工字钢便桥荷载计算实例_secret

钢便桥结构受力计算书一、计算依据：1、钢便桥设计图2、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》二、概述钢便桥设计4M一跨，采用D500mm钢管支撑，纵向I40a工字钢，横向I20a工字钢联结，上铺钢板。

根据施工要求，该桥需承载16T吊车，计算时，根据吊车本身重量及承吊重量，荷载按250KN考虑，施工人员和小型施工机具荷载3.0KN/M2考虑施工，根据吊车轮轴及轮距以及《公路工程技术标准》中公路---I级汽车荷载标准值，按最不利受力考虑：纵向I40a工字钢承受集中荷载65KN，受力位置在每跨工字钢1/2处；横向I20a工字钢间距45cm，按每2根工字钢承受集中荷载65KN，受力位置在每跨工字钢1/2处。

三、计算参数取值说明：1、I40a工字钢：Ix=21700cm4 d=10.5mm 断面面积：86.112cm2Wx=1090cm3 Sx=636.42、I20a工字钢：Ix=2370cm4 d=7.0mm 断面面积：35.58cm2Wx=237cm3 Sx=137.8四、I20a工字钢受力计算1、弯曲强度Mmax=q*L/4=32.5*4/4=32.5KN.Ｍσmax＝Mmax/ Wx＝32.5*1000000/(237*1000)=137.13Mpa<[σｗ]=145Mpa满足要求2、剪切强度Qmax= q*L/2=32.5*4/2=65KNτmax= Qmax*Sx=65*1000*137.8*1000/（2370*10000*7）=53.99 Mpa<[τｗ]=85Mpa满足要求3、挠度计算f c=PL3/(48EI)=32.5*4*4*4*10^9*10^3/(48*200*10^3*2370*10^4)=9.1mm<[f]=L/400=10mm 满足要求五、I40a工字钢受力计算1、弯曲强度Mmax=q*L/4=65*4/4=65KN.Ｍσmax＝Mmax/ Wx＝65*1000000/(1090*1000)=59.63Mpa<[σｗ]=145Mpa满足要求2、剪切强度Qmax= q*L/2=65*4/2=130KNτmax= Qmax*Sx=130*1000*636.4*1000/（21700*10000*10.5）=36.31 Mpa <[τｗ]=85Mpa满足要求3、挠度计算f c=PL3/(48EI)=65*4*4*4*10^9*10^3/(48*200*10^3*21700*10^4)=2mm<[f]=L/400=10mm 满足要求六、D500钢管1、立杆受力验算两层工字钢自重：18KN钢板自重：5.7KN重车集中荷载：130KN则计算荷载：18+5.7+130=153.7KN按每跨四根D500钢管共同承受83.7KN 荷载，则每跟钢管承受竖向荷载为： N=153.7/4=38.43KN<[N 容]=261.01KN 满足要求22)(l EI P cr μπ= =3.14*200*1000*37405.87*10^4/(2*15*1000)^2=261009.85N=261.01KN其中μ取2，l 取15M 。

杭州至长沙铁路客运专线（浙江段）HCZJ-Ⅱ标钢便桥设计计算书中铁十七局集团有限公司杭长客运专线浙江段中铁十七局集团项目经理部三分部二○一○年五月目录一．桥位情况．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 二．设计荷载．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 三．设计方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 3．1结构组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 3．2结构计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 3．2.1纵梁内力计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 3．2.2横梁内力计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 3．2.3受压钢柱的内力计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 3．3结果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 四．结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 五．设计依据．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8一、桥位情况桥位处河面宽90m，如下图所示：二、设计荷载按照总重60t的三轴单车过桥进行计算，且考虑最不利荷载为其中一轴传递了所有重量。

三、设计方案3.1、结构组成为减少梁部结构，将跨河便桥设计为6m一跨的连续梁结构。

便桥受力工字钢全部采用焊接，为结构计算方便采用6m一跨的简支梁进行计算。

采用多片工字钢结构进行设计，纵、横梁均采用25a工字钢。

纵梁布置19根25a 的工字钢每33.333cm 一道置于横梁上，横梁为2个25a 工字钢焊接置于钢柱顶钢板上，钢柱采用直径30cm 厚1cm 的钢管，钢柱顶焊接50cm ×50cm 的2cm 钢板。

贵广铁路工字钢便桥设计计算
一、工程概况及其对开挖台架设计要求
工字钢便桥总长24m，宽4m，采用2跨过河，每跨长12m由6片45a工字钢构成，为使6片工字钢能够充分同时工作，采用14b槽钢做成矩形箍将其中每3片工字钢连成一体构成一组，上下面的槽钢采用100×8角钢连接。

