桥梁工程造价计算（精选9篇）
桥梁工程造价计算 篇1
工程造价的编制贯穿于工程设计的始终, 是工程方案比选的重要依据, 因此编制的造价文件必须要真实地反映工程的具体情况并具有可利用性, 这就要求造价人员编制造价文件时必须对所采用的编制依据、相应的设计文件、施工工艺及施工组织计划十分了解并正确采用, 这样才能编制出真实反映工程情况的造价文件。
桥梁建设工程设计图纸的内容, 不同于房屋建筑工程, 作为编制工程造价基础资料的工程数量, 通常是设计人员在完成设计图纸的同时已经进行了计算。在编制工程造价之前, 造价工程师需熟悉设计图纸和对工程量的核对工作, 所以编制造价的关键是如何从设计图纸中正确提取工程量及套用合适的定额。在编制造价文件中, 桥梁工程是比较繁琐的, 而且又是占造价文件篇幅较多的一项, 同时近年来桥梁的设计及施工技术地不断发展, 新结构、新材料、新工艺的广泛应用, 更增加了工程造价编制的难度。
1 按顺序提取工程数量
编制桥梁工程造价文件时项目比较多, 工程量的计算和提取难度也较大, 经验表明按照通常的施工工序提取工程量, 是比较准确和迅速的。现行的部颁概预算编制办法桥梁工程项目表, 是按照基础→下部工程→上部工程→调治工程的顺序, 同时在相应的工程部分计列辅助工程, 使工作程序系统化, 最大程度地避免漏项或重复计列的错误。
2 桥梁基础工程
2.1 开挖基坑
基坑的开挖按土方、石方、淤泥、流砂、基坑深度、干处或湿处等不同情况, 分别计算数量, 并结合施工期内河床水位及覆盖层土壤类别, 合理确定围堰的类型、数量, 基坑排水水泵的台班消耗量, 以及必须采取的技术安全措施等;了解挖基废方的远运处理、原有地形地貌的修复, 以及河道的疏通等情况。以上各项均需按照从实际出发、不留隐患的原则, 确定其数量, 将所需费用计入工程造价内。
编制造价时, 应全面了解桥梁水流情况, 有些河流属季节性河流, 且沽水期较长时可考虑在枯水期施工, 此时则不需考虑围堰及排水等辅助工程。
2.2 基础工程
桥梁基础工程有砌石、混凝土、沉井、打桩和灌注桩、砌石和混凝土扩大基础形式。砌石基础按片石、块石分别进行统计汇总, 编制造价时若砂浆设计标号与定额中不同时, 应进行砂浆标号抽换。混凝土基础, 应按不同强度等级与是否掺用片石分别进行统计汇总, 若混凝土设计强度等级与定额中不同, 也要进行混凝土强度等级的抽换。
钻孔灌注桩基础的施工工艺比较复杂, 编制造价时要结合实际情况和实施性施工组织计划, 注意以下几点:
⑴据孔位置施工情况及土质, 可选择人工挖、推孔或机械钻孔, 再依据设计文件中不同土质厚度对应的钻孔长度套用相应的定额, 此时需注意:成孔定额中同一孔内的不同土质, 不论其所在的深度如何, 均执行总孔深定额。
⑵当在水中采用围堰筑岛填心进行钻孔施工时, 可按灌注桩外缘3.0m左右确定围堰及筑岛填心的工程量。
⑶在干处埋设护筒, 一般可按每个护筒长2.0m或按设计文件提供数量计算, 定额中为护筒重量的周转摊销量, 不计回收;水中埋设钢护筒按全部设计数量计算, 并按设计规定的回收量按规定计算回收金额。计算护筒数量时根据实地调查的水位计算出钢护筒在干入和水中的数量及质量。
对于钢护筒应注意以下几点:
(1) 如果在水中采用围堰, 则按陆地情况考虑, 不再全长使用钢护筒。此时计算及套用埋设护筒数量, 应视为干处。通过比较护筒干处和湿处的单价, 每吨钢护筒的单价湿处比干处多了5～6倍左右。所以应正确套用护筒干处或湿处定额, 否则造价值偏差会较大。
