高速公路高坡便桥设计方案和计算书

高坡拌合站便道横跨隧道便桥施工方案和力学检算书编制：审核：批准：日期：目录第1章概述...........................................................11.1工程概况........................................................11.2设计说明........................................................21.3设计依据........................................................31.4技术标准........................................................31.5便桥钢材选用及设计参数..........................................4第2章荷载计算.......................................................42.1上部结构恒重....................................................42.2车辆荷载........................................................52.3人群荷载........................................................6第3章纵梁计算.......................................................63.1纵梁最不利荷载确定..............................................63.2纵梁计算........................................................7第4章横梁计算......................................................104.1横梁最不利荷载确定.............................................104.2砼罐车荷载下横梁检算...........................................10第5章24M跨贝雷架计算..............................................145.1荷载计算.......................................................145.2挂车-80级荷载下贝雷架计算.....................................14第6章MIDAS空间建模复核计算.........................................166.1Midas空间模型的建立...........................................166.2工况一计算.....................................................176.3工况二计算.....................................................24第7章桥台地基承载力验算............................................29第8章细部构造计算..................................................298.1销子和阴阳头计算...............................................298.2端部支座钢板下砼局部承压计算...................................328.3桥台砼抗冲切计算...............................................34第9章结论.........................................................34第10章施工方案....................................................3510.1桥台施工......................................................3510.2贝雷架安装....................................................3510.3横梁安装......................................................3510.4纵梁及钢板安装................................................3610.5通车试验......................................................3610.6施工安全及保证措施............................................36第1章概述1.1工程概况高坡拌合站设置于线路里程DK417+400处横向200米一平坦旱地范围内（见附图），设办公生活区、搅拌楼、砂石料场、道路、绿化带，占地面积合计270000m2,拌合站下埋深27.03米处有高坡隧道通过，隧道宽14m；拌和站门前有便道一条，由原来的乡道改建而成，便道处纵断面根据线路纵断面图确定，如图1-1所示；便道在DK417+313处与高坡隧道立体交叉，交叉处地下岩层稳定，无溶洞，约4米的表层地质结构为第四系全新统坡洪积层，土石工程等级为Ⅱ级，表层4米以下为白云质灰岩，土石工程等级为Ⅴ级，层理产状为：N45W/45°SE（73°），风化等级为弱风化岩；我单位在此处进行地质钻探，钻探结果如图1-2所示，与设计资料相符。