钢便桥设计计算

1、某大桥装配式公路钢便桥工程专项施工方案之一设计计算书二0一六年三月六日目录 TOC o 1-5 h z 1、工程概况2*大桥2钢便桥32、编制依据33、参照规范34、分析软件35、便桥计算3主要结构参数3跨度3便桥标高4桥长4结构体系4设计荷载4材料5桥面计算5桥面板5轮压强度计算5桥面板检算6桥面纵梁检算6计算简图6截面特性6荷载6荷载组合7弯矩图7内力表7应力检算8跨中挠度9支座反力9横梁检算10计算简图10装配式公路钢桥弹性支承刚度10横梁模型10作用荷载10计算结果11截面检算11挠度检算11主桁计算12分配系数计算12计算模型13截面特性13作用荷载13荷载组合14主要杆件内力及检算

2、14支座反力19桩顶横梁计算19上部恒载计算19作用效应计算20荷载分配系数计算20荷载分配效应21横梁计算模型21横梁作用荷载21横梁荷载组合22横梁弯矩图22横梁应力图22横梁挠度22钢管桩计算22钢管桩顶反力22钢管桩材料承载力检算22钢管桩侧土承载力检算236、钻孔平台计算23桥面板计算23纵向分配梁计算24墩顶横梁26平台钢管桩检算277、剪力支承设计27水平支承系27水平支承检算27水平支承检算28 HYPERLINK l bookmark204 o Current Document 5m水平支承检算（双根对肢）28斜支承系28*大桥工程专项施工方案装配式公路钢便桥设计计算书1、工

3、程概况1.1*大桥*大桥工程位于福建省*。*位于东溪中游，新建*大桥距离*大 坝约5km。桥梁建成后，将代替既有*成为跨越*的主要通道，往西方向 可通往*和*，往东途经县道*可通往*和*市区。*大桥桥梁中心桩号为K0+，桥跨布置为（5x35）m，起始桩号:K0+009, 终止桩号：K0+196,桥梁全长187m。本桥平面位于直线上，纵断面纵坡。 上部横断面采用4片预应力混凝土后张T梁布置，先简支后连续结构， 梁墩正交，梁高。桥梁单幅布置，宽度为8m，双向二车道，横断面布置 1m（人行 道）+7m（行车道）+1m（人行道）。桥面铺装采用12cmC50防水混凝土。该桥桥墩采用双柱式桥墩，柱径，中间

4、设置柱间系梁，墩上接高的 盖梁，桥墩基础采用钻孔桩，直径为；两侧桥台均采用U型台，扩大基 础，两侧桥台各设一道D160型伸缩缝。桥梁于人行道处设置单侧路灯，以方便居民和车辆的夜间通行。桥 梁设计洪水频率按百年一遇进行设计，并考虑以后水库扩容后库水位提 升对桥梁的影响。根据*大桥防洪影响评价报告，*大坝百年一遇 水位为，按水面坡降换算到桥址处为，水库扩容后库水位提升，因此百 年一遇设计水位为，本设计梁底最低高程。桥梁详细情况参见附件1: *大桥桥型布置图。钢便桥为克服河流障碍，完成和安大桥基础和墩身工程施工作业，必须修 建施工临时便桥，根据桥梁工程建设管理规定，编制该专项报告。2、编制依据1）*

5、大桥工程一阶段施工图设计文件，*交通勘测设计院。2015 年9月。2）*大桥工程施工招标文件3）*大桥工程施工投标文件4）HNJ5253GJB（9m）的砼搅拌运输车技术资料，海诺集团。5）321装配式公路钢桥使用手册；3、参照规范1）公路桥涵施工技术规范，JTG/T F50-2011；2）公路桥涵设计通用规范JTG D60-2015；3）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG 62-2004）；4）公路桥涵地基与基础设计规范（JTGD63-2007）；5）钢结构设计规范GB50017-2003；6）公路圬工桥涵设计规范JTG D61-2005；4、分析软件CsiBridge 版5、便桥

