贝雷梁计算

筑 龙 网 W WW .Z HU LO NG .C OM 贝雷栈桥施工计算 一、说明 某栈桥全长约 780m，被南砌圩分为东西两座，其中南砌圩以东桥长 300m， 南砌圩以西桥长 480m。栈桥设在主线前进方向右侧，其内侧距桥梁中心距离为 21m。由于 XX 大桥第八联（最后一联）为变宽现浇箱梁，西侧栈桥靠终点方向 80m 搭设时必须注意其位置。贝雷梁每 6孔计 120m 为一联，联端设置伸缩缝（即 该处贝雷阴阳头不进行销子连接，但阳头仍在阴头内）。 某栈桥为贝雷梁钢栈桥，桥面宽度为 4.0m。为方便水上钻孔桩施工，栈桥 桥面于钻孔桩平台齐平。栈桥跨度采用 20m，上部采用 2榀 4片贝雷纵梁（非加 强单层双排），2 榀贝雷纵梁按间距布置，横向每 3m 间距采用 10 号槽钢加工支 撑架连成整体；分配横梁采用 25b 型工字钢，间距为 0.75m；桥面系采用 22a 型 槽钢（卧放），横断面布置 18 根；基础采用φ219×8mm 钢管桩，为加强基础的 整体性，每排桥墩的钢管均采用 10 号槽钢连接成整体，每排墩采用 10 根钢管桩 (伸缩缝处每排墩采用 12 根钢管桩)；墩顶横梁采用 28a 型工字钢。 考虑地方通航，东侧、西侧栈桥各设置一孔通航孔，通航高度为 3.5m。非 通航孔桥面位于贝雷梁顶部，通航孔桥面位于贝雷梁底部。水面至非通航孔的贝 雷底部高度为 2.0 米。为保证施工期通航安全，在东侧便桥通航孔两侧设置 4根 φ600×8mm 钢管桩防撞墩，防撞墩长度为 6m。 栈桥设计荷载采用汽-20 级车队和 8m3混凝土搅拌运输车（满载）。汽车及混 凝土搅拌运输车活载计算时采用荷载冲击系数 1.15 及偏载系数 1.2。钢管桩按 摩擦桩设计。 根据现场调查及图纸资料，XX 水深约为 3.5m，荡底淤泥厚度约 0.5m。XX 底 第一层土为淤泥质亚粘土，厚度 3.0m～13.0m；第二层土为亚粘土/亚砂土，厚 度 3.0m～5.0m。计算时，上述土层的摩擦力均按τ＝25kn/m2取值。 二、贝雷纵梁验算 栈桥总宽 4m，计算跨径为 20m。栈桥结构自下而上分别为：φ219×8mm 钢管 桩、28a 型工字钢下横梁、“321”军用贝雷梁、25b 型工字钢分配横梁（间距 0.75m）、 22a 型槽钢桥面。 筑 龙 网 W WW .Z HU LO NG .C OM 单片贝雷：I=250497.2cm4，E=2×105Mpa，W=3578.5cm3 [M]=788.2 kn·m, [Q]=245.2 kn 则 4EI=2004×106 kn·m2 （一）荷载布置 1、上部结构恒载（按 4m 宽计） （1）22a 型槽钢：18×24.99×10/1000＝4.50kn/m （2）25b 型工字钢分配横梁：42.0×6×10/1000/0.75＝3.36kn/m （3）“321”军用贝雷梁：每片贝雷重 287kg（含支撑架、销子等）： 287×4×10/3/1000＝3.83kn/m （4）28a 型工字钢下横梁：6×43.4×10/1000＝2.60 kn/根 2、活载 （1）汽-20 级 （2）8m3混凝土搅拌运输车（满载）：车重 20t，8m3混凝土 19.2t （3）人群：不计 考虑栈桥实际情况，同方向车辆间距大于 15m，即一跨内同方向半幅桥内最 多只布置一辆重车。 （二）上部结构内力计算 1、贝雷梁内力计算 （1）一辆汽-20 级重车（布置在跨中，按简支计算） 13070 A 60 120120 B 13070 汽-20级荷载布载图 对 B点取矩，由∑Mb＝0，得 RA＝（120×9.3+120×10.7+60×14.7）/20＝164.1 kn M 中＝164.1×10-120×0.7-60×4.7＝1275 kn·m 筑 龙 网 W WW .Z HU LO NG .C OM 查建筑结构计算手册 f1＝pal2（3-4α2）/（24EI） =120×1000×9.3×202（3-9.32/202）/（24EI） =1.98cm f2＝pa2b2/（3EIl） =60×1000×5.32×14.72/（3×2.0×1011×4×500994.4×10-8×20） ＝1.51×10-3m A B 60 120120 13070 R1＝R2＝pb/l=120×19.3/20＝115.8 kn R3＝45.9 kn R4＝32.5kn R5＝34.5kn RA＝∑RAi＝344.5 kn （2）8m3混凝土搅拌运输车（满载） 同向每跨只布置一辆，按简支计算。