施工便桥170M跨吊桥计算书.docx
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施工便桥170M跨吊桥计算书
施工便桥（170M跨吊桥）
设
计
计
算
书
施工便桥（170M跨吊桥）设计计算资料
一、基础资料
1、该便桥设计为单跨跨径为170M，两锚跨分别为60M和55.2M的单跨简易吊桥。
桥面宽4.5M，（包括人行道）
2、主承重索：
上下游各为8Φ56MM，单根破断拉力为245T的钢丝绳。
钢丝绳结构为8T*36WS+IWR
3、骑马采用南宁永和大桥及湘潭湘江四大桥用四门缆索吊装用骑马，墙板采用δ=16mm厚钢板，上下轴直径分别为Φ60mm和Φ100mm。
跑车轮采用Φ320mm*76mm.每个骑马之间的水平间距为5m.
4、骑马下的吊带及骑马之间的距离限位装置均采用δ=10mm厚钢板。
5、钢横梁采用I63B工字钢，在端头100CM范围内，两侧加焊10mm厚加劲钢板，与钢吊带联接的耳板采用δ=30mm厚钢板。
6、钢纵梁采用6I45B工字钢，间距为90cm。
7、分配梁采用I14b型槽钢，间距为25cm。
8、桥面采用δ=10mm厚防滑花纹钢板，宽度考虑3*152cm。
9、桥面栏杆采用Φ48mm*2.5mm钢管，栏杆高度为1.2m，立柱间距2.5m，水平联接设两道，间距为60cm.
二、荷载
1、桥面恒载：
Q1（δ=10mm厚钢板）
Q1=（170-2.5*2）*1.52*0.01*7.85*3=59.1T
2、栏杆恒载：
Q2（Φ48mm*2.5mm钢管）
Q2=（170-2.5*2）*4*2.81+1.2*2.81*67*2=2306Kg=2.3T
3、分配梁恒载Q3（I14b槽钢）
Q3=0.0617*6*661=66.2T
4、钢纵梁恒载Q4（I45b工字钢）
Q4=0.0874*6*6*33=103.8T
5、钢横梁下翼缘辅助联接恒载Q5（3I20b工字钢+[20b槽钢）
Q5=（31.1*5*3+25.8*4.6）*33=19311Kg=19.3T
6、钢横梁恒载Q6（I63b工字钢）此恒载由钢横梁自身恒载Q61
和两端头1m范围内的加劲板和耳板横载Q611组成。
Q61=131.5*6.5*33=28207Kg=28.2T
Q611=1*0.606*0.01*7.85*4+（1.026*0.378-0.63*0.178+（3.14*0.1892）/2-3.14*0.0562）*0.03*7.85*4=0.5T*33=16.5T
Q6=Q61+Q611=28.2+16.5=44.7T
7、钢吊带（δ=10mm钢板，宽度为15cm全桥吊带的平均长度为6m）钢吊带恒载设为Q7
Q7=（6*0.15*0.01+0.28*0.26*0.01*2）*7.85*8*33=21.7T
8、骑马恒载Q8（墙板采用δ=16mm厚钢板，单块墙板重88.1Kg，骑马轮单重24.3Kg/个）
Q8=（88.1*5+24.3*8）*4*33=83807Kg=83.8T
9、骑马之间的距离限位钢吊带恒载Q9（δ=20mm厚，宽15mm钢板）
Q9=5.36*0.15*0.02*7.85*4*32=16.2T
10、骑马及钢横梁耳板销轴恒载Q10（骑马：
上轴2Φ60mm*600mm，下轴Φ100mm*600mm，耳板销轴Φ110mm*850mm）
Q10=（3.14*0.032*0.6*2+3.14*0.052*0.6+3.14*0.0552*0.85）*7.85*4*33=16.8T
11、承重索自重Q11（2*8Φ56mm钢丝绳）
Q11=14.43*170*16=39250Kg=39.3T
1~11填总恒载：
Q
Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Q7+Q8+Q9+Q10+Q11=473.2T
12、活载：
