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某大桥便桥计算书宁波市绕城高速公路第三合同段 半浦余姚江特大桥主桥 钢便桥计算单 计 算：曹义昌 复 核：王 毅 审 核：王 跃 审 定： 中铁一局集团第一工程有限公司 宁波市绕城高速公路 第三合同项目经理部 XX年1月 半浦余姚江特大桥主桥钢便桥计算单 一、 计算依据 、水文资料 1、设计最高通航水位：1.130米 2、常水位：0.7米 3、余姚江河堤标高：3.28米 4、便桥跨度L=10米，便桥宽度为4米。 、地质资料 河床淤泥层 =40淤泥质粘土 =50 =16 亚粘土 =180 =45 、设计荷载 汽-20，挂-80 二、设计计算 、荷载计算 1、汽车动荷载 最大的汽车荷载为30t。如图： 摘自实用土木工程手册 P1794 1 单位：米 汽车-20级荷载，重车 300KN，P=300KN=3×105N 2、恒载： 1) 纵梁I45自重：G1=12×6×80.38kg/m=5787.4kg 2) 横向分配梁：10槽钢间距为30厘米 G2=4m×34根×10.0kg/m=1360kg 3）桥面系：采用宽b=1500mm、=10 mm的钢板 G3=10×1.5×2×78.5 kg/m2=2355kg 4）恒载换算为均布荷载 q=/10=950.24kg/m=9502.4N/m。 、纵梁受力计算 p10mq10mA(1)BR2A(2)R2B1、正应力计算： 以下计算公式摘自实用土木工程手册 P182P185 1）集中荷载作用下梁的弯矩M1max M1max=PL/4=(3×105×1.2×10)/4 = 9×105 N·m 2）均布荷载作用下梁的弯矩M2max 、R2A、R2B M2max= qL2/8=(9502.4×102)/8=1.19×105 N·m R2A=R2B =qL/2=9502.4×10/2=47512 N=47.51 KN 2 M= M1max + M2max =9×105+1.19×105=10.19×105 N·m I45工字钢截面抗弯模量Wx=1430cm3=1.43×106 mm3 Ix=32240cm4 IZ/SZmax=38.6cm d=11.5mm 摘自实用土木工程手册 P620 A3钢：w=145MPa =85 MPa E=2.1×105 MPa 摘自实用土木工程手册 P1972 M10.19´10562s=118.8´10N/m=118.8MPa<sw=145MPa(可！) -3W6´1.43´10公式摘自实用土木工程手册 P1975 2、剪应力计算 120KN120KNx m1.4m4.0m60KN4.6-xm10mR1AR1B1120´(10-X)+120´(8.6-X)+60´(4.6-X)ùéëû 10=250.8-30XR1A= 由上式可见 ，当X=0时 R1A有最大值，即R1A=250.8KN 故，汽-20级荷载,当重车后轮位于A点时,RA反力最大 R1A =250.8KN Qmax=R1A+ R2A=250.8+47.51=298.31 KN tmaxQSmQmax298.31´103=11.2MPa<t=85MPa(可！) -2-3IzImd38.6´10´11.5´10´6dSzmax 3 公式摘自实用土木工程手册 P1975 3、挠度计算： fPl348EI=3´105´103max1=48´2.1´1011´32241´10-8´6=0.015m=15mm f5ql45max2384EI=´9502.4´104=384´2.1´1011´32241´10-8´6=0.003m=3mm f+3=18mm<lmax=fmax1+fmax2=15400=25mm(可！) 公式摘自实用土木工程手册 P182P185 受弯构件挠度容许值f=l400摘自钢结构设计手册、横梁受力计算 3×0.5m1m3×0.5mpppppp4mAB1、正应力计算： 以下计算公式摘自实用土木工程手册 P182P185 1）荷载计算 P=298.31/6=49.7 KN 2）荷载作用下梁的弯矩Mmax 、RA、RB RA=RB=298.31/2=149.2 KN 跨中弯矩： Mmax=RA´2-P(1.5+1.0+0.5)=149.2´2-49.7´3=149.3KN×m 、采用2根I32工字钢 4 P17 I32工字钢截面抗弯模量Wx=692.202cm3 Ix=11075.5cm4 IZ/SZmax=27.458cm d=9.5mm 摘自实用土木工程手册 P619 A3钢：w=145MPa =85 MPa E=2.1×105 MPa 摘自实用土木工程手册 P1972 