贝雷梁施工便桥设计计算书中铁十一局集团第四工程有限公司二〇一六年三月贝雷梁便桥计算书1、便桥设计依据1.1、设计依据和设计规范《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004) 《钢结构设计规范》(GB 50017-2003) 《港口工程荷载规范》（JTJ215-98） 1.2、技术标准1）荷载：按80t 履带吊吊重20t 荷载验算，其中80t 履带吊吊重20t 为栈桥设计的主要荷载。
2）宽度：考虑施工车辆通行需求和经济性因素，按行车道8m 宽布置，每孔跨度12m ，5跨一联。
3）水流力：按流速1.75m/s 考虑。
4）标高：按照设计高潮位+4.75m 设计，栈桥顶面标高设计为+7.0m 。
5）栈桥设计车速：15km/h 。
6）风荷载：工作状态：13.8m/s ；非工作状态：40m/s 。
7）型钢、钢管桩允许应力 抗拉、压 []188.5MPa σ= 抗弯 []188.5w MPa σ= 抗剪 []110MPa τ=单排单层贝雷梁容许弯矩[]788.2M kN m =⋅ 单排单层贝雷梁容许剪力[]245.2Q kN = 2、便桥结构设计 2.1、技术标准（1）设计恒载：栈桥结构自重（2）验算活载：80t履带吊(自重80t+吊重20t)。
10方混凝土罐车栈桥上通行，载重时重量40t 。
总重：400 kN ，轮距：1.8 m，轴距：3.45 m +1.35m前轴重力标准值：60kN，后轴重力标准值：2×170kN前轮着地面积：0.30m×0.20m，后轮着地面积：0.60m×0.20m（3）设计行车速度：15km/h（4）设计使用寿命：5年2.2、便桥结构形式便桥桥面行车道宽度8.0m。
桥面系由上往下依次为10mm组合型花纹钢板，工12.6小纵梁，工22b横向分配梁。
便桥纵梁采用8排单层321型贝雷梁，间距为0.9+1.3m+0.9m+1.3m+0.9m+1.3m+0.9m，贝雷梁跨度12m，采用5跨一联布置，中间设置刚性墩。
栈桥下部结构横向分配梁采用2工36a型钢，分配梁支撑在φ800×10mm 钢管桩上，一排钢管桩采用3根，钢管桩横向间距3.2m；钢管桩平联剪刀撑均采用2[20a槽钢。
详见下图：图1、栈桥横断面布置图（单位：mm）3、荷载计算便桥使用中最大活载为80t履带吊，所以将其作为控制荷载，进行栈桥结构设计。
3.1、80t履带吊QUY80t履带吊整机质量为80t，履带轨距、接地长度和履带板宽度为：4200mm×5440mm×800mm，具体见下图：图2、80t 履带吊尺寸图 （单位：mm ）3.1.1、履带吊正面吊重履带吊正面吊重20t 时单条履带吊荷载为：1800+20091.9/2 5.44q kN m ==⨯3.1.2、履带吊侧向吊重计算时考虑侧向吊重20t ，假定外侧履带反力减小到10t 时达到临界状态时，则最不利侧履带线荷载为：2800+100165.4/5.44q kN m == 4、便桥结构检算 4.1、桥面系检算4.1.1、工12.6垫梁检算便桥桥面系由上往下依次采用10mm 钢板，工12.6垫梁，间距0.3m ，工22b 分配梁间距1.5m 。
表1-1、荷载组合荷载名称 履带宽度（mm ） 最大单位压力（2kN m ）备注履带吊1 800 104.4 履带吊正面吊重20t 履带吊2800185.6履带吊侧吊20t由上表可知，最大单位压力为80t 履带吊侧向吊重20t ，最不利侧履带单位压力荷载为：21195.4/q kN m =，工12.6间距0.3m ，履带宽0.8m ，假定一侧履带荷载由三根工12.6均匀分担。
取单根工12.6分析，则有：2148.549.5/3q kN m ==。
工12.6组合截面自重产生的均布荷载为:447.87850100.4k /10N m ⨯⨯=图3、工12.6组合截面参数计算模型如下：图4、计算模型用有限元软件计算，得到：图5、工12.6组合截面弯矩图弯曲应力：[]6max max14.010148.2188.594469M MPa MPa W σσ⨯===<=，满足要求。
图6、工12.6组合截面剪力图剪应力：[]3x max37.4108616164.511059983284z QS MPa MPa bI ττ⨯⨯===<=⨯，满足要求。
4.1.2、工22b 分配梁检算便桥工22b 横向分配梁间距为1.5m ，贝雷梁横桥向最大间距为1.3m ，80t 履带吊侧向吊重20t 时应作用在贝雷梁上方，正面吊重20t 时可考虑作用在分配梁跨中，此时作用在跨中时最不利，104.41.5156.6/q kN m =⨯=。
桥面系自重：4 1.50.40.4 2.2/1.3q kN m ⨯⨯=+= 表1-2、工22b 截面参数面积2()cm 惯性矩4()cm截面模量3()cm面积矩3()cm46.43570325189.8弯矩计算模型如下：图7、计算模型用有限元软件计算，得到弯矩图和剪力图：图8、工22b 弯矩图弯曲应力：[]3max max30.31093.2188.5325M MPa MPa W σσ⨯===<=，满足要求。
