某贝雷梁钢便桥计算书

峃口隧道钢栈桥计算书

1、工程概况

本施工便桥采用321型单层上承式贝雷桁架，栈桥0#桥台与老56省道相连，6#桥台位于峃口隧道起点位置，横跨泗溪。便桥孔跨布置为10m+5*15m ，全长85米，桥面净宽6米，人行道宽度1.2m ，纵向坡度+3%，桥面至河床面净高10米，至水面净空为8.5米（图1 为钢栈桥截面图）。钢栈桥桥面系主体结构由δ=10 mm 花纹钢板、I10 工字钢纵梁（间距0.3 m ）、I20 工字钢横梁（长7.2m ，间距0.75 m ）组成。桥面板与工字钢采用手工电弧焊焊接连接，桥面系布置于贝雷桁梁之上，与贝雷桁梁之间用U 型螺栓固定。贝雷桁梁由贝雷片拼制而成，横向设置6片，间距0.9m,贝雷片之间采用角钢支撑花架连接成整体。

本桥基础为明挖基础，基础为7×2.6×1.2m 的钢筋砼，扩大基础必须坐落于河床基岩上，且基础顶标高低于河床。基础上部墩身均采用φ630 mm （δ=8 mm ）钢管，采用双排桩横桥向各布置2 根，钢管桩之间由平联、斜撑连接。钢管桩顶设双I32 工字钢分配梁。

本桥基础设计为明挖基础，基础采用C25钢筋砼，钢管桩位于砼基础上与预埋钢板焊接牢固，在此不做计算。

Ⅰ20工字钢@75cm

321型贝雷梁双I32承重梁

联结系平联预埋钢板钢筋混凝土基础

加劲板10mm花纹钢板

护栏

Ⅰ10工字钢@30cm 人行道

桥面宽度

图1 钢栈桥截面图（单位：mm ）

2、计算目标

本计算的计算目标为：

1）确定通行车辆荷载等级；

2）确定各构件计算模型以及边界约束条件；

3）验算各构件强度与刚度。

3、计算依据

本计算的计算依据如下：

[1] 黄绍金, 刘陌生. 装配式公路钢桥多用途使用手册[M]. 北京: 人民交通出版社,2001

[2] 《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）

[3] 《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）

[4] 《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）

4、计算理论及方法

本计算主要依据《装配式公路钢桥多用途使用手册》（黄绍金，刘陌生著.北京：人民交通出版社，2001.6）、《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）、《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）等规范中的相关规定，通过MIDAS/Civil 2012结构分析软件计算完成。

5、计算参数取值

5.1 设计荷载

5.1.1 恒载

本设计采用Midas Civil 建模分析，自重恒载由程序根据有限元模型设定的截面和尺寸自行计算施加。

5.1.2 活载

根据《公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004》，汽车荷载按公路-Ⅰ级荷载计算，公路-Ⅰ荷载如图2：

图2 公路-Ⅰ级荷载图

程序分析时，汽车活载作为移动荷载分析，采用车道面加载。为确保行人车辆安全，桥面右侧护栏外侧增设1.2m 人行道宽度，桥面宽度取值6m ，车轮距为1.8 m 。汽车限速15 km/h 通过，通行的冲击系数由程序根据设定参数自动计算考虑，在“移动荷载分析控制”中，临时钢栈桥结构基频取值1.3 Hz ，根据《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)规定，冲击系数为u=0.04。

Ⅰ

20工字钢@75cm

321型贝雷梁双I32承重梁

联结系平联预埋钢板钢筋混凝土基础

加劲板10mm花纹钢板

护栏

Ⅰ10工字钢@30cm 人行道

桥面宽度

图3 桥面车道布置图

5.2 主要材料设计指标

根据《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）和《装配式公路钢桥多用途使用手册》（黄绍金，刘陌生著.北京：人民交通出版社，2001.6），主要材料设计指标如下：

6 计算分析

6.1 计算模型及边界条件设置

图4 为钢栈桥Midas 分析模型图。其中，桩基础采用梁单元，桥面板采用板单元。

图4 分析模型

边界条件设置如下：

（1）桥面系构件连接：桥面板与I10 工字钢纵梁、纵梁与I20 工字钢横梁均采用共节点连接，横梁与贝雷桁梁采用仅受压弹性连接，连接刚度按经验取值100 kN/mm。由于存在仅受压弹性连接，模型对桥面板进行三处约束，各处约束自由度分别为：(Dx，Dy，Rz)；(Dx，Rz)；（Dy，Rz）。

（2）其余构件连接：贝雷桁梁与2I32 工字钢分配梁采用弹性连接，分配梁与钢管桩采用共节点连接。钢管桩桩底按锚固模拟，约束Dx、Dy、Dz、Rx、Ry、Rz。

6.2 计算结果分析

由于Midas 计算结果中，桥面系构件总体变形与贝雷桁梁变形一致，导致桥面系构件变形输出结果远大于实际变形，另外再考虑到桥面系构件跨度均较小，故结果分析中桥面系构件仅以强度满足要求进行控制；贝雷桁梁、分配梁结果分析中以强度、刚度均满足要求进行控制。

6.2.1 桥面板计算结果

图5 为桥面板强度计算结果。由图可以看出桥面板最大应力为：

σ = 20.37MPa

故桥面板设计满足安全要求。

图5 桥面板强度

6.2.2I10 工字钢纵梁计算结果

图6 为I10 工字钢纵梁强度计算结果。由图可以看出I10 工字钢最大应力为：

σ = 90.4MPa

故I10 工字钢纵梁设计满足安全要求。

图6 I10工字钢纵梁强度

6.2.3I20 工字钢横梁计算结果

图7 为I20 工字钢横梁强度计算结果。由图可以看出I20 工字钢最大应力为：

σ = 193MPa

故I20 工字钢横梁设计满足安全要求。

图7 I20工字钢横梁强度

6.2.4 贝雷桁梁计算结果

（1）贝雷桁梁强度

图8 为贝雷桁梁强度计算结果。由图可以看出贝雷桁梁最大应力为：

σ = 249MPa

故贝雷桁梁强度设计满足安全要求。