钢便桥设计计算详解

         某大桥装配式公路钢便桥工程专项施工方案之一

设计计算书

二〇一六年三月六日

**大桥工程专项施工方案

装配式公路钢便桥设计计算书

1、工程概况

1.1 **大桥

**大桥工程位于福建省**。**位于东溪中游，新建**大桥距离**大坝约5km。桥梁建成后，将代替既有**成为跨越**的主要通道，往西方向可通往**和**，往东途经县道**可通往**和**市区。

**大桥桥梁中心桩号为K0+102.5，桥跨布置为(5x35)m，起始桩号：K0+009， 终止桩号: K0+196，桥梁全长187m。本桥平面位于直线上，纵断面纵坡1.4%。上部横断面采用4片预应力混凝土后张T梁布置，先简支后连续结构，梁墩正交，梁高2.3m。

桥梁单幅布置，宽度为8m，双向二车道，横断面布置1m(人行道)+7m(行车道)+1m(人行道）。桥面铺装采用12cmC50防水混凝土。

该桥桥墩采用双柱式桥墩，柱径1.6m，中间设置柱间系梁，墩上接1.6m高的盖梁，桥墩基础采用钻孔桩，直径为1.8m；两侧桥台均采用U型台，扩大基础，两侧桥台各设一道D160型伸缩缝。

桥梁于人行道处设置单侧路灯，以方便居民和车辆的夜间通行。桥梁设计洪水频率按百年一遇进行设计，并考虑以后水库扩容后库水位提升对桥梁的影响。根据《***大桥防洪影响评价报告》，**大坝百年一遇水位为98.66m，按水面坡降换算到桥址处为98.78m，水库扩容后库水位提升1.02m，因此百年一遇设计水位为99.80m，本设计梁底最低高程104.39m。

     桥梁详细情况参见附件1: **大桥桥型布置图。

1.2 钢便桥

为克服河流障碍，完成和安大桥基础和墩身工程施工作业，必须修建施工临时便桥，根据桥梁工程建设管理规定，编制该专项报告。

2、编制依据 

1)《**大桥工程一阶段施工图设计文件》，**交通勘测设计院。2015年9月。

2)《**大桥工程施工招标文件》

3)《**大桥工程施工投标文件》

4)《HNJ5253GJB(9m)的砼搅拌运输车技术资料》，海诺集团。

5)《321装配式公路钢桥使用手册》；

3、参照规范

1)《公路桥涵施工技术规范》，JTG/T F50-2011；

2)《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2015；

3)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG 62-2004）；

4)《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）；

5)《钢结构设计规范》GB50017-2003；

6)《公路圬工桥涵设计规范》JTG D61-2005；

4、分析软件

CsiBridge 17.2版

5、便桥计算

5.1主要结构参数

5.1.1跨度

受插打钢管桩基础履带吊车吊臂，便桥跨度采用9m。

5.1.2便桥标高

根据**管理处提供库区水位调洪资料，确定桥面标高为常水位高程，采用91.5m。桥下净空设定为3m，则梁底高程确定为94.5m。

5.1.3桥长

根据桥跨布置，桥长为180m。

5.1.4结构体系

便桥采用9m连续梁结构，由装配式公路钢桥拼装，基础采用φ630*10钢管桩基础，每墩位设置六根钢管，桩顶安装2I32b作为横梁，梁部采用6榀贝雷架，间距0.9+0.9+1.2+0.9+0.9m，贝雷梁上横向安装I20b横梁，横梁位于贝雷架节点位置，间距705+705+705+705mm，横梁上铺设由[25槽钢和钢板焊接空心方钢，槽向向上，间距300mm，在桥面槽钢上焊制φ12mm带肋短钢筋作为防滑设施。

5.1.5设计荷载

   根据施工阶段可能出现的荷载，设计采用以下荷载条件计算：

1)混凝土运输车车辆荷载(以下简称"车辆荷载")

根据《HNJ5253GJB(9m³)的砼搅拌运输车技术资料》，其荷载布置如图5.1.4。1跨内仅布置1台。

图5.1.4-1  混凝土运输车车辆荷载

2)履带吊荷载(以下简称"履带荷载")

架梁时采用55t履带吊，吊重按15t考虑，1跨内仅布置1台。参考SCC550C55t履带吊技术资料，其荷载布置如图如下：

图5.1.4-2  55t履带吊荷载

5.1.6材料

1)桁架

桁架采用16Mnq，fs=310Mpa; fv=180Mpa;fce=400Mpa。

2)销子

材料为30CrMnTi，直径为49.5mm，重3kg。

3)弦杆螺栓

规格为M36×110，材料为16Mn，重８kg，容许抗剪力为150kN，容许拉力为80kN。

4)外购材料

钢板和型钢采用Q345B钢。

5)钢弹性模量

Es＝2.06×105MPa；

5.2桥面计算

5.2.1桥面板

纵梁采用C25a加焊10mm钢板形成箱型结构，其计算简图为4跨连续梁。C25a主要参数如下:

5.2.2轮压强度计算

表5.2.1		轮压强度计算
序号	车辆类型		项目	变量	单位	计算公式	参数值
1	混凝土运输车		分布宽度	B	m		0.6
2			跨度	L	m		0.2
3			后轮轴重	P	Kn		125
4			面积分布压力	oa	kPa	[5]/[4]/[3]	1041.667
5	履带吊车		履带宽度	BL	m		0.700
6			履带集度	QL	kn/m		72.000
7			履带面积集度	qa1	kPa	[6]/[5]	102.857
8			吊载不均匀系数	k1		考虑1/3着地	3.000
9			分布集度	qa	kPa	[7]*[8]	308.571
10	最不利轮压			qa			1042.000

