钢桥计算
钢便桥计算书
钢便桥设计与验算1、项目概况钢便桥拟采用18+36+21m全长共75m钢便桥采用下承式结构，车道净宽 4.0m，主梁采用贝雷架双排双层，横梁为标准件16Mn材质I28a,桥面采用定型桥面板，下部结构为钢管桩（φ529）群桩基础。
2、遵循的技术标准及规范2.1遵循的技术规范《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）《公路桥梁施工技术规范》（JTG F50-2001）《钢结构设计规范》（GB S0017-2003）《装配式公路钢桥使用手册》《路桥施工计算手册》2.2技术标准2.2.1车辆荷载根据工程需要，该钢便桥只需通过混凝土罐车。
目前市场上上最大罐车为16m3。
空车重为16.6T混凝土重16*2.4=38.4T。
总重=16.6+38.4=55.0T。
16m3罐车车辆轴重2.2.2便桥断面2.2.3钢便桥限制速度5km/h 3、主要材料及技术参数 根据《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ025-86，临时性结构容许应力按提高30-40%后使用，本表提高1.3计。
4、设计计算（中跨桁架） 4.1计算简图材料弹模(MP)屈服极限(MP) 容许弯曲拉应力(MP) 提高后容许弯曲应力(MP) 容许剪应力(MP) 提高后容许剪应力(MP) 参考资料 Q2352.1E+5235145188.585110.5设计规范 Q3452.1E+5345 210 273 120 156设计规范贝雷架 2.1E+5345240-245N/肢-按照钢便桥两端跨度需有较大纵横坡的实际需要，故每跨断开，只能作为简支架计算，不能作为连续梁来计算。
4.1.1中跨计算简图36.0m简支梁4.1.2边跨计算简图21.0m简支梁4.2荷载4.2.1恒载中跨上部结构采用装配式公路钢桥——贝雷双排双层。
横梁为I28a。
43.47kg/m。
单根重5*43.47=217.4kg=2.17KN；纵梁和桥面采用标准面板：宽2.0m，长6.0m，重1.8T。
5.1 钢桥构件有效截面计算
4
280
24
底板局部稳定折减系数：
λp
= 1.05(bp t
)
fy (1)= Ek
1.05× (520) × 345 (1) = 28 206000 4
1.05×18.571× 0.02046 = 0.399 0.4
ρ =1
《全过程桥梁设计》同济大学土木工程学院桥梁工程系
全过程
桥梁设计 --钢桥构件
有效截面计算
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（1）考虑局部稳定影响的受压加劲板有效宽度 和
有效截面面积 Aeff ,c按下式计算：
图5.1.7 考虑局部 稳定影响的受压加劲 板有效宽度示意图
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轴心受压板段或板元的局部稳定折减系数按下列规定计算：
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（4）有效截面算例
② 剪力滞折减系数
结构
中间 支点 边跨 跨间 中跨 跨间
顶板 底板 顶板 底板 顶板 底板
计算跨径 (mm)
换算 跨径 (mm)
41300（边跨）； 23260
75000（中跨） 23260
41300
33040 33040
75000
有效= 宽度 Be(mm) 折减 bes,i bi
悬臂
箱内
箱间
总宽
系数 Be/B
bes,i= [1.06 − 3.2 bi + 4.5(bi )2 ]bi
bi
≤
0.02
0.02 < bi < 0.30
中南钢桥课程计算算例(两个)
2个钢桥算例算例1 绘出某高速铁路64米双线简支下承式钢桁梁桥下弦杆E 2E 3的内力影响线（拉为正，压为负），并计算恒载与ZK 活载（按两条线路在最不利位置承受100%的ZK 活载计算）共同作用下E 2E 3杆件内力。
（要求：计入动力系数与活载发展均衡系数）。
已知：每片主桁承受恒载p=18.0kN/m ；ZK 活载的换算均布活载见表1，中间值按线性内插；活载发展均衡系数)(611max i i a a -+=η；动力系数110.181μ⎫+=+≥⎪⎭，主桁杆件最大的a 值max 0.311a =。
