临时贝雷梁计算书

临时贝雷梁计算书
40m临时贝雷梁计算书
中交二航局南通洋口港区陆岛通道管线桥项目部
二○○九年八月
目录
1 设计计算依据 (1)
1.1 临时桥梁设计方案 (1)
1.2 主要技术要求 (1)
1.3 遵照规范及主要参考文献 (2)
1.4 基本设计参数 (2)
1.4.1 有关设计参数 (2)
1.4.2 主要材料性能 (3)
1.4.3 321贝雷架单元基本数据 (3)
2 总体计算 (4)
2.1 计算模型 (4)
2.2 计算结果 (6)
1 设计计算依据
1.1 临时桥梁设计方案
临时贝雷梁桥跨径40m，计算跨径39m，桥横向宽度为8.5m，为四跨连续梁，上承式结构。

主梁采用321型军用贝雷架拼装而成。

桥梁纵向由13片贝雷架拼装而成，横向由19片贝雷架拼装而成，每片贝雷架间距45cm，横向之间采用45支撑架连接，以提高侧向稳定性和整体刚度。

桥梁横向和纵向布置如图1.1-1和图1.1-2。

图1.1-1 临时贝雷梁桥立面图
图1.1-2 临时贝雷梁桥横断面图
1.2 主要技术要求
⑴设计标高
临时贝雷梁桥桥面标高与主桥桥面标高一致，取15.82m。

⑵设计周期2年
⑶计算跨径：39.00m
⑷桥面宽度：8.50m
⑸设计荷载：40m梁体自重285吨，按300设计；运梁车自重20吨，因此荷载总
计320吨。

⑹桩基入土深度：15m
1.3 遵照规范及主要参考文献
⑴国家标准，《钢结构设计规范》（GB50017─2003）
⑵国家标准，《低合金结构钢》（GB1591─1994）
⑶国家标准，《碳素结构钢》（GB/T 700─2006）
⑷国家标准，《热轧普通槽钢截面特性》（GB707─1988）
⑸建设部标准，《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ77─1998）
⑹交通部标准，《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025─1986）
⑻国家标准，《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60─2004）
⑻JT/QS0012─1965，装配式公路钢桥设计图
1.4 基本设计参数
1.4.1 有关设计参数
⑴设计荷载
①桥跨自重
②运梁小车
运梁小车为五轮式运梁小车，小车自重20吨。

为了计算简便，将小车自重按照均分的原则平均分给10个轴，每个轴上作用2吨。

由于车轴为刚性轴，因此每个车轮作用于桥梁上的荷载为1吨，即10kN。

③ 40m箱梁自重
箱梁设计荷载取300吨，按照同②的方法，由于箱梁自重而引起的轮压为15吨即150kN。

⑵荷载组合
计算强度时用荷载组合：①+②+③
计算刚度时用荷载组合：②+③
⑶出梁通道刚度
局部变形不超过2cm。

主梁弹性挠度f 应小于结构跨度L的1/400：[f]≤ L/400。

⑷桥跨容许挠度 [f]
桥跨容许挠度[f]≤ L/360（按英国贝雷桥刚度要求设计）
车道荷载的冲击系数为μ=
20
80+L
，计算跨径为40m时μ=0.167。

车辆荷载的冲击系数为
μ= 0.6686-0.3032×log l，计算跨度为40m时μ= 0.183。

1.4.2 主要材料性能
①结构材料Q235
屈服强度：σ
s
=235 MPa
抗拉、抗压和抗弯强度：[σ]=157MPa
抗剪强度：[τ]=90MPa
②材料Q345
屈服强度：σ
s
=345 MPa
抗拉、抗压和抗弯强度：[σ] =230MPa
抗剪强度：[τ]=133MPa
③钢材的物理性能指标
弹性模量E=2.06×105 MPa
泊松比μ=0.2716
剪切模量G=0.81×105 MPa
质量密度ρ=7850kg/m3
1.4.3 321贝雷架单元基本数据
⑴ 321贝雷架单元结构
321贝雷架单元基本尺寸见图1.4.3-1
⑵贝雷架容许力
桁架弦杆容许轴向压力：508kN
桁架弦杆容许轴向拉力：662kN
图1.4.3-1 桁架单元轮廓图
桁架竖腹杆容许轴向压力：191kN 桁架斜腹杆容许轴向压力：149kN 桁架容许弯矩：711kN-m 桁架容许剪力：210kN
2 总体计算
2.1 计算模型
采用大型通用有限元分析软件SAP2000 v14.0对贝雷梁桥结构进行三维空间有限元分析。

桁架弦杆采用梁框架单元，腹杆采用框架单元，贝雷架单元之间采用铰接连接，贝雷架单元内部节点采用刚接，贝雷梁横向连接节点亦采用刚接。

临时贝雷梁桥在两端采用简直支撑，在跨中相应钢管桩位置处设置竖向支撑。

⑴ 临时贝雷梁桥有限元模型
临时贝雷梁桥有限元计算模型立面图、横断面图以及透视图见图2.1-1、2.1-2和2.1-3所示。

30000
1400
1500
I8
2×[10
I8
I8
图2.1-1 临时贝雷梁桥有限元计算模型立面图
图2.1-2 临时贝雷梁桥有限元计算模型横断面图
图2.1-3 临时贝雷梁桥有限元计算模型立面图透视图
⑵荷载工况
①自重工况
工况1：包括正交异性桥面板和临时贝雷梁桥
②抗弯工况
工况2：运梁小车（包括箱梁自重）作用于边跨跨中＋自重
③抗剪工况
工况3：运梁小车（包括箱梁自重）作用于边跨1/4跨处＋自重④桩承载力工况
工况4：运梁小车（包括箱梁自重）作用于钢管桩处＋自重
2.2 计算结果
⑴计算结果
①自重工况
②抗弯工况
③抗剪工况
④桩承载力工况
⑵结果分析比较
⑶桩基承载能力
根据荷载作用位置分析可知，当运辆车轮压作于与边跨中支点时，
桩基受力最不利，即在工况4下，桩基受力最大。

在工矿4时，各支点反力之和为1447.2kN，即桩基竖向受力为1447.2kN。

根据地质勘探报告，贝雷梁桥所处地质条件自上而下以次是：粉土、粉砂、淤泥质土夹粉砂、粉土、粉砂、粉质粘土、粉土、粉质粘土和粉细沙，以粉砂和粉质粘土为主。

计算桩基承载能力时，为了确保临时贝雷梁桥的安全性，这里采用淤泥质土夹粉砂的极限侧摩阻力验算桩基承载能力。

单桩承载能力P
ui ＝13×3.14×0.8×15＝489.84 kN，则4根钢管桩的承载能力P u
＝4×P
u
＝4×489.84＝1959.36 kN＞1447.2 kN。

由此可见桩基承载能力符合设计要求。