1、臨時鋼性通道橋建設設計書一、設計資料1、結構形式：采用下乘式鋼性桁架結構；2、凈跨度：12m；3、寬度：5.5m；4、設計荷載1）汽車荷載 汽一15級，滿載8m3混凝土，車輪荷載分布如圖（一），前輪軸 重5t,后輪軸重30t，認為8m3混凝土完全由后輪承載。前輪著地面積為 0.25mx 0.2m，后輪著地面積為 0.5mx 0.2m。i=i RnJ2）沖擊系數由于限制車速，故取沖擊系數為1.1;5、結構材料鋼結構采用A3鋼，焊條采用T422;6制造條件工地制造，全部焊接；7、容許最大長細比主要構件：100 （受壓）、130 （受拉）次要構件：130 （受壓）、180 （受拉）聯結系：150 （

2、受壓）、200 （受拉）二、鋼橋的造型及布置（一）主梁形式選擇焊接平行弦桿桁架式主梁，為了使結構受力明確，材料集中使用，采用雙主 梁式。（二）鋼橋的基本尺寸本橋的基本尺寸如圖(二)所示。1、跨度：采用單跨12m，橋面無縱坡;2、橋面寬度：采用5.5m；En疙=1亦<a)主桁橫梁縱梁clnLnn 二xulna(b)橋而系纟議(c)下解醱向酬系I5>5n一二麻宦(二】鋼橋結桶飽3、桁架高度:h=L/8=12/8=1.5m，在 L/8 L/15 圍之；4、桁架節間長度：采用6個節間，節間長度a=12/6=2m,滿足節間數為偶數且 斜桿傾角a =36.9°，在35°55

3、°圍之。（三）橋面系的梁格形式和布置橋面系采用復式梁格，布置縱梁和橫梁，梁格為迭接形式。橫梁布置在主桁架設 有豎桿的節點上，則橫梁的間距為主桁的節間長度2m其跨度等于兩主桁中心距離5.5m;縱梁支承在橫梁上，其跨度為橫梁間距 2m縱梁采用50cm間距，橋 面板為厚度18mm勺A3鋼板。（四）聯結系的布置1、縱向聯結系受通車凈空條件限制，不能設置上平縱聯，故在兩主桁下弦桿之間的平面設置下 平縱聯，用以增加橋身的抗扭剛度，下平縱聯采用交叉腹桿式。2、橫向聯結系由于使用要求，在兩主桁之間的橫剖面上不允許布置橫向聯結系，為了保證主桁架上弦平面外的穩定性，在主桁架的每個節點位置布置三角撐式的橫

4、向聯結系。（五）支座形式采用混凝土條形基礎，在基礎上預埋鋼板，用以和主桁焊接。三、橋面系設計（一）橋面板設計橋面板設計簡圖如圖（三）1a （三）麻版計縱梁間距li = 50cm，橫梁間距b=200cm,汽一15級最大輪壓P= 15000Kg,后輪 著地寬度b= 50cm，長度c= 20cm, d=（ 202+502） 1/2 = 53.9cm，當后輪作用于 板跨中央時，在該處產生最大彎矩。縱梁與橫梁迭接，故認為l'l1,Gb 0.4，查表得到3.0，1.0，1.427，0.475,又因為 0.3，則:P4l1Mx(2lg 8d)(1)()(1)15000_ 4 50(2lg853.93

5、1.427)(10.3)(1.00.475)(10.3)1552Kg cmP4l1My 8 (2lg d)(1)()(1)15000 4 50(2lg853.931.427)(10.3)(1.00.475)(10.3)1113.3Kg cm故每厘米寬度橋面板的最大彎矩Mmax 0.5(Mi 1.1Mx)0.5 1.1 1552853.6Kg cmMi為均布荷載作用下，平行于板條矩邊的跨中最大彎矩，本設計不考慮均布荷載，故M10。所以橋面厚度、6M max, 6 853.6 1700 1.74cm，取 1.8cm。（二）縱梁設計1、荷載分析及力計算由于汽車前后輪距為4m,且后輪承壓大，取后輪計算

