)1/2=0.279m长细比： =L

9、0/i=24/0.279=86由=86,查钢结构设计规范JBJ17-88用内差计算得：稳定系数为=0.743， =N/A=376.21103/(0.74324.810-3)=20.4106Pa=20.4MPa210 MPa = 故钢管桩的稳定性满足要求。2、扩大基础承载力计算2墩基础a、基底承载力计算基础尺寸：（长）4m2m(宽)0.8m（高）A=42=8m2根据工程地质勘查报告知：2墩处地质为亚粘土（22）, 容许承载力为o=95KPa基础承载力：R=Ao=895=760kNb、基底压应力计算梁重：单片贝雷梁： 0.501t/3m ； 40b工字钢 ：0.0738t/m第3跨梁重（24m贝雷

10、梁）： 0.5014（24/3）=16.032t第2跨梁重（11根12m长工字钢）： 0.073812119.74t桥面系：（11.25/30）（12+24）=13.5t钢管桩重：0.035737.8=0.835t活载（混凝土车）：32t混凝土地基：v=240.8=6.4m3 G6.42.5=16t基础对地面的最大压力：（16.032+9.74+13.5）/2+0.835+321.2+1674.8t76.0t 基底承载力满足要求。二、主梁计算主梁采用贝雷梁和40b工字钢a、贝雷梁段梁体在3、4、5、6跨采用贝雷梁结构，其最大跨径30m，单层双排加强型拼装。荷载采用汽车-20级， 通过查阅贝雷梁

11、结构设计资料（附录2：贝雷梁资料）桥梁的荷载与跨径组合表如下：由表可知双排单层加强型贝雷梁结构，对汽车20级，其最大跨径可达36米，本桥采用30米跨度，所以是安全的。b、工字钢梁段取不利梁段：第7跨跨径为 11.5m 采用8根I40b1）、计算绝对最大弯距1. 横向荷载分布系数计算：根据桥面系部分的计算数据，可知桥面活载多加在2，7工钢上（桥外侧数第二根），实际情况方木几乎没有变形，工钢受力基本平均，汽车载荷的横向分布系数为0.125，为安全取0.1251.10.13752工钢上的总活载：321.20.13755.28t1.2为汽车的冲击系数2. 绝对最大弯距截面pk的位置：距梁中点距离a0.

12、12mm3. 用etool软件计算，原始数据：工40b A94.1cm2 ， W1140cm3L=11.5m ， E210000Mpa ，I227.810-6m4工字钢陈旧折减系数为80 =170 Mpa 80136 Mpa 80 Mpa8064 Mpa集中荷载： 前轮：（6/30）5.281.056t=10.56 KN中轮：（12/30）5.282.112t=21.12 KN后轮：（12/30）5.282.112t=21.12 KN均布载荷：工40b q173.8kg/m0.738KN/m桥面系 q20.469 KN/mq= q1+ q2=1.207 KN/m受力图及变形、弯距、剪力图如下：

13、最大变形(+)35.6mm x=5.87最大变形(-)0mmx=0最大弯矩(+)0kN.mx=0最大弯矩(-)-135.5KN.mx=5.87强度验算135.51000/1140118.8MPa 136 Mpa挠度计算：f/l=35.6/11500=1/323f/l=1/300变形过大，需对工钢进行进行加强方木满铺在工钢上，工钢顶面每4m用角钢横向连接，梁的整体稳定性可不计算。三、桥面系桥面主要受力结构：桥面满铺1515的方木，并在其上加5cm的油松木板。共有4个不同桥面横截面，取两不利截面进行验算。1）贝雷梁段桥面系验算主要构件：15cm15cm方木 ，车道宽：2.8m将方木作为一个连续梁结

14、构检算其中一根方木的安全性。由于方木紧密铺状，并在上面加5cm木板，实际情况是，一根方木最多承受桥上车轮载荷重的1/2 甚至是1/3，为了安全取1/2计算。汽车满载时的载荷分布如下图一个重轮的力：（12/2）（32/30）1.27.68t一根方木承受1/2 ：7.680.53.84t32t汽车横向尺寸图:车轮宽60cm，将集中力换算成均布荷载：q=3.8410/0.6=64kN/m便桥横截面图车轮的横向移动范围： 车轮外侧距护轮木0cm40cm在此范围内：横向重轮最不利位置：车轮外测距护轮木0cm1. 受力图及变形、弯距、剪力图:1. 计算结果最大变形(+)0.6mm x=0.3最大变形(-)

15、-0.1mmx=1.5最大弯矩(+)2.8kN.mx=0.9最大弯矩(-)-2.9kN.mx=0.6最大剪力(+)28.7kNx=0.9最大剪力(-)-13.6kNx=2.52. 强度验算：方木材料力学性能：E = 1104MPa ft =8.5MPa =5.95MPaI=bh3/12=4.2188107mm4 截面最大弯矩，发生于距护轮木30cm处。Mmax=2.9KN.m 最大剪力：Qmax=28.7KN方木的截面系数：W1=bh2/6=0.150.152/6=5.62510-4m3计算截面积：A=0.150.15=0.0225m2应力： max=Mmax/W=5.16106 MPa 8.

16、5MPa=ft max=Qmax/A=1.28Mpa5.95Mpa= 方木满足强度要求.3. 挠度计算挠度容许值：9001/4002.25mm由上计算知最大变形：0.6mm2.25mm 挠度在容许范围内此段桥面符合安全要求。2）工字钢梁段桥面系取工字钢之间的最大间隔为60cm进行计算一个重轮的力：（12/2）（32/30）1.27.68t一根方木承受1/2 ：7.680.53.84t重轮均布力：q=38.4/0.6=64kN/m最大截面弯距：Mmax0.125（q0.62）=2.88 KN.mmax= Mmax/W=5.12MPa8.5MPa=ft此段桥面符合安全要求。四、桥的整体稳定性计算桥

17、上无活载时的倾覆性（1）横向风压：W=K1K2K3K4WoK1=0.85 k2=0.8 k3=1 k4=1Wo=0.4KN/m2W=0.272 KN/m2（2）横向风力：P1=0.27213.430.8=2.92P2=301.70.40.272=5.55P3=300.20.272=1.632(3)倾覆力矩：Mq=P1(13.43/2+12)+P2(13.43+12+1.7/2)+P3(13.43+12+1.7+0.1)=54.65+145.85+44.44=244.94KN.m抗倾覆力矩：Mk=412.51.25+627.82.5=2085 KN.m安全系数：Mk/Mq=2085/244.94=8.5五、横梁计算拆装梁的力学性能：拆装梁由4根30的槽钢组成 30 A43.902*4=175.6cm2 ， W403*4=1612cm3L=11.5m ， E210000Mpa ，I60.50*410-6m4=24210-6 m4工字钢陈旧折减系数为80 =170 Mpa 80136 Mpa 80 Mpa8064 Mpa由前面计算数据知梁上总活载： 376.21*2752.4