贝雷架便桥设计计算方法

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1、1贝雷架便桥计算书目 录第1章 设计计算说明11.1 设计依据11.2 工程概况11.3.1 主要技术参数11.3.2 便桥结构3第2章 便桥桥面系计算42.1混凝土运输车作用下纵向分布梁计算42.1.1计算简图42.1.2.计算荷载42.1.3. 结算结果52.1.4 支点反力52.2履带吊作用下纵向分布梁计算52.2.1. 计算简图52.2.2 计算荷载62.2.3 计算结果62.2.4. 支点反力62.3分配横梁的计算72.3.1.计算简图72.3.2. 计算荷载72.3.3. 计算结果7第3章 贝雷架计算93.1 混凝土运输车作用下贝雷架计算93.1.1最不利荷载位置确定93.1.2

2、最不利位置贝雷架计算模型113.1.3 最不利荷载位置贝雷架计算结果113.2 履带吊作用下贝雷架计算143.1.1 最不利位置贝雷架计算模型143.1.2 最不利荷载位置贝雷架计算结果153.1.3 腹杆加强后最不利荷载位置贝雷架计算结果17第4章 横梁及钢管桩计算213.1.横梁计算213.1.1 履带吊工作状态偏心15cm213.1.2 履带吊工作状态（无偏心）223.1.3 履带吊偏心60cm走行状态233.1.4 履带吊走行状态（无偏心）243.1.5 混凝土运输车偏心130cm通过状态263.1.6 混凝土运输车无偏心通过状态273.2最不利荷载位置钢管桩计算结果283.2.1 计

3、算荷载283.2.2 计算结果29第1章 设计计算说明1.1 设计依据；大桥全桥总布置图（修改初步设计）；铁路桥涵施工规范（TB10203-2002）；钢结构设计规范GB50017-2003；路桥施工计算手册；桥梁工程、结构力学、材料力学；其他相关规范手册。1.2 工程概况北大河特大桥：位于甘肃省嘉峪关市境内，桥梁起点DK711+296.48，桥梁终点DK712+523.05，全长1076.1m。包括7片12m空间刚构、30片32m简支箱梁、35座桥墩、2座桥台。北大河特大桥跨越跨越一条河流。河流水文情况：北大河兰新铁路便桥河段采用冰沟水文站历年实测最大洪峰流量910立方米/秒。便桥河段最大洪

4、峰相对应最大流速为3.55米/秒。共统计2005年2009年水文资料。1.3 便桥设计1.3.1 主要技术参数(1)便桥标高的确定：便桥总长度拟定153米，共设17跨，每跨长度为9米。墩身高度为7米。钢管打入河床下8米。保证在河流冲刷线以下0.5米。验算栈桥过水能力和流速的校核，已知断面形式b=153m h=7m、底坡i=0.5%。 粗糙n=0.03校核流量Q.过水面积A=BH=153*7=1071M2湿周x=B+2H=167m水力半径R=A/x=6.41m谢才系数 C=R1/6/n=42.04m1/2/s流量Q=AC=3604.8m3/s910 m3/s(该河流五年内最大洪峰流量)满足要求。

5、(2)荷载确定桥面荷载考虑以下三种情况：公路一级车辆荷载；便桥使用中最重车辆9m的混凝土运输车；便桥架设时履带吊的荷载。与公路一级车辆荷载比较混凝土运输车的轴重和轴距都非常不利，所以将其作为计算荷载，将履带吊架梁工况作为检算荷载。1台9m的混凝土运输车车辆荷载的立面及平明面如下（参考车型：海诺集团生产HNJ5253GJB(9m)）：荷载平面图荷载立面图P1=6TP2=P3=17T合计：40T履带吊架梁时荷载立面及平面如下：履带吊重50t，吊重按15t考虑。（3）钢弹性模量Es2.1105MPa；（4）材料容许应力：1.3.2 便桥结构便桥采用（12+12+9）*3连续梁结构，便桥基础采用529