(2) 一般情况下, 每节护筒长按2m制作。当在干处理护筒时, 设计上一般要求入土深为1.8m, 四周夯填0.2m粘土, 总长为1.8m+0.2m=2m。所以, 干处埋护筒时, 其长度按2m计算。
(3) 水中埋护筒时, 当水深为5m以内时, 一般设计要求入土深度为3m, 护筒实际长度为8m。
(4) 护筒直径的确定。护筒直径可参照桥梁施工规范的有关规定确定。护筒直径与钻机类型、地质情况有关, 一般情况下, 按桩径加0.2m左右即可。
⑷若在水中进行钻孔时, 应计列灌注桩工作平台, 泥浆船及循环系统。
⑸钻孔的土质定额分为8种, 并按不同桩径和钻孔深度划分为多项定额标准。故应按照地质钻探按照地质钻探资料, 对照定额土质种类的规定, 分别确定其钻孔的工程量。因钻孔的计量单位是以米计, 故其钻孔深度应以地表面与设计桩底的深度为准。当在水中采用围堰筑岛填心施工时, 则应以围堰的顶面与设计桩底的深度为准。钻孔废渣若需远运处理时, 应根据弃置的平均运距另行计价。
⑹一般1座墩台的灌注桩基础若只有2根时, 就不设置承台, 而设计为系梁, 这种系梁工程应按承台定额计价。当在陆地或采用围堰筑岛填心钻孔进行承台或系梁施工时, 应按实际计算挖基数量及其排水和废方的远运处理。
⑺浇注水下混凝土的工程量, 应按设计桩径断面乘设计桩长计算, 不得将扩孔用量计入工程量。
3 桥梁下部工程
桥梁的下部构造工程, 有砌石、现浇混凝土和预制安装混凝土构件等不同结构形式。
⑴编制造价时, 按照分部分项工程逐一提取工程量, 分别进行计价。墩台的计价工程量为墩台身及翼墙、墩台帽、拱座、盖梁及耳背墙等, 要区分砂浆和混凝土的不同强度等级, 锥坡内的填土夯实也需分别计价, 台背回填若路基土方中已考虑, 则桥梁中不再计价, 若路基土方未考虑则应计价。
⑵凡墩、台、拱石、帽石、栏杆等采用浆砌混凝土预制块编制时, 预制块的数量以设计砌体乘以0.92的系数作为预制块的计价依据。
⑶有时设计人员疏忽将桥台盖梁误写成桥台台帽, 而造价人员未查阅图约直接采用桥台台帽定额, 这样就不太合适, 因为墩、台帽定额没有考虑底模板费用而盖梁施工需要底模板。
4 桥梁上部工程
桥梁的上部构造工程, 通常将其划分为行车道、桥面铺装和人行道3个部分, 有砌石、现浇混凝土、预制安装混凝土构件、钢桁加和钢索吊桥等不同结构形式。在提取上部构造的计价工程量时按车行道→桥面铺装→人行道的顺序进行, 可避免重复和遗漏。
4.1 预制及安装结构主体工程
现在桥梁多采用预制安装混凝土结构。编制造价时, 应将预制构件为预制、安装和运输三个施工工序, 该3项均以构件的设计体积为准;钢筋、钢绞线或高强钢丝、现浇接缝混凝土、泄水管、支座、伸缩缝, 均以设计文件提供的工程数量为准。若吊装设备的使用期超过定额规定的4个月, 可按施工的计划期调整设备的摊销费。设备的计划使用期应包括由设备库与施工现场的往返运输和安装前的试拼, 与完工拆除后的清理、修整、油漆所需人全部时间;预制人行道、缘石、栏杆柱及栏杆扶手等小型构件的工程量, 应按设计构件的体积增计场内运输和操作损耗1%。
4.2 预制及安装结构辅助工程
有时编制的桥梁上部结构单价总是偏低, 如C50预制混凝土T梁, 通常单价为1000元/m3, 而有时编出的却是700元/m3, 单价偏低, 主要原因是未考虑辅助工程。现就预制安装预应力T型梁的辅助工程为例说明如下:
⑴预制场的平整面积应根据建设工程规模的大小和施工工期来确定。
