施工便桥检算书l

武广客专线及相关工程试验段施工便桥
结构受力检算书
1.编制依据
1.1《临时便桥施工图》（WG-L-02）
1.2《公路桥梁设计规范》JTG-DB-2004
1.3《装配式公路钢桥多用途使用手册》
1.4《基础工程》（中国铁道出版社）
1.5本项目行车特点、等级要求
2.编制说明
2.1.按总体便道便桥设计方案，全管段线内有便桥8座，其中1-8m 跨5座，1-6m跨1座，2-15m跨2座。

结构受力检算时以此两种类型对上部结构作统一检算。

基础工程根据地质条件分别检算。

各桥结构形式如表1所示：
各桥结构形式统计表表1
2.2 1—8m便桥设计为扩大基础，砼台身，工字钢梁，桥面满铺枕木；2—15m便桥设计为Ф600打入式钢管桩基础，兼做桥墩，砼台身，8片贝雷架钢梁，满铺枕木。

2.3 结构检算时，对正交桥与斜交桥同样看待，因为对于上部结构的单个单元来说，其受力特点是相同的。

2.4 冲击系数按《桥规》规定取值。

2.5 由于是施工便道，行人少，不考虑人群荷载。

2.6 纵横向风力、流水压力、温度影响力及其他偶然荷载不予考虑。

2.7桥台因台前填筑较松，检算时，不考虑台前被动土压力，是偏于安全的。

3.荷载组合及最不利工况的确定
按《桥规》规定的荷载组合Ⅱ进行检算，基本可变荷载为汽车—超20级，其他可变荷载为冲击力。

结构受力按基本可变荷载（汽车—20）＋恒载＋冲击力组合。

3.1基本可变荷载
汽车—超20级。

⑴8m跨桥梁，梁部抗弯最不利荷载如下图示：
图1 8m跨梁抗弯最不利工况图
⑵8m跨桥梁，结构抗剪最不利荷载如下图示：
图2 8m梁跨抗剪最不利工况图
⑶2—15m跨桥梁，梁部抗弯最不利荷载
采用结构分析软件，模拟车辆在桥上行走时结构受力状况，确定弯矩最不利工况如下图示。

图3 2—15m跨梁抗弯最不利工况图
⑷2—15m跨桥梁，结构抗剪
采用结构分析软件，采用上述同样的方法，确定抗剪最不利工况如下图示。

图4 2—15m跨梁抗剪最不利工况图
⑸墩台地基承载力检算
按上图确定墩台最大剪力工况，作为检算荷载，检验地基承载力。

⑹桥台抗倾覆检算
按下图示：
图5 车辆引起土压力最不利工况图
3.2恒载
3.2.1工字钢梁便桥
工字钢 q1=0.588kN/m，
桥面枕木 q2=3.5×0.26×1×9/9=0.91kN/m，
栏杆及其他零部件 q3=0.04kN/m，
合计q恒I=∑q i=0.588+0.91+0.04=1.538 kN/m。

桥台身重量表2
3.2.2贝雷片梁便桥：
贝雷片 q1=2.70/3=0.9kN/m,
桥 面 q 2=3.5×0.26×1.0×9/8=1.024kN/m 栏 杆 q 3=0.04kN/m 。

合 计 q 恒b =∑q i =0.9+1.024+0.04=1.964kN/m 3.3冲击力
15
37.5L
μ=
+，8m 跨桥0.326I μ=，15m 跨桥0.286b μ= p N N μ=（为活载）
4.可变荷载的横向分布
可变荷载的横向分布由枕木分配，考虑到枕木的抗弯能力，在横向分布上，仅考虑压在车轮下的几根单元梁受力（即主梁），而不考虑其他单元梁（即辅梁），是偏于安全的。