P（活载按单车40T，考虑1.2冲击系数，按48T计算）P=48T
三、分配梁I14B受力度计算：
M=δΙ2/8=133.3*902/8=134966（Kg.cm）
2I14b:
Ix=2*609=1218（cm4）Wx=2*87.1*174.2（cm3）
E=2.1*106（kg/cm2）
δmax=M/Wn=134966/174.2=774.8（kg/cm2）
f=-5ql4/384EI=-5*133.3*904/384*2.1*106*1218=0.04（cm）=0.4（mm）
τmax=Q/8It[bH2-h2（b-t）]
=3.9*103/8*609.4*0.8*[6*142-12.12*（6-0.8）]=319（kg/cm2）
四、纵向工字钢I45b剪力计算：
Q=（59.1+2.3+66.2+103.8）3.0/165
=0.467T/m=4.67kg/cm
P=12000kg
M=pl/4+ql/8=12000*500/4+4.674*5002/8=1645938（kg/cm）
2I45b:
In=2*33760=67520（cm4）Wn=2*1500=3000（cm3）
E=2.1*106（kg/cm2）
σmax=M/Wx=1645938/3000=548.6（kg/cm2）
f=-pl3/48EI+（-58L4/384EI）
=-12000*5003/48*2.1*106*67520-5*4.67*5004/384*2.1*106*67520=0.25cm=2.5mm
τmax=Q/8It[bH2-h2（b-t）]
=6584/8*33760*1.35*[15.2*452-41.42*（15.2-1.35）]=127.2（kg/cm2）
五、横梁工字钢I63b剪力计算：
Q=（Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6`）/33/6=1.41（T）=1410（kg）
P=24/4=6（T）=6000（kg）
E=2.1*106（kg/cm2）I=98100（cm4）
W=3160（cm3）
RA=RB=（6Q+4P）/2=（6*1410+4*6000）/2=16230（kg）
Mc=RA*75=16230*75=1217250（kg.cm）
MD=RA*165-Q-90=16230*165-1410*90=2551050（kg.cm）
ME=RA*255-Q*180-Q*90=16230*255-1410*180-1410*90=3757950（kg.cm）
W1=3757950*90=338215500
Y1=150
W2=2551050*90=229594500
Y2=150*210/300=105
W2`=1/2*（3757950-2551050）*90=54310500
Y2`=225*150/300=112.5
W3=1217250*90=109552500
Y3=120*150/300=60
W3`=1/2*（2551050-1217250）*90=60021000
Y3`=135*150/300=67.5
W4=1/2*1217250*75=45646875
Y4=50*150/300=25
f=1/EI[2*（w2y2+w2`y2`+w3y3+w3`y3`+w4y4）+w1y1]
=1/2.1*106*98100*[2*（229594500*105+54310500*112.5+109552500*60+60021000*67.5+45646875*25）+338215500*150]=0.654（cm）
σmax=Mmax/W=3757950/3160=1189.2（kg/cm2）
τmax=Q/8It[bH2-h2（b-t）]
=16238/8*98100*1.5*[17.8*632-58.62*（17.5-1.5）]=202.3（kg/cm2）
