钢便桥计算书(太阳河大桥)

太 阳 河 大 道 桥 梁 工 程

临 时 便 桥 计 算 书

太平洋第十建设集团 太阳河大道工程项目经理部

二○一六年六月

太平洋第十建设集团太阳河大道工程项目部

太阳河大道桥梁工程 临时钢便桥计算书 目 录

1、编制依据及规范标准 1.1、编制依据 1.2、规范标准

2、主要技术标准及设计说明 2.1主要技术标准 2.2设计说明 2.2.1、桥面板 2.2.2、主梁 2.2.3、桩顶分配梁 2.2.4、基础 2.2.5、附属结构 3、荷载计算 3.1、活载计算 3.2、恒载计算 4、结构计算 4.1、桥面板计算 4.1.1、荷载计算 4.1.2、力学模型

4.1.2、承载力检算

4.2、主梁计算

4.2.1、荷载计算

4.2.2、材料力学性能参数及指标 4.2.3、钢便桥最不利受力力学模型 4.2.4、承载力验算

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太阳河大道桥梁工程 临时钢便桥计算书 4.3、桩顶分配梁计算 4.3.1、荷载计算

4.3.2、材料力学性能参数及指标 4.3.3、力学模型 4.3.4、承载力检算 4.4、钢管桩桩长计算

4.4.1钢管桩最大荷载计算 4.4.2入土深度计算 4.4.3承载力验算

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太阳河大道桥梁工程 临时钢便桥计算书 太阳河大桥、太阳湖大桥临时钢便桥计算书

1、编制依据及规范标准 1.1、编制依据

（1）、中标通知书（协议书） （2）、现行施工设计标准 （3）、施工栈桥方案图 （4）、现行施工安全技术标准

（5）现场踏勘及测量资料、施工调查资料 1.2、规范标准

（1）、公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004） （2）、公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007） （3）公路桥涵施工技术规范（JTG TF50-2011） （4）公路工程质量检验评定标准（JTG F80/1-2004） （5）、起重设备安装工程施工及验收规范（GB50278-2010） （6）、路桥施工计算手册 2、主要技术标准及设计说明 2.1主要技术标准 桥面宽度：7.0m 振动锤：60型

设计荷载：公路—Ⅰ级汽车荷载

桥跨布置： 1.5+（12m*4+3 m）+（12 m *3+3 m）*2 +（12*3+6）+1.5m 便桥全长：175m

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太阳河大道桥梁工程 临时钢便桥计算书 2.2设计说明

太阳河大桥施工便桥设计荷载主要考虑结构自重，公路—Ⅰ级汽车荷载，设计长度175m。现将各部分结构详述如下：

2.2.1、桥面板

整座便桥桥面板材料为6mm防滑钢板+15cm厚C30钢筋混凝土桥面板，桥面钢板与贝雷梁之间进行螺栓连接并坐砂浆，保证栓接质量。

2.2.2、主梁

采用（三排单层+双排单层+三排单层）321贝雷片（3榀8片）作为主梁，中间双排单层贝雷梁与两边三排单层贝雷梁横向间距均为70㎝，每榀贝雷梁顶面横向采用支撑架（90㎝）联结，贝雷片下部两侧采用U形扣固定于桩顶分配梁上。

2.2.3、桩顶分配梁

便桥每个钢管支墩顶贝雷片主梁支承在2根I 36b工字钢横向分配梁上；桩顶设置1000*1000*10mm钢垫板桩头，分配梁居中并与桩头焊接，保证分配梁的稳定性。I 36b型工字钢（双拼）下横梁每根长度为700㎝

2.2.4、基础 2.2.4.1、桥台基础

桥台处于大堤位置，地基进行简单处理。栈桥两端与大堤顺接，两端填土并做浆砌石防护。

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太阳河大道桥梁工程 临时钢便桥计算书 2.2.4.2、桥墩基础（钢管桩）

桥墩基础采用Φ820×10mm钢管桩，每排墩设置两根钢管桩；制动墩采用两排四根Φ630×8mm钢管桩，两排钢管桩纵向距离3m，钢管桩横向间距4m。钢管桩间采用[20工字钢焊成剪刀撑连接，钢管桩桩头与分配梁间焊接牢固。

2.2.5、附属结构

便桥栏杆采用Φ48×3.5mm钢管，立杆间距为2m，设两排横杆。 3、荷载计算 3.1、活载计算

本便桥主要供混凝土罐车、各种施工机械设备及项目部车辆等通行，使用荷载大于便桥施工阶段50t履带吊车荷载，因而本便桥荷载按公路—Ⅰ级汽车荷载检算，则活载为：

公路—Ⅰ级汽车荷载：G=550kN。

根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）相关规定，公路-Ⅰ级汽车荷载为550kN。汽车轴重：p前=30KN，P中=2×120KN，P后=2×140KN，轴距：3.0m+1.4m+7m+1.4m。

