栈桥设计跨径为14m,宽度为3.25m,设计载荷650kN,每一幅仰拱栈桥承受力P=325kN。仰拱栈桥的单片宽度为1.25m,中心距离为2.15m,仰拱栈桥的每片梁采用5组I45a工字钢组成,工字钢的间距为13.5cm,总宽为1.25m。仰拱栈桥的长度为18m,承载有效长度14m。按《公路桥涵计算手册》取值,I45a工字钢,其每延米重量为80.4kg/m,每幅仰拱栈桥的自重取q=4.0kN/m。栈桥结构示意图如图C.2-1所示。
图C.2-1 栈桥结构示意图
栈桥主梁受力计算简图如图C.2-2所示。A、E为栈桥前后支撑点,C、D点为渣土车后轮位置,B为渣土车前轮位置,P为渣土车二分之一的载荷,设车辆前轮距A点的距离为x(0≤x≤9.2),求得A、E点出的支反力FA和FE分别为:
图C.2-2 栈桥主梁受力计算简图
易知,在主梁上B、C和D三点处的弯矩较大,得B、C和D三点的弯矩表达式:
故栈桥最不利工况为渣土车前轮距A点3.838m时位置。
(1)工字钢的强度验算。
单根I45a工字钢的载面抵抗矩为:Wx=1430cm3,工字钢的材料为Q235,抗拉强度为215MPa,5根工字钢的最大应力为:(www.xing528.com)
(2)采用Midas/civil2019有限元软件计算栈桥的强度、刚度和稳定性。
栈桥材料参数如表C.2-1所示,在栈桥工作过程中,两端均约束三个平动方向,如图C.2-4中黄色位置所示,应对栈桥在危险截面位置处加载。
表C.2-1 栈桥材料参数表
从图C.2-3可知,栈桥在工作条件下,应力较大部分在栈桥跨中附近,最大应力为137MPa,栈桥材料为Q235,能满足工地上车辆的通过要求。从图C.2-4可知,栈桥变形最大值在栈桥跨中附近,最大变形量为56mm,仰拱栈桥的设计有效长度为14m,其容许变形值为14000/250=56mm,满足要求。
图C.2-3 栈桥应力图
图C.2-4 栈桥变形图
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