⑵大型预制构件平面底座的个数, 应根据施工进度计划可能周转使用的次数确定。如有两座大桥共用一个预制场, 一座大桥有80片T梁, 长度为25m;另一座大桥有7片T梁, 长度为30m。施工台座原计划16个, 但考虑第二座大桥的梁长度多5m, 最后采用12个台座, 施工时先预制25mT梁, 再预制30mT梁, 这样即工节约了场地, 又节约了资金。
⑶预制厂的门架一般可按施工组织计划作为编制依据, 再根据设备的施工计划使用期调整设备的摊销费。
⑷双导梁等吊装设备可参考定额中给定的重量。预算中有多种吊装构件的施工方法和配套的吊装设备, 但各有其适用范围, 在编制造价时, 应根据上部结构形式及施工工艺选取合适吊装设备, 并不漏项。
⑸有条件时, 可利用既有路基作为上部结构用预制场, 这样既节约了资金, 又便于梁的运输、施工。
5 钢筋工程
钢筋工程都是与混凝土分开计量的, 其单位为吨, 应按分部分项工程的要求和Ⅰ、Ⅱ级钢筋, 分别提取工程量。
⑴钢筋以设计文件提供的重量计列, 套用定额时应分别抽换Ⅰ、Ⅱ级钢筋实际消耗量。
⑵钢绞线和高强钢丝的工程量为锚固长度和工作长度的质量之和, 如10～16cm预应力空心板一般可按板长增加1.5m计算。
⑶套钢绞线定额时, 应注意钢绞线群锚的孔数, 及钢绞线的束数为相应锚具套数的一半。
6 结束语
作为造价人员, 对桥梁尤其是采用新结构、新材料、新工艺的桥梁的施工工序及工艺可能不是很了解, 这就要求大家有机会时应多去施工现场, 多了解和熟悉桥梁的新的施工工序与工艺, 并在平时多学习有关方面的内容, 以编制出能真实反映桥梁具体情况的造价。●
桥梁工程造价计算 篇2
1．1 梁、板式桥墩
第一种组合：按在桥墩各截面和基础底面可能产生最大竖向力的状况组合。此时汽车荷载应为两跨布载，集中荷载布在支座反力影响线最大处。若为不等跨桥墩，集中荷载应布置在大跨上支座反力影响线最大处，其他可变荷载作用方向应与大跨支座反力作用效果相同。它是用来验算墩身强度和基地最大压应力的。
第二种组合：按在桥墩各截面顺桥向上可能产生最大偏心距和最大弯矩的状况组合。此时应为单跨布载。若为不等跨桥墩，应大跨布载。其他可变作用方向应与汽车荷载反力作用效果相同。它是用来验算墩身强度、基底应力、偏心距和稳定性的。
第三种组合：当有冰压力或偶然作用中的船舶或漂流物是，按在桥墩各截面横桥向可能产生与上述作用效果一致的最大偏心距和最大弯矩的状况组合。此时顺桥向应按第一种组合处理，而横桥向可能是一列靠边布载（产生最大横向偏心距）；也可能是多列偏向或满布偏向（竖向力较大，而横向偏心较小）。它是用来验算横桥向上的墩身强度、基底应力、横向偏心距及稳定性的。
1．2 梁、板式桥台
第一种：汽车荷载仅布置在台后填土的破坏棱体上（此时根据通规，以车辆荷载形式布载）； 第二种：汽车荷载（以车道荷载形式布载）仅布置在桥跨结构上，集中荷载布在支座上； 第三种：汽车荷载（以车道荷载形式布载）同时布置在桥跨结构和破坏棱体上，此时集中荷载可布在支座上或台后填土的破坏棱体上。2．桩柱式墩台验算——盖梁计算
2．1 作用的特点及计算
作为梁式桥，上部荷载是以集中力的形式作用于盖梁上，所以作用的作用位置是固定的，而其作用力的大小，随着汽车横向布置不同而变化。汽车横向布置原则是依据盖梁验算截面产生最大内力的不利状况而确定。一般计算盖梁时汽车横向布置及横向分配系数计算可做如下考虑：
2.1.1 单柱式墩台盖梁
在计算盖梁支点负弯矩及各主梁位置截面的剪力时，汽车横桥向非对称布置（即按规范要求靠一侧布置），横向分配系数按偏心受压法计算。
2.1.2 双柱式墩台盖梁