6、计算5.1主要结构参数5.1.1跨度受插打钢管桩基础履带吊车吊臂限制，便桥跨度采用9m。5.1.2便桥标高根据*管理处提供库区水位调洪资料，确定桥面标高为常水位高程， 采用。桥下净空设定为3m，则梁底高程确定为。5.1.3桥长根据桥跨布置，桥长为180m。5.1.4结构体系便桥采用9m连续梁结构，由装配式公路钢桥拼装，基础采用630*10 钢管桩基础，每墩位设置六根钢管，桩顶安装2I32b作为横梁，梁部采 用6棉贝雷架，间距+，贝雷梁上横向安装I20b横梁，横梁位于贝雷 架节点位置，间距705+705+705+705mm，横梁上铺设由25槽钢和钢板焊 接空心方钢，槽向向上，间距300mm，在桥

7、面槽钢上焊制M2mm带肋短 钢筋作为防滑设施。5.1.5设计荷载根据施工阶段可能出现的荷载，设计采用以下荷载条件计算：1）混凝土运输车车辆荷载（以下简称车辆荷载）根据HNJ5253GJB（9m31 台。图混凝土运输车车辆荷载2）履带吊荷载（以下简称履带荷载）架梁时采用55t履带吊，吊重按15t考虑，1跨内仅布置1台。参考 SCC550C55t履带吊技术资料，其荷载布置如图如下：图2 55t履带吊荷载5.1.6材料1）桁架桁架采用 16Mnq, fs=310Mpa; fv=180Mpa;fce=400Mpa。2）销子材料为30CrMnTi，直径为，重3kg。3）弦杆螺栓规格为M36X110,材料

8、为16Mn，重8 kg，容许抗剪力为150kN,容 许拉力为80kN。4）外购材料钢板和型钢采用Q345B钢。5）钢弹性模量E =X105MPa； s5.2 桥面计算5.2.1桥面板纵梁采用C25a加焊10mm钢板形成箱型结构，其计算简图为4跨连 续梁。C25a主要参数如下： 5.2.2轮压强度计算表轮压强度计算序号车辆类型项目变量单位计算公式参数值1混凝土运输车分布宽度Bm2跨度Lm3后轮轴重PKn1254面积分布压力oakPa5/4/35履带吊车履带宽度BLm6履带集度QLkn/m7履带面积集度qa1kPa6/58吊载不均匀系数k1考虑1/3着地9分布集度qakPa7*810最不利轮压qa

9、5.2.3桥面板检算桥面板宽度250mm，厚度6mm,承受轮压1042Kpa，按2边支撑无限长（分析采用3m）单向板计算。计算结果如下：1）主应力其最大主应力s11=245Mpa，满足要求。2）挠度最大挠度：f=，L/f=250/=178150。5.3桥面纵梁检算纵梁计算时，因不利荷载工况明确，可采用CsiBridge静力计算。5.3.1计算简图计算简图采用4跨等间距连续梁，模型如图图桥面纵梁,模型图5.3.2截面特性图截面几何参数5.3.3荷载恒载程序根据材料密度自动计算。车辆荷载车辆轮压分布宽度为，纵肋间距为，考虑2片梁共同承受，则P=125/2=。车轮间距为，另1轮作用在邻跨。程序通过移

10、动荷载加载。车辆移动荷载参数5.3.3.3履带荷载履带分布宽度，长度，分配梁数n=二,则所分配履带压力QL=m。荷载参数5.3.4荷载组合5.3.4.1车辆荷载组合5.3.4.2 履带荷载组合5.3.5弯矩图车辆荷载组合履带荷载组合5.3.6内力表表纵梁内力表序号FrameOutputCaseStepTypeV2M3TextTextTextKNKN-m11COMB_TRUSSMax021COMB_TRUSSMin031COMB_TRACKMax041COMB_TRACKMin052COMB_TRUSSMax62COMB_TRUSSMin72COMB_TRACKMax82COMB_TRACKMi

11、n93COMB_TRUSSMax103COMB_TRUSSMin113COMB_TRACKMax123COMB_TRACKMin134COMB_TRUSSMax144COMB_TRUSSMin154COMB_TRACKMax164COMB_TRACKMin175COMB_TRUSSMax185COMB_TRUSSMin195COMB_TRACKMax205COMB_TRACKMin216COMB_TRUSSMax226COMB_TRUSSMin236COMB_TRACKMax246COMB_TRACKMin257COMB_TRUSSMax267COMB_TRUSSMin277COMB_TRAC