5.2.3桥面板检算

桥面板宽度250mm，厚度6mm，承受轮压1042Kpa，按2边支撑无限长(分析采用3m)单向板计算。计算结果如下：

1)主应力

其最大主应力s11=245Mpa，满足要求。

2)挠度

最大挠度：f=1.4mm，L/f=250/1.4=178>150。

5.3桥面纵梁检算

纵梁计算时，因不利荷载工况明确，可采用CsiBridge静力计算。

5.3.1计算简图

计算简图采用4跨等间距连续梁,模型如图5.3.1

图5.3.1 桥面纵梁,模型图

5.3.2截面特性

图5.3.2截面几何参数

5.3.3荷载

5.3.3.1恒载

程序根据材料密度自动计算。

5.3.3.2车辆荷载

车辆轮压分布宽度为0.6m，纵肋间距为0.30m，考虑2片梁共同承受，则P=125/2=62.5kN。车轮间距为1.35m，另1轮作用在邻跨。程序通过移动荷载加载。

图5.3.3.2 车辆移动荷载参数

5.3.3.3履带荷载

履带分布宽度0.7m，长度4.5m，分配梁数n=0.7/0.3=2.333,则所分配履带压力QL=34.286kN/m。

图5.3.3.3 履带移动荷载参数

5.3.4荷载组合

5.3.4.1车辆荷载组合

5.3.4.2履带荷载组合

5.3.5弯矩图

5.3.5.1车辆荷载组合

5.3.5.2履带荷载组合

5.3.6内力表

表5.3.6	纵梁内力表
序号	Frame	OutputCase	StepType	V2	M3
	Text	Text	Text	KN	KN-m
1	1	COMB_TRUSS	Max	5.2	0
2	1	COMB_TRUSS	Min	-46.53	0
3	1	COMB_TRACK	Max	1.32	0
4	1	COMB_TRACK	Min	-5.423	0
5	2	COMB_TRUSS	Max	5.739	8.1924
6	2	COMB_TRUSS	Min	-46.433	-1.0029
7	2	COMB_TRACK	Max	1.417	0.9472
8	2	COMB_TRACK	Min	-5.326	-0.2413
9	3	COMB_TRUSS	Max	42.35	10.1975
10	3	COMB_TRUSS	Min	-12.011	-2.0228
11	3	COMB_TRACK	Max	4.1	1.4
12	3	COMB_TRACK	Min	-1.047	-0.4996
13	4	COMB_TRUSS	Max	42.447	6.3767
14	4	COMB_TRUSS	Min	-11.915	-3.0599
15	4	COMB_TRACK	Max	4.197	1.1201
16	4	COMB_TRACK	Min	-0.95	-0.7751
17	5	COMB_TRUSS	Max	8.432	1.0341
18	5	COMB_TRUSS	Min	-73.114	-5.1831
19	5	COMB_TRACK	Max	1.603	0.1942
20	5	COMB_TRACK	Min	-18.904	-2.3474
21	6	COMB_TRUSS	Max	15.034	5.9292
22	6	COMB_TRUSS	Min	-35.343	-3.944
23	6	COMB_TRACK	Max	2.843	1.0942
24	6	COMB_TRACK	Min	-6.415	-0.6926
25	7	COMB_TRUSS	Max	15.131	8.3444
26	7	COMB_TRUSS	Min	-35.246	-3.919
27	7	COMB_TRACK	Max	2.94	1.7536
28	7	COMB_TRACK	Min	-6.318	-0.7396
29	8	COMB_TRUSS	Max	54.25	5.2935
30	8	COMB_TRUSS	Min	-8.843	-3.9219
31	8	COMB_TRACK	Max	12.222	0.95
32	8	COMB_TRACK	Min	-1.869	-0.8038
33	9	COMB_TRUSS	Max	8.747	1.1197
34	9	COMB_TRUSS	Min	-54.352	-5.0474
35	9	COMB_TRACK	Max	2.311	0.4431
36	9	COMB_TRACK	Min	-12.32	-2.1243
37	10	COMB_TRUSS	Max	8.844	5.2943
38	10	COMB_TRUSS	Min	-54.255	-3.9219
39	10	COMB_TRACK	Max	2.408	0.9031
40	10	COMB_TRACK	Min	-12.223	-0.8374
41	11	COMB_TRUSS	Max	35.242	8.3432
42	11	COMB_TRUSS	Min	-15.135	-3.919
43	11	COMB_TRACK	Max	6.856	1.7188
44	11	COMB_TRACK	Min	-2.941	-0.48
45	12	COMB_TRUSS	Max	35.339	5.9308
46	12	COMB_TRUSS	Min	-15.038	-3.9443
47	12	COMB_TRACK	Max	6.953	1.08
48	12	COMB_TRACK	Min	-2.844	-0.9695
49	13	COMB_TRUSS	Max	1.273	1.0341
50	13	COMB_TRUSS	Min	-76.503	-5.1835

最大正弯矩: Mmx=10.1975kNm

最大正弯矩: Mmn=-5.1831 kNm

5.3.7应力检算

1)截面特性

表5.3.7		桥面纵梁几何特性
序号	部件		宽度	厚度	面积	型心高度	面积矩	自身惯矩	心心差	面积惯矩	合计惯矩	截面模量
			B	T	A	yc	Ayc	I0	Hc	IA	Ix	W
1	顶板		250	10	2500	83	207500	20833	36.423	3316554	3337388	187769
2	腹板		24	78	1872	39	73008	949104	-7.577	107478	1056582
3	底板		250	7	1750	2.65	4638	7146	-43.927	3376795	3383941
					6122	46.58	285146	977083		6800828	7777911	166990

2)截面检算

表5.3.7-2		纵梁截面检算
序号	项目		变量	单位	计算公式	参数值	备注
1	最大弯矩		Mnx	KN/M		10.1975
2	下缘截面模量		W2	mm3		166990
3	上缘截面模量		W1	MM3		187769
4	下缘应力		S2	Mpa	Mmx/W2	61
5	上缘应力		S1	Mpa		54
6	材料容许应力		[S]	Mpa		310	满足