6、。當后輪作用于兩相鄰橫 梁間的縱梁跨中位置時，為彎矩最不利情況，此時在縱梁上產生最大彎矩；當后 輪作用于靠近梁端時，縱梁支承端產生最大剪力。設相鄰兩橫梁間的縱梁段為兩 端固定形式，輪載作用示意圖及計算簡圖如圖（四）。活荷載P：汽車一15級，另滿載8m3混凝土，后輪軸重為10t，混凝土按20t計，則每個輪10 20壓為，P15t15000Kg，沖擊系數為1.1。靜荷載q：橋面自重：q10.018 0.5 785070.65 Kg ;m縱梁自重（估計選用122b）： q2 36.5 Kg/m（查表得）故最大彎矩為max1.1P18ql2最大剪力為Qmax1.1P1.1 15000 2107.2 4

7、4178.6 Kg mql.；21.1 15000 107.216607.2 Kgh迦省/也(a)示熬圖(四)縱梁站I因2、截面選擇與驗算需要截面矩4178.6 1001700245.8cm3選擇型鋼 122b，實有 W 325.727cm3, I 3583cm4,18.7cm彎應力強度驗算:max4178.6 100325.7271282.851700Kg cm2，安全剪應力強度驗算:lOOOKg ： cm2QSx J6607 934.8lx 18.7 0.95整體穩定性驗算：因縱梁與橋面板相聯結，不致喪失整體穩定性，故不必驗算 撓度驗算：fPl3ql4192 EI384 EI15000 2

8、003107.2 2004192 2.1 106 3 5 83384 2.1 108 3583L2000.8cm2502500.084cm< f容許。（三）橫梁設計 橫梁為支承在兩主桁的節點上，按簡支梁計算，計算跨度為兩主桁得中距I 5.5m，橫梁得間距為2m 1、力計算（1 ）汽車荷載 當汽車后輪的合力與后輪對稱于橫梁跨中時， 在橫梁上離跨中較近的后輪位置產 生最大彎矩，且當一個后輪離橋面邊緣為 0.5m時，橫梁上產生最大剪力，計算 簡圖如圖（五）。1川丨ii p內巧l_J -j -卜hr rL :'.ji 1 -丄！i.訶inri（oJ最尢彎拒計算龍（b）馱財計靦IS卜、五）

9、k神闈雑置單住mP=15000Kg，1.1，則：1 1Mmax115000 (3.2 1.4) 2.3 31740Kg m5.51 1Qmax215000 （1.8 3.2 1.8） 20400Kg m5.5恒載橋面板和縱梁得自重是通過縱梁作用在橫梁上，由于縱梁布置較密，故按均布荷載計算，在縱梁兩邊各取0.25m寬度，在橫梁兩邊各取1m長度，則矩塊如下圖（六）。軟六）丙陸塊單£ m橋面板自重：qj 141.3Kg/m縱梁自重：q2 73Kg /m141.3 730.5109.3 537.9Kg/m橫梁初估計選用型鋼I50c: q3109.31Kg /mM max 28ql21-537

10、.985.5"2034Kg mQmax 21-537.925.51479Kg那么，q0.5q3M max M max1 M max2 31740203433774 Kg mQmax Qmax1 Qmax2 20400 147921879 Kg2、截面選擇需要max337740017001986.7cm3，實際有 W2080cm3，I450640cm ，lx. Sx 41.8，1.6cm3、截面驗算（1）強度驗算彎應力MmaxW33774001623.75Kg / cm2208021700Kg / cm，可以。剪應力QmaxSxTX21879327Kg/cm241.8 1.61000K

11、g / cm2，可以（2）整體穩定性驗算由于采用迭接焊接形式,橫梁與縱梁及橋面板形成整體，不必驗算。（3）撓度驗算a、汽車荷載作用（取使橫梁產生最大彎矩的輪載位置）在兩輪壓P作用下，跨中撓度Pa1 6Ei(2a c)l2 4a2l 2a315000 2306 2.1 106 50640 550(223022323140) 5504 230550 2 230230140 1400.78cmb、恒載作用5ql4384EI45 537.9 5508384 2.1 10506400.06cm那么,0.78 0.06 0.84cm丄空2.2cm，滿足要求。250250四、主桁架設計（一）主桁的計算簡圖L

