40m临时贝雷梁计算书.docx
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40m临时贝雷梁计算书
40m临时贝雷梁计算书
中交二航局南通洋口港区陆岛通道管线桥项目部
二○○九年八月
1设计计算依据
1.1临时桥梁设计方案
临时贝雷梁桥跨径40m，计算跨径39m，桥横向宽度为8.5m，为四跨连续梁，上承式结构。
主梁采用321型军用贝雷架拼装而成。
桥梁纵向由13片贝雷架拼装而成，横向由19片贝雷架拼装而成，每片贝雷架间距45cm，横向之间采用45支撑架连接，以提高侧向稳定性和整体刚度。
桥梁横向和纵向布置如图1.1-1和图1.1-2。
图1.1-1临时贝雷梁桥立面图
图1.1-2临时贝雷梁桥横断面图
1.2主要技术要求
设计标高
临时贝雷梁桥桥面标高与主桥桥面标高一致，取15.82m。
设计周期2年
计算跨径：
39.00m
⑷桥面宽度：
8.50m
⑸设计荷载：
40m梁体自重285t，按300t设计；运梁车自重20t，因此荷载总计320t。
⑹桩基入土深度：
15m
1.3遵照规范及主要参考文献
国家标准，《钢结构设计规范》（GB50017─2003）
国家标准，《低合金结构钢》（GB1591─1994）
国家标准，《碳素结构钢》（GB/T700─2006）
国家标准，《热轧普通槽钢截面特性》（GB707─1988）
建设部标准，《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ77─1998）
交通部标准，《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025─1986）
⑻国家标准，《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60─2004）
⑻JT/QS0012─1965，装配式公路钢桥设计图
1.4基本设计参数
1.4.1有关设计参数
设计荷载
桥跨自重
运梁小车
运梁小车为五轮式运梁小车，小车自重20t。
为了计算简便，将小车自重按照均分的原则平均分给10个轴，每个轴上作用2t。
由于车轴为刚性轴，因此每个车轮作用于桥梁上的荷载为1t，即10kN。
40m箱梁自重
箱梁设计荷载取300t，按照同
的方法，由于箱梁自重而引起的轮压为15t即150kN。
⑵荷载组合
计算强度时用荷载组合：
+
+
计算刚度时用荷载组合：
+
⑶出梁通道刚度
局部变形不超过2cm。
主梁弹性挠度f应小于结构跨度L的1/400：
[f]L/400。
⑷桥跨容许挠度[f]
桥跨容许挠度[f]L/360（按英国贝雷桥刚度要求设计）
车道荷载的冲击系数为μ=
，计算跨径为40m时μ=0.167。
车辆荷载的冲击系数为
μ=0.6686-0.3032×logl，计算跨度为40m时μ=0.183。
1.4.2主要材料性能
结构材料Q235
屈服强度：
σs=235mPa
抗拉、抗压和抗弯强度：
[σ]=157mPa
抗剪强度：
[τ]=90mPa
材料Q345
屈服强度：
σs=345mPa
抗拉、抗压和抗弯强度：
[σ]=230mPa
抗剪强度：
[τ]=133mPa
钢材的物理性能指标
弹性模量E=2.06×105mPa
泊松比μ=0.2716
剪切模量G=0.81×105mPa
质量密度ρ=7850kg/m3
1.4.3321贝雷架单元基本数据
321贝雷架单元结构
321贝雷架单元基本尺寸见图1.4.3-1
贝雷架容许力
桁架弦杆容许轴向压力：
508kN
桁架弦杆容许轴向拉力：
662kN
2×[10
I8
I8
I8
1500
1400
30000
图1.4.3-1桁架单元轮廓图
桁架竖腹杆容许轴向压力：
191kN
桁架斜腹杆容许轴向压力：
