淺議施工鋼便橋荷載及其效應(yīng)分析

葉強(qiáng)

摘要：此文在學(xué)習(xí)研究極限狀態(tài)法和容許應(yīng)力設(shè)計(jì)理論的基礎(chǔ)上， 從使用功能、荷載、分項(xiàng)系數(shù)等方面說明便橋可以滿足此工程的施工通行需要， 使的此橋更加安全可靠。

關(guān)鍵詞：便橋;設(shè)計(jì)荷載;摩阻力;穩(wěn)定性

1 便橋設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1.1 設(shè)計(jì)荷載：按照施工車輛80噸滿載通行計(jì)算，5km/h。

1.2 橋梁采用下承式鋼便橋，橋面寬度4.0m;

1.3 橋墩、臺(tái)采用鋼管樁基礎(chǔ)，采用Ф380*6mm的鋼管樁，每組4根樁，共4組16根。

要點(diǎn)

1.1 主梁：采用6片321型貝雷片組裝成兩組，每組三片，間距分別為45cm和25cm（分別通過支撐架和聯(lián)板連接），兩組之間距離為420cm，凈距為402cm，兩組貝雷間采用抗風(fēng)拉桿鎖緊，兩邊跨采用三組單層非加強(qiáng)型貝雷，中跨采用三組單層加強(qiáng)型貝雷;

1.2 橫梁：采用標(biāo)準(zhǔn)的28#工字鋼，通過斜撐、橫梁夾具與貝雷架連接。每片貝雷布置4根橫梁，橫梁間距最大為128cm;

1.3 縱梁：采用25工字鋼，間距349mm進(jìn)行布置，與橫梁上的卡子對(duì)應(yīng)，保證縱梁在橫梁上的穩(wěn)定性，縱梁之間按間距1.5米用16的鋼筋進(jìn)行橫梁連接;

1.4 橋面板：采用12mm以上的防滑鋼板，采用“U”箍筋在縱梁與橫梁交叉處進(jìn)行固定。

1.5 攔桿：在貝雷片內(nèi)側(cè)各設(shè)置一道護(hù)輪坎，并再在貝雷片空檔處設(shè)置鋼板網(wǎng)，作為便橋護(hù)欄，形成護(hù)欄。

2 相關(guān)計(jì)算

2.1 荷載計(jì)算：

2.1.1 橋梁自重（按每節(jié)3米計(jì)算）

6片貝雷桁架：2700*6=16200N，2根加強(qiáng)弦桿：12*800=9600N

24個(gè)銷子：30*24=720N，4個(gè)弦桿螺栓：30*24=720N

2片45支撐架：210*2=420N，根聯(lián)接板：50*8=400N

8根斜撐：120*8=960N，4套橫梁夾具：50*24=1200N

4根橫梁：2400*4=9600N，2個(gè)支撐框的螺栓：4*32=128N

2根風(fēng)繩：2*400=800N，梁、面板：

12*2.99*420+0.339*3*11*205+4*3*0.012*78500=28667N

護(hù)輪坎及鋼板網(wǎng)附屬：600N

則3米長(zhǎng)自重合計(jì)為：70015N;

折換成每米重量為：

q=70015/3=2334N/m=23.34kn/m，

2.1.2 車輛荷載為：80噸

2.2 橋墩承載力計(jì)算

2.2.1 當(dāng)有一車輛在中跨時(shí)，橋墩最大承重：23.34*6/2+（23.34*15+800）/2=652.06KN

由于本橋搭設(shè)較低，橋墩的鋼管樁基本上都埋在土里面，所以只考慮鋼管樁承載力，不考慮橫向穩(wěn)定性，若鋼管樁露出地面1米時(shí)應(yīng)將鋼管樁間進(jìn)行橫、斜撐加固。

單根鋼管樁承載力計(jì)算 樁的極度側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值參附近橋樁取18-26Kpa.

由公式 QUK =Qsk +Qpk =λs UΣqsik Ii +λqpk Ap

因 此 ， 由 上 述 計(jì) 算 公 式 得 出

F=（18+26）/2×（20-2-1.2）×3.14 ×0.38 +（240+280）/2× 3.14× 0.192=441.01KN+29.47KN

KN=470.48KN

考慮摩擦樁的安全系數(shù)K=2 及鋼管樁的安全系數(shù)K=0.7，則單樁極

承載力為：F=0.7×470.48KN=329.34KN

因此16 根鋼管樁的極限摩阻力為5269.44KN

每個(gè)橋墩打4根鋼管樁，每根樁承載力為329.34KN，則4根樁承載力為329.34*4=1317.36KN，k=1317.36/652.06=2.02>2，滿足臨時(shí)樁2倍的承載力系數(shù)的要求。