工字钢桥面先横向铺设20×20cm方木，然后纵向铺设20×20cm方木，方木间采用耙锭连接构成行车道板。

每跨中槽钢矩形箍共12组，槽钢矩形箍纵向间距2m。

连接上下槽钢的角钢纵向间距2m且交叉连接。

设计载重35吨。

二、设计资料
1、工字钢便桥设计控制尺寸工字钢便桥外形控制尺寸，见总图。

2、每件工字钢梁许用荷载[P]：
P≤4[σ]Wz/L
式中 [σ]—材料的许用应力170Mpa
Wz----45b工字钢抗弯截面系数1500*103mm3
L-----工字钢梁跨距12m
3 P≤4[σ]WZ/L=85KN
4 6P=510KN＞设计载重350KN
根据以上计算结果，工字钢梁的设计能够满足使用要求。

主要参考书目
1、《机械设计手册》机械工业出版社、化学工业出版社
2、《材料力学》中国铁道出版社
3、《工程机械使用手册》中国水利水电出版社。

临时便桥计算说明
1、桥梁跨长6米，桥宽4米，纵向布置4道工字钢，横向布置12道槽钢链接，工字钢采用20号，槽钢采用10号进行计算，工字钢重量27.91kg/m，槽钢重量10kg/m，钢材允许弯曲应力为145MPa.
2、分析可知在下面情况下纵梁截面上将出现最大弯矩和最大剪力。

由
计算时最大弯矩近似取静载的最大弯矩与活载的最大弯矩叠架，结果偏于安全
=
支座处剪力最大：
桥梁检算：
横梁
P活=800KN/2=400KN
q恒=（27.91*4+10*12）kg/m=2.32KN/m
L=7m
=(400+2.32*7)/2=208.12KN/4=52.03 KN
=2.32*7*7/8+400*7*1.575/4=1116.71KN/m/4=279.177 KN/m
纵梁
P活=800KN/4=200KN
q恒=（27.91*4+10*12）kg/m=2.32KN/m
在图中 L=4m
=(200+2.32*4)/2/12=8.72KN
=2.32*4*4/8+200*4*1.575/4=319.64KN/m/12=26.63
故横梁M/W=279.177*106/236.9*104=117.8<[σ]=145MP
剪应力τ=52.03*103/174*7=42.71MPa<[τ]=85MPa
纵梁M/W=26.63*106/39.4*104=67.58<[σ]=145MPa
剪应力τ=8.72*103/84.4*5.3=19.49MPa<[τ]=85MPa
结论：经初步检算可知该强度满足要求。

由于演算过程简单，未考虑汽车，和其他因素，决定将工字钢由四道改为六道，工字钢型号不发生变化.。

第五合同段便道便桥受力计算
便道便桥基础，采用宽3m，长6m的灌石砼基础，顶部浇筑枕梁。

桥梁上部结构采用45#工字钢，桥面采用20×30枕木满铺桥面，桥梁主要部位承载力计算如下。

1、基础受力计算
基础按竖向垂直承压构件计算
桥梁总荷载按路基桥梁施工期间，通过最大车辆500KN计算。

每个桥墩按250KN承载计算
计算简图
受力面积＝3×6＝18㎡安全系数取1.3
应力＝1.2×250/18=16.7(KN/㎡)＝16700N/㎡﹤17500 N/㎡
符合要求
2、上部结构受力计算
计算简图
汽车荷载简化为中跨受力500KN
一座桥采用6根45#工字钢，支座净跨距离9.5米。

每根工字钢中跨受力83KN 查表可知：
钢材材质为Q235
允许应力为205N/㎜2
控制挠度为L/250=38㎜
安全系数取1.3
45#工字钢截面系数：
惯心距I x＝32240cm4
最大抗弯莫量W x＝1430cm3
每米重量为80.4kg/m
支座反力计算：
支座反力＝83KN/2=41.5KN
最大弯距（M）＝83×9.5×1000/4=197125(Pa)
允许应力＝M×1.3/W x＝197125×1.3/(1430×0.013)＝179.2(N/㎜2) ﹤205N/㎜2
最大挠度＝PL2/48×EI＝83×1000×9.52/48×210×109×32240×0.014＝0.0023m＝2.3㎜﹤38㎜
弯距和挠度均满足要求。

许家桥钢便桥计算书荷载布置情况：以两台炮车运送30m 箱梁通过便桥，箱梁自重85t ，两台炮车间距28m 。

每台炮车有两个轴，轴间距 1.4m ，每根轴的两端各安装双轮，轮胎直径Φ1.1m ，同根轴的四个轮胎间的中心间距分别为0.3m 、1.4m 、0.3m 。

进行计算时，取活荷载为100t 。

（1）桥面板验算由于面板纵肋间距为25cm ，故桥面板跨径为：L=25-7.4=17.6cm ，考虑炮车车轮作用的均布荷载，每个车轮大约承担6.25吨，作用桥面板的面积为0.2×0.3m （长×宽），将桥面板简化成相应的梁进行计算，并考虑车轮作用宽度扩散为1.5b ，则有：6.25100.3208.3/q KN m =⨯÷=22208.310000.176806.6788ql M N m ⨯⨯===∙ 322560.1205.165.1cm bh W =⨯⨯== 806.67161[]2155M MPa W σσ===<=极限 2083000.3/21.5 1.510.4[]8530010Q MPa MPa bh ττ⨯=⨯=⨯=≤=⨯ 故能够满足要求。