149kN
桁架容许弯矩：
711kN·m
桁架容许剪力：
210kN
2总体计算
2.1计算模型
采用大型通用有限元分析软件SAP2000v14.0对贝雷梁桥结构进行三维空间有限元分析。
桁架弦杆采用梁框架单元，腹杆采用框架单元，贝雷架单元之间采用铰接连接，贝雷架单元内部节点采用刚接，贝雷梁横向连接节点亦采用刚接。
临时贝雷梁桥在两端采用简直支撑，在跨中相应钢管桩位置处设置竖向支撑。
临时贝雷梁桥有限元模型
临时贝雷梁桥有限元计算模型立面图、横断面图以及透视图见图2.1-1、2.1-2和2.1-3所示。
图2.1-1临时贝雷梁桥有限元计算模型立面图
图2.1-2临时贝雷梁桥有限元计算模型横断面图
图2.1-3临时贝雷梁桥有限元计算模型立面图透视图
荷载工况
自重工况
工况1：
包括正交异性桥面板和临时贝雷梁桥
②抗弯工况
工况2：
运梁小车（包括箱梁自重）作用于边跨跨中＋自重
③抗剪工况
工况3：
运梁小车（包括箱梁自重）作用于边跨1/4跨处＋自重
④桩承载力工况
工况4：
运梁小车（包括箱梁自重）作用于钢管桩处＋自重
2.2计算结果
计算结果
自重工况
位置
项目
单位
上弦杆
下弦杆
竖腹杆
斜腹杆
轴向拉力
kN
8.0
7.1
2.6
4.44
轴向压力
kN
7.2
8.0
12.1
4.46
边跨跨中挠度
mm
0.36
抗弯工况
位置
项目
单位
上弦杆
下弦杆
竖腹杆
斜腹杆
轴向拉力
kN
84.7
155.1
55.8
78.8
轴向压力
kN
137.9
92
88.6
79
边跨跨中挠度
mm
5.8
③抗剪工况
位置
项目
单位
上弦杆
下弦杆
竖腹杆
斜腹杆
轴向拉力
kN
92.4
120.4
38.4
80.0
轴向压力
kN
101.1
80.9
175.9
105.7
边跨跨中挠度
mm
4.4
④桩承载力工况
位置
项目
单位
上弦杆
下弦杆
竖腹杆
斜腹杆
轴向拉力
kN
76.9
42.8
15.7
40.3
轴向压力
kN
30.5
47.3
243.7
92.2
边跨跨中挠度
mm
1.2
⑵结果分析比较
·位置
工况
弦杆
实际斜腹杆轴压力
（kN）
容许压力
（kN）
实际竖腹杆轴压力
（kN）
容许压力
（kN）
实际轴压力
（kN）
容许轴压力
（kN）
实际轴拉力
（kN）
容许轴拉力
（kN）
工况1
8.0
508
8.0
662
4.46
149
12.1
191
工况2
137.9
155.1
79
88.6
工况3
101.1
120.4
105.7
175.9
工况4
47.3
76.9
92.3
243.7
分析评价
根据计算结果可以看出，贝雷梁弦杆和斜腹杆均符合设计要求，而边跨中支点竖腹杆在运梁小车经过时轴向压力略有所超，超出部分占容许压力（243.7-191）/191=27.6%。
由于计算时未考虑钢面板对结果的贡献，因此对边跨中支点处竖腹杆稍做加固即可。
⑶桩基承载能力
根据荷载作用位置分析可知，当运辆车轮压作于与边跨中支点时，桩基受力最不利，即在工况4下，桩基受力最大。
在工矿4时，各支点反力之和为1447.2kN，即桩基竖向受力为1447.2kN。
根据地质勘探报告，贝雷梁桥所处地质条件自上而下以次是：
粉土、粉砂、淤泥质土夹粉砂、粉土、粉砂、粉质粘土、粉土、粉质粘土和粉细沙，以粉砂和粉质粘土为主。
计算桩基承载能力时，为了确保临时贝雷梁桥的安全性，这里采用淤泥质土夹粉砂的极限侧摩阻力验算桩基承载能力。
单桩承载能力Pui＝13×3.14×0.8×15＝489.84kN，则4根钢管桩的承载能力Pu＝4×Pu＝4×489.84＝1959.36kN＞1447.2kN。
由此可见桩基承载能力符合设计要求。
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