六、钢横梁、耳板剪力计算：
钢横梁上单个耳板承受的竖向荷载：
P
P=（Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6）/33/4+24/4=295.4/33/4+24/4=8.238（t）=8238（kg）
A-A截面为耳板较弱截面，该截面上的最大拉应力：
σmax
σmax=P/A=8238/（20*3）=137.3（kg/cm2）
φ112mm销孔以上截面剪应力：
τmax
τmax=P/A=8238*1/2/（13.3*3）
=103.2（kg/cm2）
φ112mm销孔挤压应力：
σbs
σbs=Fb/td=8238/3*11.2=245.2（kg/cm2）
耳板与钢横梁之间采用焊缝连接，均采用双面焊
端焊缝长度：
l1=2*178=356（mm）
侧焊缝长度：
l2=2*630*2=2520（mm）
最小焊脚长度：
hfmin=1.5√t=1.5√30=8.2（mm）
最大焊脚长度：
hfman=1.2t=1.2*10=12（mm）
最后取焊脚尺寸为hf=8.2（mm）
查表得：
ffw=160（N/mm2）
端焊缝承受的荷载：
N1
N1=0.7hfl1*1.22ffw=0.7*8.2*356*1.22*160=398879（N）
侧焊缝承受的荷载：
N2
N2=0.7hfl1*1.22ffw=0.7*8.2*2520*160=2314368（N）
而规范规定，受动力荷载时：
焊缝最大计算长度不得超过40hf,所以侧焊缝的实际计算长度
l2=40hf*4=40*8.2*4=1312（m）
侧焊缝实际承受的荷载：
N2
N2=0.7hfl1*1.22ffw=0.7*8.2*1312*160=1204941（N）
三条焊缝能承受总竖向荷载：
N
N=N1+N2=398879+1204941=1603820（N）=160.4（T）
七、与耳墙连接的销轴计算：
IZ=Πd4/64=3.14*114/64=718.3（cm4）
Wz=Πd3/32=3.14*113/32=130.6（cm3）
E=2.1*106（kg/cm2）
A=ΠR2=3.14*5.52=95（cm2）
M=PL/4=8238*24/4=49428（kg.cm）
σmax=M/wz=49428/130.6=378.5（kg.cm）
f=pl3/48EI=-8238*243/48*2.1*106*718.3=0.002（cm）
τmax=P/2A=8238/2*95=43.4（kg/cm）
八、钢吊带受力计算：
钢吊带采用σ=10mm厚钢板，在吊带两端头销孔周围加焊10mm钢板进行局部加强处理。
钢吊带最大应力：
σmax
σmax=P/A=4201/（15*1）=280.1（kg/cm2）
P=（Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Q7）/33/8+24/8
=（317.2）/33/8+24/8=4.201（T）=4201（kg）
销孔挤压应力:
σbs
σbs=Fb/td=4201/2*10=210.1（kg/cm2）
销孔位置处的剪应力：
τmax
τmax=1/2*P/（10*2）=1/2*4201/（10*2）=105kg/cm2）
钢吊带上端孔销轴的剪应力：
τmax
τmax=1/2*P/ΠR2=1/2*4201/（3.14*52）=26.8（kg/cm2）
九、骑马墙板及销轴受力计算：
因骑马墙板及销轴的结构尺寸均采用南宁永和大桥和湘潭湘江四大桥所用骑马尺寸。
而该桥作用在单个骑马上的荷载远小于上述两座桥的吊装荷载，所以，此处不作受力计算。
十、承重索受力计算：
单侧承重索采用8Φ56mm钢丝绳，钢丝绳结构为：
8T*36WS+IWR钢丝绳公称强度：
1960Mpa。
单根钢丝绳最小破断拉力245T，单根钢丝绳参考量：
14.43kg/m.