5.3.8跨中挠度

表5.3.8	纵梁跨中挠度
序号	Joint	OutputCase	StepType	U3
	Text	Text	Text	m
1	3	DEAD		-6.53E-07
2	3	TRUSS	Max	5.90E-05
3	3	TRUSS	Min	-2.69E-04
4	3	TRACK	Max	1.50E-05
5	3	TRACK	Min	-4.00E-05
6	7	DEAD		-3.07E-07
7	7	TRUSS	Max	1.13E-04
8	7	TRUSS	Min	-2.16E-04
9	7	TRACK	Max	2.10E-05
10	7	TRACK	Min	-4.90E-05
11	11	DEAD		-3.07E-07
12	11	TRUSS	Max	1.13E-04
13	11	TRUSS	Min	-2.16E-04
14	11	TRACK	Max	2.60E-05
15	11	TRACK	Min	-4.80E-05
16	15	DEAD		-6.53E-07
17	15	TRUSS	Max	5.90E-05
18	15	TRUSS	Min	-2.69E-04
19	15	TRACK	Max	1.50E-05
20	15	TRACK	Min	-6.00E-05

活载作用下挠度z=0.3mm，L/F=2480,满足要求。

5.3.9支座反力

表5.3.9		纵梁支座反力表
序号	Joint		COMB_TRUSS		COMB_TRACK
	Text		Max	Min	Max	Min
1	1		46.53	-5.2	5.423	-1.32
2	5		84.359	-9.705	35.9	-1.684
3	9		87.866	-10.523	38.175	-4.084
4	13		84.361	-9.705	39.749	-1.684
5	17		87.652	-5.1	15.685	-1.294

5.4横梁检算

5.4.1计算简图

横梁采用I20b,担设在装配式公路钢桥的上弦节点位置, 装配式公路钢桥横向布置6片,其间距为0.9*2+1.2+0.9*2。按支撑于装配式公路钢桥的弹性支塍连续梁计算。

5.4.2装配式公路钢桥弹性支承刚度

建立主桁计算模型，模型见图5.4.2。

图5.4.2 主桁计算模型

在第1跨跨中作用1kN作用力时，其挠度为4.422E-5m，则刚度K=1/0。0442=22614kN/m。

5.4.3横梁模型

根据前述分析，建立横梁模型如图5.4.3。

图5.4.3 横梁模型图

5.4.4作用荷载

5.4.4.1恒载

程序根据材料密度自动计算。

5.4.4.2车辆荷载

纵梁作用在横梁上的最大压力为87.866kN，车辆轮压分布宽度为0.6m，则q=87.866/0.6=146kN/m，程序通过移动荷载加载。

5.4.4.3荷载组合

由于在纵梁计算反力时已包括荷载分项系数，在横梁分析中不在考虑。组合如下：

5.4.5计算结果

5.4.5.1横梁弯矩包络图

5.4.5.2内力表

表5.4.5.2		横梁单元内力
Frame	V2_KN			M3_KN-m
Text	Max		Min	Max	Min
1	-0.1		-87.7	-0.0493	-26.3293
2	26.75		-6.51	12.0159	-22.9529
3	13.385		-44.986	6.7269	-19.6319
4	19.803		-29.527	13.7999	-12.1687
5	15.994		-54.606	12.196	-5.176
6	36.068		-11.726	13.2325	-3.9231
7	35.999		-11.794	20.92	-3.2372
8	31.201		-31.201	20.92	-3.2372
9	36.095		-11.698	11.3626	-4.239
10	15.994		-54.606	12.196	-5.176
11	19.803		-29.527	13.7999	-12.1687
12	13.385		-44.986	6.7269	-19.6319
13	26.709		-6.551	16.0253	-21.8397
14	26.75		-6.51	12.0159	-22.9529
15	-0.1		-87.7	-0.0493	-26.3293

5.4.6截面检算

表5.2.1	横梁截面检算
序号	项目	变量	单位	计算公式	参数值	备注
1	作用弯矩	M	kNm		20.92
2	截面模量	W	cm3		188
3	截面应力	σ	Mpa	M/W	111
4	材料容许应力	[σ]	MPa		310	满足
5	截面惯性矩	Ix	cm3		1880
6	剪切模量	S	mm3		100076
7	剪力	Q	Kn		36
8	剪应力	τ	MPa	QS/IB	35
9	容许剪应力	[τ]	MPa		180	满足

5.4.7挠度检算

表5.4.7	各跨跨中挠度
序号	节点号	DEAD工况	TRUSS工况	COMB工况
1	3	-1.200E-05	-2.632E-03	-2.4E-03
2	5	-1.200E-05	-2.396E-03	-2.408E-03
3	8	-1.300E-05	-2.661E-03	-2.674E-03
4	11	-1.200E-05	-2.396E-03	-2.408E-03
5	14	-1.200E-05	-2.632E-03	-2.4E-03

跨挠比L/f=451>200满足要求。

5.5 主桁计算

5.5.1分配系数计算

由于我们关心主桁跨中截面的内力情况，故本计算书仅计算跨中主梁的分配系数。

5.5.1.1 1号梁分配系数

表5.5.1.1		1号梁分配系数
梁号	Joint		U3	系数影响线	轮压值
	Text		m
1	2		-3.800E-05	0.858	0.429
2	4		-9.711E-06	0.219	0.110
3	6		1.311E-06	-0.030
4	10		1.844E-06	-0.042
5	12		5.080E-07	-0.011
6	15		-2.358E-07	0.005
	合计		-4.428E-05		0.539

5.5.1.2 2号梁分配系数

表5.5.1.2		2号梁分配系数
梁号	Joint		U3	系数影响线	轮压值
	Text		m
1	2		-9.711E-06	0.218
2	4		-2.300E-05	0.516	0.258
3	6		-1.200E-05	0.269
4	10		-1.049E-06	0.024	0.042
5	12		7.012E-07	-0.016
6	15		5.080E-07	-0.011
	合计		-4.455E-05		0.301

5.5.1.3 3号梁分配系数

表5.5.1.3		3号梁分配系数
梁号	Joint		U3	系数影响线	轮压值
	Text		m
1	2		1.311E-06	-0.029
2	4		-1.200E-05	0.269
3	6		-2.500E-05	0.561	0.281
4	10		-9.658E-06	0.217
5	12		-1.049E-06	0.024	0.044
6	15		1.844E-06	-0.041
	合计		-4.455E-05		0.325