由于该便道上将来经常要通行混凝土罐车等重型车辆，为了确保重型车辆的通行不对隧道施工产生影响，保证隧道施工安全。特设置跨径24米，长25.66米，净宽3.8m的临时便桥于该便道上，桥位详见附图。图1-1线路纵断面在高坡拌合站处截图图1-2高坡拌合站处地质钻探照片1.2便桥设计方案本便桥设计全长为25.66m，纵向设计跨径为1跨24m，净宽3.8m，采用下承式贝雷架结构。构成形式为：主要承重构件为6排单层加强型贝雷桁架，每侧3排，排间距0.45m，使用900型支撑架进行横向联结；桥面为自制桥面板，由8mm厚钢板作为面板和间距0.25m的I14工字钢作为面板纵向加劲肋焊接而成，钢板上焊接φ12mm短钢筋作为防滑设施；横向分配梁为I36b，间距为1.5m；基础采用明挖扩大基础，基础材料为C30砼，尺寸为6.4×2.0×4.2m，基础埋深4.2m，坐落于白云质灰岩持力层。另外本设计力学检算内容采用商业有限元软件“路桥施工计算专家（RBBCCE）”和Midas/civil2006进行相关计算，并采用容许应力法设计。便桥布置结构形式如图1-1和图1-2所示图1-1便桥立面图（单位：m）图1-2便桥侧面图（单位：cm）1.3设计依据(1)《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）(2)《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）(3)《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）(4)《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041—2000）(5)《公路钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）1.4技术标准(1)设计桥面标高：1286.82m(2)设计桥长：25.66m，单跨24m(3)设计桥宽：净宽3.8m(4)设计控制荷载：设计考虑以下三种荷载：1、汽车-超20车队2、混凝土罐车，自重20T+载重30T，考虑1.3的动力系数，按65T荷载设计3、挂车-80级平板车设计仅考虑一辆重车在桥上通行，不得同时有多辆罐车在桥上。(5)设计行车速度10km/h。1.5便桥钢材选用及设计参数便桥各构件钢材选用和容许应力如表1-1所示：表1-1便桥各构件钢材选用和容许应力构件材料种类型号轴向容许正应力(MPa)弯曲容许应力(MPa)容许剪应力(MPa)桥面钢板Q2358mm厚钢板14014585纵梁Q235I14工字钢14014585横梁Q235I36b工字钢14014585贝雷架弦杆16Mn加强型200210120贝雷架腹杆16MnI8工字钢200210120节点板Q2358-16mm厚钢板14014585端部支座固结钢板Q23516mm厚钢板14014585销子30CrMnTiφ49.5mm11051105585其他Q23514014585第2章荷载计算2.1上部结构恒重1）钢便桥面层：8mm厚钢板，单位面积自重：0.008×1×1×7.85×1000=62.8kg，即：0.628kN/m2，桥面宽按4m设计，换算成沿桥跨方向均布线荷载为：0.628×4=2.512kN/m2）面板加劲肋I14（纵梁），单位重16.89kg/m，即0.169kN/m，纵向17排，长按24m，沿桥跨方向总均布线荷载为：2.873kN/m3）横梁I36b，单位重65.689kg/m,即0.657kN/m，长7m，间距1.5m，共17根，总重0.657×7×17=78.2kN，沿桥跨方向总均布线荷载为：3.258kN/m4）纵向主梁：横向6排321型贝雷梁，每片贝雷重287kg（含支撑架、销子等），总重为：287×8×10×10-3×6＝137.76kN，换算成桥跨方向均布线荷载为：5.74kN/m。2.2车辆荷载1）汽车-超20级车轮着地尺寸为0.6×0.2m（宽×长），加载图式如图2-1所示图2-1汽车-超20级加载图式按其中最重的车辆计算，如图2-2所示图2-2汽车-超20级加载图式2)9m3的混凝土罐车1台9m3(考虑冲击系数1.3满载后65t)的混凝土罐车车辆及荷载平面和立面如图2-3所示3）挂车-80级加载图式如图2-4所示图2-4挂车-80级加载图式2.3人群荷载人群荷载为4kN/m2第3章纵梁计算3.1纵梁最不利荷载确定其荷载分析如下：图2-3砼罐车平立面及加载图式1）自重均布荷载：2.512+2.873=5.385kN/m(面板+加劲肋纵梁)，对于每根纵梁的均布荷载为0.224kN/m2）人群荷载：不同时考虑3）I14加劲肋间距为25cm，横向分配梁间距为1.5m，纵梁受力计算按照跨径为1.5m的5跨连续梁进行验算4）汽车轮压●汽车-超20级轮压：车轮接地尺寸为0.6m×0.2m,纵梁间距0.25m，0.25×20.6，故每组车轮压在3根I14上，考虑冲击系数1.3，则单根I14承受的荷载按照集中力计算为1.3×140kN÷2÷3=30.3kN；●砼罐车轮压：车轮接地尺寸为0.5m×0.2m,每组车轮压在3根I14上，已经考虑汽车冲击系数1.3，则单根I14承受的荷载按照集中力计算为250kN÷2÷3=41.7kN；●挂车-80级轮压：车轮接地尺寸为0.5m×0.2m,纵梁间距0.25m，0.25×2=0.5，故每组车轮压在3根I14上，考虑冲击系数1.3，则单根I14承受的荷载按照集中力计算为1.3×200kN÷4÷3=21.7kN；对比上面3种车辆荷载，得出砼罐车作用时，纵梁加劲肋纵梁受力最不利。故：I14梁的验算选择罐车进行控制验算，则单边车轮布置在跨中时弯距最大，纵梁上面的钢板均布荷载为2.512/17=0.15kN/m3.2纵梁计算1）当罐车的后轮作用在两横梁中间时，纵梁弯矩最大。“路桥施工计算专家”（RBCCE）软件计算模型如图3-1所示图3-1纵梁计算模型模型中25kN是根据轴重成比例分配得到，即7.41252515=其中单元截