在计算盖梁柱顶处负弯矩时，汽车横桥向采用非对称位置，横向分配系数采用偏心受压法计算；在计算盖梁跨中弯矩时，汽车横桥向采用对称布置，横向分配系数采用杠杆法计算。
2.1.3 多柱式墩台盖梁
汽车横桥向要按盖梁各控制截面内力影响线来布置，横向分配系数采用杠杆发计算，同时要注意由于多柱式墩台上部桥面比较宽，人行道亦相应较宽，边梁可能是在人行道下，所以应注意由于杠杆法计算横向分配系数偏小，而用非对称布置偏心受压法又对边梁计算偏大的问题。
2．2 盖梁计算时，主梁传下的活载均应考虑冲击系数。3．实体式高墩、钢筋砼柔性墩
对于墩高大于20m实体式高墩、钢筋砼柔性墩，在计算墩顶位移时，认为墩身相当于一个固定在基础或承台顶面的悬臂梁，不考虑上部结构对墩顶位移的约束作用。4．柔性墩计算要点
柔性墩桥是由桥台、柔性墩（有时含刚性墩）和梁组成的一联多孔或多联多孔的连续铰接（对简支梁）或连续刚接（对连续钢架）的超静定框架结构。
4．1 柔性墩的计算图式，简化的基本假设如下
4.1.1 柔性墩视为上端铰支、下端固定的超静定梁，下端固定位置按桩基础考虑地基土性质确定lp的要求办理。
4.1.2 引起墩顶位移的各种影响力分别进行力学分析计算，忽略这些力的相互作用影响，内力计算采用叠加原理。
4.1.3 计算制动力时，按联内各墩、台的抗推刚度（使墩（台）顶产生单位水平唯一时所需在墩（台）顶施加的水平力）分配 4．2 顺桥向墩顶水平位移计算
4.2.1 汽车制动力引起的墩顶位移 不考虑梁在水平力作用下的变形，则一联内各墩水平位移相同，由制动力引起的墩顶位移可近似按下式计算，即
1T1Ki，Δ1——汽车制动力作用下联内各墩（台）顶水平位移；T——作用联内的制动；Ki——联内各墩（台）的抗推刚度。
Kii
ilp3EI3，i——单位里作用在第i个柔性墩顶时产生的水平位移；
lp——第i个柔性墩的计算高度；EI——墩身刚度。
当桩在土中嵌固点较深需考虑桩侧土的弹性抗力是，可按桩基础计算δi。
4.2.2 温度变化时量的伸缩引起的墩顶位移
在架梁后，梁体会因为外界温度的升高与降低（相对架梁时温度）而伸长或缩短，从而使柔性墩顶产生水平位移。在计算墩的位移时，首先需要确定温度变化时位移零点的位置。
X0——位移零点至0号墩的距离； ni——墩的序号，i=0,1,2，……，n，n为总墩数减1； iKi0X0nLL——桥梁跨径。
Ki 0
如果用X1，X2，X3……标示各墩至位移零点的距离，则的各墩顶由温度变化引起的水平位移为：Δ2=αtXi Δ2——温度变化时梁的伸缩引起的墩顶水平位移；α——梁体砼的线性膨胀系数； t——计算最高（底）温度与架梁时温度的差值。
4.2.3 梁体砼收缩徐变产生的墩顶位移 梁体砼收缩徐变产生的墩顶位移，Δ3应分别按钢筋砼梁和预应力砼梁计算，计算方法见《桥梁墩台与基础》P72~P73。
4.2.4 架梁时残留的墩顶位移 施工架梁过程中，墩顶在架梁施工荷载作用下会发生部分水平位移，规范规定，通过每个柔性墩单独考虑可采用Δ4=0.3cm。
以上四种墩顶位移为公路桥梁一般应该考虑的项目，可结合实际取舍，确定墩顶发生的总水平位移Δ=Δ1+Δ2+Δ3+Δ4。
4．3 墩身内力计算
4.3.1 墩顶水平位移产生的内力计算
前述墩顶产生的总水平位移Δ的水平力T1lp3EI3·，y（墩顶至墩身某截面的距离）处截面弯矩为：My1=T1·y
4.3.2 顺桥向风力产生的内力计算 4.3.3 墩顶偏心弯矩产生的内力计算 4.3.4 墩顶轴向力产生的内力计算 4.3.5 墩身日照产生的温度内力 5．空心高墩的计算要点