表1 ZK 活载的换算均布活载（单位：kN/m ，每线列车）解答如下：(1) E 2E3影响线如下图:(2) 计算杆件E 2E 3的内力 ① E 2E 3影响线面积：133824l d ==⨯=；255840l d ==⨯=12244043.642211l l m H ⨯Ω===⨯ ② 恒载内力：18.043.64785.45p N p kN =⋅Ω=⨯=11m8×8=64mE 1 E 0 E 3E 2 A 1A 2A 33d+ 5d158dH③ 静活载内力：由l 1=24m ，α=3/8=0.375，查表得：换算均布荷载0.37575.67/m k kN = 静活载内力：0.37575.6743.643302.24k N k kN =⋅Ω=⨯=动力系数：110.18 1.00461μ⎫+=+=≥⎪⎭活载发展均衡系数：max 11785.451()1(0.311) 1.01266 1.00463302.24i i a a η=+-=+-=⨯ 计算恒载+双线ZK 活载作用下下弦杆件E 2E 3的内力为：(1)785.45 1.0046 1.01275.6743.644143.92p i k N N N kN ημ=++=+⨯⨯⨯=算例2 计算单线铁路简支下承式钢桁梁桥中横梁在恒载与ZKH 活载作用下的跨中弯矩及梁端剪力（要求：计入动力系数与活载发展均衡系数，不考虑横梁自重）。
141米钢便桥计算(120T)上承式
141米钢便桥计算一、设计要求栈桥全长141米，桥面宽度6米,单跨(12*11+9)米，分12跨，桥面最重载荷为120吨。
该桥使用100型标准桁架片。
二、栈桥计算1，活载计算取单跨12m计算。
此跨可以近似看做一简梁，最大荷载120吨，当汽车重心与桥跨中心重合时，将近似产生最大弯矩M活M活=1200×12÷4=3600KN〃M当车在该跨同一端时，主梁将承受最大剪力。
算出活载剪力Q活=1200KN2，栈桥自重静载计算编组为上承式9排单层型。
此形式钢桥的自重约为q=22KN/m算出静载的弯矩M静=q×L2÷8=22×122÷8=396KN〃M算出静载剪力Q静=q×L÷2=22×12÷2=132KN3，结论冲击系数1.3,偏载系数1.2。
M max= M活×1.3×1.2+M静=3600×1.3×1.2 +396=6012KN〃MQ max= Q活×1.3×1.2 + Q静=1200×1.3×1.2 +132=2004KN查桁架内力表可知：9排单层型100型钢桥抗弯：M总=788×9=7092KN〃M＞M max9排单层型100型钢桥抗剪：Q总=245×9=2205KN＞Q max挠度计算：1，间隙挠度f0=16mm2，空载挠度f自=5ql4/384EI=1mm3, 活载挠度f活=fl3/48EI=10mm4，总挠度f max=16+1+10=27mm＜L/300=40mm所以该单跨12米钢便桥采用9排单层型满足荷载设计要求，该钢桥满足要求。
2016-11-03。
钢桥受弯构件验算内容-公式
一、受弯构件（一）在主平面内受弯的实腹式构件抗弯强度应符合下列规定1、翼缘板弯曲正应力满足下列要求：双向受弯的实腹式构件：f d ≥γ0(M y W y,eff +M z W z,eff )式中：γ0——结构重要性系数；M y 、M z ——计算截面的弯矩设计值；W y,eff 、W z,eff ——有效截面相对于y 轴和z 轴的截面模量，其中受拉翼缘应考虑剪力滞影响，受压翼缘应同时考虑剪力滞和局部稳定影响。
2、腹板剪应力应满足下列要求。
闭口截面腹板剪应力应按剪力流理论计算。
γ0τ≤f vd式中：γ0——结构重要性系数；τ——剪应力；f vd ——钢材的抗剪强度设计值。
3、平面内受弯实腹式构件腹板在正应力 σx 和剪应力 τ 共同作用时，应满足下列要求。
γ0√(σx f d )2+(τf vd)2≤1 式中：σx ——x 方向正应力；f d ——钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值。
（二）受弯构件的整体稳定性应符合下列规定1、等截面实腹式受弯构件，应按下列规定验算整体稳定。
γ0(βm,yM y χLT,y M Rd,y +M z M Rd,z )≤1 γ0(M y M Rd,y +βm,z M z χLT,z M Rd,z)≤1 M Rd,y =W y,eff f dM Rd,z =W z,eff f dλLT,y =√W y,eff f y M cr,y ，λLT,z =√W z,eff f y M cr,z式中： M y 、M z ——构件最大弯矩；βm,y、βm,z——等效弯矩系数；χLT,y、χLT,z——M y和M z作用平面内的弯矩单独作用下，构件弯扭失稳模态的整体稳定折减系数；λ̅̅̅LT,y、λLT,z——弯扭相对长细比；W y,eff、W z,eff——有效截面相对于y轴和z轴的截面模量，其中受拉翼缘应考虑剪力滞影响，受压翼缘应同时考虑剪力滞和局部稳定影响。
