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贝雷架便桥计算书目录TOC\o1-3\h\z\u第1章设计计算说明
11.1设计依据
11.2工程概况1主要技术参数1便桥结构3第2章便桥桥面系计算
42.1混凝土运输车作用下纵向分布梁计算4计算简图4计算荷载4结算结果5支点反力
52.2履带吊作用下纵向分布梁计算5计算简图5计算荷载6计算结果6支点反力
62.3分配横梁的计算7计算简图7计算荷载7计算结果7第3章贝雷架计算
93.1混凝土运输车作用下贝雷架计算9最不利荷载位置确定9最不利位置贝雷架计算模型11最不利荷载位置贝雷架计算结果
113.2履带吊作用下贝雷架计算14最不利位置贝雷架计算模型14最不利荷载位置贝雷架计算结果15腹杆加强后最不利荷载位置贝雷架计算结果17第4章横梁及钢管桩计算
213.
1.横梁计算21履带吊工作状态偏心15cm21履带吊工作状态(无偏心)22履带吊偏心60cm走行状态23履带吊走行状态(无偏心)24混凝土运输车偏心130cm通过状态26混凝土运输车无偏心通过状态
273.2最不利荷载位置钢管桩计算结果28计算荷载28计算结果29第1章设计计算说明
1.1设计依据
①;大桥全桥总布置图(修改初步设计);
②《铁路桥涵施工规范》(TB10203-2002);
③《钢结构设计规范》GB50017-2003;
④《路桥施工计算手册》;
⑤《桥梁工程》、《结构力学》、《材料力学》;
⑥其他相关规范手册
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__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/s910m3/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HNJ5253GJB9m³)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Es=
2.1×105MPa;
(4)材料容许应力便桥结构便桥采用(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__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__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.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.结算结果按上述图示与荷载,计算纵向分布梁结果如下M__x=
3.1049KN*mQ__x=
20.797KN[16b的截面几何特性为I=
85.3cm4W=
17.5cm3A=
25.1cm2A0=10*(65-
8.5*2)*2=960mm2σ__x=M__x/W=
3.1049·106/
17.5·103=
179.5N/mm2145*
1.3=
188.5N/mm2τ__x=Q__x/A0=
20.797·103/960=
21.2N/mm285N/mm2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*_____/2/4500/4=
25.3N/mm计算结果按上述荷载与图示,计算结果为M__x=
1.539KN*mQ__x=
11.61KN[16b的截面几何特性为I=
85.3cm4W=
17.5cm3A=
25.1cm2A0=10*(65-
8.5*2)*2=960mm2σ__x=M__x/W=
1.539·106/
17.5·103=
87.9N/mm2145*
1.3=
188.5N/mm2τ__x=Q__x/A0=
11.61·103/960=
12.1N/mm285N/mm
2.支点反力R1=
406.3N;R2=-2012N;R3=12782N;R4=21328N;R5=19169N;R6=7281N结论在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.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.计算结果按上述荷载与计算简图计算,计算结果为M__x=
25.941KN*mQ__x=
97.669KNI20b的截面几何特性为I=2500cm4W=250cm3A=
39.5cm2A0=9*(200-
11.4*2)=1595mm2σ__x=M__x/W=
25.941·106/250·103=
103.8N/mm2145*
1.3=
188.5N/mm2τ__x=Q__x/A0=
97.669·103/1595=
61.2N/mm285N/mm2⑷支点反力R1=-
74.688KNR2=
142.47KNR3=-
3.76KNR4=
132.44KN结论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__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__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最不利位置贝雷架计算模型
(1)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__荷载时相同P1=43231NP2=P3=20930N最不利荷载位置贝雷架计算结果
1、上弦杆计算M__x=
5.35KN*m对应轴力N=
343.9KNQ__x=
49.642KNN__x=-
343.9KN2[10的截面几何特性为Ix=2*198=396cm4Wx=2*
39.7=
79.4cm3ix=
3.95cmA=2*
12.7=
25.4cm2A0=2*
5.3*(100-