一般较高的桥墩，墩身截面尺寸受偏心距和压应力值的控制，但当墩高超过30m时，墩身的稳定和墩顶位移量成为墩身截面需要考虑的控制条件。高墩一般都采用砼或钢筋砼空心结构。空心墩是空间板壳结构，受力与实体墩有所不同，设计中在检算强度、纵向弯曲稳定、墩顶水平位移等项目时，应考虑固端干扰力、局部稳定、温差等影响，还应考虑脉动风载引起的动力作用，即风振问题。5．1 固端干扰力
空心墩身与基础连接处，相当于固端得边界条件，对墩壁有约束作用，因而产生局部的纵向附加力和环向力，称为固端干扰力。该应力值较大，是空心高墩自有的受力特点所致，可用空间有限元法或壳体力学的方法计算。现一般都采用简化方法，即用悬臂梁计算的墩身截面内力乘以增大系数来进行强度检算和配筋。其系数分别为轴向力乘以1.25，弯矩乘以1.35。
5．2 空心墩的温差影响
桥梁工程造价计算 篇3
一、影响桥梁工程造价的因素
(一) 桥梁工程的平面布局
对于桥梁工程的平面布局来说, 不仅要对材料供应进行充分的考虑, 还要对临时工程、大型机械设备工作面、运输路线、加油站、服务区和供水供电等充分的考虑。因此, 材料预算费用、人工费用和机械使用费等预算与空间布局的设施具有直接的联系。
(二) 施工方式
为了使桥梁工程的费用得到有效的降低, 更有利于桥梁工程的施工, 因此桥梁的设计要标准化, 且桥梁的设计原则要做好安全和技术兼顾工作。由于施工方式不同, 所采用的辅助设备也各不相同, 并且工程造价和预算方法也不相同。
(三) 工程的工期
在进行桥梁施工的过程中, 其质量、工期进度和预算费用是一个统一的整体。在确保桥梁施工质量的条件下, 对施工工期和施工进度进行合理地安排, 并做好施工费用的管理工作。另外, 工程施工的工期与材料供应、劳动力分配和设备分配也是一个统一的整体。
二、桥梁工程概预算的重要作用
(一) 对确定产品计划价格具有重要的作用
对于桥梁工程来说, 其建设费用的确定与工程概预算的编制具有密切的关系, 概预算的编制可以为桥梁工程的建设奠定良好的基础。另外, 以工程概预算的编制为根据, 可以确保桥梁工程方案设计的科学性和合理性。除此之外, 桥梁工程概预算的编制也为经济核算制度的形成提供了强有力的依据。因此, 工程概预算的编制在桥梁工程中具有重要的作用。
(二) 为工程招投标以及承包合同提供了强有力的依据
在桥梁工程施工中, 以合同相关的规定为依据, 来确定建设方以及施工方的责、权、利。对于承包方合同的签订来说, 工程概预算作为其重要的依据, 不仅确保了桥梁工程造价, 还可以提高工程管理的科学、合理性, 以此为桥梁工程的管理提供了强有力的依据。另外, 由于工程概预算的质量对工程招标的标底具有关键性的作用, 在很大程度上对定标具有重要的影响。同时, 工程概预算为投标单位掌握投标报价提供了有力的参考依据。
(三) 为设计方案的科学性、合理性提供了有力的依据
由于工程概预算编制各个阶段的设计对桥梁工程的整体性具有重要的影响, 所以每个阶段的设计都可以在概预算的编制中得到充分的体现。对于科学合理的工程概预算来说, 不仅可以提高经济效益, 确保设计的合理性, 而且可以为投标单位确定一个最为科学的设计方案。
(四) 为桥梁工程的管理与经济核算的落实奠定了基础
在进行工程概预算编制时, 通过货币指标和实物指标的应用, 在一定程度上可以确保施工管理的质量。目前, 经济核算已经成为了施工单位必须进行的一项工作, 不仅对施工管理的质量具有决定性的作用, 还为施工单位的投资额和经营利润做出了相应的预测。另外, 施工单位还需要制定一套经营指标内部考核体系, 这样就使经济核算的实效性得以增加, 还可以确保经济效益的稳定性。
