1、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=153m h=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/s910 m3/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
2、重车辆9m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9m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(9m):荷载平面图荷载立面图P1=6TP2=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Es2.1105MPa;(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529*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
3、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12mm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。计算荷载:计
4、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=21250N2.1.3. 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*mQmax=20.797KN16b的截面几何特性为:I=85.3cm4 W=17.5cm3A=25.1cm2 A0=10*(65-8.5*2)*2=960mm2 max= Mmax /W=3.1049106/17.5103=179.5N/ mm2145*1.3=188.5 N/ mm2max= Qmax /A0=20.797103/9
5、60=21.2N/ mm285 N/ mm22.1.4 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/mm2.2.3 计算结果按上述荷
6、载与图示,计算结果为:Mmax=1.539KN*mQmax=11.61KNmax= Mmax /W=1.539103=87.9N/ mm2max= Qmax /A0=11.61103/960=12.1N/ mm22.2.4. 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
7、,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*mQmax=97.669KNI20b的截面几何特性为:I=2500cm4 W=250cm3A=39.5cm2 A0=9*(200-11.4*2)=1595mm2 max= Mmax /W=25.941106/250103=103.8N/ mm2max= Qmax /A0=97.669103/1595=61.2N/ mm2 支点反力R1=-74.688KN R2=142.47KN R3=-3.76KN R4=132.44KN在最不利荷载作用下
8、,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
9、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=343.9KNQmax=49.642KNN
10、max=-343.9KN210的截面几何特性为:Ix=2*198=396cm4 Wx=2*39.7=79.4cm3 ix=3.95cmA=2*12.7=25.4cm2 A0=2*5.3*(100-8.5*2)=879.8mm2 (1)强度计算:max= N/A+Mmax /W=343.9*1000/2540+5.35106/79.4103=202.8N/ mm2210*1.3=273Mpamax= Qmax /A0=49.642103/879.8=56.5N/ mm2(2)稳定计算:L=705mm,ix=39.5mm,=705/39.5=18,查x=0.976x=1.0 x=1.05 Ncr=
11、16252507max=N/(x*A)+xMmax /(x*Wx)/(1-0.8*(N/Ncr)=204.2N/ mm22、下弦杆计算 Mmax=7.29KN*m 对应轴力N=-191.76KNQmax=67.525KNNmax=344.12KNmax= N/A+Mmax /W=191.76*1000/2540+7.29=167.3N/ mm2max= Qmax /A0=67.525103/879.8=76.8N/ mm2=168.9N/ mm23、腹杆计算Nmax=-213.82KNI8的截面几何特性为:Ix=99cm4 Wx=25.8cm3 ix=3.21cmA=9.58cm2 max=
12、N/A =213.82*1000/958=223.2N/ mm2200*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, x=1400/32.1=43.6,查y=0.885max= N/(x*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
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