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，并保证崆峒山后峡水库定期泻水的需要，经研究决定在胭脂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12片45b工字钢作为主梁，6片为一组，两组工字钢间净距90cm，各组工字钢分别由Ф22钢筋横向连接为一整体，保证6片工字钢整体受力，两组工字钢间由10mm钢板连接，钢板底部横向焊接Ф22钢筋做肋，保证小型车辆及三轮农有用车通过。 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：

Pq

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45b工字钢每米重87.4kg，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60吨的大型车辆，及单侧车轮压力为300KN，单片45b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：

F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fmax，且车轮单个宽25cm，45b工

f图3字钢翼板宽15cm，每片工字钢间横向间距为5cm，因此

图2（单位：mm）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：

fffmaxffmax图4

由图4可得到fmax=F/2，单片工字钢受集中荷载为fmax/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P75KN(10.2)90KN。 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=11.2m，根据设计规范，工字钢容许弯曲应力w=210MPa，容许

剪应力=120MPa。

1、计算最大弯矩及剪力 最大弯距（图1所示情况下）：

Mmaxql2Pl1KN/m(11.2m)290KN/m11.2m267.68KNm8484

最大剪力（当P接近支座处时）

Vmaxql1KN/m11.2mP90KN95.6KN 222、验算强度 正应力验算：

Mmax/w267.68KNm1500cm3178.5MPa210MPa

（w为45b工字钢净截面弹性抵抗矩，查表得到为1500cm3） 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V/(hwtw)计算。hw为腹板净高（除去翼板厚度），

tw为腹板厚度，由图2可得到hw=414mm，tw=13.5mm。

计算得到：

Vmaxht95.6KN(414mm13.5mm)17.1MPa120MPa ww3、整体挠度验算

cm/4002.8cm,而梁体变形为整工字钢梁容许挠度fl/4001120体变形，由单侧6片工字钢为一整体进行验算，计算得到：

56ql4Fl3fEI 48384其中q=1KN/m F=360KN E=206×105/cm2 I=33760cm4×6

561KN/m(1120cm)4360KN(1120cm)3f38448 2.82cm

206105/cm233760cm46考虑车辆荷载非集中荷载，后轮轴重如达60吨时为双桥或三桥车，按《桥梁设计规范》中，双桥车两轴间间距为1.4米，及F可认为如图5所示分布。

0.5F0.5Fq

图5

根据图1和图5中集中荷载弯矩计算公式分别为： M1FlFab 和 M2 a(560140)cm b(560140)cm 4l M24ab20.94 M1l由于挠度主要由车辆荷载产生，因此可近似将视为挠度的折减系数，及

f0.942.82cm2.65cmf2.8cm

四、验算结果分析

根据以上验算，可见本便桥可通过的最大车重为60吨，但根据进出工地车辆统计，一般车重不超过40吨，因此次设计可以完全满足使用要求。