12、=12m，主桁采用簡支平行弦桁架，腹桿布置為三角形附加豎桿式。計算跨長節間長度d = 2m，桁高h= 1.5m,斜桿傾角36.80，橋面寬B= 5.5m。計算簡圖如圖（七）所示。（二）節點荷載1、恒載鋼橋自重：q 350Kg /m2- 1結構自重的節點荷載：R qdB 0.5 0.35 2 5.5 1.925t2r"EErI一 - -2、汽車荷載每個前輪軸重2.5t，每個后輪軸重為10 20215t，車輪靠近桁架架力產生最大的影響，如圖（八）。（三）桿力計算1、恒載桁架每個節點作用P時的桿件力如下圖九（桁架桿件力系數）PlP'AEm匕=1匚mI （九）軻節辭肝時訓欄力弘臓聯琢

13、當PR 1.925t時，桁架的力如圖（十）所示6,41±一0£6七-10,26t6,41tS!列11.49-ffl曲件內力2、汽車荷載當車輪靠近桁架0.5m時，對桁架力產生最大的影響，如圖（八）所示。分別計 算后輪作用于不同節點時桁架的桿件力，車輪位置如圖（十一）所示。G點反力Rg5.2t® I汽車糕和僅當后輪作用于b節點時，各桿件力如圖（十二）所示。20.4 2 3.6 612同樣地，計算初后輪作用于c、d兩節點處時桁架桿件力，如圖（十三）、圖（十四）所示-39.6-39.46-?4.53X/0313/、a/1,271P2=20.41P3=3-SI | :.:后

14、怖須C冊制內力樣:t-28S-迫£-304-30.4X I*、：4工°*1PP = P1.41恥<'巧Hd |t由于此桁為對稱結構，且取各桿件的最大力值，匯于圖（十五）中3、力組合將恒載與活載產生的最不利力進行疊加， 由于結構對稱，取一半結構即可，匯于 圖（十六）中。I -4： ,/L; 二 -I/ 摻/竹zE/ Cl/ Ql/3L513.51/ 5<G9I圖（說）科件M址睥果檢t（四）桿件截面選擇1、上弦BC、CD桿選用兩片等肢角鋼焊接 一的截面形式，節點板采用10mm厚度A3鋼板。Nmax 49.72t 計假定65，查表得到穩定系數0.816，按照上

15、弦桿最大壓力算，則每個角鋼的截面積A max2497200.81617.92 cm21700 2選擇 2L100 12，z02.91cm ，2A 22.8cm ， g 17.9Kg / m， ix 3.03cmlxly 200cm，10mm，貝U，iyix23.032(2.91 J 4.56cm2003.032004.566643.9那么,N max2A2、下弦桿100，查表得 0.811100497202 22.8 0.8111344 Kg / cm21700 Kg / cm2，滿足要求。Ab，be、cdNmax 54.69t 計采用兩根角鋼 形式，假定下弦全長截面不變，按下弦最大力 算，則

16、每個角鋼面積54690A N max2170016.1cm22選擇 2L90 10，z 2.59cm ，iy(2.591)222002.74 2004.1373.048.4100，100那么,2 22.8Dd協 I4690 1592.6Kg/cm2 1700Kg/cm2，滿足要求。(3) 豎桿 Bb、Cc、米用兩根角鋼形式，同樣按照豎桿中最大力 Nmax22.33t設計計算。每個角鋼的面積為A Nmax 22330217006.57 cm2選擇2L70 8 ,210.667 cm , g 8.373Kg / m , ix2.12cm , z02.03cm ,lxly150cm,10mm,貝U,

17、iyix2.122(2.03；)23.3cm那么,15045.53.3N max2A100,223302 10.6671046.7Kg/cm21700Kg /cm2，滿足要求。(4) 端斜桿ABNmax 39.33t設65，查表得到穩定系數0.816，則單個角鋼截面積max393300.816 1700 214.18cm2選擇 2L110 8 , A3.4cm , z03.01cm ,217.238cm , g 13.532Kg / m , ixlx ly 250cm, 10mm ,則,ix2(Z0 2)2(3.01 -)224.88cm3.473.5100 ,查表得 0.7724.8851.

