最新工字钢便桥设计及荷载验算书

工字钢便桥设计及荷

载验算书

工字钢便桥设计及荷载验算书

一、概况

为保证施工便道畅通，并保证崆峒山后峡水库定期泻水的需要，经研究决定在胭脂河上修建一座跨河便桥。

从结构可靠性、经济性及施工工期要求等多方面因素综合考虑，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，各组工字钢分别由Ф22钢筋横向连接为一整体，保证6片工字钢整体受力，两组工字钢间由10mm钢板连接，钢板底部横向焊接Ф22钢筋做肋，保证小型车辆及三轮农有用车通过。

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，再加上联结钢筋及钢板重量，单片工字钢自重按1KN/m计算，及q=1KN/m。

2、P值确定

根据施工需要，并通过调查，便桥最大要求能通过后轮重60吨的大型车辆，及单侧车轮压力为300KN ，单片45b 工字钢尺寸如图2：

单侧车轮压力由6片梁同时承受，其分布如图3：

单侧车轮压力非平均分配于6片梁上，因此必须求出车轮中心点处最大压力m ax f ，且车轮单个宽25cm ，45b 工

字钢翼板宽15cm ，每片工字钢间横向间距为5cm ，因

此单侧车轮至少同时直接作用于两片工字钢上。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/2，单片工字钢受集中荷载为m ax f /2=75KN 。

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 90)2.01(75=+⨯=。 三、结构强度检算

图2（单位：mm

）

图3

由图1所示单片工字钢受力图示，已知q=1KN/m ，P=90KN ，工字钢计算跨径l =11.2m ，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 。

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 ⋅=⨯+⨯=+=68.2674

2.11/908)2.11(/14822max

最大剪力（当P 接近支座处时）

KN KN m m KN P ql V 6.95902

2.11/12max

=+⨯=+= 2、验算强度 正应力验算：

[]MPa MPa cm m KN w M 2105.178150068.267/3max =<=⋅==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 1201.17)5.13414(6.95max =<=⨯==ττ 3、整体挠度验算

工字钢梁容许挠度[]cm cm l f 8.2400/1120400/===,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=1KN/m F=360KN E=206×105/cm 2 I=33760cm 4×6

()

6

33760/10

20648)1120(360384)1120(/165425

34⨯⨯⨯⎥

⎦

⎤⎢⎣⎡⨯+⨯⨯⨯=cm cm cm KN cm m KN f =cm 82.2

考虑车辆荷载非集中荷载，后轮轴重如达60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 )140560(-= cm b )140560(+= 94.04212≈==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 8.265.282.294.0=<=⨯=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60吨，但根据进出工地车辆统计，一般车重不超过40吨，因此次设计可以完全满足使用要求。