3.2、恒载计算

便桥恒载主要为型钢桥面系、贝雷梁及墩顶分配梁等结构自重，见下表1：

序号 1 2 结构名称 桥面板 桥面板（纵向0.6m） 荷载集度(kN/m) 备注 3.3+26.25=29.55 纵向 0.28+2.25=2.53 横向

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太阳河大道桥梁工程 临时钢便桥计算书 3 贝雷片主梁 1.05*8=8.4 纵向 4、结构计算

便桥结构横断面如下图，根据从上到下的原则依次计算如下：

便桥横断面图 单位：厘米

4.1、桥面板计算

桥面板为现浇叠合板，轮触地长度30cm，传递到桥面板下层防滑板长度为60cm。

桥面板计算模拟横向跨越两片贝雷梁的简支梁进行计算，梁长0.9m、梁宽0.6m、梁高0.156m。

4.1.1、荷载计算

在公路—Ⅰ级汽车荷载作用下，最大作用力为后轮单轮70kN

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太阳河大道桥梁工程 临时钢便桥计算书 集中荷载，梁自重取0.9*0.6*0.156范围钢板及混凝土重力之和，为2.53 kN/m。

4.1.2、力学模型及计算

以一跨简支梁进行计算，最大荷载为70KN，模型如下：

挠度曲线： 经计算：

受拉区总拉力为：F实际=1/2 *6.6*0.15/2*0.6 =149kN

混凝土不受拉，全部由钢板承担Ϭ=149/0.6/0.006=41.39MPa Qmax=36.14kN τmax=3/2*36.14/0.15/0.6=602kPa

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太阳河大道桥梁工程 临时钢便桥计算书 4.1.3承载力验算 a、强度检算

Ϭ=41.39MPa < f=145MPa，

τmax=602kPa < [τ]=85MPa 合格； b、刚度检算

f max= 0.2mm < 900/400=2.25mm 合格。 4.2、主梁计算

主梁8片1500mm×3000mm单层贝雷片，采用（三排单层+双排单层+三排单层）321贝雷片（3榀8片）形式，中间双排单层贝雷梁与两边三排单层贝雷梁横向间距均为70㎝，每榀贝雷梁顶面横向采用支撑架（90㎝）联结，贝雷片下部两侧采用U形扣固定于桩顶分配梁上。主梁按单孔一辆公路—Ⅰ级汽车荷载，按中跨简支梁检算。

4.2.1、荷载计算

钢便桥主梁以上恒载为桥面板自重，其荷载大小为：

q总=29.55kN/m，每片主梁分配1/8荷载，即q分=3.69kN/ m。 公路-Ⅰ级汽车自重荷载：P前＝30kN,P中2120kN,P后2140kN,轴距：3.0m+1.4m+7m+1.4m。 按单片梁最高分配系数0.4倍单边荷载考虑，即P前=30/2*0.4= 6 kN P中=120/2*0.4=24 kN P后=140/2*0.4=28 kN，传递到贝雷梁顶可按P前= 6 /0.6=10kN/ m P中=24/0.6=40 kN/ m P后=28/0.6=46.7 kN/ m的均布荷载计算。

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太阳河大道桥梁工程 临时钢便桥计算书 4.2.2、材料力学性能指标

150cm×300cm单层贝雷片：

[N]弦杆=563kN [N]斜弦杆=171 kN [N]竖杆=212 kN [τ]=85MPa 4.2.3、钢便桥最不利受力力学模型

在只允许单辆车通过的情况下，由于一跨长度只有12米，所以当第二排车轮位于墩顶时为贝雷梁最不利受力情况。计算模型如下： 由结构力学求解器得 轴力图如下:

最大轴力N弦杆=132.6 kN N斜弦杆=-59 kN N竖杆=-122.86 kN 剪力图如下：

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最大剪力 Q=19.47 kN 变形曲线：

最大下挠值为f max= -7.1mm。 4.2.4、承载力验算： a、强度检算

最大轴力N弦杆=132.6 kN < [N]弦杆=563kN N斜弦杆=-59 kN < [N]斜弦杆=-171 kN

N竖杆=-122.86 kN < [N]竖杆=212 kN， 合格； 最大剪力 Q=19.47 kN τ=2*19.47/25.48*10-4

=15.3 MPa <

[τ]=85MPa， 合格；

b、刚度检算

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太阳河大道桥梁工程 临时钢便桥计算书 f max= 7.1mm < 12000/400=30mm， 合格。 4.3、桩顶分配梁计算

桩顶分配梁采用双拼I36b工字钢，桩顶分配梁与贝雷片主梁用自制“U”型卡连接牢固，桩顶分配梁与桩头焊接牢固。 4.3.1、荷载计算

荷载为贝雷片下分配梁支反力作为集中力，最大F=150.85kN。其它三个为F=（150.85-3.69*12-1.05*12）/0.4*0.2+（3.69+1.05）*12=103.865 kN，另四片梁以分配梁跨中点对称分布。

