贝雷架便桥设计计算方法Word格式文档下载.docx
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1.3便桥设计
1.3.1主要技术参数
(1)便桥标高的确定:
便桥总长度拟定153米,共设17跨,每跨长度为9米。
墩身高度为7米。
钢管打入河床下8米。
保证在河流冲刷线以下0.5米。
验算栈桥过水能力和流速的校核,已知断面形式b=153mh=7m、底坡i
=0.5%。
粗糙n=0.03校核流量Q.
过水面积A=BH=153*7=1071M2
湿周x=B+2H=167m
水力半径R=A/x=6.41m
谢才系数C=R1/6/n=42.04m1/2/s
流量Q=AC=3604.8m3/s>
910m3/s(该河流五年内最大洪峰流量)满足要求。
(2)荷载确定
桥面荷载考虑以下三种情况:
公路一级车辆荷载;
便桥使用中最重车辆9m³
的混凝土运输车;
便桥架设时履带吊的荷载。
与公路一级车辆荷载比较混凝土运输车的轴重和轴距都非常不利,所以将其作为计算荷载,将履带吊架梁工况作为检算荷载。
1台9m³
的混凝土运输车车辆荷载的立面及平明面如下(参考车型:
海诺集团生产HNJ5253GJB(9m³
)):
荷载平面图
荷载立面图
P1=6T
P2=P3=17T
合计:
40T
履带吊架梁时荷载立面及平面如下:
履带吊重50t,吊重按15t考虑。
(3)钢弹性模量Es=2.1×
105MPa;
(4)材料容许应力:
1.3.2便桥结构
便桥采用(12+12+9)*3连续梁结构,便桥基础采用φ529*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4榀贝雷架,间距450+2700+450mm,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+885mm,横梁上铺设16b槽钢,槽向向下,间距190mm,在桥面槽钢上焊制φ12mm短钢筋作为防滑设施。
第2章便桥桥面系计算
桥面系计算主要包括桥面纵向分布梁[16b及横向分配梁I20b的计算。
根据上表描述的工况,分别对其计算,以下为计算过程。
2.1混凝土运输车作用下纵向分布梁计算
2.1.1计算简图
纵向分布梁支撑在横向分配梁上,按5跨连续梁考虑,计算简图如下:
弯矩最不利位置
剪力、支点反力最不利位置
2.1.2.计算荷载
计算荷载按三种荷载组合分别计算。
⑴计算荷载:
计算荷载为9m3混凝土运输车,前轴重由8根槽钢承担,每根槽钢承担P1=60000/8=7500N,后轴重同样也由8根槽钢承担,每根槽钢承担P2=170000/8=21250N
2.1.3.结算结果
按上述图示与荷载,计算纵向分布梁结果如下:
Mmax=3.1049KN*m
Qmax=20.797KN
[16b的截面几何特性为:
I=85.3cm4W=17.5cm3
A=25.1cm2A0=10*(65-8.5*2)*2=960mm2
σmax=Mmax/W=3.1049·
106/17.5·
103=179.5N/mm2
<
145*1.3=188.5N/mm2
τmax=Qmax/A0=20.797·
103/960=21.2N/mm2
85N/mm2
2.1.4支点反力
R1=68.3N;
R2=76.3N;
R3=20930N;
R4=2988N;
R5=5945N;
R6=-527.5N
结论:
在9m3混凝土运输车作用下,纵向分布梁采用[16b,间距19cm可满足施工要求!
2.2履带吊作用下纵向分布梁计算
2.2.1.计算简图
履带吊荷载半跨布置时,为最不利荷载,其计算简图如下:
2.2.2计算荷载
单个履带板宽度为700mm,按由4根槽钢承担考虑,履带吊按吊重25t,并考虑1.3的冲击系数与不均载系数,荷载
q=(55+15)*1.3*10000/2/4500/4=25.3N/mm
2.2.3计算结果
按上述荷载与图示,计算结果为:
Mmax=1.539KN*m
Qmax=11.61KN
σmax=Mmax/W=1.539·
103=87.9N/mm2
τmax=Qmax/A0=11.61·
103/960=12.1N/mm2
2.2.4.支点反力
R1=406.3N;
R2=-2012N;
R3=12782N;
R4=21328N;
R5=19169N;
R6=7281N
在55t履带吊吊重25t作用下,纵向分布梁采用[16b,间距19cm可满足施工要求!