邊跨跨徑僅6米，樁基礎(chǔ)相同，受力更可靠。

3 上部結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

3.1 主梁桁架驗(yàn)算：驗(yàn)算中跨

為簡(jiǎn)化計(jì)算，將中跨同樣作為一跨簡(jiǎn)支梁計(jì)算（比連續(xù)梁計(jì)算更偏于安全）

汽車荷載的橫向分配系數(shù)（考慮汽車離最邊上0.5米）

e=（4-2.7）/2=0.65（橋?qū)払=4米，車輛2.7米）

K1=1/2+e/B=0.5+0.65/4=0.6625

沖擊系數(shù)K2=1+μ=1+15/（37.5+L）=1+15/（37.5+15）=1.286

Mmax=ql2/8+K1*K2Gl/4=25.7*152/8+0.6625*1.286*800*15/4

=3279kn·m

查表得加強(qiáng)的三排單層桁架抗彎能力為：

4809.4 kn·m>3279 kn·m，滿足要求

Qmax=Q靜+Q活K1 K2

=25.7*15/2+800*0.6625*1.286=874.33KN<245.2*6=1471.2=[Q] 滿足要求

銷孔撓度：

f1=0.3556（n2-1）/8=1.07CM，其中n是貝雷架片數(shù)取，n=15÷3=5。

fmax=Pl3/（48EI）=800*103*15003/（48*2.1*107*500994.4*2）=0.8cm

總撓度：f=f1+f2=1.07+0.8=1.87cm<[1500/400=3.75cm]。

3.2 25#工字鋼縱梁計(jì)算

考慮800KN的汽車，至少為四軸，后輪雙軸四輪，按后軸單軸最大重量F=200KN，則單側(cè)雙輪F1=F/2=100KN，根據(jù)設(shè)計(jì)橋梁縱梁間距為35cm，所以單側(cè)雙輪至少可以落到2根25的工字鋼上。則作用在每根工字鋼的力F2=F1/2=100/2=50KN，沖擊系數(shù)沖擊系數(shù)K2=1+μ=1+15/（37.5+L）=1+15/（37.5+1.286）=1.387（大于>1.3，則K2取1.3），則產(chǎn)生的最大彎矩Mmax= F2L K2/4=50*1.286*1.3/4=20.9KN·m

則縱梁的壓應(yīng)力

σ=Mmax/W=20900/（401.4*10-6）=52.1MPa<140=[σ]

作用在工字鋼端部最大力P= F2* K2=50*1.3=65KN

工字鋼的剪應(yīng)力

τ=P/（Hδ）=65000/（22.4*0.8*10-4）=23.2MPa<85=[τ]

3.3 28工字鋼橫梁計(jì)算

實(shí)際上，如果是80噸的大車子，可按掛車80計(jì)算，前后共為4軸，每軸也只有20噸，并且至少都作用在4根工字鋼上，故每根工字鋼按承載10噸計(jì)算，并且是多根縱梁工字鋼作用在28#工字鋼，為簡(jiǎn)化計(jì)算，擬采用集中力考慮計(jì)算，沖擊系數(shù)K2=1+μ=1+15/（37.5+4.2）=1+15/（37.5+1.286）=1.36>1.3，按K2=1.3計(jì)算，則橫梁的最大彎矩Mmax=pl K2/4=100*4.2*1.3/4=136.5kn·m

則縱梁的壓應(yīng)力

σ=Mmax/W=136500/（534.4*10-6）=255.4MPa<273=[σ]（16Mn鋼）

作用在工字鋼端部最大力P= F* K2=100*1.3=130KN

工字鋼的剪應(yīng)力τ=P/（Hδ）=130/（28*0.8*10-4）=5.81*104KN/M2 =58.1MPa<208=[τ]

3.4 橋面鋼板

由于橋面縱梁采用25#工字鋼，間距349mm，工字翼板寬116mm，實(shí)際上，工字鋼翼板間凈距為233mm，小于車輪輪胎的250mm的寬度，也就是說，不管怎樣，車輪都是直接作用在縱梁工字鋼上，橋面鋼板直起到分配荷載作用，不再?gòu)?fù)核驗(yàn)算。

3.5 便橋的穩(wěn)定性：

便橋橋墩、臺(tái)受力均為鋼管樁，兩橋臺(tái)在鋼管樁的基礎(chǔ)均埋在土層中，增加兩鋼筋混凝土背墻式搭板，未產(chǎn)生前后移動(dòng)現(xiàn)象。（部分內(nèi)容簡(jiǎn)述）

4 經(jīng)驗(yàn)收使用的鋼便橋，結(jié)構(gòu)安全，為工程施工現(xiàn)場(chǎng)交通運(yùn)輸發(fā)揮重要價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]人民交通出版社2002年3月出版的《裝配式公路鋼橋多用途手冊(cè)》、

[2]《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJD63-2007等