三、关于桥梁工程的工程量分析
(一) 主体工程的工程量
对于桥梁工程来说, 主体工程包括桥梁的上部工程、下部工程和基础工程等。一般情况下, 完成桥梁工程设计图纸后, 就可以确定桥梁主体的工程量。在严格遵守相关的规定要求的条件下, 才可以对桥梁计价的各个工程量进行准确地确定。
(二) 辅助工程的工程量
对于辅助工程来说, 进行桥梁的上、下部的辅助, 主要包括施工电梯、吊装设备、提升模架、支架和拱盔等。在进行桥梁的基础部分的辅助, 主要包括工作平台、循环系统、泥浆船、护筒、排水、围堰和挖基坑等。另外, 对于桥梁的上、下部工程和基础工程来说, 相关的辅助工程包括拌和站、控制场、蒸汽养生设施和附属设施、混凝土构件运输设施等。这些辅助工程的计价数量应根据施工单位的相关要求和桥梁工程项目的实际情况, 并与以往成功的经验相结合, 以此使辅助工程的工程量得以确定。
(三) 临时工程的工程量
对于临时工程来说, 主要具有两方面的内容, 一方面是小型的临时工程。一般都是通过费率的形式将其计入现场的经费中。另一方面就是大型的临时工程。需要按照施工方法和施工的设计方案对具体的工程量进行确定, 并将工程量列入桥梁造价中。
四、桥梁工程概预算造价的编制与确定
(一) 上部工程预算造价
对于桥梁工程来说, 一般都是采用预制安装混凝土结构。在编制桥梁结构主体工程预算造价时, 应将运输、安装和预制等工程量相剥离, 并且要以构件设计的体积为标准。因此, 在进行结构辅助工程的预制和安装时, 需要注意的内容如下:1.根据工程规模的大小进行预制场平整面积的确定, 一般情况下采用碎石垫层进行铺设;2.根据施工进度计划以及可能的周转使用次数来确定大型的预制构件平面底座的数量;3.根据计划使用期调整设备的摊销费来确定设备的使用期限, 通常预制厂的门架将施工组织设计当作计价标准;4.在预算定额中, 应根据设备的使用范围对所制订的多种吊装设备的施工方式及其配套的吊装设备进行预算编制, 避免产生漏计、多计问题;5.在进行轨道铺设的过程中, 概预算项目表将所有的临时工程都列为了一个项目, 所以不能够临时工程归类于上部工程的造价编制中;6.若预制场是公共的, 应对梁片的运输距离进行充分的考虑。
(二) 下部工程预算造价
对于桥梁工程来说, 其下部工程具有现浇混凝土构造、砌石构造和预制安装混凝土构造等不同形式, 所以, 在进行桥梁工程下部工程的预算造价编制与确定时, 应注意以下几个方面:1.在进行下部工程预算造价编制时, 需要根据工程的分布对工程量进行逐一的提取, 然后分别计价。墩台的计价工程量包括桥台、墩台帽、墩身、耳背墙、盖梁、拱座和翼墙等, 两层以下的帽石要对混凝土、砂浆、块石和片石的标号进行区分, 台背内的填土夯实要分别计价;2.桥台、墩、帽石、拱石和墩镶面、栏杆等采用砂浆混凝土进行预制块编制时, 预制块的数量应以砌体乘0.92的系数为预制块的计价标准;3.在进行墩台砌石工程数量确定的过程中, 若设计图纸对块石、片石没有进行具体的划分, 墩身应按照40%的块石、60%的片石, 台身应按照25%的块石、75%的片石进行具体工程量的确定。
(三) 基础工程预算造价