因此，最大分配梁号为1号梁。

5.5.2计算模型

贝雷架按4*9m为一联计算，采用平面杆系结构建模，桁架片之间采用梁端释放自由度模拟铰接，贝雷架的荷载由分配横梁传递，程序采用车辆荷载折减方式考虑分配系数。

5.5.3截面特性

5.5.3.1弦杆

5.5.3.2腹杆

5.5.3.3桥面纵梁

5.5.3.4连接特性

连接特性主要应用于纵梁和上弦节点的连接。

5.5.4作用荷载

5.5.4.1恒载

主桁和纵梁自重程序根据材料密度自动计算。

5.5.4.2横梁荷载

表5.5.4.2	横梁换算节点力
序号	项目	变量	单位	计算公式	参数值
1	横梁面积	A	cm2		27.57
2	比重	ρ	Kn/m3		78.5
3	长度	L	m		6
4	单根重	g1	Kn		1.299
5	分配节点力	F	kN		0.216

横梁荷载作用在主桁节点上，见图5..5.4.2

5.5.4.3车道荷载

本桥控制活载为前述的车辆荷载(TRUSS),且每跨仅作用但辆荷载,该移动荷载采用布局线+车道+车辆荷载进行分析,车辆特性如图5.5.4.3。

图5.5.4.3  车辆荷载

5.5.5荷载组合

5.5.6主要杆件内力及检算

5.5.6.1上弦杆

1)轴力图

2)轴力表

表5.5.6.1-2	上弦杆轴力(1/2杆件)
序号	Frame	P_KN		序号	Frame	P_KN
	Text	max	min		Text	max	min
1	241	0.0	0.0	49	259	-1.1	-95.5
2	241	0.0	0.0	50	259	-1.1	-95.5
3	242	38.8	-1.3	51	260	-2.2	-82.3
4	242	38.8	-1.3	52	260	-2.2	-82.3
5	242	38.8	-1.3	53	260	-2.2	-82.3
6	243	12.4	-24.5	54	261	2.9	-48.7
7	243	12.4	-24.5	55	261	2.9	-48.7
8	243	12.4	-24.5	56	261	2.9	-48.7
9	244	62.1	-3.3	57	262	56.5	-13.7
10	244	62.1	-3.3	58	262	56.5	-13.7
11	244	62.1	-3.3	59	262	56.5	-13.7
12	245	32.2	-26.4	60	263	23.5	-35.8
13	245	32.2	-26.4	61	263	23.5	-35.8
14	245	32.2	-26.4	62	263	23.5	-35.8
15	246	94.8	0.3	63	2	92.8	-0.6
16	246	94.8	0.3		2	92.8	-0.6
17	247	94.8	0.3	65	265	92.8	-0.6
18	247	94.8	0.3	66	265	92.8	-0.6
19	248	84.8	-7.5	67	266	91.2	-7.0
20	248	84.8	-7.5	68	266	91.2	-7.0
21	248	84.8	-7.5	69	266	91.2	-7.0
22	249	81.0	3.2	70	267	75.5	-2.2
23	249	81.0	3.2	71	267	75.5	-2.2
24	249	81.0	3.2	72	267	75.5	-2.2
25	250	75.0	-2.0	73	268	74.9	-1.9
26	250	75.0	-2.0	74	268	74.9	-1.9
27	250	75.0	-2.0	75	268	74.9	-1.9
28	251	101.5	3.5	76	269	.2	-7.6
29	251	101.5	3.5	77	269	.2	-7.6
30	251	101.5	3.5	78	269	.2	-7.6
31	252	93.7	-0.4	79	270	114.6	-1.9
32	252	93.7	-0.4	80	270	114.6	-1.9
33	253	93.7	-0.4	81	271	114.6	-1.9
34	253	93.7	-0.4	82	271	114.6	-1.9
35	254	17.4	-43.3	83	272	21.7	-35.9
36	254	17.4	-43.3	84	272	21.7	-35.9
37	254	17.4	-43.3	85	272	21.7	-35.9
38	255	57.4	-12.2	86	273	55.9	-12.3
39	255	57.4	-12.2	87	273	55.9	-12.3
40	255	57.4	-12.2	88	273	55.9	-12.3
41	256	1.9	-54.6		274	3.6	-48.6
42	256	1.9	-54.6	90	274	3.6	-48.6
43	256	1.9	-54.6	91	274	3.6	-48.6
44	257	4.0	-74.9	92	275	4.5	-74.9
45	257	4.0	-74.9	93	275	4.5	-74.9
46	257	4.0	-74.9	94	275	4.5	-74.9
47	258	-1.1	-95.5	95	276	0.1	-88.0
48	258	-1.1	-95.5	96	276	0.1	-88.0

Nmax=115kN

Nmin=-96kN

3)弦杆检算

表5.5.6.1-3		横梁截面检算
序号	项目		变量	单位	计算公式	参数值	备注
1	1C10面积		A1	CM2		12.74
2	1C10面积		A2	CM2		25.48
3	材料容许应力		[σ]	MPa		310
4	杆件容许拉力		[Nt]	KN		790
5	计算拉力		Nt	KN		115	满足
6	C10x轴截面惯性矩		IX1	CM4		198.300
7	2C10x轴截面惯性矩		Ix2	cm4		396.600
8	绕x轴回转半径		RX	CM	SQRT（IX/A）	3.945
9	绕x轴自由长度		Lx	cm		70.500
10	长细比		λx			17.870
11	C10绕y轴自身惯性矩		Iy0			25.6
12	C10y轴型心距		yc	cm		1.52
13	C10y轴轴心距		ya	cm		5.52
14	C10绕y轴面积惯性矩		IA	CM4		776.386
15	C10绕y轴惯性矩		Iy		Iy0+IA	801.986
16	绕y轴回转半径		Ry	CM	SQRT（Iy/A）	5.610
17	绕y轴自由长度		Lx	cn		282
18	长细比		λy			50.265
19	计算长细比		λyc			60.903
20	稳定系数		φ			0.802
21	杆件容许拉力		[Np]	KN	φ*[σ]*AA2	633
22	计算拉力		Nt	KN		96	满足

