钢便桥贝雷片施工方案
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支座最大剪力为 252.7KN，即支座反力最大值为 252.7 KN，基底 最大应力 p=(252.7×2+25×5.4×1×3+25×6×1.6×0.5)/（6×1.6） =107.3KPa<[p]=110 KPa,满足地基承载力的要求 此处 γ=25KN/m ，为混凝土的重度。 [p]=110 KPa 为轻型动力触探测得桥位处地基容许承载力。 六、 结束语 根据以上计算，主梁桁架选择加强的单排单层桁架更为合理，但 由于施工队即有的是不加强的双排单层桁架，利用现有的桁架可以节 约资金，但必须保证使用安全，故选用双排单层的桁架组合形式。根 据以上设计建造的临时钢桥投入到使用中，结构稳定，使用安全，能 够满足施工需要。 参考文献： 1、 《装配式公路钢桥多用途使用手册》 ，黄绍金、刘陌生编著，人 民交通出版社 2、 《路桥施工计算手册》 ，周水兴、何兆益、邹毅松等编著，人民 交通出版社 3、 《材料力学》 ，秦惠民主编，武汉大学出版社 4、 《基础工程设计与施工》 ，华祥征主编，吉林大学出版社
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Biblioteka Baidu
=89.55+900×1.303×0.643=843.6 KN〃m<,安全
[M]=1576.4 KN〃m 为双排单层贝雷架容许弯矩 由活载引起的跨中挠度 P=PK（1+μ）=300×0.643×1.303=251KN f1=pl /48EI=251×10 ×12 ×10 /48×2.1×10 ×250497.2×10 =17.2mm 由静载引起的跨中挠度 f2=5ql /384EI=5×4.975×12 ×10 /384×2.1×10 ×250497.2×10 =2.5mm f=f1+f2=19.7mm,f/l=19.7/12×10 =1/609<[ f/l] =1/250,满足施 工要求，[ f/l]为容许挠跨比。 此处在计算钢梁的跨中挠度时，未计算由销、孔间隙引起的非弹 性挠度变形，此部分变形与钢梁的使用时间及加工制做的精度有关。 五、 桥台的设计与计算 桥台的平面尺寸初步选为长 5.4m，宽 1.0m，桥台高度 3.0m，C15 素砼台身，基础为 50cm 厚的以 10 片石混凝土基础，根据构造要求和 刚性角的要求， 选定基础襟边宽度为 30cm， 基底抛填 50cm 厚的片石处 理。
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冲击系数 1+μ=1+15/（37.5+1）=1.390，单根纵梁上汽车产生的最 大弯矩 M=0.25Pl（1+μ）=0.25×12295×1×1.390=4272.5N〃m 纵梁端部剪力： （见轮胎偏载示意图）
偏载系数η=（4.9+15）/34.9=0.57 Q=η×P（1+μ）=0.57×12295×1.390=9741N 纵梁截面应力 纵梁截面抗弯模量 W=1/6bh =1/6×10×15 ×10 =375×10 m 弯拉应力σw=M/W=(4272.5+23.7)/375×10
便桥的设计与计算
主题词：便桥 设计 计算 内容摘要：运用材料力学和结构力学方面的知识，对便桥各部 受力进行了力学分析和计算，通过这些计算，选定桥面系各部构造的 材料、型号和尺寸，选定主桁架的型式和跨度。为钢桥的设计与受力 分析提供了一些参考性的思路。 为方便施工，在施工前先要修通主线施工便道，在 K4+570 处跨 越时需要修便桥一座，常水位 17.80m，河岸地面高程 19.30m，常水 位时水面宽度 10m。地基土为亚粘土，通过轻型动力触探试验，测得 桥位处地基容许承载力 110KPa。因为施工中常有重车通过，拟以 30t 汽车作为其设计荷载，主梁型式采用贝雷钢梁，计算跨径 12m。钢梁 组合形式为双排单层，共需 16 片标准贝雷，下承式结构，两组贝雷 钢梁间净距 4m，同一组的两片贝雷之间在竖直方向和水平方向以 L8 的角钢相连接形成整体，增加结构的稳定性。