为保证所规定的最少单元梁（贝雷梁不少于6组，工字钢梁不少于6根），须在桥面上铺设护轮轨，以限制汽车的行走路线。

5. 材料性质：
5.1 I36a 工字钢:
A I ——工字钢截面面积，查表得A I =76.44cm 2
I xI ——工字钢截面对X 轴的惯性矩，查表得I xI =15796cm 4
W xI ——工字钢截面对X 轴的抗弯截面模量，查表得W xI =877.556cm 3 q 自I ——工字钢每延米重量，查表得q 自I =0.588kN/m E ——钢材的弹性模量，取E=210GP a
S m I ——半个截面对中性轴的面积矩，查表得S m I =508.8cm 2 b I ——工字钢腹板宽，查表得b I =10mm 5.2国产贝雷片：
H b ——桁片高度，查表得H b =1.5m I xb ——桁片惯性矩，查表得I xb =250500cm 4 W Xb ——桁片截面模量，查表得W Xb =3570 cm 3 [M]b ——桁片允许弯矩，查表得[M]b =975KN ·m ， [Q]x ——销钉双向最大允许抗剪力，查表得[Q]x =500kN [Q 桁]——贝雷片三排单层时桁片允许抗剪力，[Q 桁]=698.9kN k h3 ——单层三排不均匀折减系数，取k h3 = 0.9。

6. 梁跨结构检算
6.1 8m 跨桥梁梁跨结构检算
2222222268
30.9 4.95 4.252()(8.5 4.25 4.95) 1.1106262101015796108.5I xI L
Pb L f L b m EI L --⨯⨯⎛⎫=--=--=⨯ ⎪⨯⨯⨯⨯⨯⎝⎭
232 1.1
10f f m -==⨯梁部抗弯最不利荷载为下图示（将荷载平均分配在每根工字钢梁上）：
图6 8m 跨梁抗弯最不利工况图
6.1.1主要荷载
⑴恒载：q 恒I =1.538 kN/m 。

⑵活载140
23.36
p kN =
=活I ⑶P I =23.30.326P p +=+⨯活I 冲I 23.3=30.9kN 6.1.2抗弯强度检算
支座反力1 1.5388.5
30.937.42
R kN ⨯=
+= 跨中弯矩M m a x =M 中=R 1×L/2―q 恒I ×(L/2)2/2―(P 活b +P 冲b 30.9)×l 式中：L ——梁跨径，L=8.5m ，
l ——车轮至跨中的距离，l=0.7m
计算得：M m a x =123.5kN ·m
考虑横向荷载的不均匀分布，取不均匀分布系数K I =1.1,则 M max =K I M m a x =135.9(kN)
[]max max 6
135.9
155140 1.4196877.55610
xI M MPa MPa Mpa W σσ-=
==<=⨯=⨯ 经检算，结构抗弯强度合格。

6.1.3挠度检算
跨中挠度：44
3168
55 1.5388.5310384384210101579610I xI q L f m EI --⨯⨯===⨯⨯⨯⨯⨯恒
322123310 1.110 1.11025f
f f f mm ---=++=⨯+⨯+⨯=∑
式中：f 1——恒载产生的挠度
f 2 、f 3——汽车活载产生的挠度 b ——集中力至右支点的距离 刚度为
1.1 1.1251
1
[]8500310
250
f f L
L ⨯=
==
∑ 经检算，结构抗弯强度合格。

6.1.4抗剪强度检算
剪应力计算模型 ：当汽车最大轴重无限接近支座时，支座处的剪力最大见下图：
30.9kN
30.9kN 图
7 8m 跨梁抗剪最不利工况图
支座1的支反力
1max 118.5
(30.98.530.97.18.5 1.538)63.28.5263.2R kN Q R kN =
⨯+⨯+⨯⨯===
[]6max m max
8
63.2508.81.1 1.110 1.4 1.4851190.011579610
I a a a
I xI Q S kp Mp Mp b I --⨯⨯⨯τ====<τ=⨯=⨯⨯2239322经检算，结构抗弯强度合格。