12、KMax287COMB_TRACKMin298COMB_TRUSSMax308COMB_TRUSSMin318COMB_TRACKMax328COMB_TRACKMin339COMB_TRUSSMax349COMB_TRUSSMin359COMB_TRACKMax369COMB_TRACKMin3710COMB_TRUSSMax3810COMB_TRUSSMin3910COMB_TRACKMax4010COMB_TRACKMin4111COMB_TRUSSMax4211COMB_TRUSSMin4311COMB_TRACKMax4411COMB_TRACKMin4512COMB_TRUSSMa

13、x4612COMB_TRUSSMin4712COMB_TRACKMax4812COMB_TRACKMin4913COMB_TRUSSMax5013COMB_TRUSSMin最大正弯矩：Mmx=最大正弯矩：Mmn= kNm5.3.7应力检算1）截面特性表 桥面纵梁几何特性序 号部件宽度厚度面积型心高度面积矩自身惯 矩，心心差面积惯矩合计惯 矩截面模 量BTAycAycI0HcIAIxW1顶板2501025008320750020833331655433373881877692腹板24781872397300894910410747810565823底板2507175046387146337679

14、533839416122285146977083680082877779111669902）截面检算表纵梁截面检算序号项目变量单位计算公式参数值备注1最大弯矩MnxKN/M2下缘截面模量W2mm31669903上缘截面模量W1MM31877694下缘应力S2MpaMmx/W2615上缘应力S1Mpa546材料容许应力SMpa310满足5.3.8跨中挠度表纵梁跨中挠度序号Join tOutputCaseStepTypeU3TextTextTextm13DEAD23TRUSSMax33TRUSSMin43TRACKMax53TRACKMin67DEAD77TRUSSMax87TRUSSMin97T

15、RACKMax107TRACKMin1111DEAD1211TRUSSMax1311TRUSSMin1411TRACKMax1511TRACKMin1615DEAD1715TRUSSMax1815TRUSSMin1915TRACKMax2015TRACKMin活载作用下挠度z=，L/F=2480,满足要求。5.3.9支座反力纵梁支座反力表序号JointCOMB_TRUSSCOMB_TRACKTextMaxMinMaxMin1125394135175.4横梁检算5.4.1计算简图横梁采用I20b，担设在装配式公路钢桥的上弦节点位置，装配式公路钢桥横向布置6片,其间距为*2+*2。按支撑于装配式公

16、路钢桥的弹性 支塍连续梁计算。5.4.2装配式公路钢桥弹性支承刚度图主桁计算模型在第1跨跨中作用1kN作用力时，其挠度为，则刚度 K=1/0。0442=22614kN/m。5.4.3横梁模型图横梁模型图5.4.4作用荷载恒载程序根据材料密度自动计算。5.4.4.2车辆荷载纵梁作用在横梁上的最大压力为，车辆轮压分布宽度为，则q=146kN/m，程序通过移动荷载加载。5.4.4.3 荷载组合由于在纵梁计算反力时已包括荷载分项系数，在横梁分析中不在考虑。组合如下：5.4.5计算结果5.4.5.1横梁弯矩包络图5.4.5.2 内力表表横梁单元内力FrameV2_KNM3_KN-mTextMaxMinM

17、axMin1234567891011121314155.4.6截面检算表横梁截面检算序号项目变量单位计算公式参数值备注1作用弯矩MkNm2截面模量Wcm31883截面应力OMpaM/W1114材料容许应力。MPa310满足5截面惯性矩Ixcm318806剪切模量Smm31000767剪力QKn368剪应力TMPaQS/IB359容许剪应力TMPa180满足5.4.7挠度检算表各跨跨匚口挠度序号节点号DEAD工况TRUSS工况COMB工况5.5主桁计算5.5.1分配系数计算由于我们关心主桁跨中截面的内力情况，故本计算书仅计算跨中主梁的分配系数。5.5.1.11号梁分配系数表1号梁分配系数梁号Jo

18、intU3系数影响线轮压值Textm122436410512615合计5.5.1.22号梁分配系数表2号梁分配系数梁号JointU3系数影响线轮压值Textm122436410512615合计5.5.1.33号梁分配系数表3号梁分配系数梁号JointU3系数影响线轮压值Textm122436410512615合计因此，最大分配梁号为1号梁。5.5.2计算模型贝雷架按4*9m为一联计算，采用平面杆系结构建模，桁架片之间采 用梁端释放自由度模拟铰接，贝雷架的荷载由分配横梁传递，程序采用 车辆荷载折减方式考虑分配系数。5.5.3截面特性弦杆腹杆5.5.3.3桥面纵梁5.5.3.4 连接特性连接特性主

