摘要:本文介绍了贝雷片钢便桥的结构设计思路,并对钢桥结构进行了受力检算,同时对钢便桥的施工方法做了简述,为同类结构工程的受力分析和施工方法提供了一些参考和借鉴。
关键词 贝雷片钢便桥设计施工
中图分类号:s611 文献标识码:a 文章编号:
1.工程概况
青岛至荣成客运专线跨青威高速公路特大桥于dk56+977~dk57+020段跨越流浩河,因施工需要,需在此处修建便桥贯通施工便道。施工时水位高度29.00m,河面宽度43.0m。
根据设计资料和现场调查,桥址处流浩河最近5年最大洪水位为30.50m,河岸两侧村庄、耕地高程为31.00m,故拟定桥面梁底标高为31.00m,其他相应部位以此标高推算,便桥长度拟为48.0米,桥头纵坡按6%顺坡。
根据设计和现场勘察,桥位处河床地质表层为第四系全新统冲洪积粉质黏土、粉细沙等,层厚2.0~3.0m,地
基承载力σ0值为180~190kpa;二层为砂岩w3,层厚2.0~3.0m,地基承载力σ0值为500kpa;三层为砂岩w3,层厚4.0~12.0m,地基承载力σ0值为800kpa。
2.便桥的设计
便桥桥位的选择考虑主体工程施工时开挖承台基坑的因素,拟将便桥桥位设置于dk56+974~dk57+022段距线路主线中心左侧25米位置,基本与线路走向平行,位于主桥下游。设计桥总长为48米,共设3跨,每跨长度15.00m,设2台2墩,分别为0#台、1#墩、2#墩、3#台,整体结构沿线路中心里程对称;设计桥面宽度为4.5米,桥面净宽为4.3m。结构布置见半立面图和半平面图。
2.1便桥结构
下部结构:
便桥墩身采用φ529x8mm(6根)双排钢管桩,桩间采用[20a槽钢剪刀撑连接成整体,横桩距1.55米,纵桩距12.00+3.00米,桩顶采用2i36b工字钢,其上纵向铺设贝雷桁架做主梁;
桥台采用三排钢管桩加1.0cm厚钢板做挡土板,桩间采用[20a槽钢剪刀撑连接,靠桥台侧两排钢管桩焊接支撑固定挡土板,以支挡桥台填土。
上部结构:
梁体采用轻型贝雷片,贝雷片高度为1.5米,横桥向三排一组,单层布置,同组贝雷片中心距0.45m, 每组安装90cm[6.3槽钢支撑花架,两组贝雷片间净距1.5m,满足便桥桥面宽度4.3米。
贝雷片安放在桩顶2i36b工字钢上,中间垫一层1厘米厚橡胶垫作为缓冲层,减少贝雷片的磨损,贝雷架采用φ16u型卡口与工字钢连接,并设置[10压梁槽钢固定贝雷和支撑横梁工字钢。
贝雷片横桥向两组贝雷片间加联系杆件[10槽钢剪刀撑连成一体,剪刀撑纵桥向间距3米布置,以确保便桥的整体稳定性。
贝雷片上横铺i20a工字钢@300mm的横向分配梁,i20a工字钢通过φ10u型卡口与贝雷片连接固定。i20a工字钢分配梁上设置10mm钢板做为便桥的桥面。
贝雷片两侧安装竖向20工字钢加横向φ48钢管护栏,并红白相间涂装及设置反光标志。
2.2荷载型式和布置
2.2.1上部结构恒重
面层:10mm厚度钢板:0.785kn/m²。
横向分配梁:i20a工字钢, 27.9kg/m截面积35.5cm2, ix=2370cm4,e=2×105mpa ,wx=237cm3,sx=136.1cm3,腹板厚7mm。
纵向单片贝雷:每片贝雷重287kg(含支撑架、销子等),i=250497.2cm4,e=2×105mpa,w=3578.5cm3,[m]=788.2 kn·m, [q]=245.2 kn。
支撑花架:[6.3槽钢: 6.6kg/m,截面积8.4cm2。
贝雷片间加联系杆件:[8槽钢: 8kg/m,截面积10.2cm2。
墩顶分配主梁:2× i36b工字钢,131.2kg/m,截面积167cm2, ix=33060cm4,e=2×105mpa ,wx=1838cm3,sx=1082.4cm3,腹板厚12mm。
2.2.2车辆荷载
设计荷载形式:拉土自卸车为前四后八轮汽车,满载(30方)重量按80t计算,限速5km/h。拉土自卸车重轴(后轴)单侧为4轮,单轮宽30cm,双轮横向净距10cm,单个车轮着地面积=0.2×0.3 m2。两后轴间距1
45cm,左侧后双轮与右侧后双轮距190cm,车总宽为250cm。
拉土自卸车前轴(两排按一排考虑)重p1=200kn,后轴重p2=600kn。荷载图示如下:
车辆冲击系数:由查《公路桥涵设计通用规范》(jtgd60-2004)知,冲击系数(1+μ)=1.3。
考虑便桥实际情况,同方向车辆间距大于15m,便桥按单车道设计,即一跨内最多只布置一辆重车。人荷载不计。
2.3结构检算
2.3.1偏压系数的确定
由于桥面净宽4.3米,便桥边考虑50cm的安全距离,拉土车宽2.5米,基本需沿便桥中线行驶,因此在对贝雷梁、分配梁以及基础验算时不考虑偏压影响。
2.3.2桥面板10mm钢板检算
路基拉土运输车载荷作用下,载荷为钢板自重和路基拉土运输车荷载。单边车轮作用在跨中时,面板弯矩最大。荷载分析:
自重均布荷载:0.785kn/m2
施工及人荷载:不考虑与汽车同时作用
汽车轮压:前轴重200 kn,中后轴重为600kn,后轴8轮,每个车轮荷载为75kn,车轮着地宽度和长度为0.3m×0.2m,按均布荷载q=375kn/m。钢面板下背肋i20a每隔300mm间距布置,考虑背肋翼缘板宽度后,计算跨度为200mm(工字钢宽100mm),钢板自重与路基拉土运输车荷载相比可忽略不计。为简化计算,桥面板(在i20a工字钢支撑下)受力可简化为下图:
有:mmax=0.075(1+μ)=1.46kn·m;qmax=0.5(1+μ)=48.75kn;(按轮胎对钢板的横向影响范围为0.5m)
桥面板10mm钢板弯曲应力计算:σw ==
=175mpa ≤[σw]=145×1.3=188.5mpa 符合要求。
最大剪应力τmax==
=14.63 mpa<[τ]=85 ×1.3=110.5mpa符合要求。
2.3.3横向分配梁i20a工字钢检算
拉土自卸车双后轮作用在横梁上且行驶靠边时,为横梁受力最不利状态。受力分析如下图:
前四后八自卸车报价恒载计算:桥面钢板、横梁自重,每片横梁(间距300mm)上的荷载简化为均布荷载q=(0.3×0.785×4.5+4.5×0.381)÷4.5=0.62kn/m,作用在每根横梁上,如上图,按计算跨度1.5m。恒载使横梁产生的最大内力,由查《路桥施工计算手册》附表2-11得:
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