6.2 2—15m 桥梁跨结构检算
图8 2—15m 跨梁抗弯最不利工况图
6.2.1荷载
⑴恒载：b q ∑恒=1.964kN/m
⑵活载：汽超-20。

将集中活载平均分配到每片贝雷梁上，分别
为:12314070130
23.3,11.7,21.7666
P kN P kN P kN =
===== ⑶12330.91.2861527.9b P kN P P P P kN kN P ⎛⎫⎛⎫
⎪ ⎪=+= ⎪ ⎪ ⎪
⎪⎝
⎭⎝⎭活冲= 6.2.2 抗弯强度检算
最不利工况下弯矩包络图如下图示:
图9 2—15m 跨梁抗弯最不利工况弯矩包络图
使用《结构力学求解器》求出支点2处的弯矩最大，
[]max 206.290.90.9975878M M kN m =≤=⨯=
经检算，结构抗弯强度合格。

6.2.3 销钉剪应力检算
(1)当弯矩最大时，销钉所受剪力为:
3
-20.43
图10 2—15m 跨梁抗弯最不利工况剪力包络图
x
3
销钉的竖向剪力为:51.9364.99116.92Q kN =+=1
水平剪力为:max 2206.29
137.51.5
b M Q kN H =
== 销钉双向剪力合力为:[]222212116.92137.5180.5500Q Q Q kN Q kN =+=+=<= 经检算，销子在弯矩最大时抗剪合格。

(2)当剪力最大时，销钉所受剪力为:
图11 2—15m 跨梁抗剪最不利工况图
x
1
23( 1 )
( 2 )
35.75
23.7230.06
17.83
-10.07-12.82
-27.82
-41.57-72.47-73.85
59.2057.83
26.93
7.29
-7.71
-15.57-43.47
图12 2—15m 跨梁抗剪最不利工况剪力包络图
x
1
2
3( 1 )
( 2 )
95.43
157.75
141.72
-101.16
-152.37
-152.37-111.4159.68
13.13
图13 2—15m 跨梁抗剪最不利工况弯矩包络图
竖向剪力为： 73.8559.20133.05Q kN =+=1 水平向剪力为：2152.37101.61.5
M Q kN h =
== 销钉双向剪力合力为:[]222212133.05101.6167500Q Q Q kN Q kN =+=+=<= 经检算，销子在剪力最大时抗剪合格。

⑶桁片抗剪强度计算
由图12知，剪力最大时单片桁片最大剪力1133.05Q kN =，本桥桁片为三排单层。

一组桁片最大剪力
max 133133.05399.15[]698.9Q Q kN kN σ==⨯=<=桁
经检算，桁片在剪力最大时抗剪合格。

6.2.4挠曲变形检算
采用结构分析软件，模拟活载移动的各个工况，进行受力分析，确定最不利工况如下图示:
1.964 1.96430.930.915
27.9123
( 1 )
( 2 )
图14 2—15m 跨梁弯曲变形最不利工况图
图15 2—15m 跨梁最不利工况弯曲变形包络图
使用《结构力学求解器》求出距支点1处6.8m 处的挠度最大max 5f mm = 刚度：511
[]0.90.9150002700250
f f l
l =
=<=
⨯ 经检算，梁的弯曲挠度满足要求。

7.桥台地基承载力及抗倾覆检算 7.1荷载组成： 7.1.1活载
上部构造对台身的作用力R 的计算:
8m 跨工字钢梁便桥: 163382I I I I R R G N kN =++= 式中:1163.2I R R kN =——单根主梁对桥台的作用力，
8.5
2.4992
I G kN ⨯
=I ——单根辅梁对桥台的作用力，G =0.588 贝雷片梁便桥: 1314152
b
b b b N R R G kN =++
= 式中:11133.05b b R R kN =——单根主梁对桥台的作用力，
2.7
1513.53
b G kN ⨯=b ——单根辅梁对桥台的作用力，G =
2.1N N kN =——桩顶横梁重量，
7.1.2恒载：台身结构自重见表2 土压力，按下图模型计算：
图16 台背土压力示意图
以DK2175+480便桥为例计算结果台背土压力:
2230
tan (45)19 2.3tan (45)14.5722
P H KPa
ϕγ=︒-=⨯︒-=土 主动土压力P 主=2 2.3
7.414.571242B A kN ⋅=⨯⨯=
式中：γ——土的天然容重，取γ=19kN/m 3 H ——台背填土高度，H=2.3m ϕ——土的内摩擦角，ϕ=300
B ——桥台宽度，B=7.4m 其他各桥台背土压力计算见表3 7.1.3车辆荷载引起的土压力
工况：桥上无活载，汽车两个最大的轴重（140kN ）作用于台背填土的破坏棱体上，如下图示。