横梁采用 I28a 的工字 钢， 每片标准贝雷的下弦杆上横放四根 I28a 工字钢， 工字钢长度 6m， 工字钢在水平方向伸出贝雷 50cm,伸出部分以 L8 角钢与上弦杆连接， 增加全桥的结构的稳定。 共需 16 根 I28a 工字钢， 工字钢间距为 100cm 和 40cm 交替布置。工字钢上面放置 16 根纵梁，纵梁为 10×15 的方 木， 方木材质为东北红松， 厚度为 15cm， 宽度为 10cm,纵梁间距 25cm， 纵梁上面满铺 15×10 的方木做为桥面板，桥面板厚为 10cm，材质为 东北红松，桥面板单根长 4m，共需 80 根桥面板。便桥各部分构造设 计与计算叙述如下： 一、 桥面板的设计与计算
A
注：图中尺寸以cm计
线荷载计算 ①桥面板与纵梁 q1=rhb=4.5×0.25×1=1.125KN/m ②横梁 q2=0.434 KN/m 故合力 q=q1+q2=1.559 KN/m 对 AC 段 MAC=P/l（2c+b）X，c=4.5-1.8-a，显然当 x=a 时，MAC 有最 大值，运用数学上一元二次抛物线的性质，可以得出当 a=1.8m 时 AC 段 MAC 有最大值为 86400N〃 m。 此时 c=0.9m ， MBD=P/l× （2a+b） × （l-x） =60×10 /4.5×（2×1.8+1.8）×（4.5-1.8-1.8）=64800N〃m 计算横梁最大弯矩，近似取静载跨中与活载最大弯矩叠加，结果 偏于安全 Mmax=M 静+M 活（1+1/2μ）=0.125ql + M 活（1+0.5μ） =0.125×1.559×10 ×4.5 +86400× （1+0.5×0.390） =107194N〃 m σw=M/W=107194/508.15×10 =210.9MPa〈[σw]=297 MPa，安全 横梁挠度计算 f=Pa/6EIl×[(2a+c)l -4a l+2a -ca -c ]=10.9mm f/l=10.9/4.5×10 =1/413<[ f/l ]＝1/250,满足要求
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=11.5MPa<[σw]=12 MPa,安全 剪应力τ=Q/hd=(9741+95)/ （0.15×0.1） =0.66MPa<[τ]=1.9MPa, 安全，[σw]为东北红松顺纹方向的容许弯拉应力，[τ]为东北红松顺 纹方向的容许剪应力。 故选用 10×15 的方木做为纵梁， 纵梁间距 25cm， 共需 16 根纵梁, 材质为东北红松。 三、横梁的设计与计算 取横梁计算跨径为 l=4.5m，汽车轮距 b=1.8m ，横梁受力图式如 下
3 2 2 3 2 3 -6 3 2 2 3
[ f/l ]为容许挠跨比 四、主梁桁架的设计与计算 1、系数计算 ① 汽车重心位置如图
ΣM0=0， 60×（4.0+1.4-x）=120x+120×(x-1.4)，解得 x=1.64m ② ③ 横向分配系数 k=1/2+e0/B0,e0=3.7-2.5/2=0.6,B0=4.2m,k=1/2+0.6/4.2=0.643 冲击系数 1+μ=1+15/(37.5+l)=1+15/(37.5+12)=1.303 2、线荷载计算 ① 桥面 q1=rhb=4.5×0.1×4=1.8KN/m ②纵梁 q2=nrhb=16×4.5×0.1×0.15=1.08KN/m ③横梁 q3=6×4×434×10 /3=3.47 KN/m ④钢桁架 q4=2700×10 ×4/3=3.6 KN/m 合力 q 合=9.95 KN/m, 半桥 q =q 合 /2=4.975 KN/m Q 静=1/2×ql=1/2×4.975×12=29.85 KN
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Q 活=300×(12-1.640)/12 =259 KN<[Q]=nk[N 斜]=2×1.43×171.5=490.5KN,满足要求 [Q]双排单层贝雷架容许剪力值 主梁弯矩计算 M 静=0.125ql =0.125×4.975×12 =89.55KN〃m 将车的重心放在跨中计算 M 活 M 活=0.25Pl=0.25×300×12=900 KN〃m
