貝雷架便橋設計計算方法

2022-04-29 22:51:02 字數 3985 閱讀 5739

貝雷架便橋計算書

①;大橋全橋總布置圖(修改初步設計);

②《鐵路橋涵施工規範》(tb10203-2002);

③《鋼結構設計規範》gb50017-2003;

④《路橋施工計算手冊》;

⑤《橋梁工程》、《結構力學》、《材料力學》;

⑥其他相關規範手冊。

北大河特大橋:位於甘肅省嘉峪關市境內,橋梁起點dk711+296.48,橋梁終點dk712+523.

05,全長1076.1m。包括7片12m空間剛構、30片32m簡支箱梁、35座橋墩、2座橋台。

北大河特大橋跨越跨越一條河流。

河流水文情況:北大河蘭新鐵路便橋河段採用冰溝水文站歷年實測最大洪峰流量910立方公尺/秒。便橋河段最大洪峰相對應最大流速為3.

55公尺/秒。共統計2023年——2023年水文資料。

1.3 便橋設計

(1)便橋標高的確定:

便橋總長度擬定153公尺,共設17跨,每跨長度為9公尺。墩身高度為7公尺。鋼管打入河床下8公尺。保證在河流沖刷線以下0.5公尺。

驗算棧橋過水能力和流速的校核,已知斷面形式b=153m h=7m、底坡i

=0.5%。 粗糙n=0.03校核流量q.

過水面積a=bh=153*7=1071m2

溼周x=b+2h=167m

水力半徑r=a/x=6.41m

謝才係數 c=r1/6/n=42.04m1/2/s

流量q=ac=3604.8m3/s>910 m3/s(該河流五年內最大洪峰流量)滿足要求。

(2)荷載確定

橋面荷載考慮以下三種情況:公路一級車輛荷載;便橋使用中最重車輛9m的混凝土運輸車;便橋架設時履帶吊的荷載。與公路一級車輛荷載比較混凝土運輸車的軸重和軸距都非常不利,所以將其作為計算荷載,將履帶吊架梁工況作為檢算荷載。

1臺9m的混凝土運輸車車輛荷載的立面及平明面如下(參考車型:海諾集團生產hnj5253gjb(9m)):

荷載平面圖

荷載立面圖

p1=6t

p2=p3=17t

合計:40t

履帶吊架梁時荷載立面及平面如下:

履帶吊重50t,吊重按15t考慮。

(3)鋼彈性模量es=2.1×105mpa;

(4)材料容許應力:

便橋採用(12+12+9)*3連續梁結構,便橋基礎採用φ529*10鋼管樁基礎,每墩位設定六根鋼管,樁頂安裝2i32b作為橫樑,梁部採用4榀貝雷架,間距450+2700+450mm,貝雷梁上橫向安裝i20b橫樑,橫樑位於貝雷架節點位置,間距705+705+705+885mm,橫樑上鋪設16b槽鋼,槽向向下,間距190mm,在橋面槽鋼上焊製φ12mm短鋼筋作為防滑設施。

橋面系計算主要包括橋面縱向分布梁[16b及橫向分配梁i20b的計算。根據上表描述的工況,分別對其計算,以下為計算過程。

2.1.1 計算簡圖

縱向分布梁支撐在橫向分配梁上,按5跨連續梁考慮,計算簡圖如下:

彎矩最不利位置

剪力、支點反力最不利位置

2.1.2.計算荷載

計算荷載按三種荷載組合分別計算。

⑴計算荷載:計算荷載為9m3混凝土運輸車,前軸重由8根槽鋼承擔,每根槽鋼承擔p1=60000/8=7500n,後軸重同樣也由8根槽鋼承擔,每根槽鋼承擔p2=170000/8=21250n

2.1.3. 結算結果

按上述圖示與荷載,計算縱向分布梁結果如下:

mmax=3.1049kn*m

qmax=20.797kn

[16b的截面幾何特性為:

i=85.3cm4 w=17.5cm3

a=25.1cm2 a0=10*(65-8.5*2)*2=960mm2

σmax= mmax /w=3.1049·106/17.5·103=179.5n/ mm2

<145*1.3=188.5 n/ mm2

τmax= qmax /a0=20.797·103/960=21.2n/ mm2

<85 n/ mm2

2.1.4 支點反力

r1=68.3n;r2=76.3n;r3=20930n;r4=2988n;r5=5945n;r6=-527.5n

結論:在9m3混凝土運輸車作用下,縱向分布梁採用[16b,間距19cm可滿足施工要求!