8.5*2)=
879.8mm21强度计算σ__x=N/A+M__x/W=
343.9*1000/2540+
5.35·106/
79.4·103=
202.8N/mm2210*
1.3=273Mpaτ__x=Q__x/A0=
49.642·103/
879.8=
56.5N/mm285N/mm22稳定计算L=705mm,ix=
39.5mm,λ=705/
39.5=18,查φx=
0.976βx=
1.0γx=
1.05Ncr=16252507σ__x=N/φx*A+βxM__x/(γx*Wx)/1-
0.8*N/Ncr=
204.2N/mm2210*
1.3=273Mpa
2、下弦杆计算M__x=
7.29KN*m对应轴力N=-
191.76KNQ__x=
67.525KNN__x=
344.12KN2[10的截面几何特性为Ix=2*198=396cm4Wx=2*
39.7=
79.4cm3ix=
3.95cmA=2*
12.7=
25.4cm2A0=2*
5.3*(100-
8.5*2)=
879.8mm21强度计算σ__x=N/A+M__x/W=
191.76*1000/2540+
7.29·106/
79.4·103=
167.3N/mm2210*
1.3=273Mpaτ__x=Q__x/A0=
67.525·103/
879.8=
76.8N/mm285N/mm22稳定计算L=705mm,ix=
39.5mm,λ=705/
39.5=18,查φx=
0.976βx=
1.0γx=
1.05Ncr=16252507σ__x=N/φx*A+βxM__x/(γx*Wx)/1-
0.8*N/Ncr=
168.9N/mm2210*
1.3=273Mpa
3、腹杆计算N__x=-
213.82KNI8的截面几何特性为Ix=99cm4Wx=
25.8cm3ix=
3.21cmA=
9.58cm21强度计算σ__x=N/A=
213.82*1000/958=
223.2N/mm2200*
1.3=260Mpa2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=
0.885σ__x=N/(φx*A)=
213.82*1000/(
0.885*958)=
252.2N/mm2200*
1.3=260Mpa结论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最不利位置贝雷架计算模型
(1)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)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.
4080.
1730.
1680.251,梁端荷载分配系数(距一侧30cm)为
0.
508000.492跨中布载时最不利的贝雷架分配到的荷载为q=(55+15)*
1.3*_____/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*_____/4500*
0.508=
102.73N/mm
3.
1.2最不利荷载位置贝雷架计算结果
1、上弦杆计算M__x=
6.399KN*m对应轴力N=
193.03KNQ__x=
71.2KNN__x=-
523.24KN2[10的截面几何特性为Ix=2*198=396cm4Wx=2*
39.7=
79.4cm3ix=
3.95cmA=2*
12.7=
25.4cm2A0=2*
5.3*(100-
8.5*2)=
879.8mm21强度计算σw__x=N/A+M__x/W=
193.03*1000/2540+
6.399·106/
79.4·103=
156.6N/mm2210*
1.3=273Mpaσ__x=N/A=
523.24*1000/2540=206N/mm2200*
1.3=260Mpaτ__x=Q__x/A0=
71.2·103/
879.8=
80.9N/mm2160N/mm22稳定计算L=705mm,ix=
39.5mm,λ=705/
39.5=18,查φx=
0.976βx=
1.0γx=
1.05Ncr=16252507σ__x=N/φx*A+βxM__x/(γx*Wx)/1-
0.8*N/Ncr=155N/mm2210*
1.3=273Mpa
2、下弦杆计算M__x=
10.718KN*m对应轴力N=-
272.7KNQ__x=
119.1KNN__x=
523.36KN2[10的截面几何特性为Ix=2*198=396cm4Wx=2*
39.7=
79.4cm3ix=
3.95cmA=2*
12.7=
25.4cm2A0=2*
5.3*(100-
8.5*2)=
879.8mm21强度计算σ__x=N/A+M__x/W=
272.7*1000/2540+
10.718·106/
79.4·103=
242.3N/mm2210*
1.3=273Mpaτ__x=Q__x/A0=
119.1·103/
879.8=
135.3N/mm2160N/mm22稳定计算L=705mm,ix=
39.5mm,λ=705/
39.5=18,查φx=
0.976βx=
1.0γx=
1.05Ncr=16252507σ__x=N/φx*A+βxM__x/(γx*Wx)/1-
0.8*N/Ncr=
240.2N/mm2210*
1.3=273Mpa
3、腹杆计算N__x=-
242.32KNI8的截面几何特性为Ix=99cm4Wx=
25.8cm3ix=
3.21cmA=
9.58cm21强度计算σ__x=N/A=
242.32*1000/958=
252.9N/mm2200*
1.3=260Mpa2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=
0.885σ__x=N/(φx*A)=
242.32*1000/(
0.885*958)=
285.8N/mm2200*