最大剪力计算模型：图9、计算模型图10、工22b 剪力图剪应力：[]2x max89.610189.850.11109.53570z QS MPa MPa bI ττ⨯⨯===<=⨯，满足要求。
4.2、贝雷梁检算便桥主梁采用8排单层贝雷梁，栈桥为5跨一联，每跨12m 。
贝雷梁采用销轴连接，本计算中偏安全的按简支梁计算，计算跨径12m 。
表2、12m 跨结构恒载计算表荷载 数量 单件重（kg ）总重（kg ） 钢桥面板 96平方 8320 16490 贝雷梁812009600单排贝雷梁承担结构自重为：164.996.002.7128q kN m +==⨯4.2.1、贝雷梁检算履带吊在便桥上最不利工况为侧吊20t ，根据分配梁的要求，此时履带必须作用在贝雷梁主桁上方，履带均布荷载为：165.4kN/m q =，按照作用在一半贝雷梁上计算，单排贝雷梁荷载为：165.441.44q kN m == 最大弯矩计算模型如下：图11、计算模型图12、贝雷梁弯矩图由弯矩图可知：最大[]max 634.1788.2M kN m M kN m =⋅<=⋅，满足要求。
当贝雷纵梁剪力最大时，计算模型如下：图13、计算模型图14、贝雷梁剪力图由剪力图可知：最大[]max 211.4245.2Q kN Q kN =<=，满足要求。
4.3、桩顶分配梁检算4.3.1、中间墩分配梁验算分配梁最不利荷载为：80t 履带吊侧吊20吨。
一孔便桥桥面板自重：1q 6820.226499.2kN =⨯⨯⨯⨯=一孔栈桥贝雷梁自重：28430010/100096q kN =⨯⨯⨯=履带吊荷载由8片贝雷梁分担：3900=2254q kN =内，3100=254q kN =外 123499.296++225299.488q q q q kN ++===内内123499.296++2599.488q q q q kN ++===外外 分配梁由2根工36a 型钢拼焊而成，为跨径3.2m 的连续梁，取单根工36a 进行计算，自重40.60/q kN m =，计算模型如下：图15、计算模型图16、分配梁弯曲应力图由弯曲应力图可知：最大弯曲应力[]max 136.4=188.5MPa MPa σσ=<，满足要求。
图17、分配梁剪应力图由剪应力图可知：最大剪应力[]max 96.2110MPa MPa ττ=<=，满足要求。
图18、横梁挠度图由挠度图可知：最大挠度[]max 32003.8=8400400L f mm f mm =<==，满足要求。
4.4.2、中间墩分配梁反力 分配梁反力计算结果：图19、反力结果由分配梁的反力结果可知：钢管桩桩顶的受到的最大反力为382.52765kN⨯=。
4.4、钢管桩强度检算4.4.1、钢管桩的嵌固点计算根据《港口工程桩基规范》4.3.3，当采用假想嵌固点法计算时，弹性长桩的受弯嵌固点深度可用m 法并按下式确定：t T η=式中：t ——受弯嵌固点距泥面深度（m ）η——系数，取1.8～2.2；T ——桩的相对刚度系数（m ）。
桩的相对刚度系数T =（《港口工程桩基规范》附录C ）pE ——桩材料的弹性模量，取52.0610MPa ⨯；pI ——桩截面的惯性矩； 0b ——桩的换算宽度，0b 取2d ；m ——桩侧地基土的水平抗力系数随深度增长的比例系数，取46000kN m 。
计算得：便桥钢管桩在××位置处水位最深，为最不利位置。
××位置处河床面标高为-1.12m ，设计水位+11.28m ，水深12.4m ，流速按1.75m/s 。
4.4.2、钢管桩水流力流速取1.75m s ，水流力按下式计算：22rV R K A g=其中：K-水流阻力系数，桩为圆形，取0.8；γ——水容重，取310kN m ； ν——水流速度；g ——重力加速度，取210m s ；A ——单桩入水部分在垂直于水流方向的投影面积。
水流力计算时，根据钢管自由长度、钢管面积以及水流速度按公式进行计算，××位置处河床面标高为-1.12m ，设计水位+11.28m ，结合地质资料，最大水深按14.3m 考虑，则单桩所受水流力为：第一排桩：2w110 1.75=0.826.250.8=25.7210F kN ⨯⨯⨯⨯⨯遮流影响系数第二排桩遮流系数5000 6.25800L D ==，内插得到 10.79m =，w2=0.7925.7=20.3F kN ⨯第三排桩遮流系数w3w2==0.7925.7=20.3F F kN ⨯水流力的合力作用于施工水位以下1/3水深处,水流力倒三角形分布。
4.4.3、钢管桩强度检算栈桥钢管桩，根据分配梁反力结果，运用midas 建模计算，结果如下：图25、钢管桩应力结果图（单位：MPa ） 图26、钢管桩反力结果图（单位kN ）定位桩最大应力[]max 98.9188.5MPa MPa σσ=<=，满足强度要求； 钢管桩最大支反力为=879.1F kN800φ，10mm δ=,钢管桩截面特性：279i mm =，224819A mm =钢管桩计算长度0 1.030.530.5l =⨯=030500109.3279l i λ===,查稳定系数表得0.568ϕ= []3879.11062.4188.50.56824819N MPa MPa A σσϕ⨯===<=⨯钢管桩稳定性满足要求。