M149.3´10362s=107.8´10N/m=107.8MPa<sw=145MPa(可！) -6W2´692.202´10公式摘自实用土木工程手册 P1975 、或采用1根I45工字钢 I45工字钢截面抗弯模量Wx=1430cm3=1.43×106 mm3 Ix=32240cm4 IZ/SZmax=38.6cm d=11.5mm M149.3´103s=104.4´106N/m2=104.4MPa<sw=145MPa(可！) -6W1430´102、剪应力计算 RA =149.2KN Qmax= RA=149.2 KN 、采用2根I32工字钢 tmaxQSmQmax149.2´103=28.6MPa<t=85MPa(可！) -2-3IzImd27.458´10´9.5´10´2dSzmax、或采用1根I45工字钢 tmaxQSmQmax149.2´103=33.6MPa<t=85MPa(可！) -2-3IzImd38.6´10´11.5´10dSzmax公式摘自实用土木工程手册 P1975 5 3、挠度计算： 、采用2根I32工字钢 5n4-4n2-135´74-4´72-133fmax=Pl=´49.7´10´4384n3EI384´73´2.1´1011´11075.5´10-8´2 l=0.006m=6mm<=10mm(可！)400、或采用1根I45工字钢 5n4-4n2-135´74-4´72-133fmax=Pl=´49.7´10´4384n3EI384´73´2.1´1011´32240´10-8l=0.004m=4mm<=10mm(可！)400公式摘自实用土木工程手册 P184 受弯构件挠度容许值f=、横向分配梁受力计算 q0.50ml摘自钢结构设计手册 P17 400RARB1、一辆汽车总重300 KN的重车 前轴重力60KN，后轴重力2×120 KN，轴距4+1.4m，轮距1.8m，前轮着地宽度及长度为0.3×0.2m，中后轮着地宽度及长度为0.6×0.2m 摘自实用土木工程手册 P1795 2、荷载计算： 按均布荷载作用下简支梁计算 q总=120=500KN/m2 0.6´0.2´2 q=500´0.= /21K0N0m3、正应力计算： 6 荷载作用下梁的弯矩Mmax 、RA、RB RA=RB=qL/2=100×0.5/2=25 KN 跨中弯矩： Mmaxql2100´0.52=3.125KN×m 88采用1根10槽钢 10槽钢截面抗弯模量Wx=39.7cm3 Ix=198cm4 h=100mm t=8.5mm b=48mm d=5.3mm Sx=8.5×48×(50-8.5/2)+5.3×(50-8.5)2/2=23230mm3=2.32cm3 摘自实用土木工程手册 P613 A3钢：w=145MPa =85 MPa E=2.1×105 MPa 摘自实用土木工程手册 P1972 M3.125´10362s=78.7´10N/m=78.7MPa<sw=145MPa(可！) -6W39.7´10公式摘自实用土木工程手册 P1975 4、剪应力计算 RA =25KN Qmax= RA=25 KN tmaxQSx25´103´2.32´10-6=5.53MPa<t=85MPa(可！) -8-3Ixd198´10´5.3´10公式摘自实用土木工程手册 P1975 5、挠度计算： 7 5ql45´100´103´0.54fmax=384EI384´2.1´1011´198´10-8 l=2.0´10-4m=0.2mm<=1.25mm(可！)400公式摘自实用土木工程手册 P185 受弯构件挠度容许值f=、桥面板受力计算 q0.05m0.2m0.30m0.05ml摘自钢结构设计手册 P17 400RARBa=0.05m c=0.2m L=0.3m 1、 一辆汽车总重300 KN的重车 前轴重力60KN，后轴重力2×120 KN，轴距4+1.4m，轮距1.8m，前轮着地宽度及长度为0.3×0.2m，中后轮着地宽度及长度为0.6×0.2m 摘自实用土木工程手册 P1795 2、荷载计算： 按局部均布荷载作用下简支板计算 q总=120=500KN/m2 0.6´0.2´2 q=500´0.