1.3=260Mpa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M__x=
6.522KN*m对应轴力N=1__.65KNQ__x=
72.461KNN__x=-
520.87KN2[10的截面几何特性为Ix=2*198=396cm4Wx=2*
39.7=
79.4cm3ix=
3.95cmA=2*
12.7=
25.4cm2A0=2*
5.3*(100-
8.5*2)=
879.8mm21强度计算σw__x=N/A+M__x/W=1__.65*1000/2540+
6.522·106/
79.4·103=
156.8N/mm2210*
1.3=273Mpaσ__x=N/A=
523.24*1000/2540=206N/mm2200*
1.3=260Mpaτ__x=Q__x/A0=
72.46·103/
879.8=
82.3N/mm2160N/mm22稳定计算L=705mm,ix=
39.5mm,λ=705/
39.5=18,查φx=
0.976βx=
1.0γx=
1.05Ncr=16252507σ__x=N/φx*A+βxM__x/(γx*Wx)/1-
0.8*N/Ncr=
158.3N/mm2210*
1.3=273Mpa
3、下弦杆计算M__x=
11.041KN*m对应轴力N=-
273.2KNQ__x=
122.69KNN__x=521KN2[10的截面几何特性为Ix=2*198=396cm4Wx=2*
39.7=
79.4cm3ix=
3.95cmA=2*
12.7=
25.4cm2A0=2*
5.3*(100-
8.5*2)=
879.8mm21强度计算σ__x=N/A+M__x/W=
273.2*1000/2540+
11.041·106/
79.4·103=
246.6N/mm2210*
1.3=273Mpaτ__x=Q__x/A0=
122.69·103/
879.8=
139.5N/mm2160N/mm22稳定计算L=705mm,ix=
39.5mm,λ=705/
39.5=18,查φx=
0.976βx=
1.0γx=
1.05Ncr=16252507σ__x=N/φx*A+βxM__x/(γx*Wx)/1-
0.8*N/Ncr=
243.2N/mm2210*
1.3=273Mpa
4、腹杆计算N__x=-
158.67KNI8的截面几何特性为Ix=99cm4Wx=
25.8cm3ix=
3.21cmA=
9.58cm21强度计算σ__x=N/A=
158.67*1000/958=
165.6N/mm2200*
1.3=260Mpa2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=
0.885σ__x=N/(φx*A)=
158.67*1000/(
0.885*958)=
187.1N/mm2200*
1.3=260Mpa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结论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*_____/2/700=650N/mm
3、计算结果按上述荷载与计算简图计算,计算结果为M__x=
86.63KN*mQ__x=434KN2I32b的截面几何特性为I=11620*2=23240cm4W=726*2=1452cm3A=
73.4*2=
146.8cm2A0=2*
11.5*(320-15*2)=6670mm2σ__x=M__x/W=
86.63·106/1452·103=
59.7N/mm2145*
1.3=
188.5N/mm2τ__x=Q__x/A0=434·103/6670=
65.1N/mm285N/mm
24、支点反力R1=
453.78KNR2=
191.35KNR3=
385.53KN结论履带吊在偏心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)
1、计算简图
2、计算荷载计算荷载取用偏心时计算荷载,q=(55+15)*
1.3*_____/2/700=650N/mm
3、计算结果按上述荷载与计算简图计算,计算结果为M__x=
79.76KN*mQ__x=
399.63KN2I32b的截面几何特性为I=11620*2=23240cm4W=726*2=1452cm3A=
73.4*2=
146.8cm2A0=2*
11.5*(320-15*2)=6670mm2σ__x=M__x/W=
79.76·106/1452·103=55N/mm2145*
1.3=
188.5N/mm2τ__x=Q__x/A0=
399.63·103/6670=
59.9N/mm285N/mm
24、支点反力R1=
419.41KNR2=
191.84KNR3=
419.41KN结论履带吊在无偏心工作状态下,横梁采用2I32b,可满足施工要求!履带吊偏心60cm走行状态
1、计算简图
2、计算荷载计算荷载考虑55t履带吊走行状态下,冲击系数按
1.2采用,q=55*
1.2*_____/2/700=
471.4N/mm
3、计算结果按上述荷载与计算简图计算,计算结果为M__x=
140.19KN*mQ__x=
317.45KN2I32b的截面几何特性为I=11620*2=23240cm4W=726*2=1452cm3A=
73.4*2=
146.8cm2A0=2*
11.5*(320-15*2)=6670mm2σ__x=M__x/W=
140.19·106/1452·103=
96.5N/mm2145*
1.3=
188.5N/mm2τ__x=Q__x/A0=
317.45·103/6670=
47.6N/mm285N/mm
24、支点反力R1=
337.22KNR2=
304.16KNR3=
139.24KN结论履带吊在偏心60cm走行状态下,横梁采用2I32b,可满足施工要求!