工作重度采用fmax=L/12.891=170/12.88=13.2（m）L=170（m）
桥面系重量（包括吊带，骑马）：
G1（单侧）
G1=（Q1+Q2+Q3+Q4+Q5……+Q10）/2=433.9/2=217（T）
单侧承重索自重:
G2
G2=Q11/2=39.3/2=19.7（T）
活载：
P=48/2=24（T）
承重索最大水平能力（当动荷载在跨中时）
Hmax=[（G1+G2）*L+2P（L-b）]/（8fmax）
=[217+19.1]*170+2*24*（170-5）]/（8*13.2）
=456.1（T）
Vmax=（G1+G2+P）/2=（217+19.1+24）/2=130.4（T）
Φ1=Φ2=tg-1Vmax/Hmax=tg-1130.4/456.1=15.960
承重索最大能力：
Tmax
Tmax=√H2max+V2max=√456.12+130.42=474.4（T）
承重索安全系数：
K=T/Tmax=8*245/474.4=4.13
主索应力计算：
σmax=T/F+P/n√E/T*F=474.4*103/16.67*8*100+37.15*103/32√11500/474.4*103*16.67*8*100=37.1（kg/mm2）
安全系数：
K=σ/σmax=196/37.1=5.28
（2）主索接触应力：
σmax=T/F+ce.E.d/min
式中：
ce=0.104+0.04*2*d/Dmin=0.104+0.04*2*56/220=0.124
σmax=474.4*103/16.67*8*100+0.124*11500*2.6/220=52.4（Kg
/mm2）
安全系数：
R=196/52.4=3.74
十一骑马之间的距离限位钢带受力计算：
限位钢带采用δ=20mm厚钢板，在两端销孔周围加焊10mm厚钢板进行加强处理。
单侧桥所受竖向总荷载：
G=（G1/2+P）=217/2+24=132.5（T）
Gx=Gsin15.96o=132.5sin15.96o=36.43（T）
限位钢带最大拉应力：
σmax
σmax=Gx/A=36.43*103/（15*2*2）=607.2（Kg/cm2）
销孔挤压应力：
σbs
σbs=Fb/td=36.43*103/3*10*2=607.2（kg/cm2）
销孔位置处剪应力：
lmax
lmax==1/2ax/（10*3*2）=1/2*36.43*103/60=303.6（kg/cm2）
十二、索塔抗风：
为确保索塔的稳定，在每个索塔的上、下游适当位置不设前后抗风，每组抗风采用Φ21.5mm钢丝绳走6线，每组抗风预应力为30T。
十三、索塔塔顶，纵梁工字钢计算在：
（4I56b）
P=Tmax（sin15.96o+sin15.5o）/2
=474.4*（sin15.96o+sin15.5o）/2
=128.5（T）
由∑MB=0得：
RA.200-9*149.4-9*98.2=0
RA.200=128.5*149.4+128.5*98.2
RA=159.1（T）RB=97.9（T）
Mc=RA.50.6=159.1*50.6=8050.5（T.cm）
MD=RA*101.8-9*51.2=159.1*101.8-128.5*51.2=9617.2（T.cm）
4I56b:
Ix=4*68500=274000（cm4）Wx=4*2450=9800（cm4）
σmax=MD/Wx=9617.2*103/9800=981.3（kg/cm2）
lmax=Q/8IZt[bH2-h2（b-t）]
=（39775/8*68500*1.45）*[16.8*562-51.82*（16.8-1.45）]=575.5（kg/cm2）
十四、索塔塔顶横梁工字钢计算：
（2I32b）
MB=Pab（l+b）/2l2
=[79.6*76*124（200+124]/2*2002
=3038.1（T.cm）
MD1=Pab/l=79.6*124*76/200=3750.8（T.cm）
MD11=3038.1*124/200=1883.6（T.cm）
MD=MD1-MD11=3750.8-1883.6=1867.2（T.cm）
2I32b:
Ix=2*11620=23240（cm4）
Wx=2*726=1452（cm3）
σmax=MB/Wx=3038.1*103/1452=2092.4（kg/cm2）
lmax=Q/8Izt[bH2-h2（b-t）]
=32271/8*11620*1.15*[13.2*322-292*（13.2-1.15）]=1021.1（kg/cm2）
十五、塔架受力计算：
承重索对塔架的竖向力：
P1=Tmax（sin15.96o+sin15.5o）=257（T）
前后索塔抗风对塔架的竖向力：
