贝雷梁钢便桥计算书

1、工程概况

本施工便桥采用321型单层上承式贝雷桁架，栈桥0#桥台与老56省道相连，6#桥台位于峃口隧道起点位置，横跨泗溪。便桥孔跨布置为10m+5*15m，全长85米，桥面净宽6米，人行道宽度，纵向坡度+3%，桥面至河床面净高10米，至水面净空为米（图1 为钢栈桥截面图）。钢栈桥桥面系主体结构由δ=10 mm 花纹钢板、I10 工字钢纵梁（间距 m）、I20 工字钢横梁（长，间距 m）组成。桥面板与工字钢采用手工电弧焊焊接连接，桥面系布置于贝雷桁梁之上，与贝雷桁梁之间用U 型螺栓固定。贝雷桁梁由贝雷片拼制而成，横向设置6片，间距,贝雷片之间采用角钢支撑花架连接成整体。

本桥基础为明挖基础，基础为7××的钢筋砼，扩大基础必须坐落于河床基岩上，且基础顶标高低于河床。基础上部墩身均采用φ630 mm（δ=8 mm）钢管，采用双排桩横桥向各布置2 根，钢管桩之间由平联、斜撑连接。钢管桩顶设双I32 工字钢分配梁。

本桥基础设计为明挖基础，基础采用C25钢筋砼，钢管桩位于砼基础上与预埋钢板焊接牢固，在此不做计算。

护栏10mm花纹钢板Ⅰ10工字钢@30cmⅠ20工字钢@75cm桥面宽度人行道321型贝雷梁双I32承重梁加劲板联结系平联预埋钢板钢筋混凝土基础

图1 钢栈桥截面图（单位：mm）

2、计算目标

本计算的计算目标为： 1）确定通行车辆荷载等级；

2）确定各构件计算模型以及边界约束条件； 3）验算各构件强度与刚度。

3、计算依据

本计算的计算依据如下：

[1] 黄绍金, 刘陌生. 装配式公路钢桥多用途使用手册[M]. 北京: 人民交通出版社,2001

[2] 《钢结构设计规范》（GB 50017-2003） [3] 《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004） [4] 《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）

4、计算理论及方法

本计算主要依据《装配式公路钢桥多用途使用手册》（黄绍金，刘陌生着.北京：人民交通出版社，）、《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）、《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）等规范中的相关规定，通过MIDAS/Civil 2012结构分析软件计算完成。

5、计算参数取值

设计荷载

5.1.1 恒载

本设计采用Midas Civil 建模分析，自重恒载由程序根据有限元模型设定的截面和尺寸自行计算施加。

5.1.2 活载

根据《公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004》，汽车荷载按公路-Ⅰ级荷载

计算，公路-Ⅰ荷载如图2：

图2 公路-Ⅰ级荷载图

程序分析时，汽车活载作为移动荷载分析，采用车道面加载。为确保行人车辆安全，桥面右侧护栏外侧增设人行道宽度，桥面宽度取值6m，车轮距为 m。汽车限速15 km/h 通过，通行的冲击系数由程序根据设定参数自动计算考虑，在“移动荷载分析控制”中，临时钢栈桥结构基频取值 Hz，根据《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)规定，冲击系数为u=。

桥面宽度人行道护栏10mm花纹钢板Ⅰ10工字钢@30cmⅠ20工字钢@75cm321型贝雷梁双I32承重梁加劲板联结系平联预埋钢板钢筋混凝土基础

图3 桥面车道布置图

主要材料设计指标

根据《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）和《装配式公路钢桥多用途使用手册》（黄绍金，刘陌生着.北京：人民交通出版社，），主要材料设计指标如下：

6 计算分析

计算模型及边界条件设置

图4 为钢栈桥Midas 分析模型图。其中，桩基础采用梁单元，桥面板采用板单元。

图4 分析模型

边界条件设置如下：

（1）桥面系构件连接：桥面板与I10 工字钢纵梁、纵梁与I20 工字钢横梁均采用共节点连接，横梁与贝雷桁梁采用仅受压弹性连接，连接刚度按经验取值100 kN/mm。由于存在仅受压弹性连接，模型对桥面板进行三处约束，各处约束自由度分别为：(Dx，Dy，Rz)；(Dx，Rz)；（Dy，Rz）。