M cr,y、M cr,z——M y和M z作用平面内的弯矩单独作用下，考虑约束影响的构件弯扭失稳模态的整体弯扭弹性屈曲弯矩，可采用有限元方法计算。
1钢桥 内力影响线计算
一、主桁内力计算1、主桁给定尺寸（1）本组主桁跨径为m 725.0)15(70=⨯-+，节间数为10个，则节间长度为7.2m ；（2）主桁高度采用与桁高11m ，节间长度8m 的标准尺寸换算的方式得出，本组设计的桁高计算式为m h 9.982.711=÷⨯=；主桁中心距统一采用5.75m ； （3）设端斜杆与下弦杆的夹角为θ，则2.7/9.9tan =θ，推出097.53)2.7/9.9arctan(==θ，且809.0sin =θ。
2、绘制主桁各杆件的内力影响线由于弦杆、斜杆、吊杆的影响线可以用统一的公式和方式绘出，因此这里只需给出统一的结论和某代表杆件的影响线即可，然后可根据公式算出每根杆件的影响线特征值（包括顶点位置，加载长度，面积等）。
结论如下： （1）主桁图式和各代表杆件的轴力影响线（2）每根杆件的特征值（见内力计算表）弦杆影响线面积计算公式为Hl l 221=Ω，顶点位置为}{L L L /,min 21=α 斜杆影响线面积计算公式为()()()()θθθsin 212sin 12sin 121212221dn m n dm n d m n +-=Ω+Ω=∑Ω-=Ω----=Ω顶点位置为为节间个数）n n (/121==αα吊杆影响线面积为d =Ω，顶点位置为5.0=α 支座影响线面积为2/l =Ω，顶点位置为0=α3、竖向荷载（1）给定资料如下：桥面m kN p /101=， 桥面系m kN p /29.62=， 主桁架m kN p /51.143= 联结系m kN p /74.24=， 检查设备m kN p /02.15=，螺栓（含螺母、垫圈）)(02.04326p p p p ++=，焊缝)(015.04327p p p p ++=。
（2）每片主桁的均布恒载：m kN p p p p p p p p /69195.172/)(7654321=++++++= （3）恒载内力：∑Ω=p N p （见内力计算表） （4）换算均布活载k ：根据加载长度和顶点位置查表（采用内插法）得出，然后除以2（按两片主桁考虑），再将其值列入内力计算表中。
正交异性钢桥面板计算课件
l 1-2节间影响面：
3.2 P.E 法计算的主要思路与步骤
(5)求各截面得内力值
式中: 代表桥面板影响面值纵距
(6)横肋挠曲的影响 按弹性支承的连续梁计算：
式中： 的
－荷载作用下刚性支承连续梁在支点m处的反力；
－弹性支承连续梁上考虑点i的弯矩影响线在支点m处 纵 矩，可根据纵肋、横肋抗弯刚度比，查表求得。
不同的加载方式，级数表达形式不同
(4)求闭口截面纵肋支点，跨中弯矩影响面和 支点反力影响面 基本思路：求微分方程解
传递系数概念
利用边界条件求内力影响面
齐次微分方程解
设
代入求得
闭口截面
传递系数概念和求法
传递系数概念：对平板没有荷载作用的节间来说，其内力是按照一定的 传递系数k衰 减的。
根据变形连续条件可推得：
正交异性钢桥面板计算
2008.11.3
1.桥面系和桥面板
l 桥面系— 由桥面板和桥道梁组成的直接承受交通荷载的 行车系统,还包括桥面铺装，人行道板;
l 桥面板—钢桥面板、钢筋混凝土桥面板、木桥面板; l 桥道梁—纵、横梁组成的连接系，纵横梁体系; l 公路桥上的桥面板—钢筋混凝土桥面， 钢桥面板； l 铁路桥上的桥面板—过去很少采用钢桥面板，常用明桥
面或混凝土板的道碴桥面，现在高速大跨度桥 梁较多采用。
2.钢桥面板构造与特性
构造： 盖板、纵肋、横肋。 纵肋种类： 闭口纵肋、开口纵肋。 优点： 重量轻，极限承载能力高，适用范围广，但是桥
面铺装层要求很高。 结构特性:
(1)构造性的正交异性板； (2 )荷载纵向传递，符合刚度分配原则； (3 )既作为主梁一部分发挥作用，又做为桥面系
钢桥横隔板刚度及加劲肋验算内容及公式
横隔板刚度验算一、基本设计横隔板设计为实腹式，中间预留过人孔；在支座处横隔板加厚加密，间距1m ，厚度14mm ；在跨中段横隔板间距3m ，厚度12mm 。
在验算横隔板刚度时，取边支座、中支座和跨中段横隔板进行检算。