车重 20t，8m3混凝土 19.2t。 A 60 166166 B 对 B点取矩，由∑Mb＝0，得 RA＝（166×9.3+166×10.7+60×14.7）/20＝210.1 kn M 中＝210.1×10-166×0.7-60×4.7＝1702.8 kn·m Rmax＝2RA＝420.2 kn 查建筑结构计算手册 f1＝pal2（3-4α2）/（24EI） =2.74cm 筑 龙 网 W WW .Z HU LO NG .C OM f2＝pa2b2/（3EIl） =0.15cm 16660 A 166 B R1＝R2＝pb/l=160.2 kn R3＝45.9 kn RA＝∑RAi＝366.3 kn （3）恒载 按 5等跨连续梁计算，查建筑结构计算手册（第二版）。 q＝4.5+3.36+3.83＝11.69kn/m 支点： Mmax4=-0.105ql2＝-0.105×11.69×202＝-490.98 kn·m R max4＝（0.606+0.526）ql＝264.66kn 跨中： Mmax4‘=0.078ql2＝380.33kn·m （简支时：Mmax4‘=ql2/8＝584.5kn·m） fmax4＝0.644ql4/（100EI） ＝0.3cm （4）恒载+汽-20 级荷载组合 汽车荷载计入冲击系数级偏载系数。 Mmax＝584.5+1.2×1.15×1275 ＝2369 kn·m＜[M]=3152.8 kn·m R max＝264.66+1.2×1.15×344.5 ＝740.1kn＜[Q]=980.8kn fmax＝0.3+1.2×1.15×（1.98+0.2） ＝3.0cm＜L/250=8cm 安全。 筑 龙 网 W WW .Z HU LO NG .C OM （5）恒载+8m3混凝土搅拌运输车（满载）荷载组合 荷载计入冲击系数级偏载系数。 Mmax＝584.5+1702.8×1.2×1.15 ＝2934.4 kn·m＜[M]=3152.8 kn·m R max＝264.66+420.2×1.2×1.15 ＝844.5 kn＜[Q]= =980.8 kn fmax＝1.2×1.15×（2.74+0.4）+0.3 ＝4.4cm＜L/250=8cm 安全。 三、桥面板 22a 型槽钢验算 按简支梁计算，计算跨径取 L＝0.75m。车轮宽度按 30cm 计算,每对车轮的 着地面积为 0.6×0.2（宽×长），则轴重的一半荷载由 3 根槽钢承担。采用 8m3 混凝土搅拌运输车满载荷载进行验算。 E=2.0×105Mpa，I=157.8cm4,Wmin=28.2 cm3 20 415kn/m P=P0/2=83KN Q＝83/0.2＝415kn/m Mmax=qlc（2-c/l）/8 ＝0.125×415×0.2×0.75×（2-0.2/0.75） ＝13.49kn·m 筑 龙 网 W WW .Z HU LO NG .C OM σ= Mmax/ Wmin =13.49×1000/（28.2×3×10-6） ＝159.4 Mpa＜1.3[σ]=1.3×145＝188.5 Mpa f＝qcl3（8-4c2 /l2+ c3 /l3）/（384EI） =0.7mm＜L/250=3mm 安全。 四、横向分配梁验算 计算跨径取 L＝4.16m，采用 25b 型工字钢。荷载如图。 