（2）面板纵肋验算对于顺桥向铺设的I12.6的工字钢，其跨径按1.5米进行计算，考虑炮车轮胎作用在桥面板上的分布情况，每个轮胎的着地宽度和长度为0.3m ×0.2m （按照桥涵通用设计规范取值）。

当炮车在便桥上行驶至I12.6工字钢跨中时为最不利状态。

此时有3根工字钢共同承担一个轴端的2个轮胎荷载，将荷载简化成集中力，取P=125KN ，考虑1.2的冲击系数，则一根I12.6工钢所受的集中荷载为50KN 。

建模进行计算：经建模计算得：Rmax=54.8KNQmax=29.812KN10317134[]14577M MPa W σσ===<= max max2981255.2[]851085z z z z Q S Q MPa MPa I I d d S ττ**⋅====<=⨯（） 能够满足规范要求。

一、荷载布置图2.2.2 100T履带吊车荷载的纵向排列和横向布置（重力单位：kN；尺寸单位：m）(一)、施工荷载及人群荷载4KN/m2二、上部结构内力计算(一)、桥面横梁内力（20#槽钢）纵向工字钢间距50cm，作用在桥面横梁上的均布荷载受力简图如下：50 50 50 50工况2、履带—100作用荷载分析（计算宽度取1.0m）：（1）、自重均布荷载：q1=1.0×0.2×17.23×25=0.86KN/m（2）、施工及人群荷载：5 KN/m（3）、履带—100轮压：q2=1000/4.5/2×1/0.7=158.7KN/m由荷载分析可确定，自重荷载及施工人群荷载可忽略不计。

q=q2=158.7KN/mI12.6工轮迹7035 35 35跨中弯矩M= ql2/8=158.7×0.352/8=2.43KN·mW=bh2/6=1.0×0.012/6=16.7×10-6m3σ=M/W=145.5MPa<1.3[σ] =1.3×145=188.5Mpa，满足强度要求。

结论：通过以上计算分析，桥面板采用δ10的钢板满足受力要求。

(二)、I12.6纵向分配梁内力工况1、重车550KN作用单边车轮作用在跨中时，I12.6弯矩最大，轮压力为简化计算可作为集中力。

荷载分析：1）自重均布荷载：忽略不计2）施工及人群荷载：不考虑与汽车同时作用3）汽车轮压：最大轴重为140kN，每轴2组车轮，则单组车轮荷载为70kN，车轮着地宽度和长度为0.6m×0.2m，单组车轮作用在2根I12.6上（两根工字钢净距20cm），则单根I12.6受到的荷载为：Q=1/2×70kN =35kN则单边车轮布置在跨中时布载示意图及受力简图如下：W=77.5cm3则σ=M/W=84.7MPa<1.3[σ] =1.3×145=188.5 Mpa，满足强度要求。

工字钢便桥设计及荷载验算书一、概况为保证施工便道畅通，并保证干沟河排水的需要，决定在干沟河上修建一座跨河便桥。

从结构可靠性、经济性及施工工期要求等多方面因素综合考虑，便桥采用40片20b工字钢作为主梁，工字钢分别由Ф22钢筋横向连接为一整体，保证工字钢整体受力，工字钢上铺5mm钢板，再铺土和渣土。

二、荷载分析根据现场施工需要，便桥承受荷载主要由桥梁自重荷载q，及车辆荷载P两部分组成，其中车辆荷载为主要荷载。

如图1所示：图1为简便计算方法，桥梁自重荷载按均布荷载考虑，车辆荷载按集中荷载考虑。

以单片工字钢受力情况分析确定q、P值。

1、q值确定由资料查得20a工字钢每米重27.9kg，再加上联结钢筋及钢板重量，单片工字钢自重按1KN/m计算，及q=1KN/m。

2、P值确定根据施工需要，并通过调查，便桥最大要求能通过后轮重30吨的大型车辆，及单侧车轮压力为300KN，单片20a工字钢尺寸如图2：单侧车轮压力由6片梁同时承受，其分布如图3：单侧车轮压力非平均分配于6片梁上，因此必须求出车轮中心点处最大压力m ax f ，且车轮单个宽25cm ，20a 工字钢翼板宽15cm ，每片工字钢间横向间距为5cm ，因此单侧车轮至少同时直接作用于两片工字钢上。