2.2.1. 計算簡圖

履帶吊荷載半跨布置時,為最不利荷載,其計算簡圖如下:

2.2.2 計算荷載

單個履帶板寬度為700mm,按由4根槽鋼承擔考慮,履帶吊按吊重25t,並考慮1.3的衝擊係數與不均載係數,荷載

q=(55+15)*1.3*10000/2/4500/4=25.3n/mm

2.2.3 計算結果

按上述荷載與圖示,計算結果為:

mmax=1.539kn*m

qmax=11.61kn

[16b的截面幾何特性為:

i=85.3cm4 w=17.5cm3

a=25.1cm2 a0=10*(65-8.5*2)*2=960mm2

σmax= mmax /w=1.539·106/17.5·103=87.9n/ mm2

<145*1.3=188.5 n/ mm2

τmax= qmax /a0=11.61·103/960=12.1n/ mm2

<85 n/ mm2

2.2.4. 支點反力

r1=406.3n;r2=-2012n;r3=12782n;r4=21328n;r5=19169n;r6=7281n

結論:在55t履帶吊吊重25t作用下,縱向分布梁採用[16b,間距19cm可滿足施工要求!

2.3.1.計算簡圖

分配橫樑按支撐於貝雷架的連續梁計算,荷載由縱向分布梁傳遞,其計算簡圖如下:

2.3.2. 計算荷載

分配橫樑的荷載由縱向分布梁傳遞,由計算結果可知,最不利荷載為履帶吊作用時的荷載,p=24363n。

2.3.3. 計算結果

按上述荷載與計算簡圖計算,計算結果為:

mmax=25.941kn*m

qmax=97.669kn

i20b的截面幾何特性為:

i=2500cm4 w=250cm3

a=39.5cm2 a0=9*(200-11.4*2)=1595mm2

σmax= mmax /w=25.941·106/250·103=103.8n/ mm2

<145*1.3=188.5 n/ mm2

τmax= qmax /a0=97.669·103/1595=61.2n/ mm2

<85 n/ mm2

⑷支點反力

r1=-74.688kn r2=142.47kn r3=-3.76kn r4=132.44kn

結論:在最不利荷載作用下,分配橫樑採用i20b,間距705*3+885mm可滿足施工要求!

貝雷架按12+12+9m為一聯計算,採用平面杆繫結構建模,上下弦杆及豎桿使用梁單元beam3模擬,斜腹杆使用杆單元link1模擬,兩片桁架片之間鉸接,貝雷架的荷載由分配橫樑傳遞,為模擬移動荷載從而找出不利位置,建模時考慮與分配橫樑與縱向分布梁整體建立。

(1)計算模型

模型按12+12+9m連續梁建模,簡圖如下:

移動荷載計算建模簡圖

(2)計算荷載

由分配橫樑計算結果得到,p1=43231n,p2=p3=20930n。

(3)結算結果

由計算結果得到,車頭距梁端7.95公尺時,距梁端6.65公尺位置為上下弦杆最不利截面,車頭距梁端12.95公尺時為端腹杆最不利位置,下圖為截面的位移影響線圖。

距梁端6.65公尺截面位移影響線圖

距梁端11.91公尺截面位移影響線圖

(1)計算模型

模型仍然按12+12+9m連續梁建模,荷載按上述最不利荷載位置施加,簡圖如下:

上下弦杆最不利荷載位置計算簡圖

腹杆最不利荷載位置計算簡圖

(2)荷載為分配橫樑反力,其值與移動荷載時相同

p1=43231n,p2=p3=20930n。

1、上弦杆計算

mmax=5.35kn*m 對應軸力n=343.9kn

qmax=49.642kn

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