临时钢性通道桥建设设计书

1、临时钢性通道桥建设设计书一、设计资料1、结构形式：采用下乘式钢性桁架结构；2、净跨度：12m；3、宽度：5.5m；4、设计荷载1）汽车荷载 汽一15级，满载8m3混凝土，车轮荷载分布如图（一），前轮轴 重5t,后轮轴重30t，认为8m3混凝土完全由后轮承载。前轮着地面积为 0.25mx 0.2m，后轮着地面积为 0.5mx 0.2m。i=i RnJ2）冲击系数由于限制车速，故取冲击系数为1.1;5、结构材料钢结构采用A3钢，焊条采用T422;6制造条件工地制造，全部焊接；7、容许最大长细比主要构件：100 （受压）、130 （受拉）次要构件：130 （受压）、180 （受拉）联结系：150 （

2、受压）、200 （受拉）二、钢桥的造型及布置（一）主梁形式选择焊接平行弦杆桁架式主梁，为了使结构受力明确，材料集中使用，采用双主 梁式。（二）钢桥的基本尺寸本桥的基本尺寸如图(二)所示。1、跨度：采用单跨12m，桥面无纵坡;2、桥面宽度：采用5.5m；En疙=1亦<a)主桁横梁纵梁clnLnn 二xulna(b)桥而系纟議(c)下解醱向酬系I5>5n一二麻宦(二】钢桥结桶飽3、桁架高度:h=L/8=12/8=1.5m，在 L/8 L/15 围之；4、桁架节间长度：采用6个节间，节间长度a=12/6=2m,满足节间数为偶数且 斜杆倾角a =36.9°，在35°55

3、°围之。（三）桥面系的梁格形式和布置桥面系采用复式梁格，布置纵梁和横梁，梁格为迭接形式。横梁布置在主桁架设 有竖杆的节点上，则横梁的间距为主桁的节间长度2m其跨度等于两主桁中心距离5.5m;纵梁支承在横梁上，其跨度为横梁间距 2m纵梁采用50cm间距，桥 面板为厚度18mm勺A3钢板。（四）联结系的布置1、纵向联结系受通车净空条件限制，不能设置上平纵联，故在两主桁下弦杆之间的平面设置下 平纵联，用以增加桥身的抗扭刚度，下平纵联采用交叉腹杆式。2、横向联结系由于使用要求，在两主桁之间的横剖面上不允许布置横向联结系，为了保证主桁架上弦平面外的稳定性，在主桁架的每个节点位置布置三角撑式的横

4、向联结系。（五）支座形式采用混凝土条形基础，在基础上预埋钢板，用以和主桁焊接。三、桥面系设计（一）桥面板设计桥面板设计简图如图（三）1a （三）麻版计纵梁间距li = 50cm，横梁间距b=200cm,汽一15级最大轮压P= 15000Kg,后轮 着地宽度b= 50cm，长度c= 20cm, d=（ 202+502） 1/2 = 53.9cm，当后轮作用于 板跨中央时，在该处产生最大弯矩。纵梁与横梁迭接，故认为l'l1,Gb 0.4，查表得到3.0，1.0，1.427，0.475,又因为 0.3，则:P4l1Mx(2lg 8d)(1)()(1)15000_ 4 50(2lg853.93

5、1.427)(10.3)(1.00.475)(10.3)1552Kg cmP4l1My 8 (2lg d)(1)()(1)15000 4 50(2lg853.931.427)(10.3)(1.00.475)(10.3)1113.3Kg cm故每厘米宽度桥面板的最大弯矩Mmax 0.5(Mi 1.1Mx)0.5 1.1 1552853.6Kg cmMi为均布荷载作用下，平行于板条矩边的跨中最大弯矩，本设计不考虑均布荷载，故M10。所以桥面厚度、6M max, 6 853.6 1700 1.74cm，取 1.8cm。（二）纵梁设计1、荷载分析及力计算由于汽车前后轮距为4m,且后轮承压大，取后轮计算