6、*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4榀贝雷架，间距450+2700+450mm，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+885mm，横梁上铺设16b槽钢，槽向向下，间距190mm，在桥面槽钢上焊制12mm短钢筋作为防滑设施。第2章 便桥桥面系计算桥面系计算主要包括桥面纵向分布梁16b及横向分配梁I20b的计算。根据上表描述的工况，分别对其计算，以下为计算过程。2.1 混凝土运输车作用下纵向分布梁计算2.1.1 计算简图纵向分布梁支撑在横向分配梁上，按5跨连续梁考虑，计算简图如下：弯矩最不利位置剪力、支点反力最不利

7、位置2.1.2.计算荷载计算荷载按三种荷载组合分别计算。计算荷载：计算荷载为9m3混凝土运输车，前轴重由8根槽钢承担，每根槽钢承担P1=60000/8=7500N，后轴重同样也由8根槽钢承担，每根槽钢承担P2=170000/8=21250N2.1.3. 结算结果按上述图示与荷载，计算纵向分布梁结果如下：Mmax=3.1049KN*mQmax=20.797KN16b的截面几何特性为：I=85.3cm4 W=17.5cm3A=25.1cm2 A0=10*（65-8.5*2）*2=960mm2 max= Mmax /W=3.1049106/17.5103=179.5N/ mm2145*1.3=188

8、.5 N/ mm2max= Qmax /A0=20.797103/960=21.2N/ mm285 N/ mm22.1.4 支点反力R1=68.3N;R2=76.3N;R3=20930N;R4=2988N;R5=5945N;R6=-527.5N结论：在9m3混凝土运输车作用下，纵向分布梁采用16b，间距19cm可满足施工要求！2.2 履带吊作用下纵向分布梁计算2.2.1. 计算简图履带吊荷载半跨布置时，为最不利荷载，其计算简图如下：2.2.2 计算荷载单个履带板宽度为700mm，按由4根槽钢承担考虑，履带吊按吊重25t，并考虑1.3的冲击系数与不均载系数，荷载q=（55+15）*1.3*100

9、00/2/4500/4=25.3N/mm2.2.3 计算结果按上述荷载与图示，计算结果为：Mmax=1.539KN*mQmax=11.61KN16b的截面几何特性为：I=85.3cm4 W=17.5cm3A=25.1cm2 A0=10*（65-8.5*2）*2=960mm2 max= Mmax /W=1.539106/17.5103=87.9N/ mm2145*1.3=188.5 N/ mm2max= Qmax /A0=11.61103/960=12.1N/ mm285 N/ mm22.2.4. 支点反力R1=406.3N;R2=-2012N;R3=12782N;R4=21328N;R5=19

10、169N;R6=7281N结论：在55t履带吊吊重25t作用下，纵向分布梁采用16b，间距19cm可满足施工要求！2.3 分配横梁的计算2.3.1.计算简图分配横梁按支撑于贝雷架的连续梁计算，荷载由纵向分布梁传递，其计算简图如下：2.3.2. 计算荷载分配横梁的荷载由纵向分布梁传递，由计算结果可知，最不利荷载为履带吊作用时的荷载，P=24363N。2.3.3. 计算结果按上述荷载与计算简图计算，计算结果为：Mmax=25.941KN*mQmax=97.669KNI20b的截面几何特性为：I=2500cm4 W=250cm3A=39.5cm2 A0=9*（200-11.4*2）=1595mm2

11、max= Mmax /W=25.941106/250103=103.8N/ mm2145*1.3=188.5 N/ mm2max= Qmax /A0=97.669103/1595=61.2N/ mm285 N/ mm2 支点反力R1=-74.688KN R2=142.47KN R3=-3.76KN R4=132.44KN结论：在最不利荷载作用下，分配横梁采用I20b，间距705*3+885mm可满足施工要求！30第3章 贝雷架计算贝雷架按12+12+9m为一联计算，采用平面杆系结构建模，上下弦杆及竖杆使用梁单元BEAM3模拟，斜腹杆使用杆单元LINK1模拟，两片桁架片之间铰接，贝雷架的荷载由分