3.
1.4履带吊走行状态(无偏心)
1、计算简图
2、计算荷载计算荷载取用偏心时计算荷载,q=55*
1.2*_____/2/700=
471.4N/mm
3、计算结果按上述荷载与计算简图计算,计算结果为M__x=
127.71KN*mQ__x=
202.58KN2I32b的截面几何特性为I=11620*2=23240cm4W=726*2=1452cm3A=
73.4*2=
146.8cm2A0=2*
11.5*(320-15*2)=6670mm2σ__x=M__x/W=
127.71·106/1452·103=88N/mm2145*
1.3=
188.5N/mm2τ__x=Q__x/A0=
202.58·103/6670=
30.3N/mm285N/mm
24、支点反力R1=
222.36KNR2=
335.9KNR3=
222.36KN结论履带吊在无偏心走行状态下,横梁采用2I32b,可满足施工要求!混凝土运输车偏心130cm通过状态
1、计算简图
2、计算荷载计算荷载考虑40t混凝土运输车通过状态,安全的考虑该荷载由一个墩位承担,P=40*_____/2=200000N
3、计算结果按上述荷载与计算简图计算,计算结果为M__x=
59.2KN*mQ__x=
283.52KN2I32b的截面几何特性为I=11620*2=23240cm4W=726*2=1452cm3A=
73.4*2=
146.8cm2A0=2*
11.5*(320-15*2)=6670mm2σ__x=M__x/W=
52.2·106/1452·103=36N/mm2145*
1.3=
188.5N/mm2τ__x=Q__x/A0=
283.52·103/6670=
42.5N/mm285N/mm
24、支点反力R1=
303.3KNR2=
174.1KNR3=
43.3KN结论混凝土运输车在偏心130cm通过状态下,横梁采用2I32b,可满足施工要求!混凝土运输车无偏心通过状态
1、计算简图
2、计算荷载计算荷载取用偏心时计算荷载,P=40*_____/2=200000N
3、计算结果按上述荷载与计算简图计算,计算结果为M__x=
108.13KN*mQ__x=
194.2KN2I32b的截面几何特性为I=11620*2=23240cm4W=726*2=1452cm3A=
73.4*2=
146.8cm2A0=2*
11.5*(320-15*2)=6670mm2σ__x=M__x/W=
108.13·106/1452·103=
74.5N/mm2145*
1.3=
188.5N/mm2τ__x=Q__x/A0=
194.2·103/6670=
29.1N/mm285N/mm
24、支点反力R1=
124.91KNR2=
270.85KNR3=
124.91KN结论履带吊在无偏心走行状态下,横梁采用2I32b,可满足施工要求!
3.2最不利荷载位置钢管桩计算结果
3.
2.1计算荷载计算荷载取用横梁计算得到的支点反力,见下表钢管桩各工况支点反力表序号工况支点反力(KN备注R1R2R3 155t履带吊无偏心走行状态
222.
36335.
9222.36 255t履带吊偏心60cm走行状态
337.
22304.
16139.24 355t履带吊无偏心工作状态
419.
41191.
84419.41 455t履带吊偏心15cm工作状态
453.
78191.
35385.53 550t混凝土运输车无偏心通过状态
124.
91270.
85124.91 650t混凝土运输车偏心130cm通过状态
303.
3174.
143.3 7最大值
453.
78335.
9419.41
3.
2.2计算结果
1、钢管桩承载能力计算每墩位设置3根钢管桩,单桩最大竖向荷载为448KN钢平台钢管桩采用直径629mm壁厚10mm的钢管桩根据图纸地质资料,河床为中粗砂和卵石,钢便桥的钢管桩穿过覆盖层座于基岩上,图纸给出千枚岩承载力为500Kpa,覆盖层的桩周摩阻力未有数据,查相关资料,暂按55Kpa考虑钢管桩承载力Nd=(C*L*f+σ*A)/2式中P——钢管桩承载力C——钢管桩周长,C=
1.97米L——钢管桩入土深度,按不小于4米考虑f——覆盖层桩周摩阻力,按55Kpa考虑σ——桩端基岩承载力,桩端大部分未接触基岩,取500KpaA——钢管桩截__,A=
31057.8mm2,计算P=(
1.97*4*60+31057/_____00*500)/2=448KN
226.__KN结论钢管桩采用3根直径629mm,壁厚10mm的钢管桩满足要求。