6、。当后轮作用于两相邻横 梁间的纵梁跨中位置时，为弯矩最不利情况，此时在纵梁上产生最大弯矩；当后 轮作用于靠近梁端时，纵梁支承端产生最大剪力。设相邻两横梁间的纵梁段为两 端固定形式，轮载作用示意图及计算简图如图（四）。活荷载P：汽车一15级，另满载8m3混凝土，后轮轴重为10t，混凝土按20t计，则每个轮10 20压为，P15t15000Kg，冲击系数为1.1。静荷载q：桥面自重：q10.018 0.5 785070.65 Kg ;m纵梁自重（估计选用122b）： q2 36.5 Kg/m（查表得）故最大弯矩为max1.1P18ql2最大剪力为Qmax1.1P1.1 15000 2107.2 4

7、4178.6 Kg mql.；21.1 15000 107.216607.2 Kgh迦省/也(a)示熬图(四)纵梁站I因2、截面选择与验算需要截面矩4178.6 1001700245.8cm3选择型钢 122b，实有 W 325.727cm3, I 3583cm4,18.7cm弯应力强度验算:max4178.6 100325.7271282.851700Kg cm2，安全剪应力强度验算:lOOOKg ： cm2QSx J6607 934.8lx 18.7 0.95整体稳定性验算：因纵梁与桥面板相联结，不致丧失整体稳定性，故不必验算 挠度验算：fPl3ql4192 EI384 EI15000 2

8、003107.2 2004192 2.1 106 3 5 83384 2.1 108 3583L2000.8cm2502500.084cm< f容许。（三）横梁设计 横梁为支承在两主桁的节点上，按简支梁计算，计算跨度为两主桁得中距I 5.5m，横梁得间距为2m 1、力计算（1 ）汽车荷载 当汽车后轮的合力与后轮对称于横梁跨中时， 在横梁上离跨中较近的后轮位置产 生最大弯矩，且当一个后轮离桥面边缘为 0.5m时，横梁上产生最大剪力，计算 简图如图（五）。1川丨ii p內巧l_J -j -卜hr rL :'.ji 1 -丄！i.诃inri（oJ最尢弯拒计算龍（b）馱财计腼IS卜、五）

9、k神闱雑置单住mP=15000Kg，1.1，则：1 1Mmax115000 (3.2 1.4) 2.3 31740Kg m5.51 1Qmax215000 （1.8 3.2 1.8） 20400Kg m5.5恒载桥面板和纵梁得自重是通过纵梁作用在横梁上，由于纵梁布置较密，故按均布荷载计算，在纵梁两边各取0.25m宽度，在横梁两边各取1m长度，则矩块如下图（六）。软六）丙陆块单£ m桥面板自重：qj 141.3Kg/m纵梁自重：q2 73Kg /m141.3 730.5109.3 537.9Kg/m横梁初估计选用型钢I50c: q3109.31Kg /mM max 28ql21-537

10、.985.5"2034Kg mQmax 21-537.925.51479Kg那么，q0.5q3M max M max1 M max2 31740203433774 Kg mQmax Qmax1 Qmax2 20400 147921879 Kg2、截面选择需要max337740017001986.7cm3，实际有 W2080cm3，I450640cm ，lx. Sx 41.8，1.6cm3、截面验算（1）强度验算弯应力MmaxW33774001623.75Kg / cm2208021700Kg / cm，可以。剪应力QmaxSxTX21879327Kg/cm241.8 1.61000K

11、g / cm2，可以（2）整体稳定性验算由于采用迭接焊接形式,横梁与纵梁及桥面板形成整体，不必验算。（3）挠度验算a、汽车荷载作用（取使横梁产生最大弯矩的轮载位置）在两轮压P作用下，跨中挠度Pa1 6Ei(2a c)l2 4a2l 2a315000 2306 2.1 106 50640 550(223022323140) 5504 230550 2 230230140 1400.78cmb、恒载作用5ql4384EI45 537.9 5508384 2.1 10506400.06cm那么,0.78 0.06 0.84cm丄空2.2cm，满足要求。250250四、主桁架设计（一）主桁的计算简图L

12、=12m，主桁采用简支平行弦桁架，腹杆布置为三角形附加竖杆式。计算跨长节间长度d = 2m，桁高h= 1.5m,斜杆倾角36.80，桥面宽B= 5.5m。计算简图如图（七）所示。（二）节点荷载1、恒载钢桥自重：q 350Kg /m2- 1结构自重的节点荷载：R qdB 0.5 0.35 2 5.5 1.925t2r"EErI一 - -2、汽车荷载每个前轮轴重2.5t，每个后轮轴重为10 20215t，车轮靠近桁架架力产生最大的影响，如图（八）。（三）杆力计算1、恒载桁架每个节点作用P时的杆件力如下图九（桁架杆件力系数）PlP'AEm匕=1匚mI （九）轲节辭肝时训欄力弘臓联琢

