最新贝雷架便桥设计计算方法汇编Word格式.docx
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1.2工程概况
北大河特大桥：
位于甘肃省嘉峪关市境内，桥梁起点DK711+296.48，桥梁终点DK712+523.05，全长1076.1m。
包括7片12m空间刚构、30片32m简支箱梁、35座桥墩、2座桥台。
北大河特大桥跨越跨越一条河流。
河流水文情况：
北大河兰新铁路便桥河段采用冰沟水文站历年实测最大洪峰流量910立方米/秒。
便桥河段最大洪峰相对应最大流速为3.55米/秒。
共统计2005年——2009年水文资料。
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，梁端荷载分配系数（距一侧30cm）为0.508：
0：
0.492
跨中布载时最不利的贝雷架分配到的荷载为：
q=（55+15）*1.3*10000/4500*0.408=82.51N/mm。
梁端布载时最不利的贝雷架分配到的荷载为：
q=（55+15）*1.3*10000/4500*0.508=102.73N/mm。
3.1.2最不利荷载位置贝雷架计算结果
Mmax=6.399KN*m对应轴力N=193.03KN
Qmax=71.2KN
Nmax=-523.24KN
σwmax=N/A+Mmax/W=193.03*1000/2540+6.399·
=156.6N/mm2<
σmax=N/A=523.24*1000/2540
=206N/mm2<
τmax=Qmax/A0=71.2·
103/879.8=80.9N/mm2
160N/mm2
=155N/mm2<
Mmax=10.718KN*m对应轴力N=-272.7KN
Qmax=119.1KN
Nmax=523.36KN
σmax=N/A+Mmax/W=272.7*1000/2540+10.718·
=242.3N/mm2<
τmax=Qmax/A0=119.1·
103/879.8=135.3N/mm2
=240.2N/mm2<
Nmax=-242.32KN
σmax=N/A=242.32*1000/958
=252.9N/mm2<
σmax=N/（φx*A）=242.32*1000/（0.885*958）
=285.8N/mm2>
端腹杆强度不能满足要求，需对端腹杆加强，加强方式为在工字钢横梁上设置支撑杆，支撑杆支撑到上弦杆位置，减小对端腹杆的压力。
3.1.3腹杆加强后最不利荷载位置贝雷架计算结果
1、腹杆加强示意图
2、上弦杆计算
Mmax=6.522KN*m对应轴力N=189.65KN
Qmax=72.461KN
Nmax=-520.87KN
σwmax=N/A+Mmax/W=189.65*1000/2540+6.522·
=156.8N/mm2<
τmax=Qmax/A0=72.46·
103/879.8=82.3N/mm2
=158.3N/mm2<
3、下弦杆计算
Mmax=11.041KN*m对应轴力N=-273.2KN
Qmax=122.69KN
Nmax=521KN
σmax=N/A+Mmax/W=273.2*1000/2540+11.041·
=246.6N/mm2<
τmax=Qmax/A0=122.69·
103/879.8=139.5N/mm2
=243.2N/mm2<
4、腹杆计算
Nmax=-158.67KN
σmax=N/A=158.67*1000/958
=165.6N/mm2<
σmax=N/（φx*A）=158.67*1000/（0.885*958）
=187.1N/mm2<
端腹杆强度不能满足要求，需对端腹杆加强，加强方式为在工字钢横梁上设置支撑杆，支撑杆支撑到上弦杆位置，减小对端腹杆的压力。
在履带吊荷载作用下，贝雷架端部加强后，强度满足要求。
第4章横梁及钢管桩计算
3.1.横梁计算
3.1.1履带吊工作状态偏心15cm
1、计算简图
2、计算荷载
计算荷载考虑55t履带吊重15t工作状态下，冲击系数与不均载系数按1.3采用，q=（55+15）*1.3*10000/2/700=650N/mm
3、计算结果
Mmax=86.63KN*m
Qmax=434KN
2I32b的截面几何特性为：
I=11620*2=23240cm4W=726*2=1452cm3
A=73.4*2=146.8cm2A0=2*11.5*（320-15*2）=6670mm2
σmax=Mmax/W=86.63·
106/1452·
103=59.7N/mm2
τmax=Qmax/A0=434·
103/6670=65.1N/mm2
4、支点反力
R1=453.78KNR2=191.35KNR3=385.53KN
履带吊在偏心15cm工作状态下，横梁采用2I32b，可满足施工要求！
3.1.2履带吊工作状态（无偏心）
计算荷载取用偏心时计算荷载，q=（55+15）*1.3*10000/2/700=650N/mm
Mmax=79.76KN*m
Qmax=399.63KN
σmax=Mmax/W=79.76·
103=55N/mm2
τmax=Qmax/A0=399.63·
103/6670=59.9N/mm2
R1=419.41KNR2=191.84KNR3=419.41KN
履带吊在无偏心工作状态下，横梁采用2I32b，可满足施工要求！
3.1.3履带吊偏心60cm走行状态
计算荷载考虑55t履带吊走行状态下，冲击系数按1.2采用，q=55*1.2*10000/2/700=471.4N/mm
Mmax=140.19KN*m
Qmax=317.45KN
σmax=Mmax/W=140.19·
103=96.5N/mm2
τmax=Qmax/A0=317.45·
103/6670=47.6N/mm2
R1=337.22KNR2=304.16K
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