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便桥的设计与计算
公路钢桥标准设计桥面宽度 3.70m， 公路施工车辆及施工机械宽度 一般不超过 2.5m，施工车辆与机械可以安全通过,故确定桥面宽度为 3.70。桥面板初步选定用木桥面板，拟选用 15×10 的方木满铺，方木 厚度为 10cm, 方木之间以耙钉连接， 方木材质为优质红松， 长度 4.0m， 共需 80 根方木，汽车后轴重 240KN，双桥 8 轮，单轮压力 30KN，小于 木桥面板容许承载力 60KN 的要求，故可用方木做为桥面板。 二、 纵梁的设计与计算 纵梁用用 10×15 的方木，材质为东北红松，沿桥梁纵向放置于 I28a 的工字钢上， 方木厚度 15cm， 宽度 10cm， 当桥面上有车辆行驶时， 纵梁受力实际为多跨连续梁，但为简化计算，以简支梁做为其受力模 式进行计算，结果偏于安全 1、恒载 ① 每根纵梁承担的桥面板线荷载 q1=γhb/16=4.5×0.1×4/16=0.1225KN/m γ=4.5KN/m ,γ为东北红松的重度 ② 纵梁自身线荷载 q2=γhb=4.5×0.15×0.1=0.0675 KN/m 合力的线荷载 q= q1+ q2=0.19 KN/m M 静 max=0.125ql =0.125×0.19×1 =0.0237 KN/m Q 静 max=0.5ql=0.5×0.19×1=0.095 KN/m 2、活载 汽车在桥面上对纵梁的弹性分布，当桥面板厚度在 10cm 以下时，其 分布宽度约为 1.22m。汽—30 后轴重 240KN，四组轮胎，每组轮重 60 KN， 在桥梁横断面内共有 16 根纵梁，其间距为 25cm，则作用在每根纵梁上的 活载为 P=60×10 ×25/122=12295 N
支座最大剪力为 252.7KN，即支座反力最大值为 252.7 KN，基底 最大应力 p=(252.7×2+25×5.4×1×3+25×6×1.6×0.5)/（6×1.6） =107.3KPa<[p]=110 KPa,满足地基承载力的要求 此处 γ=25KN/m ，为混凝土的重度。 [p]=110 KPa 为轻型动力触探测得桥位处地基容许承载力。 六、 结束语 根据以上计算，主梁桁架选择加强的单排单层桁架更为合理，但 由于施工队即有的是不加强的双排单层桁架，利用现有的桁架可以节 约资金，但必须保证使用安全，故选用双排单层的桁架组合形式。根 据以上设计建造的临时钢桥投入到使用中，结构稳定，使用安全，能 够满足施工需要。 参考文献： 1、 《装配式公路钢桥多用途使用手册》 ，黄绍金、刘陌生编著，人 民交通出版社 2、 《路桥施工计算手册》 ，周水兴、何兆益、邹毅松等编著，人民 交通出版社 3、 《材料力学》 ，秦惠民主编，武汉大学出版社 4、 《基础工程设计与施工》 ，华祥征主编，吉林大学出版社
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=89.55+900×1.303×0.643=843.6 KN〃m<,安全
[M]=1576.4 KN〃m 为双排单层贝雷架容许弯矩 由活载引起的跨中挠度 P=PK（1+μ）=300×0.643×1.303=251KN f1=pl /48EI=251×10 ×12 ×10 /48×2.1×10 ×250497.2×10 =17.2mm 由静载引起的跨中挠度 f2=5ql /384EI=5×4.975×12 ×10 /384×2.1×10 ×250497.2×10 =2.5mm f=f1+f2=19.7mm,f/l=19.7/12×10 =1/609<[ f/l] =1/250,满足施 工要求，[ f/l]为容许挠跨比。 此处在计算钢梁的跨中挠度时，未计算由销、孔间隙引起的非弹 性挠度变形，此部分变形与钢梁的使用时间及加工制做的精度有关。 五、 桥台的设计与计算 桥台的平面尺寸初步选为长 5.4m，宽 1.0m，桥台高度 3.0m，C15 素砼台身，基础为 50cm 厚的以 10 片石混凝土基础，根据构造要求和 刚性角的要求， 选定基础襟边宽度为 30cm， 基底抛填 50cm 厚的片石处 理。