P2=30*（sin14o+sin4.8o）=9.8（T）
竖向自重：
P3=93.63/2=46.8（T）
索塔总荷载：
P=P1+P2+P3=313.6（T）
Ix=2*93.2*5.252+4*（93.2*5.252+93.2*2002）+4*（46.6*4.752+46.6*2242）
=24284425（cm4）
Iy=6*（93.2*5.252+93.2*1002）+4*（46.6*4.752+46.6*1002）=7475619（cm4）
A=6*93.2+4*46.6=745.6（cm2）
回转半径：
ix=√Iy/A=√7475619/745.6=100（cm）
塔脚为团结，塔顶假定为悬臂自由。
取u=2
Λy=ul0/iy=2*1500/100=30
换算长细化：
Λnp
Λnp=√Λ2y+27∑A主/∑A斜=√302+27*745.6/5*33.4+4*33.4=31.1
查表得：
θ=0.392
σmax=P/θA=313.6*103/0.392*745.6=451.3（kg/cm2）
十六、锚锭计算：
锚锭采用C30砼，主要外型几何尺寸为18m*12m*5m.最大绳索拉力：
Tmax
Tmax=（474.4+30）*2=1008.8（T）
Hmax=Tmaxcos15.50=972.1（T）
Vmax=Tmaxsin15.50=269.6（T）
在汛期，当洪水淹没锚锭顶面时，水对锚锭产生的向上浮动：
F
F=YV=1*18*12*5=1080（T）
锚锭位置处土质为卵石类土：
V=2.2T/M3φ=400u=0.45
锚锭前后侧土的主重力土压力：
Ep1
Ep1=1/2rH2Ltg2（450+φ/2）
=1/2*2.2*52*18*tg2（450+400/2）
=2276.5（T）
锚锭上下游两侧面土的主重力土压力：
Ep11
Ep11=1/2rH2Ltg2（450+φ/2）
=1/2*2.2*52*12*tg2（450+φ/2）=1517.6（T）
锚锭自重：
G=18*12*5*2.4+3.14*1.252*2*2.4*4=2686.2（T）
抗拔安全系数：
K=（G-F）/Vmax=（2686.2-1080）/269.6=5.96
fH=（G-F）.u=（2686.2-1080）*0.45=722.8（T）
抗滑安全系数：
K=（fH+Ep1）/Hmax=（722.8+2276.5）/972.1=3.09
M倾=5.5Hmax+8Vmax=5.5*972.1+8*269.6=7503.4（T.m）
M抗=（G-F）*6+3.14*1.252*2*2.4*4*6.75*1/3*5*2276.5=14067.2（T.m）
抗倾覆安全系数：
K=M抗/M倾=14067.2/7503.4=1.87
十七、锚锭配筋计算：
单个锚桩的最大绳索能力：
T=474.4/2+30=267.2（T）
Hmax=Tcos15.10=267.2*cos15.50=257.5（T）
Vmax=Tsin15.50=267.2*sin15.50=71.4（T）
Mj=Tmax.80=267.2*80=21376（T.m）=21376*103（kg.cm）
现将直径为φ2.5M的圆桩换算为：
1.768m*1.768m的矩形截面桩进行配筋计算：
A0=rsMj/Rabh20=1.25*21376000*102/17.5*1768*17062=0.03
查表：
v0=0.985
Ag=v0Mj/Rgv0h0=1.25*21376000*102/340*0.985*1706=4677（mm2）选用20φ25的受拉钢筋
Qn=Tmax.40%=0.06RgwΣAwsina
267.2*40%*10=0.06RgwΣAwsina
267.2*40%*10=0.06*340ΣAwsin15.50
ΣAw=196.1（cm2）选用63φ25剪力钢筋
P=100u=100*Ag/bh0=100*4.91*20*102/1768*1706=0.33
Uk=nkak/bsk=2*113/1768*150=0.00085φ12作箍筋间距15cm
Qhk+Qw=0.0349bh0√（2+P）√RukRgk+0.06RgwΣAwsina=0.0349*176.8*170.6*√（2+0.33）*√30*0.00085*340+0.06*340*309.3*sin15.50
=3708（KN）=370.8（T）
Qxk+Qw>Tmax安全
吊桥总体图片
（一）
吊桥总体图片
（二）
吊桥总体图片（三）
吊带上端连接实体图片
吊带下端连接实体图片
吊带整体连接图片
塔顶部位实体图片
重力式锚实体图片
吊桥荷载试验图片
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