E=2.0×105Mpa，Ix=5284cm4,Wx=423 cm3，Sx=248.1 cm3,t＝10.2mm 8 3 8 3 8 32 5 0 8 3 R=83KN M=83×0.83＝68.89kn·m σ= Mmax/ Wx =68.89×1000/（423×10-6） ＝162.9 Mpa＜1.3[σ]=1.3×145＝188.5 Mpa τ＝Q Sx/（Ixt） ＝83×1000×248×10-6/（5284×10-8×0.0102） ＝38.2 Mpa＜[τ]=85 Mpa 安全。 f＝pal2（3-4α2）/（24EI） =83×1000×4.162×0.83（3-4×0.832/4.132）/（24×2.0×1011×5284× 10-8） ＝13mm＜L/250=17mm 筑 龙 网 W WW .Z HU LO NG .C OM 五、墩顶横梁计算 计算跨径取 L＝1.00m，采用 28a 型工字钢。根据前面计算结果，每榀贝雷 梁传至横梁上的荷载为 P＝844.5/2=422.3kn。荷载如图，按简支计算。 E=2.0×105Mpa，Ix=7114cm4,Wx=508 cm3，Sx=289.2 cm3,t＝8.5mm 422.3 P=422.3KN R=422.3/2＝211.1 KN Q= R/2=105.6 KN M=422.3×1.0/4＝105.6kn·m σ= Mmax/ Wx =105.6×1000/（2×508×10-6） ＝105.31Mpa＜1.3[σ]=1.3×145＝188.5 Mpa τ＝Q Sx/（Ixt） ＝105.6×1000×289.2×10-6/（7114×10-8×0.0085） ＝51.17Mpa＜[τ]=85 Mpa 安全。 f1＝pl3/（48EI） ＝422.3×1000×13/（48×2×1011×7114×2×10-8） =0.3mm ＜L/250=4mm 六、钢管桩验算 每墩钢管桩打两排 10根钢管桩，顺桥向间距为 1.0m，横向间距见下图。每 个桥墩采用 10 根φ219×8mm 钢管桩。土层摩擦力按 25kn/m2计。湖荡水深 3.5m， 钢管桩露出水面 1.3 米。 筑 龙 网 W WW .Z HU LO NG .C OM 钢管桩横向间距见下图。 钢 管 桩 横 向 间 距 1、承载力检算 考虑 2.0 的安全系数 单根钢管桩承载力: F＝844.5/10=84.5KN 钢管桩入土深度： h＝1.3×84.5/（0.219×3.14×25）＝6.40m 钢管桩总长： H=1.8+3.5+6.40＝11.70m 2、钢管桩稳定性检算 考虑到所用钢管为旧钢管，壁厚按 5mm 计算。 I＝3.14×0.2194（1-20.94/21.94）/64 ＝1.924×10-5m4 根据《建筑桩基技术》，单桩稳定长度：LP=1.0(I0+h)，I0为地面以上桩 长，取最大值 5.3m，h 为地面以下桩长，为 6.40m，所以 LP=11.7m。 钢管桩身抗弯刚度：EI=2.0×1011×1.924×10-5/1000＝3848KN.m2 单桩屈曲临界荷载：Pcr=π2EI/Lp2=277.2KN 由以上计算可看出钢管桩满足稳定性要求。 七、栈桥施工说明 1、栈桥由岸边向河中延伸，采用边打桩边架梁的施工。 2、施工前的准备工作 (1) 栈桥钢管桩入土深度按计算原则上不得少于 6.47m。 (2) 施工前，首先通过静载试验，以确定钢管桩贯入度，桩底标高和下沉量 与承载力等的关系，并以此来确定打桩的依据。 筑 龙 网 W WW .Z HU LO NG .C OM 3、钢管桩的插打 (1) 打入钢管桩需结合桥梁的位置，对栈桥钢管桩精确定位，桩心误差不得 大于 5cm。 (2) 水中墩钢管桩用浮吊吊运钢管就位，并吊起 DZ50A 震动锤振动下沉钢管 桩或采用 1吨气动锤锤击下沉钢管桩，由一侧向另一侧插打。打入钢管桩时，应 严格控制桩身的垂直度，确保钢管桩合理承载。 (3) 每个墩钢管桩插打完后，用设计型钢焊成剪刀架将其连接成整体，架 设横向分配梁，准备架纵梁。 4、栈桥桥面结构 桩顶横梁采用 28a 型工字钢。 