而f 按图3所示转换为直线分布，如图4：maxmax图4 由图4可得到m ax f =F/2，单片工字钢受集中荷载为m ax f /2=75KN 。

由于便桥设计通过车速为5km/小时，故车辆对桥面的冲击荷载较小，故取冲击荷载系数为0.2，计算得到KN KN P 90)2.01(75=+⨯=。

三、结构强度检算由图1所示单片工字钢受力图示，已知q=1KN/m ，P=90KN ，工字钢计算跨径l =3m ，根据设计规范，工字钢容许弯曲应力[]w σ=210MPa ，容许剪应力[]τ=120MPa 。

1、计算最大弯矩及剪力最大弯距（图1所示情况下）：m KN m m KN m m KN Pl ql M ⋅=⨯+⨯=+=625.5843/908)3(/14822max 最大图3剪力（当P 接近支座处时）KN KN m m KN P ql V 5.919023/12max =+⨯=+= 2、验算强度正应力验算：[]MPa MPa cm m KN w M 21074.249.236625.58/3max =<=⋅==σσ （w 为20a 工字钢净截面弹性抵抗矩，查表得到为236.9cm 3） 剪力验算：由于工字钢在受剪力时，大部分剪力由腹板承受，且腹板中的剪力较均匀，因此剪力可近似按)/(w w t h V =τ计算。

便桥计算阐明书(B1标段）
一、计算荷载传递:
荷载按50T计算，一方面均布荷载传递到便桥旳木板上。

通过木板传递到下面旳次梁（槽钢8)上。

槽钢旳荷载再以集中力旳形式传递到主梁(工字钢3６）上。

主梁旳荷载传递到桩基上。

二、上部构造计算：
1次梁验算:
取计算宽度为2．3m,次梁间距为０．3ｍ,荷载在次梁方向旳分布长度去5m。

则分布在每根次梁旳均布荷载为50T/2.3m
０.3m/5=13kN/m。

(计算简图如图1)
由钢构造手册差得槽钢１０旳截面抵御矩
M P
因此次梁满足强度规定。

２主梁验算：
主梁承受由次梁传递旳集中荷载，主梁承受集中荷载间距为0．３m，计算长度为4.2m，则计算简图如图2所示。

由钢构造手册差得工字钢36旳截面抵御矩
ＭP
因此主梁满足强度规定。

三、下部构造计算:
1荷载计算：
以双排桩为计算单元,当荷载作用在桩顶。

假定分派到四根钢管桩。

活载为，恒载１6T（12m)单根桩受力为4.0T。

因此单根桩承受旳最大荷载为19T。

2计算桩基入土深度
其中：
根据以上公式计算如下:
（1）第一联：取
Ｐ=０.5
（2）第一联:取
P=0.5
（3）第一联：取
P=
０.5
综上所述,该便桥构造设计满足规定。

便桥结构承载力验算说明书桥梁承力计算一、纵梁（主梁，根据经验采用32a型工字钢验算）桥面通过车辆主要考虑到大型水泥搅拌罐车满载质量，演算过程中动荷载以国产解放1223型搅拌车为参考，轴距3400+1270，车辆前后轴载重比例约为P3:P2:P1=1:2:2.桥梁承载力按车辆自重13吨，载重量9方混凝土约22吨，共计整备质量35吨进行检算。

桥面自重0.72吨/米，平均自重为0.09吨。

8根工字钢平均每根承受4.4吨，。

跨度为10米，混凝土罐车轴载质量分别为14吨-14吨-7吨，单根工字钢承重分别为1.76吨-1.76吨-0.88吨。

经查表得知I=11080cm4,E=2.1×105mpa,W=692.5 cm31，工字钢挠度验算f =pl3/48EI+5ql4/384EI=(4.4×103)/(48×2.1×105mpa×11080cm4)+(5×0.09×104)/( 384×2.1×105mpa×11080cm4)=39.4+5.04=4.444＜L/600=17mm.2，工字钢弯矩计算(对于等跨等截面简支梁桥只需计算任一单跨桥面工字钢所承受最大弯矩及最大剪力即可)F1=F2=1.76×105N,F3=0.88×105N.d1=1270mm,d2=3400mm考虑到车后两轴距离较近，且车质量主要集中于后两轴。

当车辆后两轴驶入跨中时前轮已经进入相邻的桥面，所以不需要考虑前轮荷载。

后两轴中点驶入桥面跨中时对工字钢将产生最大弯矩（如下图）轴心荷载轴心荷载轴心荷载yx单跨桥面受力图最大弯矩M max =78.69KN.mM/W=78.7×103/1090=113MPa ＜[ó]=145 MPa 所以32a 型工字钢满足弯曲应力要求。

3，工字钢剪力计算当混凝土搅拌罐车三车轴处于同一跨度的桥面上时，靠近支座处将承受最大剪力。