19、要应用于纵梁和上弦节点的连接。5.5.4作用荷载恒载主桁和纵梁自重程序根据材料密度自动计算。5.5.4.2横梁荷载表横梁换算节点力序号项目变量单位计算公式参数值1横梁面积Acm22比重PKn/m33长度Lm64单根重g1Kn5分配节点力FkN5.5.4.3横梁荷载作用在主桁节点上，见图5.车道荷载5.5.5荷载组合5.5.6主要杆件内力及检算5.5.6.1 上弦杆1）轴力图2）轴力表表上弦杆轴力（1/2杆件）序号FrameP_KN序号FrameP_KNTextmaxminTextmaxmin1241492592241502593242512604242522605242532606243542

20、617243552618243562619244572621024458262112445926212245602631324561263142456226315246632641624664264172476526518247662651924867266202486826621248692662224970267232497126724249722672525073268262507426827250752682825176269292517726930251782693125279270322528027033253812713425382271352548327236254842723

21、72548527238255862733925587273402558827341256892744225690274432569127444257922754525793275462579427547258952764825896276Nmax=115kNNmin=-96kN3）弦杆检算表横梁截面检算序号项目变量单位计算公式参数值备注11C10面积A1CM221C10面积A2CM23材料容许应力。MPa3104杆件容许拉力NtKN7905计算拉力NtKN115满足6C10 x轴截面惯性矩IX1CM472C10 x轴截面惯性矩Ix2cm48绕x轴回转半径RXCMSQRT (IX/A)9绕x轴自

22、由长度Lxcm10长细比入x11C10绕尸轴自身惯性矩Iy012C10y轴型心距yccm13C10y轴轴心距yacm14C10绕y轴面积惯性矩IACM415C10绕y轴惯性矩IyIy0+IA16绕y轴回转半径RyCMSQRT (Iy/A)17绕y轴自由长度Lxcn28218长细比W19计算长细比入yc20稳定系数祖21杆件容许拉力NpKNe*o*AA263322计算拉力NtKN96满足经检算，弦杆承载力满足5.5.6.2 下弦杆1）轴力图2）轴力表表下弦杆轴力（1/2杆件）序号FrameP_KN序号FrameP_KNTextmaxminTextmaxmin1119192220203321214

23、422225523236624247725258826269927271010282811112929121230301313313114143232151533331616343417173535181836363）弦杆检算Nmax=335kNNmin=-119kN根据前述检算，满足要求。竖杆1）轴力图2）轴力表表竖杆轴力（1/2杆件）序号FrameP_KN序号FrameP_KNTextmaxminTextmaxmin1731915727620160379211634802216458323167686241707872517189026174993271771094281781197291

24、8112100301841310131185141043218815107331911610834192171113519518114361983）弦杆检算表竖杆截面检算序号项目变量单位计算公式参数值备注1I8面积ACM23材料容许应力。MPa3104杆件容许拉力NtKN2975计算拉力NtKN201满足6I8x轴截面惯性矩IXCM48绕x轴回转半径RXCMSQRT (IX/A)9绕x轴自由长度Lxcm10绕x轴长细比入x19绕x轴计算长细比入xc11I8绕尸轴自身惯性矩I8y16绕y轴回转半径RyCMSQRT (Iy/A)17绕y轴自由长度Lycm7518长细比219计算长细比入yc20稳定

25、系数祖3稳定容许应力owMPae*o21521杆件容许拉力NpKNow*A20622计算拉力NtKN215超斜杆1）轴力图2）轴力表表斜杆轴力（1/2杆件）序号FrameP_KN序号FrameP_KNTextmaxminTextmaxmin174251582752615937727161478281625812916568230166784311688853216998833172108934173119135175129236176139537179149638180159839182169940183171024118618103421871910543189201064419021109