/
图17 车辆荷载引起土压力模型图
以DK2175+480便桥为例计算车辆荷载引起的土压力P 车：
2.tan (45)2
P B Hh φ
γ=︒-车
0i
G h B γ
=
∑
30tan(45) 2.3tan(45) 1.3322
H m φ︒
=︒-=︒-=
则：0140
0.757.4 1.3319
i
G h m B γ
==
=⨯⨯∑
式中：h ——等代土层厚度
0——破坏棱柱体长度
可得：2230.tan (45)7.419 2.30.75tan (45)812
2
P B Hh kN φγ︒=︒-=⨯⨯⨯⨯︒-=车
其他各桥车辆荷载引起的土压力P 车列表计算结果。

见表3。

1.33
1.33 1.33 1.21 7.2桥台地基承载力及抗倾覆检算 计算模型如下图示：
δmax
δxin
单位：
图18 地基承载力检算模型图
图19 桥台抗倾覆检算模型图
图中：P 车——活载引起的土压力 P 土——台背填土主动土压力 7.2.3各桥台检算
7.2.3.1 DK2175+480 1-8m 便桥
⑴地基承载力检算
1
382454836i
F R
G kN =+=+=∑∑
1
3 2.30.3650.1350.3653820.135********.33
H M R G
P kN m =-+
=⨯-⨯+⨯=∑主 22
3
8.4 1.8 4.5366
bh w m ⨯===
max
1065836228[]1208.4 1.8 4.53a min
a
a
kp kp F M kp A
W
σσ++=±=
±=<=⨯∑∑
式中:A ——扩大基础底面积 W ——扩大基础底截面模量 ⑵对基础合力偏心矩的限制：0e ρ<
0228 1.80.270.3836
66M h e m m F ρ=
==<===∑∑
⑶桥台抗倾覆稳定检算 倾覆力矩:
2.3 2.381124188.2323
H H M P P kN m =+=⨯+⨯=∑倾覆车
主 稳定力矩:
0.90.9 1.0350.53536747.623.5446.M
G G G R kN m =+++=++=∑123稳定
稳定
系数K 0=
2.4 1.3M M =>稳倾446
＝188
经检算，该桥台在地基承载力和抗倾覆稳定方面满足要求。

7.2.3.2 DK2175+584 1-8m 便桥
⑴地基承载力检算
1
382306688i
F R
G kN =+=+=∑∑
13 2.30.30.20.33820.22585175.33
H M R G P kN m =-+
=⨯-⨯+⨯=∑主 22
3
5.9 1.8 3.266
bh w m ⨯===
max 11911688175[]1205.9 1.8 3.2
a min
a
a kp kp F
M kp A
W
σσ++=±
=
±=<=⨯∑
∑ ⑵对基础合力偏心矩的限制：0e ρ<
0175 1.80.250.3688
66M h e m m F ρ=
==<===∑∑ ⑶桥台抗倾覆稳定检算 倾覆力矩:
2.3 2.38185158.2323
H H M
P P kN m =+=⨯+⨯=∑倾覆
车
主 稳定力矩:
0.90.9 1.10.613212127.535.4316.M
G G G R kN m =+++=+++=∑123稳定
稳定系数K 0=
2 1.3M M =>稳倾316
＝158。