13、当PR 1.925t时，桁架的力如图（十）所示6,41±一0£6七-10,26t6,41tS!列11.49-ffl曲件内力2、汽车荷载当车轮靠近桁架0.5m时，对桁架力产生最大的影响，如图（八）所示。分别计 算后轮作用于不同节点时桁架的杆件力，车轮位置如图（十一）所示。G点反力Rg5.2t® I汽车糕和僅当后轮作用于b节点时，各杆件力如图（十二）所示。20.4 2 3.6 612同样地，计算初后轮作用于c、d两节点处时桁架杆件力，如图（十三）、图（十四）所示-39.6-39.46-?4.53X/0313/、a/1,271P2=20.41P3=3-SI | :.:后

14、怖須C冊制内力样:t-28S-迫£-304-30.4X I*、：4工°*1PP = P1.41恥<'巧Hd |t由于此桁为对称结构，且取各杆件的最大力值，汇于图（十五）中3、力组合将恒载与活载产生的最不利力进行叠加， 由于结构对称，取一半结构即可，汇于 图（十六）中。I -4： ,/L; 二 -I/ 摻/竹zE/ Cl/ Ql/3L513.51/ 5<G9I图（说）科件M址睥果检t（四）杆件截面选择1、上弦BC、CD杆选用两片等肢角钢焊接 一的截面形式，节点板采用10mm厚度A3钢板。Nmax 49.72t 计假定65，查表得到稳定系数0.816，按照上

15、弦杆最大压力算，则每个角钢的截面积A max2497200.81617.92 cm21700 2选择 2L100 12，z02.91cm ，2A 22.8cm ， g 17.9Kg / m， ix 3.03cmlxly 200cm，10mm，贝U，iyix23.032(2.91 J 4.56cm2003.032004.566643.9那么,N max2A2、下弦杆100，查表得 0.811100497202 22.8 0.8111344 Kg / cm21700 Kg / cm2，满足要求。Ab，be、cdNmax 54.69t 计采用两根角钢 形式，假定下弦全长截面不变，按下弦最大力 算，则

16、每个角钢面积54690A N max2170016.1cm22选择 2L90 10，z 2.59cm ，iy(2.591)222002.74 2004.1373.048.4100，100那么,2 22.8Dd協 I4690 1592.6Kg/cm2 1700Kg/cm2，满足要求。(3) 竖杆 Bb、Cc、米用两根角钢形式，同样按照竖杆中最大力 Nmax22.33t设计计算。每个角钢的面积为A Nmax 22330217006.57 cm2选择2L70 8 ,210.667 cm , g 8.373Kg / m , ix2.12cm , z02.03cm ,lxly150cm,10mm,贝U,

17、iyix2.122(2.03；)23.3cm那么,15045.53.3N max2A100,223302 10.6671046.7Kg/cm21700Kg /cm2，满足要求。(4) 端斜杆ABNmax 39.33t设65，查表得到稳定系数0.816，则单个角钢截面积max393300.816 1700 214.18cm2选择 2L110 8 , A3.4cm , z03.01cm ,217.238cm , g 13.532Kg / m , ixlx ly 250cm, 10mm ,则,ix2(Z0 2)2(3.01 -)224.88cm3.473.5100 ,查表得 0.7724.8851.