双拼I36b分配梁自重：g=0.656 *7*2=9.184 kN 4.3.2、材料力学性能参数及指标

I36b工字钢： I=16530cm4 W=919 cm3

A=83.5 cm2 b=1.2cm h=33cm EI=2.1*1011*1.653*10-4=3.471*107 Nm2 g=65.6kg/m 4.3.3、力学模型

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弯矩图

下缘应力图

剪力图

变形曲线 4.3.4、承载力检算 由图可知： 下缘应力

Ϭmax=113.6MPa

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太阳河大道桥梁工程 临时钢便桥计算书 τmax=257.39/(2*1.2*33*10-4)=32.5MPa a、强度检算

Ϭmax=113.6MPa < f=145MPa； τmax=32.5MPa < [τ]=85MPa 合格； b、刚度检算

f max= 5.1mm < 4000/400=10mm， 合格。 4.4、钢管桩桩长计算

桥墩基础采用Φ820×10mm钢管桩，每个墩2根，制动墩采用4根Φ630×8mm钢管桩。桩的外露高度取14m计，地基土为砂性土，摩阻力取20Kp，摩擦影响系数取0.8。 4.4.1、钢管桩最大荷载计算

在只允许单辆车通过情况下，钢管桩最不利受力计算模型如下：

由结构力学求解器求得 剪力图如下：

则桩顶分配梁对贝雷梁最大支反力为： Fmax=76.11+74.74=150.85kN 一排墩的最大荷载为：

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太阳河大道桥梁工程 临时钢便桥计算书 F支=（150.85-3.69*12-1.05*12）/0.4*2+29.55*12+1.05*8*12 =925.25kN

一根钢管桩需要提供的支撑力为：F支/2=462.625kN，故取单桩承载力为462.625kN。 制动墩F

支=925.25+115.2（墩顶恒载）=1040.45

kN，单桩支承力

为F支/4 =260.11 kN。

桩长计算公式为：

4.4.2、入土深度计算

Φ820×10mm钢管桩入土深度计算：

桩端承载力计算如下：qpk按规范列表取值1500kPa，则桩端Qpk=0.8*1500*PI()*(0.82/2)^2=633.4kN 取2倍安全系数后桩端0.5Qpk=317kN，由于桩端承载力值有较大的不确定性，计算考虑将这部分抗力作为安全储备。

摩擦桩，桩截面周长2.575m，侧摩阻系数20kPa。

入土深度（m) 1 2 3 4 5 6 7

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太阳河大道桥梁工程 临时钢便桥计算书 承载力(kN) 342.75 368.5 394.25 420 445.75 471.5 497.25 经计算得出桩的入土深度与承载力之间的关系见上表。由计算结果得出桩的入土深度为6m。考虑到桩的外露长度及河床水深及淤泥厚度，因此钢管桩的长度20m满足要求。 Φ630×8mm钢管桩入土深度计算：

桩端承载力计算如下：qpk按规范列表取值1500kPa，则桩端Qpk=0.8*1500*PI()*(0.63/2)^2=373.9kN 取2倍安全系数后桩端0.5Qpk=186.9kN，由于桩端承载力值有较大的不确定性，计算考虑将这部分抗力作为安全储备。

摩擦桩，桩截面周长1.978m，侧摩阻系数20kPa。

入土深度（m) 承载力(kN) 1 206.68 2 226.46 3 246.24 4 266.02 5 285.8 经计算得出桩的入土深度与承载力之间的关系见上表。由计算结果得出桩的入土深度为4m。考虑到桩的外露长度及河床水深及淤泥厚度，因此钢管桩的长度18m满足要求。 4.4.3、承载力检算

a、强度检算

Φ820×10mm钢管桩σ=P/A=462.625*103/2.575*10-2

=17.97MPa≤[σ]=145MPa, 合格。 Φ630×8mm钢管桩σ=P/A=260.11*103/1.583*10-2

=16.43MPa≤[σ]=145MPa, 合格。

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太阳河大道桥梁工程 临时钢便桥计算书 b、稳定性检算

自由长度l0按14.0m计，

Φ820×10mm钢管桩λ1=l0/i=14/0.29=48.3 Φ630×8mm钢管桩λ2=l0/i=14/0.22=63.6。

查《钢结构设计规范》（GB50017-2003），使用内插法得 φ1=0.892，φ2=0.809。

[P]1=ΦA[σ]=0.892*2.575*10-2*145*103 =3330.5KN≥P=462.625KN，合格。 [P]2=ΦA[σ]=0.809*1.583*10-2*145*103 =1856.9KN≥P=260.11KN，合格。

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