18、3100那么,N max393302A 2 17.382 0.7721477.7Kg / cm21700Kg /cm2 ,滿足要求。(5) 斜桿Be最大力Nmax 29.47t計算，則每個角鋼面積A Nax2947021700 228.67em選擇 2L90 8 , A213.944cm ， g 10.946 Kg / m， ix 2.76cm， Zo 2.52cm，lxly 250cm，10mm,貝U,iy2.762(2.521)24.09cm220027620040990.661.1那么,N max2A100,100294702 13.9441056.7Kg/cm2 1700Kg/cm2，

19、滿足要求。(6)斜桿DeN max19.6t設65，查表得到穩定系數0.816，則單個角鋼截面積A max2196000.816 1700 227.06em213.944cm，10mm，貝U，那么,(z0 2)2,2.76考慮到長細比及穩定性的要求，同樣選擇2L90 8，A10.946Kg /m， ix 2.76cm， z0 2.52cm， lx ly 250cm，(2.522502.7690.6100，查表得2504.0951.3100N max19600xy2A2 13.944 0.669iy丄)2 4.09 cm20.6692 21050.5 Kg / cm 1700 Kg / cm，滿

20、足要求。將所選擇的桿件型號匯于下表1中表1桁架桿件截面選擇表桿件計算長度(cm)計算力x1000(Kg)角鋼尺寸截面積A (cm2)回轉半徑(cm)長細比©計算應 力名 稱編 號lxlyixiy入x入yKg/cm2上 弦BC200200-49.722根 100X 1245.63.034.5666.043.90.8111344CD200200下 弦Ab20020031.512 根 90 X 1034.342.744.1373.048.41592.6be20020031.51cd20020054.69斜 桿AB250250-39.332 根 110X 834.483.44.8873.55

21、1.30.7721477.7Be25025029.472 根 90 X 827.892.764.0990.661.11056.7eD250250-19.62 根 90 X 827.892.764.0990.661.10.6691050.5豎 桿Bb15015022.332 根 70 X 821.333.33.345.545.51046.7Ce1501500Dd15015022.33（五）節點焊接計算節點板厚度采用10mm,焊條采用T422,貼角焊縫容許應力1200Kg/cm21、上弦BC、CD桿N 49.72t，選用截面為2L100 12，每個角鋼需焊縫面積4972020.72cm21200

22、2肢背和肢尖的焊縫按0.7和0.3分配，則:肢背焊縫面積Aj10.7 20.72 14.5cm2肢尖焊縫面積 Aj20.3 20.72 6.22cm2設肢背焊縫寬度hj1 12mm，肢尖焊縫寬度hj2 10mm，那么:肢背焊縫長度11A,14 5廿j 彳17.26cm，取 18cmj 0.7hj11.2 0.7肢尖焊縫長度22Aj6.22怖 c- 28.89cm，取 9cmj0.7hj21 0.72、其它桿件的計算過程同上，將其結果匯于下表2中（六）撓度驗算結構自重節點荷載R 1.925t汽車荷載 后輪P23.6t前輪P320.4t按汽車后輪位于跨中節點d時計算主桁撓度，撓度計算按照桁架變位計

23、算公式P1S1SplEA，汽車荷載S1SqlEA其中,f 撓度S單位力作用在跨中時力Sp 每個節點作用單位力時力Sq汽車荷載作用下的力l 為桿件軸向長度A桿件的截面積E桿件的彈模計算過程見下表3,計算圖式見圖（十七）則由自重產生的桁架撓度31.925 102.1 106423.50.39cm/.、/XaJ Pil較想1/ /X/Xr1 1 1b S1 1pi博受如11、-/、C二qil鮭戕ec.t3.6tI- . p. q計算圖式由汽車荷載引起的桁架撓度f2饗罟135Cm最大撓度fi 0.39 1.35 1.74cm3cm，滿足要求。表2桁架桿件焊縫計算表桿件計算力（t）角鋼尺寸每個角鋼所需焊

24、縫面積（cm2）擬定焊縫尺寸（mm）名稱編號肢背肢尖AjAj1Aj2hj1lj2hj2lj2上弦桿BC-49.722L100 1220.7214.56.22121801090CD-49.72下弦桿Ab31.512L90 1013.139.23.9310140870be31.5113.139.23.9310140870cd54.6922.815.966.84102308130斜桿AB-39.332L110 816.411.54.982056120Be29.472L90 812.38.63.78160690eD-19.62L90 88.175.722.458110660豎桿Bb22.332L70

25、89.36.52.86160670Ce0Dd22.33表3撓度驗算計算表桿件截面積A( cm2)l(cm)l/AS1SpSq(t)SjSpIAS1SqlA名 稱編號上弦BC45.62004.39-4/3-16/3-28.831.19168.42FE-4/3-16/3-30.431.19177.78CD-4/3-16/3-28.831.19168.42ED-4/3-16/3-30.431.19177.78下弦Ab34.342005.822/310/314.412.9455.91Gf2/310/317.612.9468.34be2/310/314.412.9455.91fe2/310/317.61

26、2.9468.34ed2643.269.89503.2ed2643.269.89503.2豎桿Bb21.331507.0301000Ce00000Dd1120.47.03143.46Ee00000Ff013.600斜桿AB34.482507.25-5/6-5/6-1825.18108.76GF34.487.25-5/6-5/6-2225.18132.93Be27.898.965/65/21818.67134.46Fe27.898.965/65/21618.67119.52De27.898.96-5/6-5/6-186.22134.46De27.898.96-5/6-5/6-166.22119.