经检算，该桥台在地基承载力和抗倾覆稳定方面满足要求。

7.2.3.3 DK2175+596 1-8m 便桥
⑴地基承载力检算
1
382419811i
F R
G kN =+=+=∑∑
13 2.1
0.3650.1350.3653820.135********.33
H M R G P kN m =-+
=⨯-⨯+⨯=∑主 223
8.4 1.8 4.566
bh w m ⨯===
max 1008811207[]1208.4 1.8 4.5
a min
a a kp kp F
M kp A
W
σσ++=±
=
±=<=⨯∑
∑
⑵对基础合力偏心矩的限制：0e ρ<
0207 1.80.260.3811
66M h e m m F ρ=
==<===∑∑ ⑶桥台抗倾覆稳定检算 倾覆力矩:
2.1 2.181106159.2323
H H M P P kN m =+=⨯+⨯=∑倾覆车
主 稳定力矩:
0.90.9 1.0350.535335.747.631.6415.M
G G G R kN m =+++=++=∑123稳定
稳定系数K 0=
1.3M M =>稳倾415＝
2.6159
经检算，该桥台在地基承载力和抗倾覆稳定方面满足要求。

7.2.3.4 DK2176+455 1-8m 便桥
⑴地基承载力检算
1
382208590i
F R
G kN =+=+=∑∑
1
3
2.3
0.2750.2250.2753820.2251969162.33H M R G P kN m =-+=⨯-⨯+⨯=∑主
max
1349631162[]1504.9 1.8 2.6a min
a a kp kp F M kp A W σσ++=±=±=<=⨯∑∑2234.9 1.8 2.666
bh w m ⨯===0
162 1.80.260.363166M h e m m F ρ===<===∑∑
13 2.10.250.250.253820.251761134.33
H M R G P kN m =-+
=⨯-⨯+⨯=∑主 22
3
4.8 1.8 2.666
bh w m ⨯===
max 11917590134[]1204.8 1.8 2.6
a min
a
a kp kp F
M kp A
W
σσ++=±
=
±=<=⨯∑
∑合格
⑵对基础合力偏心矩的限制：0e ρ<
134 1.80.230.359066M h e m m F ρ===<===∑∑
⑶桥台抗倾覆稳定检算 倾覆力矩:
2.1 2.1
8161127.2323
H H M P P kN m =+=⨯+⨯=∑倾覆车
主 稳定力矩:
11 1.250.7580112160.7542256.M
G G G R kN m =+++=+++⨯=∑123稳定
稳定系数K 0=
1.3M M =>稳倾256＝2127
经检算，该桥台在地基承载力和抗倾覆稳定方面满足要求。

7.2.3.5 DK2177+165 1-8m 便桥
⑴地基承载力检算
1
382249631i F R G kN =+=+=∑∑
⑵对基础合力偏心矩的限制：0e ρ<
1
3
2.3
0.3650.1350.3653620.135********.33
H M R G P kN m =-+=⨯-⨯+⨯=∑主
max 1055805221[]1508.2 1.8 4.43a min
a
a kp kp F M kp A W σσ++=±=±=<=⨯∑∑合格
223
8.2 1.8 4.4366bh w m ⨯===0.90.9 1.1250.6252072137265.M
G G G R kN m
=+++=++=∑123稳定
⑶桥台抗倾覆稳定检算 倾覆力矩:
2.3 2.38169146.2323
H H M P P kN m =+=⨯+⨯=∑倾覆车
主 稳定力矩:
稳定系数K 0=
1.3M M =>稳倾265＝1.8146
经检算，该桥台在地基承载力和抗倾覆稳定方面满足要求。

7.2.3.6 DK2175+380 1-6m 便桥
⑴地基承载力检算
R 1=362kN ，计算同8m 跨梁，这里略
1
362443805i F R G kN =+=+=∑∑
⑵对基础合力偏心矩的限制：0e ρ<
221 1.80.270.380566M h e m m F ρ===<===∑∑
合格
⑶桥台抗倾覆稳定检算 ①荷载
梁体、桥面和栏杆对台的荷载: R= 6.5 6.5 6.5
0.5889 3.50.2690.445222
kN ⨯
⨯+⨯⨯⨯+⨯= G1=194kN ， G2=204kN ， G3=45kN 。