经检算，弦杆承载力满足

5.5.6.2下弦杆

1)轴力图

2)轴力表

表5.5.6.2-2		下弦杆轴力(1/2杆件)
序号		Frame	P_KN		序号	Frame	P_KN
		Text	max	min		Text	max	min
1		1	0.0	0.0	19	19	-8.3	-119.9
2		2	0.7	-1.7	20	20	-8.2	-119.4
3		3	175.1	-11.5	21	21	71.8	-99.4
4		4	175.4	-11.5	22	22	72.1	-99.4
5		5	175.4	-11.5	23	23	72.1	-99.4
6		6	335.4	-27.2	24	24	252.0	-78.3
7		7	335.4	-27.2	25	25	252.0	-78.3
8		8	334.0	-27.2	26	26	250.8	-78.1
9		9	2.6	-45.6	27	27	206.2	-52.7
10		10	2.4	-45.6	28	28	206.2	-52.6
	11	11	2.4	-45.6	29	29	206.2	-52.6
	12	12	285.5	-71.2	30	30	252.5	-74.1
	13	13	285.5	-71.2	31	31	252.5	-74.1
	14	14	283.5	-71.3	32	32	250.6	-74.1
	15	15	85.8	-93.0	33	33	72.1	-94.4
	16	16	85.4	-93.1	34	34	71.8	-94.4
	17	17	85.4	-93.1	35	35	71.8	-94.4
	18	18	-8.3	-119.9	36	36	-7.7	-114.8

3)弦杆检算

Nmax=335kN

Nmin=-119kN

根据前述检算，满足要求。

5.5.6.3竖杆

1)轴力图

2)轴力表

表5.5.6.3-2	竖杆轴力(1/2杆件)
序号	Frame	P_KN		序号	Frame	P_KN
	Text	max	min		Text	max	min
1	73	13.0	-214.9	19	157	0.2	-35.4
2	76	2.8	-2.7	20	160	-1.7	-20.7
3	79	183.7	-6.6	21	163	16.5	-44.8
4	80	152.3	-26.4	22	1	60.3	-12.8
5	83	1.2	-7.9	23	167	-0.9	-28.8
6	86	139.5	-39.1	24	170	90.4	1.4
7	87	200.9	1.7	25	171	-1.5	-66.6
8	90	4.0	0.1	26	174	11.7	-11.9
9	93	-3.2	-214.1	27	177	1.8	-60.2
10	94	3.6	-196.0	28	178	-5.0	-66.5
11	97	4.2	0.3	29	181	12.8	-12.2
12	100	193.2	-6.0	30	184	10.0	-53.3
13	101	145.4	-31.9	31	185	77.3	-11.7
14	104	1.4	-6.4	32	188	-0.7	-27.4
15	107	145.4	-31.9	33	191	76.8	-12.5
16	108	193.2	-6.5	34	192	10.8	-53.4
17	111	4.0	0.1	35	195	11.6	-12.1
18	114	5.3	-195.6	36	198	2.1	-60.2

3)弦杆检算

表5.5.6.3-3		竖杆截面检算
序号	项目		变量	单位	计算公式	参数值	备注
1	I8面积		A	CM2		9.58
3	材料容许应力		[σ]	MPa		310
4	杆件容许拉力		[Nt]	KN		297
5	计算拉力		Nt	KN		201	满足
6	I8x轴截面惯性矩		IX	CM4		99.000
8	绕x轴回转半径		RX	CM	SQRT（IX/A）	3.215
9	绕x轴自由长度		Lx	cm		75.000
10	绕x轴长细比		λx			23.331
19	绕x轴计算长细比		λxc			28.268
11	I8绕y轴自身惯性矩		I8y			12.8
16	绕y轴回转半径		Ry	CM	SQRT（Iy/A）	1.156
17	绕y轴自由长度		Ly	cm		75
18	长细比		λy			.884
19	计算长细比		λyc			78.617
20	稳定系数		φ			0.694
3	稳定容许应力		[σw]	MPa	φ*[σ]	215
21	杆件容许拉力		[Np]	KN	[σw]*A	206
22	计算拉力		Nt	KN		215	超4.32%

5.5.6.4斜杆

1)轴力图

2)轴力表

表5.5.6.4-2	斜杆轴力(1/2杆件)
序号	Frame	P_KN		序号	Frame	P_KN
	Text	max	min		Text	max	min
1	74	122.8	-14.4	25	158	15.2	-119.7
2	75	8.9	-131.7	26	159	122.4	-9.9
3	77	107.6	-11.1	27	161	10.7	-124.9
4	78	11.7	-124.7	28	162	122.9	-11.3
5	81	45.3	-70.4	29	165	70.1	-43.8
6	82	57.5	-37.9	30	166	45.7	-52.6
7	84	33.0	-61.9	31	168	71.0	-27.8
8	85	69.7	-45.9	32	169	46.4	-67.3
9	88	-3.5	-155.3	33	172	152.5	3.4
10		134.8	2.9	34	173	-5.9	-157.3
11	91	-6.6	-160.0	35	175	147.3	5.2
12	92	137.9	-7.3	36	176	7.8	-134.1
13	95	125.2	-8.2	37	179	8.6	-121.8
14	96	7.8	-145.4	38	180	132.8	-9.5
15	98	120.5	-10.5	39	182	9.4	-141.9
16	99	10.8	-140.9	40	183	138.5	-10.5
17	102	56.7	-56.5	41	186	56.7	-54.8
18	103	42.5	-50.3	42	187	55.9	-40.2
19	105	42.9	-50.1	43	1	55.6	-40.5
20	106	56.5	-57.0	44	190	57.1	-54.7
21	109	11.8	-141.2	45	193	138.7	-11.4
22	110	120.7	-11.4	46	194	10.3	-142.0
23	112	8.6	-145.4	47	196	133.0	-10.4
24	113	125.2	-8.4	48	197	8.8	-121.8