2.3分配横梁的计算
2.3.1.计算简图
分配横梁按支撑于贝雷架的连续梁计算,荷载由纵向分布梁传递,其计算简图如下:
2.3.2.计算荷载
分配横梁的荷载由纵向分布梁传递,由计算结果可知,最不利荷载为履带吊作用时的荷载,P=24363N。
2.3.3.计算结果
按上述荷载与计算简图计算,计算结果为:
Mmax=25.941KN*m
Qmax=97.669KN
I20b的截面几何特性为:
I=2500cm4W=250cm3
A=39.5cm2A0=9*(200-11.4*2)=1595mm2
σmax=Mmax/W=25.941·
106/250·
103=103.8N/mm2
τmax=Qmax/A0=97.669·
103/1595=61.2N/mm2
⑷支点反力
R1=-74.688KNR2=142.47KNR3=-3.76KNR4=132.44KN
在最不利荷载作用下,分配横梁采用I20b,间距705*3+885mm可满足施工要求!
第3章贝雷架计算
贝雷架按12+12+9m为一联计算,采用平面杆系结构建模,上下弦杆及竖杆使用梁单元BEAM3模拟,斜腹杆使用杆单元LINK1模拟,两片桁架片之间铰接,贝雷架的荷载由分配横梁传递,为模拟移动荷载从而找出不利位置,建模时考虑与分配横梁与纵向分布梁整体建立。
3.1混凝土运输车作用下贝雷架计算
3.1.1最不利荷载位置确定
(1)计算模型
模型按12+12+9m连续梁建模,简图如下:
移动荷载计算建模简图
(2)计算荷载
由分配横梁计算结果得到,P1=43231N,P2=P3=20930N。
(3)结算结果
由计算结果得到,车头距梁端7.95米时,距梁端6.65米位置为上下弦杆最不利截面,车头距梁端12.95米时为端腹杆最不利位置,下图为截面的位移影响线图。
距梁端6.65米截面位移影响线图
距梁端11.91米截面位移影响线图
3.1.2最不利位置贝雷架计算模型
模型仍然按12+12+9m连续梁建模,荷载按上述最不利荷载位置施加,简图如下:
上下弦杆最不利荷载位置计算简图
腹杆最不利荷载位置计算简图
(2)荷载为分配横梁反力,其值与移动荷载时相同
P1=43231N,P2=P3=20930N。
3.1.3最不利荷载位置贝雷架计算结果
1、上弦杆计算
Mmax=5.35KN*m对应轴力N=343.9KN
Qmax=49.642KN
Nmax=-343.9KN
2[10的截面几何特性为:
Ix=2*198=396cm4Wx=2*39.7=79.4cm3ix=3.95cm
A=2*12.7=25.4cm2A0=2*5.3*(100-8.5*2)=879.8mm2
(1)强度计算:
σmax=N/A+Mmax/W=343.9*1000/2540+5.35·
106/79.4·
103
=202.8N/mm2<
210*1.3=273Mpa
τmax=Qmax/A0=49.642·
103/879.8=56.5N/mm2
(2)稳定计算:
L=705mm,ix=39.5mm,λ=705/39.5=18,查φx=0.976
βx=1.0γx=1.05
Ncr=16252507
σmax=N/(φx*A)+βxMmax/(γx*Wx)/(1-0.8*(N/Ncr))
=204.2N/mm2<
2、下弦杆计算
Mmax=7.29KN*m对应轴力N=-191.76KN
Qmax=67.525KN
Nmax=344.12KN
σmax=N/A+Mmax/W=191.76*1000/2540+7.29·
=167.3N/mm2<
τmax=Qmax/A0=67.525·
103/879.8=76.8N/mm2
=168.9N/mm2<
3、腹杆计算
Nmax=-213.82KN
I8的截面几何特性为:
Ix=99cm4Wx=25.8cm3ix=3.21cm
A=9.58cm2
σmax=N/A=213.82*1000/958
=223.2N/mm2<
200*1.3=260Mpa
(2)稳定计算(平面外稳定因有支撑架,可以不计算稳定):
L=1400mm,ix=32.1mm,λx=1400/32.1=43.6,
查φy=0.885
σmax=N/(φx*A)=213.82*1000/(0.885*958)
=252.2N/mm2<
在混凝土运输车荷载作用下,贝雷架各杆件强度满足要求。
3.2履带吊作用下贝雷架计算
3.1.1最不利位置贝雷架计算模型
模型按12+12+9m连续梁建模,荷载按上述最不利荷载位置施加,简图如下:
(2)最大工况荷载为履带吊插打钢护筒,履带吊自重55t,钢护筒自重及配件等按15t考虑,并考虑冲击系数与不均载系数1.3,跨中荷载分配比例(全偏载)为0.408:
0.173:
0.168:
0.251,梁端荷