26、451932211046194231124719624113481973）斜杆检算表竖杆截面检算序号项目变量单位计算公式参数值备注1I8面积ACM22材料容许应力。MPa3103杆件容许拉力NtKN2974计算拉力NtKN153满足5I8x轴截面惯性矩IXCM46绕x轴回转半径RXCMSQRT (IX/A)7绕x轴自由长度Lxcm8绕x轴长细比入x9绕x轴计算长细比入xc10I8绕尸轴自身惯性矩I8y11绕y轴回转半径RyCMSQRT (Iy/A)12绕尸轴自由长度Lycm10313长细比W14计算长细比入yc15稳定系数e16稳定容许应力owMPae*。15817杆件容许拉力NpKNow*A

27、15218计算拉力NtKN160%5.5.7支座反力表主桁支座反力表序号JointDEADP_HBEAMTRUSS_MOVCOMB_BASETextKNMKNMMaxMinMaxMin122243264485.6 桩顶横梁计算横梁采用36b工字钢双抱结构，支撑在3钢管桩上，钢管桩间距。履带吊在作业时重量为80KN，搅拌车后轮重为500KN，因此不利工况为 履带吊吊打工况。当履带吊停在横梁正上方作业时，单边履带吊重量由 主桁直接传递给横梁。纵向最不利工况为插打第2孔时，为最不利工况。5.6.1上部恒载计算表墩上横梁上部恒载计算序号项目变量单位计算公式参数值1计算跨度LM结构参数92桥面梁面积A1

28、MM264543单根桥面梁线荷载GL11KN/MA1*4桥面梁根数N16/205总线荷载GL12KN/MGL11*N16分配给单片梁上线荷载GL1KN/MGL12/67分配梁线重量GL21查表8分配梁长度L2m结构参数9单根分配梁重量G22GL21*L210分配梁数量N2结构参数1211合计重量G23G22*N212总线荷载G24KN/MG23/913分配给单片梁上线荷载G25KN/MG24/614合计上部结构恒载G315主桁线重量G416合计恒载线荷载G55.6.2作用效应计算表 各荷载反力计算序号项目变量单位计算公式参数值1计算跨度LM92桥面梁+桥面横梁线荷载G1KN/M3桥面梁+桥面横

29、梁反力RG1KNG1*L/24主桁线荷载（单片）G2KN/M5主桁反力（单片）RG2KNG1*L/26活载线荷载Q1KN/M1607活载反力RQ1KN5405.6.3荷载分配系数计算上述荷载在墩顶横梁上通过主桁传递的荷载是不均匀的，为此，应考虑上下横梁、主桁和墩顶相互作用荷载分配系数。1）计算模型2）桥面恒载分配系数其分配系数计算如表表恒载作用反力分配不均匀系数梁号FrameP分配系数TextKN1112123134145156163）活载分配系数表履带作用反力分配不均匀系数梁号FrameP分配系数TextKN1112123134145156165.6.4荷载分配效应表荷载分配效应序 号作用名

30、称总效应项目主梁编号1231桥面恒载系数2分配值3主桁系数4分配值5恒载合计6履带活载540系数7分配值5.6.5横梁计算模型5.6.6横梁作用荷载1）恒载程序根据材料密度自动计算。2）上部结构传递荷载3）履带活载5.6.7横梁荷载组合5.6.8横梁弯矩图5.6.9横梁应力图应力满足5.6.10 横梁挠度表衡量挠度序号JointOutputCaseU3TextTextm112DEAD212TRACK312SDEAD4活载挠跨比L/F3407刚度足够5.7 钢管桩计算钢管桩采用巾630mm、壁厚8mm钢管，间距，其不利工况为第2孔完成时，包括第1、2孔恒载和履带荷载。5.7.1钢管桩顶反力表钢管

31、桩顶反力表序号JointOutputCaseF3_KNTextDEADSDEADTRACKCOMB_BASE第2孔完成1326395.7.2钢管桩材料承载力检算表钢管桩检算序号项目变量单位计算公式参数值1钢管桩外径D1mm6302壁厚Tmm83钢管桩内径D2MMD1-2T6144钢管桩面积Amm2*（d2-d22）156335钢管桩惯性矩Imm4*（d4-d24）6惯性半径RMMSQRT（I/A）7自由长度LMM8长细比入L/R9稳定系数祖10稳定应力OMPA11稳定压力NKNA。12计算压力NKN提取满足5.7.3钢管桩侧土承载力检算表钢管桩侧土抗力检算序号项目变量单位计算公式参数值1钢管桩

