刚便桥设计计算方案书

乐昌至广州高速公路——乳源河大桥

钢栈桥设计计算方案书

一、钢便桥设计要点

（一）刚便桥设计结构体系

钢便桥拟采用梁柱式钢管贝雷梁简支结构设计，跨径设计9m,横向钢管间距为3m，每排3根，采用直径529mm钢管。桥面宽6m设计，在钢管上横向布置2根I36b工字钢，纵向布置3组6排贝雷简支纵梁。贝雷纵梁上横向铺设20#槽钢，槽钢间距为7cm，槽钢上铺设5mm防滑板做桥面系。

（二）支架纵梁

纵向布置3组6排贝雷简支纵梁（布置图见附图），纵梁跨径为9m，纵梁端头剪切力最大，端头竖向采用20#槽钢或工字钢1.5m范围进行加固处理。54m阶段设置一个制动墩，间距为2m，6根钢管组成。

（三）跨径9m验算

1、竖向荷载计算

A、机械自重考虑:W=60t=600KN;即W1=600KN/9m=66.6 KN/m

B、钢板自重： W2=94.2/10*0.008=0.075KN/m2

C、I36b工字钢自重：W3=65.689*1.0=0.65689 KN/m

D、贝雷梁自重：W4=0.3*10/3=10KN/m

E、人群及机具工作荷载：Q5=2.0 KN/m

2、竖向荷载组合：

A 、q=机械荷载+钢板自重+贝雷梁自重+人、机具荷载

=66.6 KN/m+6.0*0.075 KN/m 2+6*10 KN/m+2.0*6

=139.05 KN/m

3、贝雷纵梁验算

9m 9m

9m 9m 四跨等跨连续梁静载布置图q

四跨等跨连续梁活载布置图

9m 跨选用3组6排国产贝雷，最大跨按9m 计算为最不利荷载，贝雷片布置间距布置110cm 为一组,其力学性质：

I=250500 cm 4

[M]=78.8 t.m

[Q]=24.5 t

（1）贝雷片在荷载作用下最大弯矩：

Mmax=qL 2/8=139.05*92/8=1407.8813KN.m

单片贝雷片承受弯矩：

M=1407.8813/8=175.9852KN.m ＜[M]=788KN.m 满足要求。 注:[M]单片贝雷片容许弯矩。

Qmax C= Qmax D段剪力相等：计算C支点

Qmax C =Qmax D=q*l/2 =139.05*9/2 =625.725KN

单片贝雷片承受剪力：

C、D支点:Q=625.725/6=104.2875KN＜[Q]=280.0 KN满足要求。注[Q] 单片贝雷片容许剪力。

(2)挠度计算

9m跨选用6排国产贝雷

贝雷纵梁最大挠度：

fmax=5ql4/(384EI*6)

=(5*139.05*9004)/(384*2.1*106*250500*6)

=0.376cm

[f]=L/400=900/400=2.25cm

fmax＜[f]满足规范要求。

4、20#槽钢强度检算：（按最不利腹板荷载位置）

q=(400/4)/4=25kN/m(为安全起见1.2的荷载分布不均匀系数)

即：q1=25*1.2=30kN/m

槽钢自重：g=22.63*6*10/1000=1.36kN/m

跨中M：M=1/8（q+g）l2=（1/8）*（30+1.36）*1.12=4.83kN-m 支点剪力Q：Qc=Qd=1/2（q2+g）L=0.5*（30+1.36）*1.1=17.4kN 惯性矩：Iy=128cm4

截面抵抗矩：Wmax=178cm3

弯曲强度：δw=M/W=4.83*106/178*103=27.1Mpa＜【δ】

=145Mpa

挠度:f=5ql4/384EI=5*30*9004/(384*2.1*106*1780*104)

=0.6mm＜l/400=2.7mm

故槽钢可满足施工荷载要求。

5、I36b工字钢横梁验算

（1）、受力分析

根据钢便桥特点，纵桥向取具有代表性车辆轮胎接触断面计算，荷载均考虑传递在I36b 的工字钢横梁上，（假定按最不利荷载考虑，即9m段车辆运行一辆）。

由力矩分配法可计算得：

Mmax=54KN.m

支架横梁的支点反力：（单根桩承载力计算）

F= RD=400KN

I36b的横截面积A=83.64*2=167.2cm2

σ=Mmax/W=54*106/ （1838*103）= 29.4MPa <[σ]=145MPa

τ=Fc/A=400*104/（83.64*2*103）=47.82MPa< [τ]=85MPa

故满足要求。

6、水中钢管桩受力验算

贝雷及钢管的布置图“见支架布置图”，根据上图可知钢便桥施工的荷载先桥面系传递到6排纵向贝雷片，再传递给2排横向布置的2根36b工字钢。

（1）、由2根36b工字钢将上部所有荷载均匀地传递给6/2=3根

钢管桩。最大钢管桩顶受力为N＝105.8KN

按照进场最小钢管计算,直径529×0.8cm钢管:

A＝52.9×3.14×0.8=133.136cm2

每根钢管桩竖向力P＝105.8+17*78.5*133.136*10-4＝123.7KN(每根钢管长度约17米计)，即：P= 123.7 KN

（2）钢管桩强度验算（水上部位采用Φ529钢管基础，钢管顶采用70*70cm的钢板焊接，并用Φ25的U型卡36b工字钢与贝雷片连接）。

钢管的惯性矩J=3.14/64×(D4-d4)

=3.14/64×(534-51.44)

=3.14×910528.4/64

=44672cm4

回转半径r=（J/A）1/2=(44672/133.136)1/2=18.5cm

λ＝1000/18.5＝54<80(按水位标高计算)，其长细比小于主要的受压构件容许长细比150。查《钢结构设计规范》附表17得Φ＝0.688。强度检算:

σ=P/A=123.7/0.0133136=9.29MPa=<1.5[σ]=120MPa；

稳定性检算:

σ=P/（υA）=123.7/(0.0133136*0.688*0.85）

=15.9MPa=<1.5[σ]=144MPa；

满足施工要求

（2）管桩承载力验算