12、配横梁传递，为模拟移动荷载从而找出不利位置，建模时考虑与分配横梁与纵向分布梁整体建立。3.1 混凝土运输车作用下贝雷架计算3.1.1最不利荷载位置确定（1）计算模型模型按12+12+9m连续梁建模，简图如下：移动荷载计算建模简图（2）计算荷载 由分配横梁计算结果得到，P1=43231N，P2=P3=20930N。（3）结算结果 由计算结果得到，车头距梁端7.95米时，距梁端6.65米位置为上下弦杆最不利截面，车头距梁端12.95米时为端腹杆最不利位置，下图为截面的位移影响线图。距梁端6.65米截面位移影响线图距梁端11.91米截面位移影响线图3.1.2 最不利位置贝雷架计算模型（1）计算模型模

13、型仍然按12+12+9m连续梁建模，荷载按上述最不利荷载位置施加，简图如下：上下弦杆最不利荷载位置计算简图腹杆最不利荷载位置计算简图（2）荷载为分配横梁反力，其值与移动荷载时相同P1=43231N,P2=P3=20930N。3.1.3 最不利荷载位置贝雷架计算结果1、上弦杆计算 Mmax=5.35KN*m 对应轴力N=343.9KNQmax=49.642KNNmax=-343.9KN210的截面几何特性为：Ix=2*198=396cm4 Wx=2*39.7=79.4cm3 ix=3.95cmA=2*12.7=25.4cm2 A0=2*5.3*（100-8.5*2）=879.8mm2 (1)强度

14、计算：max= N/A+Mmax /W=343.9*1000/2540+5.35106/79.4103=202.8N/ mm2210*1.3=273Mpamax= Qmax /A0=49.642103/879.8=56.5N/ mm285 N/ mm2(2)稳定计算：L=705mm，ix=39.5mm，=705/39.5=18，查x=0.976x=1.0 x=1.05 Ncr=16252507max=N/(x*A)+xMmax /（x*Wx）/(1-0.8*(N/Ncr)=204.2N/ mm2210*1.3=273Mpa2、下弦杆计算 Mmax=7.29KN*m 对应轴力N=-191.76K

15、NQmax=67.525KNNmax=344.12KN210的截面几何特性为：Ix=2*198=396cm4 Wx=2*39.7=79.4cm3 ix=3.95cmA=2*12.7=25.4cm2 A0=2*5.3*（100-8.5*2）=879.8mm2 (1)强度计算：max= N/A+Mmax /W=191.76*1000/2540+7.29106/79.4103=167.3N/ mm2210*1.3=273Mpamax= Qmax /A0=67.525103/879.8=76.8N/ mm285 N/ mm2(2)稳定计算：L=705mm，ix=39.5mm，=705/39.5=18，

16、查x=0.976x=1.0 x=1.05 Ncr=16252507max=N/(x*A)+xMmax /（x*Wx）/(1-0.8*(N/Ncr)=168.9N/ mm2210*1.3=273Mpa3、腹杆计算Nmax=-213.82KNI8的截面几何特性为：Ix=99cm4 Wx=25.8cm3 ix=3.21cmA=9.58cm2 (1)强度计算：max= N/A =213.82*1000/958=223.2N/ mm2200*1.3=260Mpa (2)稳定计算(平面外稳定因有支撑架，可以不计算稳定)：L=1400mm，ix=32.1mm， x=1400/32.1=43.6，查y=0.8