32、周长SMPI*D2钢管桩面积AM2*（d2-d22）3冲填土厚度L1M提取4冲填土极限侧阻力qs1kPa查地质报告5冲填土摩阻力F1KNL1*S*QS16碎块状强风化土层侧摩系数qs2kPa查地质报告7碎块状强风化土层厚度L2m提取8冲填土摩阻力F2KNL2*S*QS29合计侧摩阻力FQKNF1+F210桩尖面积Apm2提取11中风化层承载力qpkPa查地质报告12桩尖阻力FQKNAp*qp13承载力标准值PKKN*FQ+FP14计算承载力NKN提取满足6、 钻孔平台计算钻孔平台采用630钢管桩作为基础，沿水流方向设置2I40b纵梁，其 上布置I32b间距60cm作为横向分配梁。其上铺设25a

33、（槽口向下）槽钢。计算中应考虑车辆荷载纵横向布置时各构件的强度和刚度。5.8.1桥面板计算桥面板按60cm简支梁计算。计算荷载采用车辆荷载，独轮作用。5.6.1.1内力计算表竖杆截面检算序 号项目变量单位计算公式参数值1结构参数计算跨度LM2车辆荷载轮压强度QaKPa10423纵向行驶车辆荷载分布宽度Bm4车辆荷载线集度QLKN/M3135作用长度L1M6支座反力R1KN*QL*L17无载边距A1M*(L-L1)8跨中弯矩MLKNMLA*R1+*R1*L1/29横向行驶车辆荷载分布宽度Bm10车辆荷载线集度QLKN/M20811作用长度L1M12支座反力R1KN*QL*L113无载边距A1M*

34、(L-L1)14跨中弯矩MLKNMLA*R1+*R1*L1/215最大弯矩Mmx16最大剪力Qmx17桥面板自重GKN/M18自重弯矩MGKNM19自重剪力qgKn20荷载组合弯矩MCKNM21剪力QCKN5.6.1.2桥面板检算见表表桥面梁截面检算序号项目变量单位计算公式参数值1截面面积ACM22截面惯性矩Iycm43型心边距Z0CM4上缘截面模量W1cm35下缘边距Z2CMB-Z06下缘截面模量W2CM37截面弯矩MCKNM9下缘应力。2Mpa10面积矩SCM311截面剪力QCKN11剪应力TMPAQS/(IT)5.8.2纵向分配梁计算分配梁采用125b，搁置 在纵梁上，跨度5M,间距，按

35、1/2车辆荷载计算。5.6.2.1计算模型5.6.2.2 截面特性5.6.2.3作用荷载1）恒载程序根据材料密度自动计算。2）桥面梁线荷载表桥割梁线荷载计算序号项目变量单位计算公式参数值1桥面梁线重量GLKN/M2分配梁分布宽度D1m3单根桥面梁重G1KN4分配梁跨度L2m5桥面梁分布宽度D2m6桥面梁线数量N1L2/D1+17桥面梁作用总重F1KNN1*G18桥面梁线荷载QLKN/MF1/L23）移动荷载荷载组合截面弯矩5.6.2.6 截面应力因此，截面应力足够。5.6.2.7 挠度表跨中挠度序号JointOutputCaseStepTypeU3TextTextTextm15DEAD25DE

36、CK35TRUSSMax+0045TRUSSMin挠跨比：L/f=94,挠跨比不足5.8.3墩顶横梁墩顶横梁按支承于钢柱上的3连续梁计算，计算跨度，采用双根I32b型钢。5.6.3.1计算模型5.6.3.2 截面特性5.6.3.3作用荷载1）自重程序根据材料密度自动计算。2）上部结构恒载表墩顶纵梁上部恒载计算序 号梁别项目变量单位计算公式参数值1桥面梁线重量GL1KN/M查表2覆盖宽度Y1m结构布置3布置间距D1M结构布置4分配根数N1y1/d1185换算线荷载P1mGL1*N16横向分配 梁线重量GL2KN/M查表7计算长度Lxm结构布置58单根重量G2KNGL2*Lx9布置间距D2M结构布置10换算线荷载P2KN/MG2/D211合计3）移动荷载荷载