用浮吊直接吊装贝雷梁安装在墩顶横梁上并在横梁上焊角钢或槽钢限制纵 梁左右位移，连接成连续梁，纵梁横向每 3m用 10 号槽钢加工的支撑架连接成整 体，非通航孔栈桥在贝雷纵梁顶面按 0.75 米间距布设 25b 型工字钢横向分配梁 （通航孔栈桥在贝雷纵梁底部按 0.75 米间距布设 25b 型工字钢），横向分配梁采 用Ф16“U”型卡口与贝雷梁连接，然后在横向分配梁上铺设 22a 型槽钢（槽口 朝下卧放）作为桥面行车道板，即安成一跨的架设，依此逐跨延伸完成便桥施工。 5、载重试验 每段栈桥平台施工完成后，需做设计荷载试验，确认安全后方可向前推进。 6、栈桥温度伸缩缝布置 为适应栈桥钢构件温度变化，栈桥每隔 120m 设一道温度缝，缝宽 7cm，温 度缝处栈桥所有钢构件均需断开，贝雷梁的阴阳头断开，但阳头仍套在阴头内。 伸缩缝处桥墩采用 12 根钢管桩，横桥向按 1.0m 等间距布置。 4、同向车辆间距不得小于 20m，车速不得超过 8km/h。 5、为保证栈桥畅通，栈桥上严禁堆放货物。 筑 龙 网 W WW .Z HU LO NG .C OM 九、其他 1、施工工艺流程 钢管桩加工 测量放线 锚锭系统布设 打桩船定位 测量控制 （打桩船）气动锤锤击下沉钢管桩 钢管桩桩间连接 栈桥下横梁安装 贝雷梁安装 横分配型钢安装 贝雷梁间斜撑、抗风拉杆安装 桥面板铺装 栏杆、防滑条、照明等附属结构安装 2 主要施工方法 2、便桥施工 2.1 栈桥起始墩施工 起始墩台帽砼为 C30，宽度 100cm 厚度 60cm，浇砼时，固定贝雷梁的予埋 件一定要埋设准确。 2.2 钢管桩制作 卷制钢桩的钢板,必须符合设计及规范要求 筑 龙 网 W WW .Z HU LO NG .C OM 管节拼装定位应在专门台架上进行，管节对口应保持在同一轴线上进行。 管节管径差，椭园度以及桩成品的外形尺寸必须满足规范要求。 钢管桩焊缝质量应符合要求。 栈桥钢管桩为直径Φ219×8mm。 2.3 锤击下沉钢管桩 水上栈桥采用方驳上 1 吨气动锤直接锤击下沉到位。 沉桩以标高控制。 沉桩偏差：桩位平面位置：±10cm 桩 顶 标 高：±10cm 桩身垂直度：小于 1% 2.4 每排钢管桩下沉到位后，应进行桩之间的连接，增加桩的稳定性，连接 材料采用 10 号槽钢，槽钢尺寸需根据现场尺寸下料。焊缝质量满足设计及规范 要求。 2.5 下横梁 I28a 安装 I28a 安装：经测量放线后，直接嵌入钢管桩内 10cm，露出桩顶 15cm。 2.6 贝雷梁及横向分配梁拼装 贝雷梁予先在陆上或已搭设好的栈桥上按每组尺寸拼装好，然后运输到位， 安装在 I28a 上。 贝雷梁的位置需放线后确定，以保证栈桥轴线不偏移，为减少贝雷梁的磨损， 在 I28a 与贝雷梁之间垫一δ3cm 厚 的硬杂木。 贝雷梁安装到位后，横向、竖向均焊定位挡块及压板，并采用Ф20“U”型 螺拴将其固定在 I28a 上。 贝雷梁拼装完毕，其上铺设 I25b 横向分配梁，间距 75cm，I25b 与贝雷梁间 采用Ф16“U”型螺拴固定，每个节点 1 套螺栓。 2.7 桥面板铺装及附属结构施工 然后在 I25a 上铺设［22a 槽钢桥面板（槽口朝下卧放），间距 25cm，如遇与 “U”型螺栓螺母冲突时，可适当调整其间距。桥面板铺设定后，即在上面焊接 Φ12 钢筋防滑条，间距 60cm。 栈桥栏杆高 1m，采用Φ48 焊接钢管焊接，立柱间距 1.5m，焊在栈桥 I25a 上。 筑 龙 网 W WW .Z HU LO NG .C OM 3、技术、安全保证措施 3.1 栈桥应严格按设计要求组织施工。 钢管桩制作，必须符合设计及规范要求，并按规范进行抽检。 钢管桩沉桩偏位控制在设计范围内，以保证结构受力可靠，以及避免与工程 桩位，承台冲突，栈桥施工每跨的各种构件安装可靠后，才能上重载。 3.2 每排钢管桩施打完毕，应立即进行桩间连接，钢联撑焊接质量可靠，以 保证桩的稳定性。 3.3 栈桥施工安全规定 3.3.1 全体职工必须遵守安全生产，进入施工现场必须带安全帽；高空 作业，必须系好安全带；水上作业，必须穿好救生衣；栈桥施工须穿防滑鞋。严 禁酒后作业。 3.3.2 全体职工必须遵守安全操作规程，起重机械应遵守“十不吊”规定。 3.3.3 栈桥施工必须做好必要安全防护设施。