3)斜杆检算

表5.5.6.3-3	竖杆截面检算
序号	项目	变量	单位	计算公式	参数值	备注
1	I8面积	A	CM2		9.58
2	材料容许应力	[σ]	MPa		310
3	杆件容许拉力	[Nt]	KN		297
4	计算拉力	Nt	KN		153	满足
5	I8x轴截面惯性矩	IX	CM4		99.000
6	绕x轴回转半径	RX	CM	SQRT（IX/A）	3.215
7	绕x轴自由长度	Lx	cm		103.000
8	绕x轴长细比	λx			32.041
9	绕x轴计算长细比	λxc			38.822
10	I8绕y轴自身惯性矩	I8y			12.8
11	绕y轴回转半径	Ry	CM	SQRT（Iy/A）	1.156
12	绕y轴自由长度	Ly	cm		103
13	长细比	λy			.108
14	计算长细比	λyc			107.967
15	稳定系数	φ			0.511
16	稳定容许应力	[σw]	MPa	φ*[σ]	158
17	杆件容许拉力	[Np]	KN	[σw]*A	152
18	计算拉力	Nt	KN		160	5.43%

5.5.7支座反力

表5.5.7	主桁支座反力表
序号	Joint	DEAD	P_HBEAM	TRUSS_MOV		COMB_BASE
	Text	KNM	KNM	Max	Min	Max	Min
1	2	8.655	1.349	258.616	-16.724	374.068	-11.408
2	24	12.005	1.865	184.099	-2.475	274.382	13.178
3	26	10.6	1.659	172.866	-15.360	256.799	-6.717
4	48	10.327	1.607	172.996	-16.130	256.515	-8.261

5.6桩顶横梁计算

横梁采用36b工字钢双抱结构，支撑在3钢管桩上，钢管桩间距2.5m。履带吊在作业时重量为80KN，搅拌车后轮重为500KN，因此不利工况为履带吊吊打工况。当履带吊停在横梁正上方作业时，单边履带吊重量由主桁直接传递给横梁。

纵向最不利工况为插打第2孔时，为最不利工况。

5.6.1上部恒载计算

表5.6.1	墩上横梁上部恒载计算
序号	项目	变量	单位	计算公式	参数值
1	计算跨度	L	M	结构参数	9
2	桥面梁面积	A1	MM2		54
3	单根桥面梁线荷载	GL11	KN/M	A1*78.5	0.507
4	桥面梁根数	N1		6/0.3	20
5	总线荷载	GL12	KN/M	GL11*N1	10.133
6	分配给单片梁上线荷载	GL1	KN/M	GL12/6	1.6
7	分配梁线重量	GL21		查表	0.311
8	分配梁长度	L2	m	结构参数	6.000
9	单根分配梁重量	G22		GL21*L2	1.866
10	分配梁数量	N2		结构参数	12
11	合计重量	G23		G22*N2	22.392
12	总线荷载	G24	KN/M	G23/9	2.488
13	分配给单片梁上线荷载	G25	KN/M	G24/6	0.415
14	合计上部结构恒载	G3			2.103
15	主桁线重量	G4			1.920
16	合计恒载线荷载	G5			4.023

5.6.2作用效应计算

表5.6.2	各荷载反力计算
序号	项目	变量	单位	计算公式	参数值
1	计算跨度	L	M		9
2	桥面梁+桥面横梁线荷载	G1	KN/M		12.621
3	桥面梁+桥面横梁反力	RG1	KN	G1*L/2	56.794
4	主桁线荷载(单片)	G2	KN/M		1.920
5	主桁反力(单片)	RG2	KN	G1*L/2	8.0
6	活载线荷载	Q1	KN/M		160
7	活载反力	RQ1	KN		540

5.6.3荷载分配系数计算

上述荷载在墩顶横梁上通过主桁传递的荷载是不均匀的，为此，应考虑上下横梁、主桁和墩顶相互作用荷载分配系数。

1)计算模型

2)桥面恒载分配系数

在上横梁作用1kN/m荷载，如图5.6.3-2

各主桁的轴力如图5.6.3-3

其分配系数计算如表5.6.3

表5.6.3	恒载作用反力分配不均匀系数
梁号	Frame	P	分配系数
	Text	KN
1	11	-1.178	0.196
2	12	-0.748	0.125
3	13	-1.075	0.179
4	14	-1.075	0.179
5	15	-0.748	0.125
6	16	-1.178	0.196
		-6.002	1.000

3)活载分配系数

根据活载的实际分布情况，上横梁作用情况见图5.6.3-3-1

主桁轴力图如图5.6.3-3-2

其分配系数如表5.6.3-3

表5.6.3_3	履带作用反力分配不均匀系数
梁号	Frame	P	分配系数
	Text	KN
1	11	-0.039	0.028
2	12	-0.386	0.276
3	13	-0.275	0.196
4	14	-0.275	0.196
5	15	-0.386	0.276
6	16	-0.039	0.028
		-1.4	1.000

5.6.4荷载分配效应

表5.6.4		荷载分配效应
序号	作用名称		总效应	项目	主梁编号
					1	2	3
1	桥面恒载		56.794	系数	0.196	0.125	0.179
2				分配值	11.147	7.078	10.172
3	主桁		8.	系数	1.000	1.000	1.000
4				分配值	8.0	8.0	8.0
5	恒载合计				19.787	15.718	18.812
6	履带活载		540	系数	0.028	0.276	0.196
7				分配值	15.043	148.886	106.071

5.6.5横梁计算模型

5.6.6横梁作用荷载

1)恒载

程序根据材料密度自动计算。

2)上部结构传递荷载

3)履带活载

5.6.7横梁荷载组合

5.6.8横梁弯矩图

5.6.9横梁应力图

应力满足

5.6.10横梁挠度

表5.6.10	衡量挠度
序号	Joint	OutputCase	U3
	Text	Text	m
1	12	DEAD	-3.132E-06
2	12	TRACK	-6.750E-04
3	12	SDEAD	-8.000E-05
4	活载挠跨比	L/F	3407