17、85max= N/（x*A ）=213.82*1000/（0.885*958）=252.2N/ mm2200*1.3=260Mpa结论：在混凝土运输车荷载作用下，贝雷架各杆件强度满足要求。3.2 履带吊作用下贝雷架计算3.1.1 最不利位置贝雷架计算模型（1）计算模型模型按12+12+9m连续梁建模，荷载按上述最不利荷载位置施加，简图如下：上下弦杆最不利荷载位置计算简图腹杆最不利荷载位置计算简图（2）最大工况荷载为履带吊插打钢护筒，履带吊自重55t，钢护筒自重及配件等按15t考虑，并考虑冲击系数与不均载系数1.3，跨中荷载分配比例（全偏载）为0.408：0.173：0.168：0.251，梁端

18、荷载分配系数（距一侧30cm）为0.508：0：0：0.492跨中布载时最不利的贝雷架分配到的荷载为： q=（55+15）*1.3*10000/4500*0.408=82.51N/mm。梁端布载时最不利的贝雷架分配到的荷载为： q=（55+15）*1.3*10000/4500*0.508=102.73N/mm。3.1.2 最不利荷载位置贝雷架计算结果1、上弦杆计算 Mmax=6.399KN*m 对应轴力N=193.03KNQmax=71.2KNNmax=-523.24KN210的截面几何特性为：Ix=2*198=396cm4 Wx=2*39.7=79.4cm3 ix=3.95cmA=2*12.

19、7=25.4cm2 A0=2*5.3*（100-8.5*2）=879.8mm2 (1)强度计算：wmax= N/A+Mmax /W=193.03*1000/2540+6.399106/79.4103=156.6N/ mm2210*1.3=273Mpamax= N/A=523.24*1000/2540=206N/ mm2200*1.3=260Mpamax= Qmax /A0=71.2103/879.8=80.9N/ mm2160 N/ mm2(2)稳定计算：L=705mm，ix=39.5mm，=705/39.5=18，查x=0.976x=1.0 x=1.05 Ncr=16252507max=N/

20、(x*A)+xMmax /（x*Wx）/(1-0.8*(N/Ncr)=155N/ mm2210*1.3=273Mpa2、下弦杆计算 Mmax=10.718KN*m 对应轴力N=-272.7KNQmax=119.1KNNmax=523.36KN210的截面几何特性为：Ix=2*198=396cm4 Wx=2*39.7=79.4cm3 ix=3.95cmA=2*12.7=25.4cm2 A0=2*5.3*（100-8.5*2）=879.8mm2 (1)强度计算：max= N/A+Mmax /W=272.7*1000/2540+10.718106/79.4103=242.3N/ mm2210*1.3

21、=273Mpamax= Qmax /A0=119.1103/879.8=135.3N/ mm2160 N/ mm2(2)稳定计算：L=705mm，ix=39.5mm，=705/39.5=18，查x=0.976x=1.0 x=1.05 Ncr=16252507max=N/(x*A)+xMmax /（x*Wx）/(1-0.8*(N/Ncr)=240.2N/ mm2210*1.3=273Mpa3、腹杆计算Nmax=-242.32KNI8的截面几何特性为：Ix=99cm4 Wx=25.8cm3 ix=3.21cmA=9.58cm2 (1)强度计算：max= N/A =242.32*1000/958=2

22、52.9N/ mm2200*1.3=260Mpa 端腹杆强度不能满足要求，需对端腹杆加强，加强方式为在工字钢横梁上设置支撑杆，支撑杆支撑到上弦杆位置，减小对端腹杆的压力。3.1.3 腹杆加强后最不利荷载位置贝雷架计算结果 1、腹杆加强示意图2、上弦杆计算 Mmax=6.522KN*m 对应轴力N=189.65KNQmax=72.461KNNmax=-520.87KN210的截面几何特性为：Ix=2*198=396cm4 Wx=2*39.7=79.4cm3 ix=3.95cmA=2*12.7=25.4cm2 A0=2*5.3*（100-8.5*2）=879.8mm2 (1)强度计算：wmax=