=63、正应力计算： / 3K0N0m荷载作用下梁的弯矩Mmax 、RA、RB RA=RB=q c/2=300×0.2/2=30 KN 跨中弯矩： 8 Mmax=qclæcö300´0.2´0.3æ0.2ö2-=´2-ç÷ç÷=3KN×m 8èlø80.3øè公式摘自实用土木工程手册 P186 采用=10 mm 宽b=150cm的2块钢板作为面板 11W=bh2=´150´1.02=25cm3 66M3´103=120´106N/m2=120MPa<sw=145MPa(可！) s=-6W25´104、剪应力计算 RA =30KN Qmax= RA=30 KN Sx=150×0.5×0.25=18.75cm3 I=131bh=´150´1.03=12.5cm4 1212tmaxQSx30´103´18.75´10-6=3MPa<t=85MPa(可！) -8Ixd12.5´10´1.55、挠度计算： c0.2=0.67l0.3qcl3300´103´0.2´0.3323fmax=8-4r+r)=´(8-4´0.672+0.673)(11-8384EI384´2.1´10´12.5´10l=1.0´10-3m=1.0mm<=2.0mm(可！)150r=公式摘自实用土木工程手册 P186 受弯构件挠度容许值f=、钢管桩计算 1、荷载计算 1）桥面板：=10mm 钢板 9 l摘自钢结构设计手册 P17 150G1=(10m×1.5m)×2块×78.5kg/m2=2355kg 2）横向分配梁：10槽钢间距为30厘米 G2=4m×34根×10.0kg/m=1360kg 3)纵梁：6根I45工字钢 G3=12.5m ×80.4 kg/m×6=6030 kg 3)横梁：1根I45工字钢 G4=6.25m ×80.4 kg/m×1=502.5 kg 或 G4=6.25m ×52.7 kg/m×2=658.8 kg 4）活载：汽车-20级荷载， 重车 300KN，P=300KN=3×105N 5）其它： G5=恒载×0.3=×0.3=3121kg 6）荷载组合： G总=G1+G2+G3+G4+G5+P=2355+1360+6030+658.8+3121+30×103 =43524.8kg 2、单桩承载力计算： Pa=piF+Uåfi×ti <<实用土木工程手册>> P1165 其中：F=p4U=pD=3.14´0.6=1.884m ´0.62=0.283m2 淤泥：桩周土的容许摩阻力f1=58 KPa，P1=40KPa 淤泥质粘土：桩周土的容许摩阻力f2=913 KPa P2=50KPa 取f1=5 KPa，f2=9 KPa计算 <<简明施工计算手册>> P196 每个支墩下采用2根60cm钢管桩 =8mm，荷载计算时钢管桩长度10 暂按25m计算， 单根钢管桩自重为：G5=D×L×62.8kg/m =3.14×0.6×25×62.8kg/m2=2958 kg 单根钢管桩需承受的容许承载力： Pa=G总/2+G5=43524.8/2+2958=24720.4kg=24.72t=247.2KN 则所需打入土层钢管桩长度为： Pa=piF+Uåfi×ti Pa=50×0.283+1.884×5×+9t2=247.2KN 1é247.2-50´0.283ùt2=ê-5´(11.01-5.20)ú=10.52m 9ë1.884ût1=11.01-5.2=5.81m L入土=t1+t2=10.52+5.81=16.33 m 则：钢管桩打入淤泥质粘土层深度至少按17m计，取打入两土层的钢管桩长度L入土=15 m计算允许承载力为： Pa=piF+Uåfi×ti=50´0.283+1.884´5´5.81+9´11=255.4KN>Pa需=247.2KN(可！)通过以上计算和图纸所给地质资料可知，此钢管桩桩基要穿过淤泥质粘土层进入亚粘土层。 3、按桩尖打入亚粘土层1.6米计算单桩承载力： Pa=piF+Uåfi×ti <<实用土木工程手册>> P1165 其中：F=p4U=pD=3.14´0.6=1.884m ´0.62=0.283m2 淤泥：桩周土的容许摩阻力f1=58 KPa，P1=40KPa 淤泥质粘土：桩周土的容许摩阻力f2=913 KPa P2=50KPa 11 亚粘土：桩周土的容许摩阻力f3=1017 KPa P4=180KPa 取f1=5 KPa，f2=9 KPa，f3=10 KPa计算 <<简明施工计算手册>> P196 每个支墩下采用2根60cm钢管桩 =8mm，荷载计算时钢管桩总长度暂按25m计算， 单根钢管桩自重为：G5=D×L×6.28kg/m =3.14×0.6×25×6.28kg/m2=296 kg 打入各土层的钢管桩长度为： t1=11.01-5.2=5.81m t2=18.41-11.01=7.4m t3=1.6m 单桩承载力为： Pa=piF+Uåfi×ti=180´0.283+1.884´5´5.81+9´7.4+10´1.6=261.3KN>Pa需=247.2KN(可！)通过以上计算可知，此钢管桩桩基要穿过淤泥质粘土层进入亚粘土层1.6米，满足施工荷载要求。 则单根钢管桩长度为： L=钢管桩顶口标高-护筒底口标高=2.4-=22.41米 12