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1、附件 9：仰拱栈桥结构检算 一、仰拱栈桥设计 1、行驶车辆状况分析 在衬砌前，通过仰拱栈桥的主要施工机械、车辆为挖掘机日立240、自卸汽车(后八轮)、厦工 250 装载机等，其自重、宽度等基本参数见表 1。表 1 主要施工机械车辆状况 序号 设备名称 空载重量/t 重载重量/t 行走宽度/mm 1 自卸汽车 17t 29t 2300 2 日立 240 18t 18t 2820 3 厦工 250 16t 20t 2976 2、仰拱栈桥承受荷载分析 根据表 1，以自卸汽车重载时作为仰拱栈桥的验算荷载，其前桥满载重量为 29 t。工字钢为整体共同承担重车荷载，工字钢自重、按 1.15 系数设计，动载
2、及安全系数设计为 1.1。3、仰拱栈桥宽度及每片梁工字钢数量的确定 仰拱栈桥的单片宽度 1.00m，为达到仰拱栈桥的宽度，考虑每片梁采用 2 根 I32a 工字钢上下翼缘焊接为一组，栈桥每边采用三组并排，工字钢的间距为 15cm。顶部用22 螺纹钢筋连成整体，纵向间距 1015cm，以提高栈桥结构的平面内、外强度和刚度。纵向两端做成 1m 长坡道方便车辆通行，两幅栈桥横向间距根据车轮轮距布置，保证车轮压在栈桥中部，考虑 2.15m。4、仰拱栈桥长度 根据单根工字钢的长度为 14m，确定仰拱栈桥的长度为 14m，计划每次最大浇筑 9m。设计如图：图 1 仰拱栈桥设置图 二、仰拱栈桥力学简化 仰拱
3、栈桥两端都有转动及伸缩的可能，故仰拱栈桥力学模型可简化为简支梁。受力分析图如下：图 2 仰拱栈桥结构简图 由于截面上的弯矩随荷载的位置变化而变化，因此在进行结构强度计算时，应使在危险截面上(最大弯矩截面)的最大正应力不超过材料的弯曲许用应力。根据经验可知，当红岩金刚自卸汽车的第一个后轮位于仰拱栈桥中间时，为最不利荷载，前轮与后轮的间距为3500mm,两个后轮的间距为 1300mm，梁的长度为 9m。其受力示意图为：图 3 仰拱栈桥最不利荷载(弯矩)图 考虑工字钢的自重，查表知 I32a 每延米重 52.7/m，即q=0.52KN/m。其受力示意图如下：图 4 工字钢分布荷载分布图 计算最大剪应
4、力时，取最不利荷载靠近支座位置，如下图：BAP1P2P2图 5 剪力计算简图 三、仰拱栈桥结构受力验算 1、对单片梁进行受力验算 汽车前轮重 17t/2=6t,后轮重(29-17)t/2/2=7t。用静力学验算最大弯矩及剪力、汽车荷载 汽车前轴：汽车后轴：.在图 3 中计算得 A 点反力为：KNPPPFAy36.1409)3.15.4(5.48221.汽车荷载产生的弯矩：KNPFMAY11.3015.341汽、工字钢均布荷载产生的弯矩：查表知工字钢I32a的每延米重量为52.72/m，即q=0.527KN/m。故。所以。、最大剪力：当载靠近支座位置时，剪力最大。由图 3 知：KNPPPQ734
5、.1959)3.15.3-9(9)3.19(122max 2、根据初选结构进行力学计算：按每侧共 4 根 I32a 工字钢进行检算。查路桥施工计算手册热轧普通工字钢截面特性表，得 I32a型工字钢。3692cmWx；38.70 cmWy、平面内强度计算；MPaMPaWxMw21011169241006.35maxmax max工字钢最大弯曲应力(Mpa)；-钢材容许弯曲应力(Mpa)Wx-x轴截面抵抗矩(cm3)；Wy-y 轴截面抵抗矩(cm3)由以上计算可知，单侧按照 4 根 I32a 工字钢选用，平面内强度可以满足工作要求，且未考虑工字钢、横向连接螺纹钢筋共同作用的富余系数，平面内是偏于安
6、全的。、平面外强度计算 考虑到车辆行驶在栈桥上时，方向不一定与桥纵向平行，存在横向弯矩，按平面最大弯矩的 15%考虑，计算如下：MPaMPaWMwy2101.1628.70415.01006.35maxmax 由以上计算也可知，按照单边 4 根 I32a 工字钢选用，平面外强度可以满足设计要求。、剪应力计算 使用剪应力强度条件公式校核最大剪应力需先计算 I32a 型工字钢截面中性轴一侧的面积对中心轴的静矩maxxS。每根工字钢分担的最大剪力为：KNQ4941096.12 查表得 I32a 型工字钢力学参数如下：411100 cmx，36.403cmSx cmSxx5.27:，mmd5.9 故得
7、到栈桥纵梁最大剪应力，并据此校核剪应力强度 MPaMPadSQxx1208.185.9111006.40349maxmax max-最大剪应力；-钢材容许剪应力(MPa)Q -剪力(KN)；Sxmax-最大半截面面积矩(cm3)Ix -轴截面惯性矩(cm4)；d -腹板厚度(mm)剪应力满足要求，此结构安全。、刚度计算：一般简支梁结构允许挠度 对挠度要求高的结构，mmLf204008400，对挠度要求小的结构，mmLf322508250，mmEIPlf3.28411100101.2489779.862485333max10 mmfmmfmmf323.2820maxmaxmin fmax最大挠度值(mm)；f-允许挠度值(mm)p-后轴荷载(N)；L-计算跨度(m)；E-弹性模量(MPa)挠度大于要求较高的结构挠度允许值，但是考虑到栈桥为临时结构物，且最大挠度值小于要求较小的结构挠度允许值，此栈桥结构刚度合格，可以使用。