一、 工程简介
本单位计划在K300+414洨河处设置钢便桥,施工便桥长24米,上部采用贝雷架拼装,24米便桥采用八排单层贝雷桁架。桥台采用C30混凝土基础。 二、 计算的规范、依据
《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004 《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ 025-86 《钢结构设计规范》GB50017-2003 《厂矿道路设计规范》 GBJ22-87
《装配式公路钢桥多用途使用手册》 2001年 《建筑结构静力计算手册》 2001年
其余技术要求参照国家及交通部现行有关标准、规范执行。 三、 钢便桥初步设计
根据以往钢便桥设计参考资料和经验,上部初步设计为:桥跨采用贝雷梁,横向布置8排,跨径24米,桥面宽6米。贝雷梁结构采用321标准贝雷片,桁架长3米,高1.5米,重270千克。在便桥两侧1.5米位置处各设置两片贝雷梁为一组,利用贝雷连接梢连接,横向则布置贝雷花窗5片。桥面采用桥面系采用I16工字钢将贝雷梁横向联结起来,工字钢间距0.25m,在工字钢上,沿桥纵向铺宽2米,厚10mm的桥面钢板,桥台采用C30混凝土基础。桥面立柱采用φ48钢管脚手架,间隔1米,高1.5米,每侧立柱上设两根φ48钢管脚手架横杆。
四、设计、计算技术指标
依据交通设计的主要技术指标要求,得到该桥主要设计技术指标: 1、计算行车速度:5km/h(对临时桥梁特殊要求); 2、设计荷载:公路─1级,汽车荷载:G=700kN;
五、基本计算资料或参数
鉴于该桥的临时性以及工期的紧张性,根据钢便桥施工合同,决定桥梁结构采用钢结构,主梁采用321型装配式公路钢桥标准桁架构件,其相应构件力学参数均取自于2001年6月由人民交通出版社出版的《装配式公路钢桥多用途使用手册》(广州军区工程科研设计所 编著)。根据该手册第21页表2-1可知,上、下弦杆为2【10槽钢,面积A=25.48cm2。另外,根据《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ 025-86第1.2.10条表1.2.10及《装配式公路钢桥多用途使用手册》第21页下面注释可知,在临时荷载作用下,荷载组合Ⅰ时,其钢结
构的容许应力可提高30%,即可按1.3倍的系数进行验算。由上可知,16Mn的容许拉应力、压应力及弯应力均可按1.3x210=273MPa计算,容许剪应力按1.3x160=208 MPa计算。 5.1桁架内力参数计算
根据《装配式公路钢桥多用途使用手册》第二章“装配式公路钢桥结构设计与计算”中的结果可知: (1)第24页“桁架杆件设计计算”结果:
弦杆容许承受之杆力为: N弦563kN斜杆容许承受之杆力为: N斜171.5kN(2)第32页“桁架加强杆件设计计算”结果:
N加强1125kN带加强弦杆的桁架容许承受之杆力为:
(3)第32页桁架的抗弯抗剪能力计算公式: 桁架抗弯能力计算: MnNH式中:n---桁架排数;
---折减系数,三排取0.95,其他取1.0;
[N]---杆件容许承载力(kN); H---桁架计算高度。 桁架抗剪能力计算: QnkN 式中k---系数为1.43。 (4)上承式八排加强结构内力计算:
根据以上公式以及结构内力合成: 上承式八排加强桁架结构抗弯能力计算:
[M]=1.0×4×1125×1.5=6750kN•m
上承式八排加强桁架结构抗剪能力计算: [Q]=1.0×4×1.43×171.5=980.98kN 六、结构计算 1、恒、活载内力计算
计算跨度为24米。经过对照《装配式公路钢桥多用途使用手册》,24米主梁采用上承式八排加强的321型贝雷钢桥。桥梁结构重量为17.3kN/m。
结构计算图示见下图5-1:
24m 图5-1 结构计算图
(1)、 恒载内力及挠度计算
恒载布置图见下图5-2:
q=17.3KN 24m 图5-2 恒载为均布荷载q
对于简支梁计算可参考《建筑结构静力计算手册》。 由上可知,恒载(均布荷载)产生的最大正弯矩为: Mk=ql2/8=17.3×242÷8=1245.6 kN•m 恒载在墩帽处产生的最大剪力为: Qk=0.5ql=0.5×17.3×24=207.6 kN (2)、活载内力及挠度计算
为简化计算,700KN动荷载按集中荷载计算,其受力模型如图三:
图5-3、动载计算模型
动荷载所产生的弯矩:MD= ql/4=700×24÷4=4200 kN•m
当动荷载处于支座上部时产生的压力是最大的,即Q=P=700kN 2、横向分布系数计算
由于该桥横梁采用Ⅰ28a热轧普通工字钢,刚度较大,且与钢桁梁接触处进行螺栓连接,钢桁梁对横梁起弹性支撑作用,并满足桥宽与桥跨比B/L=6m/24m=0.25<0.5,因此,该桥采用“刚性横梁法”来计算跨中截面处的荷载横向分布系数,按刚性横梁法公式 Ri由此公式可知,其荷载最大横向分布系数为:
R1,413.72.70.619 224.21ne,B3、冲击系数计算
由《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004,计算简支梁的冲击系数采用。
4、荷载组合及应力验算µ =15/(37.5+l)=15÷(37.5+24)=0.24
由于该桥梁为临时结构,其组合与永久桥梁有区别,本计算荷载组合系数均参考《装配式公路钢桥多用途使用手册》中的计算示例。 (1)、跨中最大正弯矩
M设计=M恒+M活×(1+½×µ)=1245.6+4200×(1+½×0.24)=5949.6kN•m 所以单边桁架跨中最大弯矩:
M单边=0.619×5949.6=3682.8kN•m <[M]= 6750kN•m (2)、支点处最大剪力
Q设计=Q恒+Q活×(1+½×µ)=207.6+700×(1+½×0.24)=991.6 kN 所以单边桁架端部最大剪力:
Q单边=0.619×991.6=613.8 kN <[Q]= 980.98kN
通过以上计算可知,钢桁梁的抗弯、抗剪等均满足要求。该计算模式是将车轮两轴的荷载简化为一个轴后再进行布载计算的,所以具有一定的安全储备。
七、施工安全
1、在使用过程中,不定期地进行沉降观测,以防发生不均匀沉降而 影响车辆通行的安全。
2、桥头设置限速、限载、单车通行等安全通行告示牌,非施工车辆 和人员不得随意通过。 3、定期安排人员检修便桥。