施工便桥设计方案及检算_secret

施工便桥设计方案及检算
一、 工程概况
xx 大道公跨铁立交为1-12m 框架桥，下穿京广货线，上为xx 大道。

由于本桥梁位于武汉钢铁集团公司大门口，为武钢职工上下班车辆主要通道，每天进出职工约4万人，故需在原地修建便桥来保证武钢施工上下班道路的畅通。

根据施工方案，先在框架基坑两边施工挖孔桩，既做为开挖基坑的边坡防护桩，又作为施工便桥的墩柱，在挖孔桩上面现浇盖梁，然后完成主纵梁、横梁、桥面铺设，开通便桥后，再开挖基坑，现浇框架桥，待框架桥混凝土达到设计强度，恢复路面后，再拆除便桥恢复行车。

二、 便桥设计方案
施工便桥按净跨16m 、双向双车道设计，单车道宽为3.75m 、人行道宽3.5m 。

桥面采用2cm 厚防滑钢板，横梁采用200×200H 型钢，间距600mm ，主梁为叠加的600×200H 型钢，间距2000mm 。

防滑钢板、横梁、纵梁之间采用螺栓连接。

纵梁之间下部用∠75角钢连接增加稳定性。

（详见附图） 三、 主要结构检算
按公路-Ⅱ级荷载加载 1、防滑钢板 1）、计算模型
净跨距L=0.6-0.2=0.4m ，板厚0.02m ，重载车轮着地长度0.2m ，车轮轴重P=140KN 。

取最边上一孔，作简支梁简化、假设横梁为刚性，受力模型如下：
200×200型钢
2cm厚钢板
q=140/0.2=700kn/m
400
600
200
单位：mm
钢板的截面特性（钢板宽度取2m ）：
I x =bh 3/12=2×0.023/12=1.333×10-6m 4， w x = I x /y max =1.333×10-6/0.01=1.333×10-4m 3
2）、最大弯曲应力检算
M max =700×0.2/2×0.2-700×0.1×0.05=10.5kn ·m σmax = M max / w x =78.8MPa ＜[σ]=350 MPa 符合规范要求。

3）、最大挠度检算
偏安全的按满步轮载计算
f=5ql 4/（384EI ）=（5×700000×0.44）/（384×206×109×1.333×10-6） =0.85×10-3m 符合要求 2、横梁检算
1）、受力模型简化如下图（一联两等跨连续梁，且纵梁为刚性）
纵梁、横梁变形曲线模型
△P
△P 3
△P 2
△P 1
横梁梁变形曲线
边梁变形曲线
边梁变形曲线中梁变形曲线
横梁的截面特性：I x =2984cm 4，W x =310.8cm 3 2）、支点反力计算
δR 2+ΔP =0 (力法方程)
ΔP =[(P/2)b(3L 2-4b 2)/(48EI)]×2=0.0221m .(P=70KN,L=4,b=1.1m) δ=PL3/(48EI) (P=1,余同上),解得R2=73.434kN R 1=R 3=(P-R 2)/2=33.3KN 3)、最大弯曲应力
M X =R 1x （0≤x ≤1.1），显然x=1.1时，M max =36.63KN.m
M X =R 1x-P/2（x-1.1） （1.1≤x ≤2），显然x=1.1时，M max =36.63KN.m 得M max =36.63KN ；
σmax =M max /W x =117.85MPa ＜[σ]=350 Mpa 4)、最大挠度
f=0.911PL 3/（100EI ）=0.814mm ，符合要求 3、600×200H 型钢纵梁 1）、计算模型
为一跨16m 简支梁，以跨中截面作为检算截面，3片纵梁对道车道荷载的反力分别为R1、R2、R3，产生的挠度分别为ΔP1、ΔP2、ΔP3；横梁中间产生的挠度ΔP 。

变形模型如下图所示：
纵梁、横梁变形曲线模型
△P
△P 3
△P 2△P 1
横梁梁变形曲线
边梁变形曲线
边梁变形曲线中梁变形曲线
作用在一根横梁的荷载如下图所示：
P
2）、纵梁分担荷载的比例系数
令横梁在荷载作用下，两端简支的情况下产生的挠度为ΔP ，，横梁在R2作用下，两端简支的情况下产生的挠度为ΔP2，，可列下列方程：
ΔP ，-ΔP2，=ΔP
ΔP=ΔP2-ΔP3
ΔP2=R
2L3/（48E
1
I
1
），
ΔP3=（P-R
2）L3/（2×48E
1
I
1
）
ΔP，=2×（P/2）b（3l2-4b2）/（48E
2I
2）
ΔP2，= R
2l3/（48E
2
I
2
）
将上式整理得:
R2=P×[b(3l2-4b2)/(48E
2I
2
)+L3/（96E
1
I
1
）]/[3L3/（96E
1
I
1
）+l3/(48E
2
I
2
)]
（E
1=210Gpa，I
1
=384576cm4，L=16m,E
2
=210Gpa，I
2
=2984cm4，b=1.1m，l=4m）
带如已知数值得R2=0.567435P，R1=R3=0.2162825P
由上述计算结果可知当车辆在车道中央行驶时，三片纵梁分担的荷载比例为：0.2162825：0.567435：0.2162825（边梁：中梁：边梁），当靠近支点时，三片梁的分担比例将接近纵梁为刚性时的分担比例（见上述横梁的检算）。

显然按跨中的分担比例检算是偏安全的。

3）计算荷载
①车道荷载如下图所示：
q
P
q
k
=10.5×0.75=7.875KN/m；
P
k
=[180-（360-180）×（16-5））/（50-5）]=168kN
②单片主梁自重q
1=2.0685KN/m；桥面及横梁重q
2
=8.5095KN/m
③汽车冲击系数μ=0.425 4）纵梁最大弯曲应力
①结构自重产生的弯矩:M
max1=（q
1
+0.5q
2
）L2/8=202.344KN.m
②车辆荷载：M
max2=（1+μ）×0.567435×（q
k
L2/8+PL/4）=747.14KN.m
③荷载效应组合:M
max =1.2M
max1
+1.4M
max2
=1288.81KN.m
④最大弯曲应力σ
max = M
max
/W=1288809/6409.6×10-6=201.1MPa＜[σ]=350 Mpa
综上，最大应力符合要求。

5）纵梁最大挠度检算
①结构自重产生的挠度:f
c1=5×（q
1
+0.5q
2
）L4/（384E
1
I
1）
=5×6.897×103×164/（384×210×109×384576×10-8）=6.681×10-3m
②车辆匀布荷载产生的挠度：f
c2=（1+μ）×5×0.567435×q
k
×L4/（384E
1
I
1
）=6.728×10-3m
③车辆集中荷载产生的挠度：f
c3=（1+μ）×0.567435×P
k
×L3/（48E
1
I
1
）=0.01435m
④纵梁最大挠度f1
max = f
c1
+ f
c2
+ f
c3
=0.0278m [f]=16/600=0.0267 m
(f1
max
- [f])/ [f]=4.11%<5%
故挠度基本满足要求。

5）边梁跨中的挠度：
f2
max
=6.681×10-3m+（6.728×10-3m×+0.01435m）×（1-0.567435）/（0.567435*2） =0.01471mm。