27、52423.52840.4五、聯結系設計（一）橫向聯結系計算本鋼橋采用敞開下承式桁架，為了增加側向剛度和抗扭剛度，減小上弦桿的自由 長度，保證受壓桿件的穩定性，在桁架的每個節點上布置三角支撐式橫向聯結系， 組成開口鋼架，如圖（十八）所示。開口鋼架的底部即為橋面系橫梁，兩側桿為桁架豎桿，用斜撐桿加固以增加抗彎能力。開口鋼架在受側向力時，支承在下弦平面縱向聯結系上， 開口鋼架應能承受作用在其頂上的側推力，其值等于 2%弦桿最大壓力。2%N2% 49.72 0.99t，取 P 1t=1000Kg3 150 112.5cm，Ibc Icd 37.5cm4IablIac2 l2BC112.52 37.5

28、2118.6cmBCD部分為A3鋼實腹板，10mmNab1000,12323170KgN AC100033000 KgAB桿:采用L502 |6， A 5.687cm，iy° 0.98cm,-*I AC：需 121.0 200，3170N ABA 0.459 5.6870.4592 21214 Kg / cm 0.851445 Kg / cmAC桿：（桁架豎桿）拉力 N=22330+3000=25330Kg,壓力 N=3000Kg采用2L70 8十字形組合截面A 2 10.66521.33cm2, ix iy 3.3cm ,1 AC112.53.334.1,0.9472533021.

29、331187.5Kg/cm2300021.33 0.9472148.5Kg/cm1700Kg/cm21700Kg/cm2橫梁驗算側向推力P在橫梁中的彎矩M ' P 1501 501000 (150 25)125000 Kg cm則橫梁的最大彎矩M 33774001250003502400 Kg cm橫梁 I50c 的 W = 2080cm3, I=50640cm43502400 1683Kg / cm21700Kg / cm2，滿足要求。2080（二）縱向聯結系縱向聯結系設在下弦平面，其弦桿即為兩主桁的下弦桿，豎桿為橫梁,叉腹桿，形成米字腹桿體系，如圖（十九）所示。另布置交悝（十俎 S

30、UW站系受伸縱向聯結系的作用是為了增加鋼橋的側向剛度和抗扭剛度，承受橫向荷載，這里只考慮上弦失穩時的偶然荷載。由于上弦失穩而在下弦產生的側向節點荷載按2%的上弦最大壓力計算P 2%Nmax上弦=0.02 49.72 103=1000Kg則在下弦桿中產生的最大拉力為116PL 6 1000 121636KgN M 88B 5.55.5則在下弦桿中的最大拉應力為54690+16362=1640Kg/cm234.34交叉腹桿只考慮受拉斜桿那有效，1 5P 5 1000 6.81700Kg / cm2，滿足要求。受壓斜桿因失穩而不起作用，斜桿最大拉力為N 2 sin3091Kg2 5.5a -N 30

31、9117001.82cm2采用L50 6, A5.687 cm2543Kg / cm2 1700Kg/cm2,滿足要求。N 3091A 5.687（三）主桁架上弦桿的側向穩定性驗算半穿式鋼橋主桁的受壓弦桿應按中心受壓桿驗算在桁架平面外的穩定性，其自由長度L0 L ,值確定。L416dhElmh工亞3EIc 2EIb2処 匹,計算圖式如下圖（二十）。EA 2EIb4I50c: Ib 50640cm , h 150 25 125cm, B 550cm_Nj2hBh2h EA2EIb2 2 23.162 118.63.02 112.51252 5505.687E21.33E2 50640E333E上弦單個角鋼 L100 12, A 22.8cm2, lx 209cm4, ix 3.03cm , z02.91cm則 2L100 12時，lm 2 209 22.8(2.9