刘仁刚建筑设计

关键词：钢便桥;型钢;施工检算;

作者简介：郝丽娟（1991—），女，河北石家庄人，工程师，紧张研究方向为工程管理、施工技能研究。
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工程中常见的钢便桥大多由贝雷梁、型钢和钢管结合搭设而成，当受到场地条件影响和材料限定时，即可采取其他钢材进行搭设。
本研究以某便桥为载体，对全型钢体系钢便桥的强度、刚度和稳定性等指标进行了检算和剖析。
为该工程供应了切实可行的施工方案，同时也为其他相似便桥的施工支架形式供应了借鉴和参考。

某钢便桥标准跨度2.0 m、桥面宽度为4.0 m、竖向高度变革为5.0 m、桥长20.0 m。
便桥紧张通畅水泥罐车，罐车总质量45 t，轴距为3 220 mm+1 150 mm，轮距为1 800 mm。
由于受到材料和园地条件的限定，钢便桥均选择Q235钢材的型钢进行搭设。
根据JTJ 025—86《公路桥涵钢构造及木构造设计规范》中的规定，Q235钢材性能见表1。

表1 钢材性能 下载原图

2 设计及支配方案

钢便桥竖向支撑选用双拼I25工字钢，立杆纵向间距2 m，横向间距2 m。
竖向支撑上放置三拼I25工字钢横担，横担上放置10片I25工字钢纵梁。
纵梁上放置横桥向I20工字钢分配梁，间距为40 cm。
双拼I25工字钢立杆下部设置尺寸为0.8 m×0.8 m×0.5 m的独立根本；纵向两端立杆下设置尺寸为1.0 m×5.0 m×0.5 m的条形根本。
钢便桥整体立面示意如图1所示。

图1 钢便桥整体立面示意 下载原图

便桥的施工步骤紧张从底部根本开始。
经由放样确定根本所在位置，按照设计尺寸进行根本浇筑，应把稳的是在浇筑前，须要在根本上部将对应竖向支撑预埋件提前放好，以方便根本与上部竖向支撑连接。

待根本浇筑完成往后，须要将双拼I25工字钢竖向支撑与预埋件进行可靠焊接，并通过螺栓进行加强锚固，在安装竖向支撑时需把稳支撑的摆放方向。

竖向支撑搭设完成后，将三拼I25工字钢横担与竖向支撑进行可靠焊接，横担水平放置，并在支撑位置处增加16 mm厚度的加劲肋板，以增强截面强度。

I25工字钢纵梁方向与路线方向相同，呈倾斜状态，因此该当把稳纵梁与横担间的夹角，夹角的空缺处需用三角形的锲形块填满，并焊接将其与整体连接在一起。

分配横梁支配采取I20工字钢等间距支配，横梁与下部纵梁间采取U形卡进行连接，连接前应通过电焊加以固定。

最后进行桥面板铺设。
可采取钢板直接铺设在分配梁上部，同时还应把稳两侧防护栏安装。

该便桥紧张施工难点在于竖向支撑的选择。
大部分钢便桥选择下部支撑紧张是采取钢管，由于钢管相较于型钢受力更加均匀，其整体稳定性更好。
由于本研究受现场材料限定，终极选用的是双拼型钢。
对付型钢类构件作为竖向支撑，应把稳缀板及加劲肋的利用，以担保其在利用过程中不至压弯，而造成整体失落稳征象。

钢便桥的受载紧张通过上部构造承受，并通报到下部构造。
通过有限元软件midas Civil建立钢便桥支架紧张上部构造的有限元模型，对支架的受力状态进行仿照，通过容许应力法对支架紧张构造的强度、刚度和稳定性进行打算。
模型按照连续梁进行建立，midas Civil建立空间整体模型的构件均采取梁单元仿照，I20工字钢横梁与I25工字钢纵梁间、I25工字钢纵梁与三拼I25工字钢横担间的连接均采取弹性连接中的一样平常连接，取多点支承的连续梁体系作为整体的打算图示，钢便桥整体有限元模型如图2所示。

图2 钢便桥整体模型 下载原图

本打算紧张考虑构造钢便桥构造本身所受的重力荷载、45 t罐车的车辆荷载以及罐车造成的制动力，制动力取车辆重力的10%进行打算。

本研究采取容许应力法对钢便桥上部构造的强度和刚度进行检算，根据钢便桥的设计标准和施工利用功能，以确定验算的荷载组合。
除便桥构造自重外，罐车还需考虑自身的冲击效果及偏载浸染，罐车冲击系数应按照1.05进行考虑。
因此便桥考虑的两种荷载组合如下。

(1)1.0×构造自重+1.05（冲击系数）×罐车移动荷载（偏载）。

(2)1.0×构造自重+1.05（冲击系数）×罐车移动荷载（中载）。

钢构造的强度指标是由其应力数值所决定，包括组合应力和剪应力。
由于篇幅限定，本研究对钢便桥组合应力仅进行罐车中载浸染时的应力争像进行展示，别的结果采取表格的形式进行展示。
罐车中载浸染下便桥整体的组合应力如图3所示。
不同荷载下便桥各位置最大应力见表2。

图3 罐车中载浸染下钢便桥整体组合应力 下载原图

表2 钢便桥支架各位置最大应力统计 下载原图

结果表明，支架各位置的强度设计均知足哀求，且构件的承载力可得到充分发挥。

钢构造对变形尤为敏感，且对变形的掌握极为主要。
根据GB 50017—2017《钢构造设计标准》，大跨度钢构造最大挠度值不宜大于构造跨度的1/400。
由于篇幅限定，对钢便桥变形仅进行罐车中载浸染时的变形图像结果展示，别的结果采取表格的形式进行展示。
罐车中载浸染下便桥整体的变形如图4所示。
不同荷载下便桥各位置最大变形见表3。

图4 罐车中载浸染下钢便桥整体位移 下载原图

表3 钢便桥支架各位置最大位移统计 下载原图

结果表明，各位置处构件变形均未超过l/400，知足规范哀求，支架整体刚度知足哀求。

便桥下部构造均由双拼I25工字钢组成。
对付竖向支撑，不仅要对其抗弯刚度进行检算，还须要对竖杆进行压弯检算。

竖向支撑除了承受三拼I25工字钢横担通报的竖向荷载外，还承受罐车制动所产生的水平荷载，制动力取车辆重力的10%，由罐车造成的制动力和竖向支撑的最大高度，可以打算出竖向支撑受到的最大弯矩。

根据以上数值中的最不利位置强度应力按GB50017—2003《钢构造设计规范》中的规定，打算得到下式。

式中：N为压弯构件受到的竖向轴力；A为压弯构件的实际截面积；M为压弯构件受到的弯矩；r为稳定性系数；W为截面抵抗拒。
经打算，双拼I25工字钢竖向支撑的最不利位置强度应力为93 MPa，其强度和稳定性均知足规范哀求。

通过对该钢便桥进行有限元仿真仿照，对支架上部构造以及下部竖向支撑进行了强度、刚度和稳定性的检算，结论如下。

(1）该钢便桥在受到罐车偏载和罐车中载时都可以保持较好的稳定性。

(2）该钢便桥知足了在施工过程中各项强度和刚度哀求。

(3）采取全型钢搭设钢便桥的设计是可行的，同时成功地为该项目的施工供应理解决方案。

(4）该全型钢钢便桥的设计及检算可为类似钢便桥设计供应较好的借鉴。

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[4] 钢构造设计标准:GB 50017—2017[S].

[5] 钢构造设计规范:GB 50017—2003[S].

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