刚度足够

5.7钢管桩计算

钢管桩采用φ630mm、壁厚8mm钢管，间距2.3m，其不利工况为第2孔完成时，包括第1、2孔恒载和履带荷载。

5.7.1钢管桩顶反力

表5.7.1	钢管桩顶反力表
序号	Joint	OutputCase	F3_KN
	Text	DEAD	SDEAD	TRACK	COMB_BASE	第2孔完成
1	3	1.056	30.948	102.742	182.243	220.8
2	6	1.946	46.739	334.517	526.745	585.167
3	9	1.056	30.948	102.742	182.243	220.8

5.7.2钢管桩材料承载力检算

表5.7.2	钢管桩检算
序号	项目	变量	单位	计算公式	参数值
1	钢管桩外径	D1	mm		630
2	壁厚	T	mm		8
3	钢管桩内径	D2	MM	D1-2T	614
4	钢管桩面积	A	mm2	0.7805*(d1^2-d2^2)	15633
5	钢管桩惯性矩	I	mm4	0.0491*(d1^4-d2^4)	756123722
6	惯性半径	R	MM	SQRT(I/A)	219.928
7	自由长度	L	MM		15000.000
8	长细比	λ		L/R	68.204
9	稳定系数	φ			0.849
10	稳定应力	σ	MPA		178.290
11	稳定压力	[N]	KN	Aσ	2787.137
12	计算压力	N	KN	提取	585.000
					满足

5.7.3钢管桩侧土承载力检算

表5.7.3	钢管桩侧土抗力检算
序号	项目	变量	单位	计算公式	参数值
1	钢管桩周长	S	M	PI*D	1.979
2	钢管桩面积	A	M2	0.7805*(d1^2-d2^2)	0.016
3	冲填土厚度	L1	M	提取	6.300
4	冲填土极限侧阻力	qs1	kPa	查地质报告	25.000
5	冲填土摩阻力	F1	KN	L1*S*QS1	311.725
6	碎块状强风化土层侧摩系数	qs2	kPa	查地质报告	110.000
7	碎块状强风化土层厚度	L2	m	提取	2.000
8	冲填土摩阻力	F2	KN	L2*S*QS2	435.425
9	合计侧摩阻力	FQ	KN	F1+F2	747.149
10	桩尖面积	Ap	m2	提取	0.016
11	中风化层承载力	qp	kPa	查地质报告	25000.000
12	桩尖阻力	FQ	KN	Ap*qp	390.815
13	承载力标准值	PK	KN	0.5*FQ+FP	7.390
14	计算承载力	N	KN	提取	585.000
					满足

6、钻孔平台计算

钻孔平台采用630钢管桩作为基础,沿水流方向设置2I40b纵梁,其上布置I32b间距60cm作为横向分配梁。其上铺设[25a(槽口向下)槽钢。

计算中应考虑车辆荷载纵横向布置时各构件的强度和刚度。

5.8.1桥面板计算

桥面板按60cm简支梁计算。计算荷载采用车辆荷载，独轮作用。

5.6.1.1内力计算

表5.6.1-1		竖杆截面检算
序号	项目			变量	单位	计算公式	参数值
1	结构参数		计算跨度	L	M		0.6
2			车辆荷载轮压强度	Qa	KPa		1042
3	纵向行驶		车辆荷载分布宽度	B	m		0.3
4			车辆荷载线集度	QL	KN/M		313
5			作用长度	L1	M		0.200
6			支座反力	R1	KN	0.5*QL*L1	31.260
7			无载边距	A1	M	0.5*(L-L1)	0.200
8			跨中弯矩	ML	KNM	LA*R1+0.5*R1*L1/2	6.252
9	横向行驶		车辆荷载分布宽度	B	m		0.2
10			车辆荷载线集度	QL	KN/M		208
11			作用长度	L1	M		0.600
12			支座反力	R1	KN	0.5*QL*L1	62.520
13			无载边距	A1	M	0.5*(L-L1)	0.000
14			跨中弯矩	ML	KNM	LA*R1+0.5*R1*L1/2	9.378
15			最大弯矩	Mmx			9.378
16			最大剪力	Qmx			62.520
17			桥面板自重	G	KN/M		2.747
18			自重弯矩	MG	KNM		0.124
19			自重剪力	qg	Kn		0.824
20	荷载组合		弯矩	MC	KNM		13.278
21			剪力	QC	KN		88.517

5.6.1.2桥面板检算

见表5.6.1-2

表5.6.1.2	桥面梁截面检算
序号	项目	变量	单位	计算公式	参数值
1	截面面积	A	CM2		0.6
2	截面惯性矩	Iy	cm4		175.529
3	型心边距	Z0	CM		2.065
4	上缘截面模量	W1	cm3		85.002
5	下缘边距	Z2	CM	B-Z0	5.735
6	下缘截面模量	W2	CM3		30.607
7	截面弯矩	MC	KNM		2.360
9	下缘应力	σ2	Mpa		77.108
10	面积矩	S	CM3		39.468
11	截面剪力	QC	KN		88.517
11	剪应力	τ	MPA	QS/(IT)	82.930

5.8.2纵向分配梁计算

分配梁采用I25b,搁置 在纵梁上，跨度5M，间距0.6m，按1/2车辆荷载计算。

5.6.2.1计算模型

5.6.2.2截面特性

5.6.2.3作用荷载

1)恒载

程序根据材料密度自动计算。

2)桥面梁线荷载

表5.6.2.1_4		桥面梁线荷载计算
序号	项目		变量	单位	计算公式	参数值
1	桥面梁线重量		GL	KN/M		0.3139
2	分配梁分布宽度		D1	m		0.600
3	单根桥面梁重		G1	KN		0.188
4	分配梁跨度		L2	m		5.000
5	桥面梁分布宽度		D2	m		0.300
6	桥面梁线数量		N1		L2/D1+1	18.000
7	桥面梁作用总重		F1	KN	N1*G1	3.390
8	桥面梁线荷载		QL	KN/M	F1/L2	0.678

3)移动荷载

5.6.2.4荷载组合

5.6.2.5截面弯矩

5.6.2.6截面应力

因此,截面应力足够。

5.6.2.7挠度

表5.6.2.7	跨中挠度
序号	Joint	OutputCase	StepType	U3
	Text	Text	Text	m
1	5	DEAD		-3.0900E-04
2	5	DECK		-5.0800E-04
3	5	TRUSS	Max	0.0000E+00
4	5	TRUSS	Min	-5.3434E-02

