12m贝雷设计与计算

12m贝雷梁便桥设计与计算

李载宁 2013

摘要：设计标准汽车-15，级桥面净宽4.0m，双排单层（不加强）贝雷架。

关键词：贝雷梁便桥构造与计算

1设计标准：

汽车荷载：汽车-15级，20t重车后轴重13t(按《公路桥涵设计通用规范》JTJ 21-89取值) 计算跨度12m，桥面全宽4.3m，净宽4.0m , 限速30km/h，按规范车道宽度3.5m

车轮着地宽度0.6m，着地长度0.2m

2设计规范和参考资料：

《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）

《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63－2007）

《装配式公路钢桥多用途使用手册》人民交通出版社2002年①

《钢结构设计手册》中国建筑工业出版社

3结构布置：

双排单层（不加强）贝雷架，中距2.45m，单片共16节，桥梁全长12m。

4321军用贝雷（双排单层）基本数据：

每节长3 m 高1.5 m

重270kg x1.2x2=648②

抗弯容许值[M]=1576.4kN-m ①

抗剪容许值[Q]=490.5kN ①

②单片单节桁架标准重270kg，双排时考虑连接

杆件乘大1.2倍

5面板计算：按简支板计算。（2层8厚钢板）

单轮荷载分布0.24x0.64

线均布荷载q=65kN/（0.24x0.64）=423kN/m

M=1.3x423x0.2x0.2/8=2.75 kN-m (冲击系数取1.3)

截面模量计算：板有效宽按1 m 计

8厚钢板W=1/6x0.8x0.8x100=10.7cm3

2层8厚钢板W=2x10.7=21.4 cm3

σ=2.75x1000/21.4=128.5Mpa<1.3x145 Mpa [可] （按规范临时性结构容许应力提高系数1.3，下同）

6I-18横梁计算：

横梁间距0.3m

轮重P=65kN

路面钢板重q=0.628x2x0.3 =0.37 kN /m（两层8厚钢板）

计算简图: 最不利荷载布置车道偏于一侧

6.1内力计算结果：（MIDAS软件）

冲击系数取1.3

剪力：最大剪力Q= 84.8kN

弯矩: 最大弯矩32kN-m

6.2杆件应力：

18号热轧普通工字钢

W=185.4 cm3，

S=106.5 cm3,

I=1699 cm4,

b=106.5 cm

σ=32×1000/185.4=172.5<1.3×145=188.5Mpa [可]

τ=QS/(b×I)

=84.8×106.5×10/（1.07×1699）

=49.7Mpa <1.3x85=110.5Mpa [可]

7贝雷桁架梁计算：

每延米恒载：

1/2桥面钢板q1=n×γ×b = 2×62.8×4/2=251 Kg/m

1/2横梁q2=n×l/2×γ=1/0.3×4.5/2×24.13= 181 k g/m

双排单层贝雷架q3=648/3= 216kg/m

每延米恒载合计：q= q1+ q2+ q3=251+181+216=648 kg/m=0.648t/m 7.1双排单层贝雷架恒载内力

恒载弯矩M恒= q×l2/8=0. 648×12×12/8=11.7t-m=117kN-m 恒载剪力Q恒= q×l/2=0. 648×12/2=3.89t=38.9 kN

7.2全桥活载内力

活载弯矩M：（一部20t重车在桥上，合力重心置于跨中）

M= 1/4×P×l =1/4×20×12=60t-m=600kN-m

活载剪力Q ：

Q = 13×1.0+7×0.67=17.7t=177 kN

7.3横向分配系数k

汽车车道偏置，偏心距e=0.6m，两组桁架中距B0=2.45m

分配系数k=0.5+e/ B0 =0.5+0.6/2.45=0.5+0.25=0.75

7.4

冲击系数：1+μ=30.1125.371515.37151=++=++l 7.5 双排单层贝雷架活载弯矩

M 活=k ×(1+μ) ×M =0.75×1.3×600=585 kN-m

7.6 双排单层贝雷架设计弯矩：

M 设= M 恒 + M 活 =117+585 =702 kN-m<抗弯容许值[M]=1576.4 kN-m [可] (注)

7.7 双排单层贝雷架活载剪力：

Q 活=k ×(1+μ) ×Q =0.75×1.3×177=172.6kN

7.8 双排单层贝雷架设计剪力：

Q 设= Q 恒+Q 活 =38.9+172.6 =211.5 kN < 抗剪容许值 [Q]=490.5 kN [可]

8 桥墩立柱验算：

8.1 双排单层贝雷架反力：

恒载反力R1= Q 恒=38.9 kN

活载反力R2=1/2 Q = (13×1.0+7×0.67)/2=8.85t=88.5 kN

8.2 汽车制动力：

T=90 kN (《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60－2004）)

制动力作用点：支座底面，距柱底支承面0.85m

制动力弯矩Mt=90×0.85=76.5 kN-m

8.3 柱强度验算（一根柱）：

N=1/2(R1+R2)= (38.9 +88.5)/2=63.7 kN

M=Mt/4=76.5/4=19.2 kN-m

D299钢管 A=90.79cm2 W=634.79 cm3

σ=63.7×10/90.79±19.2×1000/634.79=7.0±30.2=+37.2 <145×1.3 [可]

-23.2

8.4 柱稳定验算（一根柱）：

倾覆弯矩：M1=19.2 kN-m

稳定弯矩：M2=63.7×0.36/2+3×30×0.36=43.9 (植入18螺栓抗拔拉力按30kN 计) 抗倾覆稳定系数：k=43.9/19.2=2.3>1.5 [可]