23、N/A+Mmax /W=189.65*1000/2540+6.522106/79.4103=156.8N/ mm2210*1.3=273Mpamax= N/A=523.24*1000/2540=206N/ mm2200*1.3=260Mpamax= Qmax /A0=72.46103/879.8=82.3N/ mm2160 N/ mm2(2)稳定计算：L=705mm，ix=39.5mm，=705/39.5=18，查x=0.976x=1.0 x=1.05 Ncr=16252507max=N/(x*A)+xMmax /（x*Wx）/(1-0.8*(N/Ncr)=158.3N/ mm2210*1.3

24、=273Mpa3、下弦杆计算 Mmax=11.041KN*m 对应轴力N=-273.2KNQmax=122.69KNNmax=521KN210的截面几何特性为：Ix=2*198=396cm4 Wx=2*39.7=79.4cm3 ix=3.95cmA=2*12.7=25.4cm2 A0=2*5.3*（100-8.5*2）=879.8mm2 (1)强度计算：max= N/A+Mmax /W=273.2*1000/2540+11.041106/79.4103=246.6N/ mm2210*1.3=273Mpamax= Qmax /A0=122.69103/879.8=139.5N/ mm2160 N

25、/ mm2(2)稳定计算：L=705mm，ix=39.5mm，=705/39.5=18，查x=0.976x=1.0 x=1.05 Ncr=16252507max=N/(x*A)+xMmax /（x*Wx）/(1-0.8*(N/Ncr)=243.2N/ mm2210*1.3=273Mpa4、腹杆计算Nmax=-158.67KNI8的截面几何特性为：Ix=99cm4 Wx=25.8cm3 ix=3.21cmA=9.58cm2 (1)强度计算：max= N/A =158.67*1000/958=165.6N/ mm2200*1.3=260Mpa (2)稳定计算(平面外稳定因有支撑架，可以不计算稳定)

26、：L=1400mm，ix=32.1mm， x=1400/32.1=43.6，查y=0.885max= N/（x*A ）=158.67*1000/（0.885*958）=187.1N/ mm2200*1.3=260Mpa 端腹杆强度不能满足要求，需对端腹杆加强，加强方式为在工字钢横梁上设置支撑杆，支撑杆支撑到上弦杆位置，减小对端腹杆的压力。结论：在履带吊荷载作用下，贝雷架端部加强后，强度满足要求。第4章 横梁及钢管桩计算3.1.横梁计算3.1.1 履带吊工作状态偏心15cm1、计算简图 2、 计算荷载 计算荷载考虑55t履带吊重15t工作状态下，冲击系数与不均载系数按1.3采用，q=（55+15

27、）*1.3*10000/2/700=650N/mm3、计算结果按上述荷载与计算简图计算，计算结果为：Mmax=86.63KN*mQmax=434KN2I32b的截面几何特性为：I=11620*2=23240cm4 W=726*2=1452cm3A=73.4*2=146.8cm2 A0=2*11.5*（320-15*2）=6670mm2 max= Mmax /W=86.63106/1452103=59.7N/ mm2145*1.3=188.5 N/ mm2max= Qmax /A0=434103/6670=65.1N/ mm285 N/ mm2 4、支点反力 R1=453.78KN R2=191

28、.35KN R3=385.53KN结论：履带吊在偏心15cm工作状态下，横梁采用2I32b，可满足施工要求！3.1.2 履带吊工作状态（无偏心）1、计算简图 2、 计算荷载 计算荷载取用偏心时计算荷载，q=（55+15）*1.3*10000/2/700=650N/mm3、计算结果按上述荷载与计算简图计算，计算结果为：Mmax=79.76KN*mQmax=399.63KN2I32b的截面几何特性为：I=11620*2=23240cm4 W=726*2=1452cm3A=73.4*2=146.8cm2 A0=2*11.5*（320-15*2）=6670mm2 max= Mmax /W=79.761

