1-12m工字钢便桥设计及荷载验算书(80T)

工字钢便桥设计及荷载验算书
一、概况
便桥采用12片45b工字钢作为主梁,6片为一组,两组工字钢间净距90cm，工字钢上横向满铺一排400＊15*15cm方木（松木），然后在各侧车轮行走的范围内再纵向满铺15＊15cm的方木（松木)及5mm厚防滑钢板各一层。

便桥承载鞍80吨(不含自重)设计.
二、荷载分析
根据现场施工需要，便桥承受荷载主要由桥梁自重荷载q,及车辆荷载P两部分组成，其中车辆荷载为主要荷载。

如图1所示:
图1
为简便计算方法，桥梁自重荷载按均布荷载考虑，车辆荷载按集中荷载考虑。

以单片工字钢受力情况分析确定q、P值。

1、q值确定
由资料查得45b工字钢每米重87.4kg,再加方木及钢板重量，单片工字钢自重按2.0KN/m计算，即q=2.0KN/m。

2、P值确定
根据施工需要，便桥要求能通过后轮重80吨的大型车辆，及单侧车轮压力为400KN，单片45b工字钢尺寸如图2:
如工字钢上不铺设方木，单侧车轮压力由2片梁同时承受，
因车轮单个宽25cm,因此必须求出车轮中心点处最大压力m ax f ，45b 工字钢翼板宽15cm,每片工字钢间横向
间距为9cm,由于用方木铺满桥面，因此单侧车轮同时均
匀的作用于6片工字钢上而不是2片工字钢上。

而f 按图3所示转换为直线分布，如图
4:
max
max
图4
由图4可得到m ax f =F/6≈66。

66KN 取70KN 。

由于便桥设计通过车速为5km/小时，故车辆对桥面的冲击荷载较小，故取冲击荷载系数为0.2，计算得到KN KN P 84)2.01(70=+⨯=。

三、结构强度检算
由图1所示单片工字钢受力图示，已知q=2.0KN/m ，P=96KN ，工字钢计算跨径l =10m ，根据设计规范,工字钢容许弯曲应力[]w σ=210MPa ，容许剪应力[]τ=120MPa.
图2（单位：mm
）
图3
1、计算最大弯矩及剪力 最大弯距（图1所示情况下):
m KN m
m KN m m KN Pl ql M ⋅=⨯+⨯=+=2354
10/848)10(/0.24822max 最大
剪力（当P 接近支座处时）
KN KN m
m KN P ql V 9484210/0.22max =+⨯=+=
2、验算强度 正应力验算:
[]MPa MPa cm m KN w M 2101571500235/3max =<=⋅==σσ （w 为45b 工字钢净截面弹性抵抗矩，查表得到为1500cm 3） 剪力验算：
由于工字钢在受剪力时，大部分剪力由腹板承受，且腹板中的剪力较均匀，因此剪力可近似按)/(w w t h V =τ计算。

w h 为腹板净高(除去翼板厚度），
w t 为腹板厚度，由图2可得到w h =414mm ，w t =13。

5mm 。

计算得到：
[]MPa MPa mm mm KN t h V w
w 12082.16)5.13414(.94max =<=⨯==ττ 3、整体挠度验算
工字钢梁容许挠度[]cm cm l f 5.2400/1000400/===,而梁体变形为整体变形，由单侧6片工字钢为一整体进行验算，计算得到：
()EI Fl l q f ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=48384
6534 其中q=2KN/m F=400KN E=206×105/cm 2 I=33760cm 4×6
()
6
33760/10
20648)1000(400384)1000(/265425
34⨯⨯⨯⎥
⎦
⎤⎢⎣⎡⨯+⨯⨯⨯=cm cm cm KN cm m KN f =cm 37.2
考虑车辆荷载非集中荷载，后轮轴重如达80吨时为双桥或三桥车，按《桥梁设计规范》中，双桥车两轴间间距为1.4米，及F 可认为如图5所示分布.
图5
根据图1和图5中集中荷载弯矩计算公式分别为: 41Fl M =
和 l
Fab
M =2 cm a )140500(-= cm b )140500(+= 92.04212≈==
l
ab
M M η 由于挠度主要由车辆荷载产生,因此可近似将η视为挠度的折减系数,及
[]cm f cm cm f 5.218.237.292.0=<=⨯=η
四、验算结果分析
根据以上验算，可见本便桥可通过的最大车重为90吨,但根据进出工地车辆统计，一般车重不超过80吨,因此此设计可以完全满足使用要求。