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冲击系数 1+μ=1+15/（37.5+1）=1.390，单根纵梁上汽车产生的最 大弯矩 M=0.25Pl（1+μ）=0.25×12295×1×1.390=4272.5N〃m 纵梁端部剪力： （见轮胎偏载示意图）
偏载系数η=（4.9+15）/34.9=0.57 Q=η×P（1+μ）=0.57×12295×1.390=9741N 纵梁截面应力 纵梁截面抗弯模量 W=1/6bh =1/6×10×15 ×10 =375×10 m 弯拉应力σw=M/W=(4272.5+23.7)/375×10
便桥的设计与计算
主题词：便桥 设计 计算 内容摘要：运用材料力学和结构力学方面的知识，对便桥各部 受力进行了力学分析和计算，通过这些计算，选定桥面系各部构造的 材料、型号和尺寸，选定主桁架的型式和跨度。为钢桥的设计与受力 分析提供了一些参考性的思路。 为方便施工，在施工前先要修通主线施工便道，在 K4+570 处跨 越时需要修便桥一座，常水位 17.80m，河岸地面高程 19.30m，常水 位时水面宽度 10m。地基土为亚粘土，通过轻型动力触探试验，测得 桥位处地基容许承载力 110KPa。因为施工中常有重车通过，拟以 30t 汽车作为其设计荷载，主梁型式采用贝雷钢梁，计算跨径 12m。钢梁 组合形式为双排单层，共需 16 片标准贝雷，下承式结构，两组贝雷 钢梁间净距 4m，同一组的两片贝雷之间在竖直方向和水平方向以 L8 的角钢相连接形成整体，增加结构的稳定性。横梁采用 I28a 的工字 钢， 每片标准贝雷的下弦杆上横放四根 I28a 工字钢， 工字钢长度 6m， 工字钢在水平方向伸出贝雷 50cm,伸出部分以 L8 角钢与上弦杆连接， 增加全桥的结构的稳定。 共需 16 根 I28a 工字钢， 工字钢间距为 100cm 和 40cm 交替布置。工字钢上面放置 16 根纵梁，纵梁为 10×15 的方 木， 方木材质为东北红松， 厚度为 15cm， 宽度为 10cm,纵梁间距 25cm， 纵梁上面满铺 15×10 的方木做为桥面板，桥面板厚为 10cm，材质为 东北红松，桥面板单根长 4m，共需 80 根桥面板。便桥各部分构造设 计与计算叙述如下： 一、 桥面板的设计与计算
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注：图中尺寸以cm计
线荷载计算 ①桥面板与纵梁 q1=rhb=4.5×0.25×1=1.125KN/m ②横梁 q2=0.434 KN/m 故合力 q=q1+q2=1.559 KN/m 对 AC 段 MAC=P/l（2c+b）X，c=4.5-1.8-a，显然当 x=a 时，MAC 有最 大值，运用数学上一元二次抛物线的性质，可以得出当 a=1.8m 时 AC 段 MAC 有最大值为 86400N〃 m。 此时 c=0.9m ， MBD=P/l× （2a+b） × （l-x） =60×10 /4.5×（2×1.8+1.8）×（4.5-1.8-1.8）=64800N〃m 计算横梁最大弯矩，近似取静载跨中与活载最大弯矩叠加，结果 偏于安全 Mmax=M 静+M 活（1+1/2μ）=0.125ql + M 活（1+0.5μ） =0.125×1.559×10 ×4.5 +86400× （1+0.5×0.390） =107194N〃 m σw=M/W=107194/508.15×10 =210.9MPa〈[σw]=297 MPa，安全 横梁挠度计算 f=Pa/6EIl×[(2a+c)l -4a l+2a -ca -c ]=10.9mm f/l=10.9/4.5×10 =1/413<[ f/l ]＝1/250,满足要求