挠跨比：L/f=94，挠跨比不足

5.8.3墩顶横梁

墩顶横梁按支承于钢柱上的3连续梁计算，计算跨度2.5m，采用双根I32b型钢。

5.6.3.1计算模型

5.6.3.2截面特性

5.6.3.3作用荷载

1)自重

程序根据材料密度自动计算。

2)上部结构恒载

表5.6.3.3_2		墩顶纵梁上部恒载计算
序号	梁别	项目	变量	单位	计算公式	参数值
1	桥面梁	线重量	GL1	KN/M	查表	0.3139
2		覆盖宽度	Y1	m	结构布置	5.000
3		布置间距	D1	M	结构布置	0.3
4		分配根数	N1		y1/d1	18
5		换算线荷载	P1	m	GL1*N1	5.650
6	横向分配梁	线重量	GL2	KN/M	查表	0.420
7		计算长度	Lx	m	结构布置	5
8		单根重量	G2	KN	GL2*Lx	2.1
9		布置间距	D2	M	结构布置	0.600
10		换算线荷载	P2	KN/M	G2/D2	3.500
11	合计					9.150

3)移动荷载

5.6.3.4荷载组合

5.6.3.5截面弯矩

5.6.3.6截面最大应力

5.6.3.7截面最小应力

因此，应力满足要求。

5.6.3.8挠度

表5.6.3.8	墩上纵梁挠度
序号	Joint	OutputCase	StepType	U3
	Text	Text	Text	m
1	3	DEAD		-7.687E-06
2	3	SDEAD		-6.300E-05
3	3	TRUSS_HMOVE	Max	1.950E-04
4	3	TRUSS_HMOVE	Min	-6.520E-04
5	活载挠跨比			3834
6	7	DEAD		-2.122E-06
7	7	SDEAD		-1.700E-05
8	7	TRUSS_HMOVE	Max	1.900E-04
9	7	TRUSS_HMOVE	Min	-5.980E-04
10	活载挠跨比			4181

5.8.4平台钢管桩检算

5.8.4.1钢管桩顶反力

表5.3.9	纵梁支座反力表
序号	Joint	COMB_BASE
	Text	Max	Min
1	1	223.146	-1.224
2	5	310.434	9.313
3	9	87.866	-10.523
4	13	310.434	9.313
5	17	223.146	-1.224

5.8.4.2平台钢管桩检算

平台钢管桩压力未超过便桥钢管桩内力,可不予检算。

7、剪力支承设计

本便桥由于桩距不同，剪力支承的长度不同，其构造应根据不同的长度按构造要求设计。

7.1水平支承系

水平支承系分3种长度，分别为2.3,2.5和5.0，基本材料为[12.6。

7.1.12.3m水平支承检算

表7.1.1	2.3m水平支承检算
序号	项目	变量	单位	计算公式	参数值
1	[12面积	A	cm2	查表	15.690
2	[12绕x轴惯性矩	Ix	cm4	查表	391.466
3	[12绕y轴惯性矩	T	cm	查表	37.990
4	[12绕x轴惯性半径	Rx	cm	sqrt(Ix/a)	4.995
5	[12绕y轴惯性半径	Ry	cm	sqrt(Iy/a)	1.556
6	自由长度	L	cm		230.000
7	最大长细比	λx			147.810
8	判定				可采用单根

7.1.22.5m水平支承检算

表7.1.2	2.5m水平支承检算
序号	项目	变量	单位	计算公式	参数值
1	[12面积	A	cm2	查表	15.690
2	[12绕x轴惯性矩	Ix	cm4	查表	391.466
3	[12绕y轴惯性矩	T	cm	查表	37.990
4	[12绕x轴惯性半径	Rx	cm	sqrt(Ix/a)	4.995
5	[12绕y轴惯性半径	Ry	cm	sqrt(Iy/a)	1.556
6	自由长度	L	cm		250.000
7	最大长细比	λx			160.663
8	判定				可采用单根

7.1.35m水平支承检算(双根对肢)

表7.1.2		5m水平支承检算(双根对肢)
序号	项目		变量	单位	计算公式	参数值
1	2[12面积		A	cm2	查表	31.380
2	2[12绕x轴惯性矩		Ix	cm4	查表	782.932
3	2[12绕y轴自身惯性矩		Iy0	cm4	查表	75.980
4	型心距		Z0	cm	查表	1.590
4	2[12绕y轴面积惯性矩		Iy1	cm4	A*(T*0.5+Z0)	137.071
	2[12绕y轴惯性矩		Iy	cm4	Iy0+Iy1	213.051
4	[12绕x轴惯性半径		Rx	cm	sqrt(Ix/a)	4.995
5	[12绕y轴惯性半径		Ry	cm	sqrt(Iy/a)	2.606
6	自由长度		L	cm		500.000
7	最大长细比		λx			191.1
8	判定					采用双根

7.2斜支承系

水平支承系也分3种长度，分别为1.7、3.9、4.8和5.6m，基本材料为[12.6。其中1.7采用单根。3.9和4.8采用双根，不再检算。仅设计5.6m斜撑。

表7.2	5.6m水平支承检算(双根对肢)
序号	项目	变量	单位	计算公式	参数值
1	2[14b面积	A	cm2	查表	33.460
2	2[12绕x轴惯性矩	Ix	cm4	查表	1218.800
3	2[12绕y轴自身惯性矩	Iy0	cm4	查表	122.200
4	型心距	Z0	cm	查表	1.670
4	2[12绕y轴面积惯性矩	Iy1	cm4	A*(T*0.5+Z0)	157.560
	2[12绕y轴惯性矩	Iy	cm4	Iy0+Iy1	279.760
4	[12绕x轴惯性半径	Rx	cm	sqrt(Ix/a)	6.035
5	[12绕y轴惯性半径	Ry	cm	sqrt(Iy/a)	2.2
6	自由长度	L	cm		560.000
7	最大长细比	λx			193.668
8	判定				采用双根

二〇一六年六月十日