18、3100那么,N max393302A 2 17.382 0.7721477.7Kg / cm21700Kg /cm2 ,满足要求。(5) 斜杆Be最大力Nmax 29.47t计算，则每个角钢面积A Nax2947021700 228.67em选择 2L90 8 , A213.944cm ， g 10.946 Kg / m， ix 2.76cm， Zo 2.52cm，lxly 250cm，10mm,贝U,iy2.762(2.521)24.09cm220027620040990.661.1那么,N max2A100,100294702 13.9441056.7Kg/cm2 1700Kg/cm2，

19、满足要求。(6)斜杆DeN max19.6t设65，查表得到稳定系数0.816，则单个角钢截面积A max2196000.816 1700 227.06em213.944cm，10mm，贝U，那么,(z0 2)2,2.76考虑到长细比及稳定性的要求，同样选择2L90 8，A10.946Kg /m， ix 2.76cm， z0 2.52cm， lx ly 250cm，(2.522502.7690.6100，查表得2504.0951.3100N max19600xy2A2 13.944 0.669iy丄)2 4.09 cm20.6692 21050.5 Kg / cm 1700 Kg / cm，满

20、足要求。将所选择的杆件型号汇于下表1中表1桁架杆件截面选择表杆件计算长度(cm)计算力x1000(Kg)角钢尺寸截面积A (cm2)回转半径(cm)长细比©计算应 力名 称编 号lxlyixiy入x入yKg/cm2上 弦BC200200-49.722根 100X 1245.63.034.5666.043.90.8111344CD200200下 弦Ab20020031.512 根 90 X 1034.342.744.1373.048.41592.6be20020031.51cd20020054.69斜 杆AB250250-39.332 根 110X 834.483.44.8873.55

21、1.30.7721477.7Be25025029.472 根 90 X 827.892.764.0990.661.11056.7eD250250-19.62 根 90 X 827.892.764.0990.661.10.6691050.5竖 杆Bb15015022.332 根 70 X 821.333.33.345.545.51046.7Ce1501500Dd15015022.33（五）节点焊接计算节点板厚度采用10mm,焊条采用T422,贴角焊缝容许应力1200Kg/cm21、上弦BC、CD杆N 49.72t，选用截面为2L100 12，每个角钢需焊缝面积4972020.72cm21200

22、2肢背和肢尖的焊缝按0.7和0.3分配，则:肢背焊缝面积Aj10.7 20.72 14.5cm2肢尖焊缝面积 Aj20.3 20.72 6.22cm2设肢背焊缝宽度hj1 12mm，肢尖焊缝宽度hj2 10mm，那么:肢背焊缝长度11A,14 5廿j 彳17.26cm，取 18cmj 0.7hj11.2 0.7肢尖焊缝长度22Aj6.22怖 c- 28.89cm，取 9cmj0.7hj21 0.72、其它杆件的计算过程同上，将其结果汇于下表2中（六）挠度验算结构自重节点荷载R 1.925t汽车荷载 后轮P23.6t前轮P320.4t按汽车后轮位于跨中节点d时计算主桁挠度，挠度计算按照桁架变位计

23、算公式P1S1SplEA，汽车荷载S1SqlEA其中,f 挠度S单位力作用在跨中时力Sp 每个节点作用单位力时力Sq汽车荷载作用下的力l 为杆件轴向长度A杆件的截面积E杆件的弹模计算过程见下表3,计算图式见图（十七）则由自重产生的桁架挠度31.925 102.1 106423.50.39cm/.、/XaJ Pil较想1/ /X/Xr1 1 1b S1 1pi博受如11、-/、C二qil鮭戕ec.t3.6tI- . p. q计算图式由汽车荷载引起的桁架挠度f2饗罟135Cm最大挠度fi 0.39 1.35 1.74cm3cm，满足要求。表2桁架杆件焊缝计算表杆件计算力（t）角钢尺寸每个角钢所需焊

24、缝面积（cm2）拟定焊缝尺寸（mm）名称编号肢背肢尖AjAj1Aj2hj1lj2hj2lj2上弦杆BC-49.722L100 1220.7214.56.22121801090CD-49.72下弦杆Ab31.512L90 1013.139.23.9310140870be31.5113.139.23.9310140870cd54.6922.815.966.84102308130斜杆AB-39.332L110 816.411.54.982056120Be29.472L90 812.38.63.78160690eD-19.62L90 88.175.722.458110660竖杆Bb22.332L70

25、89.36.52.86160670Ce0Dd22.33表3挠度验算计算表杆件截面积A( cm2)l(cm)l/AS1SpSq(t)SjSpIAS1SqlA名 称编号上弦BC45.62004.39-4/3-16/3-28.831.19168.42FE-4/3-16/3-30.431.19177.78CD-4/3-16/3-28.831.19168.42ED-4/3-16/3-30.431.19177.78下弦Ab34.342005.822/310/314.412.9455.91Gf2/310/317.612.9468.34be2/310/314.412.9455.91fe2/310/317.61

26、2.9468.34ed2643.269.89503.2ed2643.269.89503.2竖杆Bb21.331507.0301000Ce00000Dd1120.47.03143.46Ee00000Ff013.600斜杆AB34.482507.25-5/6-5/6-1825.18108.76GF34.487.25-5/6-5/6-2225.18132.93Be27.898.965/65/21818.67134.46Fe27.898.965/65/21618.67119.52De27.898.96-5/6-5/6-186.22134.46De27.898.96-5/6-5/6-166.22119.