（2）其余构件连接：贝雷桁梁与2I32 工字钢分配梁采用弹性连接，分配梁与钢管桩采用共节点连接。钢管桩桩底按锚固模拟，约束Dx、Dy、Dz、Rx、

Ry、Rz。

计算结果分析

由于Midas 计算结果中，桥面系构件总体变形与贝雷桁梁变形一致，导致桥面系构件变形输出结果远大于实际变形，另外再考虑到桥面系构件跨度均较小，故结果分析中桥面系构件仅以强度满足要求进行控制；贝雷桁梁、分配梁结果分析中以强度、刚度均满足要求进行控制。 6.2.1 桥面板计算结果

图5 为桥面板强度计算结果。由图可以看出桥面板最大应力为：

σ = 故桥面板设计满足安全要求。

图5 桥面板强度

6.2.2I10 工字钢纵梁计算结果

图6 为I10 工字钢纵梁强度计算结果。由图可以看出I10 工字钢最大应力为：

σ = 故I10 工字钢纵梁设计满足安全要求。

图6 I10工字钢纵梁强度

6.2.3I20 工字钢横梁计算结果

图7 为I20 工字钢横梁强度计算结果。由图可以看出I20 工字钢最大应力为：

σ = 193MPa 故I20 工字钢横梁设计满足安全要求。

图7 I20工字钢横梁强度

6.2.4 贝雷桁梁计算结果

（1）贝雷桁梁强度

图8 为贝雷桁梁强度计算结果。由图可以看出贝雷桁梁最大应力为：

σ = 249MPa 故贝雷桁梁强度设计满足安全要求。

图8 I20贝雷梁强度

（2）贝雷桁梁刚度

图9 贝雷梁刚度

图9 为贝雷桁梁刚度计算结果。由图可以看出贝雷桁梁最大变形为：

f = 15.4mm <[v] = l / 400 = 37.5mm

故贝雷桁梁刚度满足安全要求。

2I32 工字钢分配梁计算结果

（1）分配梁强度

图10I32工字钢分配梁强度

图10 为I32 工字钢分配梁强度计算结果。由图可以看出工字钢最大应力为：

σ = 故I32 工字钢分配梁强度设计满足安全要求。 （2）分配梁刚度

图11I32工字钢分配梁刚度

图11 为I32 工字钢分配梁刚度计算结果。由图可以看出分配梁最大变形为：

f = 2.86mm <[v] = l / 400 = 11.25mm

故分配梁刚度满足安全要求。

6.2.6钢管桩计算结果

（1）钢管桩支反力

图12钢管桩支反力

图13 为钢管桩支反力计算结果。由图可以看出中墩钢管桩最大支反力为：

F = ；

（2）钢管桩强度计算

图13钢管桩强度

图14 为钢管桩强度计算结果。由图可以看出钢管桩最大应力为：

σ = 故钢管桩强度设计满足安全要求；钢管桩最大应力位于与分配梁连接处，为局部承压应力，其余处应力值范围为：～ MPa。

（3）钢管桩稳定性计算

钢管桩外露高度为5 m，横向采用[10 槽钢连接，纵向未连接，自由高度取5 m。计

算时钢管桩按一端自由，一端固定考虑。 最大钢管桩反力为：F 中=495 kN 计算长度：l0=2h=2×5=10 (m) 截面面积：A = 回转半径：i =

长细比：λ = l0/ i =1000 / =

查《钢结构设计规范》，可知轴心压杆容许长细比为：[λ ]=150；稳定系数：

φ= ，故有：

λ [λ] 150

[σ] = [N]/A mφ= 495×103 / ×102×

=＜f=215 MPa

综上，钢管桩稳定性设计满足安全要求。 6.2.8 栈桥整体计算结果

表2 栈桥各构件计算结果汇总表

构件名称 桥面板 I10 工字钢纵梁 I20 工字钢横梁 贝雷梁 大横梁 钢管桩 基础承载力 最大应力（MPa） 最大变形（mm） 是否满足要求 193 249 / / / / 是 是 是 是 是 是 是 备注 7 、施工注意事项

由于现场施工中存在一些模拟计算中无法考虑到的不确定因素，如自然原因或人为原因造成的临时荷载等，为了尽可能的与模拟条件一致，确保施工安全，须注意以下事项：

1. 桥面板与纵梁采用间断焊接连接，横梁两端与贝雷桁梁采用U 型螺栓连接固定，中间段与贝雷桁梁不连接。

2. 贝雷桁梁与底分配梁采用角钢焊接限位固定措施，防止左右偏移扭转。 3. 临时钢栈桥中支点处贝雷桁梁采用[16 槽钢竖撑加强，并确保槽钢上下端与贝雷桁梁上下弦杆密贴。

4. 分配梁安设在钢管桩槽口内，并且两侧及底部采用薄钢板与钢管焊接固定。

5、实际施工中，钢栈桥桥跨间距按15m/跨进行施工。