124,81P kN P kN ==主车。

②抗倾覆稳定检算 将以上荷载对A 点取弯矩:
21[][])2
0.283[]1200i si p i
si p a
p u A u A m kp τστπσ=∑+=2（—桩的周长，1.884m ，—土层厚度，10.6m ，
—桩周土的极限侧阻力，55kPa,
—桩底面积r —地基允许承载力粗砂松散
2.6-8.0原地面标高
桩底标高倾覆力矩:
2.3 2.381124188.2323
H H M P P kN m =+=⨯+⨯=∑倾覆车
主 稳定力矩:
0.90.9 1.0350.5353232618436.M
G G G R kN m =+++=++=∑123稳定
稳定系数K 0=
2.3 1.3M M =>稳倾436＝188
经检算，该桥台在地基承载力和抗倾覆稳定方面满足要求。

7.2.3.7 DK2170+830便桥2—15m 贝雷梁桥
本桥钢管桩基础，地质土层为粗砂松散。

钢管桩打入基岩0.1米，按摩擦桩结合柱桩设计；钢管桩基础,φ60cm(外径),壁厚10mm 。

地质情况: 见图20示。

桩顶最大荷载R=415kN
钢管桩对地基的最大竖向荷载：P=R+G 桩=415+17.7=433kN 式中：G 桩——钢管桩自重，G 桩=17.7kN
单桩允许承载力：
则：11[][]) 1.84410.6550.2831200)7072
2
i si p p u A kN τσ=∑+=⨯⨯+⨯=（（ P=433<[]707p kN =
-8.0-5.27-4.27-2.60
1.70
砾砂中密粘土，I =0.68
L
L
粘土，I =0.66粗砂中密
桩底标高
3.70淤泥质土原地面标高
图20 桩位处地质剖面图
本桥钢管桩的地基承载力满足设计荷载要求。

7.2.3.8 DK2175+900便桥2—15m 贝雷梁桥
本桥钢管桩基础，地质土层为淤泥质粘土、粘土、砾砂。

钢管桩φ60cm(外径),壁厚10mm 。

按摩擦桩设计。

图21 桩位处地质剖面图
桩顶最大荷载R=415kN
钢管桩对地基的最大竖向荷载：P=R+G 桩=413+17.7=433kN 单桩允许承载力：
1
[][])2
[][]0
i si p i
si p p p u A u A A τστσσ=∑+=（，
—桩的周长，1.884m ，
—土层厚度m ，—桩周土的极限侧阻力kPa,—桩尖承载力,取
P=433<[]581.24p kN =
本桥钢管桩的地基承载力满足设计荷载要求。

8.枕木检算
8.1 抗弯强度、刚度计算
枕木采用东北松木，截面宽×高（20×26）cm ，容许应力
[][]a a =14.5MP 2.3MP στ=
枕木的自重相对较小，忽略不记 建立抗弯最不利模型
[]max 222
max 3344
3334
64
11
70 1.0818.9m 4411
W=202622536618.98.3914.5W 22530.20.26 2.93101212111070 1.08 5.7100.57 2.748481110 2.9310400
a a
a M pl kN bh cm M MP MP bh I m E MP pl l f m mm mm EI σσ---=
=⨯⨯=•=⨯⨯====<=⨯===⨯=⨯⨯===⨯=<=⨯⨯⨯⨯（合格）（合格）·
8.2 抗剪计算
建立抗剪最不利模型
[]343212026292931216907016900.202 2.02 2.32929320
m m a a cm S cm QS kN MP MP b ττ=⨯⨯==⨯⨯=⨯====<=⨯m m 支坐反力Q=P=70kN
I 1515（20）24
（合格）I 经检算枕木抗弯强度，刚度和抗剪均满足要求！。