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=11.5MPa<[σw]=12 MPa,安全 剪应力τ=Q/hd=(9741+95)/ （0.15×0.1） =0.66MPa<[τ]=1.9MPa, 安全，[σw]为东北红松顺纹方向的容许弯拉应力，[τ]为东北红松顺 纹方向的容许剪应力。 故选用 10×15 的方木做为纵梁， 纵梁间距 25cm， 共需 16 根纵梁, 材质为东北红松。 三、横梁的设计与计算 取横梁计算跨径为 l=4.5m，汽车轮距 b=1.8m ，横梁受力图式如 下
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[ f/l ]为容许挠跨比 四、主梁桁架的设计与计算 1、系数计算 ① 汽车重心位置如图
ΣM0=0， 60×（4.0+1.4-x）=120x+120×(x-1.4)，解得 x=1.64m ② ③ 横向分配系数 k=1/2+e0/B0,e0=3.7-2.5/2=0.6,B0=4.2m,k=1/2+0.6/4.2=0.643 冲击系数 1+μ=1+15/(37.5+l)=1+15/(37.5+12)=1.303 2、线荷载计算 ① 桥面 q1=rhb=4.5×0.1×4=1.8KN/m ②纵梁 q2=nrhb=16×4.5×0.1×0.15=1.08KN/m ③横梁 q3=6×4×434×10 /3=3.47 KN/m ④钢桁架 q4=2700×10 ×4/3=3.6 KN/m 合力 q 合=9.95 KN/m, 半桥 q =q 合 /2=4.975 KN/m Q 静=1/2×ql=1/2×4.975×12=29.85 KN
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Q 活=300×(12-1.640)/12 =259 KN<[Q]=nk[N 斜]=2×1.43×171.5=490.5KN,满足要求 [Q]双排单层贝雷架容许剪力值 主梁弯矩计算 M 静=0.125ql =0.125×4.975×12 =89.55KN〃m 将车的重心放在跨中计算 M 活 M 活=0.25Pl=0.25×300×12=900 KN〃m
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便桥的设计与计算
公路钢桥标准设计桥面宽度 3.70m， 公路施工车辆及施工机械宽度 一般不超过 2.5m，施工车辆与机械可以安全通过,故确定桥面宽度为 3.70。桥面板初步选定用木桥面板，拟选用 15×10 的方木满铺，方木 厚度为 10cm, 方木之间以耙钉连接， 方木材质为优质红松， 长度 4.0m， 共需 80 根方木，汽车后轴重 240KN，双桥 8 轮，单轮压力 30KN，小于 木桥面板容许承载力 60KN 的要求，故可用方木做为桥面板。 二、 纵梁的设计与计算 纵梁用用 10×15 的方木，材质为东北红松，沿桥梁纵向放置于 I28a 的工字钢上， 方木厚度 15cm， 宽度 10cm， 当桥面上有车辆行驶时， 纵梁受力实际为多跨连续梁，但为简化计算，以简支梁做为其受力模 式进行计算，结果偏于安全 1、恒载 ① 每根纵梁承担的桥面板线荷载 q1=γhb/16=4.5×0.1×4/16=0.1225KN/m γ=4.5KN/m ,γ为东北红松的重度 ② 纵梁自身线荷载 q2=γhb=4.5×0.15×0.1=0.0675 KN/m 合力的线荷载 q= q1+ q2=0.19 KN/m M 静 max=0.125ql =0.125×0.19×1 =0.0237 KN/m Q 静 max=0.5ql=0.5×0.19×1=0.095 KN/m 2、活载 汽车在桥面上对纵梁的弹性分布，当桥面板厚度在 10cm 以下时，其 分布宽度约为 1.22m。汽—30 后轴重 240KN，四组轮胎，每组轮重 60 KN， 在桥梁横断面内共有 16 根纵梁，其间距为 25cm，则作用在每根纵梁上的 活载为 P=60×10 ×25/122=12295 N