27、52423.52840.4五、联结系设计（一）横向联结系计算本钢桥采用敞开下承式桁架，为了增加侧向刚度和抗扭刚度，减小上弦杆的自由 长度，保证受压杆件的稳定性，在桁架的每个节点上布置三角支撑式横向联结系， 组成开口钢架，如图（十八）所示。开口钢架的底部即为桥面系横梁，两侧杆为桁架竖杆，用斜撑杆加固以增加抗弯能力。开口钢架在受侧向力时，支承在下弦平面纵向联结系上， 开口钢架应能承受作用在其顶上的侧推力，其值等于 2%弦杆最大压力。2%N2% 49.72 0.99t，取 P 1t=1000Kg3 150 112.5cm，Ibc Icd 37.5cm4IablIac2 l2BC112.52 37.5

28、2118.6cmBCD部分为A3钢实腹板，10mmNab1000,12323170KgN AC100033000 KgAB杆:采用L502 |6， A 5.687cm，iy° 0.98cm,-*I AC：需 121.0 200，3170N ABA 0.459 5.6870.4592 21214 Kg / cm 0.851445 Kg / cmAC杆：（桁架竖杆）拉力 N=22330+3000=25330Kg,压力 N=3000Kg采用2L70 8十字形组合截面A 2 10.66521.33cm2, ix iy 3.3cm ,1 AC112.53.334.1,0.9472533021.

29、331187.5Kg/cm2300021.33 0.9472148.5Kg/cm1700Kg/cm21700Kg/cm2横梁验算侧向推力P在横梁中的弯矩M ' P 1501 501000 (150 25)125000 Kg cm则横梁的最大弯矩M 33774001250003502400 Kg cm横梁 I50c 的 W = 2080cm3, I=50640cm43502400 1683Kg / cm21700Kg / cm2，满足要求。2080（二）纵向联结系纵向联结系设在下弦平面，其弦杆即为两主桁的下弦杆，竖杆为横梁,叉腹杆，形成米字腹杆体系，如图（十九）所示。另布置交悝（十俎 S

30、UW站系受伸纵向联结系的作用是为了增加钢桥的侧向刚度和抗扭刚度，承受横向荷载，这里只考虑上弦失稳时的偶然荷载。由于上弦失稳而在下弦产生的侧向节点荷载按2%的上弦最大压力计算P 2%Nmax上弦=0.02 49.72 103=1000Kg则在下弦杆中产生的最大拉力为116PL 6 1000 121636KgN M 88B 5.55.5则在下弦杆中的最大拉应力为54690+16362=1640Kg/cm234.34交叉腹杆只考虑受拉斜杆那有效，1 5P 5 1000 6.81700Kg / cm2，满足要求。受压斜杆因失稳而不起作用，斜杆最大拉力为N 2 sin3091Kg2 5.5a -N 30

31、9117001.82cm2采用L50 6, A5.687 cm2543Kg / cm2 1700Kg/cm2,满足要求。N 3091A 5.687（三）主桁架上弦杆的侧向稳定性验算半穿式钢桥主桁的受压弦杆应按中心受压杆验算在桁架平面外的稳定性，其自由长度L0 L ,值确定。L416dhElmh工亚3EIc 2EIb2処 匹,计算图式如下图（二十）。EA 2EIb4I50c: Ib 50640cm , h 150 25 125cm, B 550cm_Nj2hBh2h EA2EIb2 2 23.162 118.63.02 112.51252 5505.687E21.33E2 50640E333E上弦单个角钢 L100 12, A 22.8cm2, lx 209cm4, ix 3.03cm , z02.91cm则 2L100 12时，lm 2 209 22.8(2.9