29、06/1452103=55N/ mm2145*1.3=188.5 N/ mm2max= Qmax /A0=399.63103/6670=59.9N/ mm285 N/ mm2 4、支点反力 R1=419.41KN R2=191.84KN R3=419.41KN结论：履带吊在无偏心工作状态下，横梁采用2I32b，可满足施工要求！3.1.3 履带吊偏心60cm走行状态1、计算简图 2、 计算荷载 计算荷载考虑55t履带吊走行状态下，冲击系数按1.2采用，q=55*1.2*10000/2/700=471.4N/mm3、计算结果按上述荷载与计算简图计算，计算结果为：Mmax=140.19KN*mQma

30、x=317.45KN2I32b的截面几何特性为：I=11620*2=23240cm4 W=726*2=1452cm3A=73.4*2=146.8cm2 A0=2*11.5*（320-15*2）=6670mm2 max= Mmax /W=140.19106/1452103=96.5N/ mm2145*1.3=188.5 N/ mm2max= Qmax /A0=317.45103/6670=47.6N/ mm285 N/ mm2 4、支点反力 R1=337.22KN R2=304.16KN R3=139.24KN结论：履带吊在偏心60cm走行状态下，横梁采用2I32b，可满足施工要求！3.1.4

31、履带吊走行状态（无偏心）1、计算简图 2、 计算荷载 计算荷载取用偏心时计算荷载，q=55*1.2*10000/2/700=471.4N/mm 3、计算结果按上述荷载与计算简图计算，计算结果为：Mmax=127.71KN*mQmax=202.58KN2I32b的截面几何特性为：I=11620*2=23240cm4 W=726*2=1452cm3A=73.4*2=146.8cm2 A0=2*11.5*（320-15*2）=6670mm2 max= Mmax /W=127.71106/1452103=88N/ mm2145*1.3=188.5 N/ mm2max= Qmax /A0=202.581

32、03/6670=30.3N/ mm285 N/ mm2 4、支点反力 R1=222.36KN R2=335.9KN R3=222.36KN结论：履带吊在无偏心走行状态下，横梁采用2I32b，可满足施工要求！3.1.5 混凝土运输车偏心130cm通过状态1、计算简图 2、 计算荷载 计算荷载考虑40t混凝土运输车通过状态，安全的考虑该荷载由一个墩位承担，P=40*10000/2=200000N3、计算结果按上述荷载与计算简图计算，计算结果为：Mmax=59.2KN*mQmax=283.52KN2I32b的截面几何特性为：I=11620*2=23240cm4 W=726*2=1452cm3A=73

33、.4*2=146.8cm2 A0=2*11.5*（320-15*2）=6670mm2 max= Mmax /W=52.2106/1452103=36N/ mm2145*1.3=188.5 N/ mm2max= Qmax /A0=283.52103/6670=42.5N/ mm285 N/ mm2 4、支点反力 R1=303.3KN R2=174.1KN R3=43.3KN结论：混凝土运输车在偏心130cm通过状态下，横梁采用2I32b，可满足施工要求！3.1.6 混凝土运输车无偏心通过状态1、计算简图 2、 计算荷载 计算荷载取用偏心时计算荷载，P=40*10000/2=200000N 3、计算结果按上述荷载与计算简图计算，计算结果为：Mmax=108.13KN*mQmax=194.2KN2I32b的截面几何特性为：I=11620*2=23240cm4 W=726*2=1452cm3A=73.4*2=146.8cm2 A0=2*11.5*（320-15*2）=6670mm2 max= Mmax /W=108.13106/1452103=74.5N/ mm2145*1.3=188.5 N/ mm2max= Qmax /A0=194.2103/6670=29.1N/ mm2226.89KN结论：钢管桩采用3根直径629mm，壁厚10mm的钢管桩满足要求。