参考书籍《现代钢桥》（吴冲），横隔板按挖空比率可分为实腹式、框架式和桁架式。
定义开口率按公式1-1计算：ρ=√bℎBH ⁄当ρ≤0.4 时，横隔板可视为实腹式，主要考虑剪应力；当ρ≥0.8 时，为桁架式，可简化为仅受轴力的杆件；当0.4<ρ<0.8 时，横隔板受力性质介于实腹式和桁架式之间，简化为框架处理，考虑轴力和抗弯，横隔板类型判断如表2。
图1 横隔板开口率 表2 横隔板类型中支座处 跨中处 边支座处 横隔板厚度B （mm ） 0.014 0.012 0.014 横隔板面积A （mm 2） 24.838 13.425 18.860 横隔板开口面积A 1（mm 2）1.766 1.766 1.766 开口率ρ 0.267 0.363 0.306 横隔板类型实腹式实腹式实腹式二、计算根据规范《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG D64-2015)规定，为了防止钢箱梁出现过大的畸变和面外变形，需要设置中间横隔板。
横隔板间距、刚度及近似应力验算方法采用日本公路钢结构桥梁设计指南中的规定。
（1-1）BA=HBhbHA 1=bh位置参数1、 横隔板间距采用公式2-1计算：{L D ≤6m (L ≤50m ) L D ≤0.14L −1且≤20m (L >50m )式中：L ——桥梁等效跨径（m ）。
2、 横隔板刚度为了抵抗箱梁的畸变，横隔板必须有足够的刚度。
横隔板最小刚度K 应该满足下式要求：K ≥20EI dwL d3 I dw={α12F u (1+2b 1B u )2+α22F l (1+2b 2B l )2+2F ℎ(α12−α1α2+α22)} α1=e e +f B u +B l 4H ，α2=f e +f B u +B l4He =I fl B l B u +2B l 12F ℎ，f =I fu B u 2B u +B l12F ℎ式中： L d ——两横隔板间距，按式(1-2)计算； I dw ——箱梁截面主扇性惯矩；E ——钢材的弹性模量；F u ——钢梁上顶板截面积（包括加劲肋）； F l ——钢梁下底板截面积（包括加劲肋）； F ℎ——一个腹板的截面积； I fu ——顶板对箱梁对称轴的惯性矩； I fl ——底板对箱梁对称轴的惯性矩； H ——腹板长度。
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321型-60米（80吨）
6排单层编组，
上承式单车道钢桥计算
1.设计简介：
321型贝雷钢桥。
根据地理环境位置情况拟采用321型装配式贝雷钢桥部件组建上承型式钢桥；总长为60米，最大单跨度为9m，钢桥外宽6m，通行净宽5米，单向单车道；设计荷载：最大单车80吨。
根据通行荷载的特性及对通道净宽的要求，拟采用321型装配式公路钢桥上承式6排单层编组结构形式。
2.计算原理：
2.1 荷载重心在跨中时将对桥产生最大弯矩；荷载重心位置在桥梁端部
时将对钢桥产生最大剪力。
依据此原理，现针对性的予以验算。
2.2 由于是单向单车道设计，则每个车道为6排编组，即验证其中一
个车道主梁强度即可。
再由该钢桥最大跨为9米，则验算9米跨度强度是否符合要求即可！
2.3 设计荷载为：最大单车80吨。
3.参数选择：
321型6排单层编组钢桥自重约：
g静=10KN/m;
3.1、代入（80吨）；
弯矩验算：当单车以对钢桥最不利方式行使，等效重心与主梁中心重合时，将对主梁产生最大弯矩。
M max=M静+ M活
M静=1/8g静l²=1/8×10 KN/m（钢桥自重）×(9m)²=101KN·m
M活=1/4g活l=1/4×800 KN（80吨车辆）×9m=1800KN·m
M max=M静+ M活
=101+ 1800
=1901KN·m
查表得知321型6排单层标准桁架容许抗弯为：
[M]=4728KN·m> M max；
弯矩安全系数：[M]/ M max=4728/1901=2.49
3.3、剪力验算：当单车重心与桥梁端部重合时，将对主梁端部产生最大剪力。
Q max=Q静+ Q活
Q静=1/2gl=1/2×10 KN/m×9m=45KN
Q活=800KN
Q max=Q静+ Q活·
=45+ 800
=845KN
查表得知321型6排单层标准桁架容许抗剪为：
[Q]=980KN > Q max；
剪力安全系数：[Q]/ Q max=980/845=1.16
4.结论：
∵[M]=4728KN·m> M max，[Q]=980KN > Q max,
∴该桥梁设计满足要求!。