对于桥梁工程来说, 其基础工程量具有灌注桩、打桩、沉井、混凝土和砌石等多种结构形式。一般情况下, 采用钻孔桩、挖孔桩和混凝土进行基础形式施工的扩大。另外, 在进行混凝土基础预算编制的过程中, 应根据标记是否相同以及是否掺有片石分别进行统计、记录。若所采用的设计标号与定额的规定存在较大的差别, 就必须进行抽换。同时, 砌石也应根据块石、片石等分别进行统计、记录。在进行基础工程编制预算的过程中, 应对砂浆的划分和标号进行重点的检查, 若所采用的标号与定额的规定存在较大的差别, 就必须进行抽换。
五、结语
综上所述, 工程造价计算与概预算的编制对桥梁施工的质量具有重要的影响。因此, 桥梁工程造价的计算和概预算的编制必要具有较强的科学性、合理性, 合理地运用定额等多种编制方法, 并严格控制各项实际的费用, 相关的人员要了解和掌握专业的知识, 这样可以确保桥梁工程造价的合理性, 有效地降低施工的成本。
摘要：桥梁工程作为我国基础建设的重要组成部分, 对我国社会的进步以及城市现代化的发展具有重要的意义, 然而预算造价作为管理桥梁工程施工的重要内容, 科学合理地编制、确定工程预算造价, 对资源进行合理的分配, 对桥梁工程顺利地开展作业具有重要的影响。现如今, 由于桥梁工程施工涉及的范围较广, 且施工规模较大, 一般所需要的施工时间较长, 所以在编制和确定预算造价时, 桥梁工程就会遇到一定的困难。因此, 现将对桥梁工程造价计算与概预算的编制进行分析、探讨, 以此为桥梁工程提供有力的参考依据。
关键词：桥梁工程,造价计算,概预算,编制
参考文献
[1]杨子敏.公路工程造价指南—估算、概算、预算[M].北京:人民交通出版社, 1996.
[2]赵志倩.浅议建筑工程造价管理中概预算编制的运用[J].中华民居:下旬刊, 2012 (11) :205-206.
内河桥梁船撞力计算方法比较分析 篇4
内河桥梁船撞力计算方法比较分析
文章介绍了国内、外内河桥梁船撞事故,总结了现有的主要桥梁船撞力实用计算方法,并以淮河上某大跨度连续梁桥为背景进行了多种船撞力实用公式的计算,对计算结果加以比较并给出了建议.
作 者：王胜斌 朱宇 WANG Sheng-bin ZHU Yu 作者单位：安徽省交通规划设计研究院,安徽,合肥,230041刊 名：工程与建设英文刊名：ENGINEERING AND CONSTRUCTION年，卷(期)：200923(1)分类号：U433.26 U422.5关键词：船撞力 内河 桥梁 规范
桥梁梁体工程量计算方法 篇5
梁体体积计算的工作量主要在于两点: (1) 复杂形状的截面计算; (2) 梁体高度沿纵向不断变化时其体积的计算, 以下讨论这两者的计算方法。
1.1 体积的计算
梁体的纵向变化有多种可能性:直线形变化、抛物线形变化、圆曲线形变化等等。各种不同的线形变化之间没有统一的计算规则, 无法用现成的计算公式精确计算。为此, 在计算机上采用极限分段趋近法, 利用计算机快速准确的优势, 当分段区间足够小时便可得出满足精度要求的计算结果。具体计算方法如下。
把梁体看作台体, 将台体沿纵向按截面位置不同分为N个子段, 任一子段体积计算公式为:
其中, Hi为两截面之间的距离, Fi、Fi+1是台体两端截面面积。则整个台体的体积为
当利用上述公式计算梁体体积时, 需要确定的参数为:控制截面面积Fi、Fi+1和控制截面之间的距离Hi。距离Hi为各子段的长度, 在程序计算中可通过设定计算步长确定, 面积的计算可将截面划分为若干个三角形, 然后对各个三角形进行求和求得。
1.2 截面面积的计算
梁体的横断面有多种形状, 较常用的有T梁、单室箱梁、双室箱梁、双导角单室箱梁、双导角双室箱梁等, 这些截面形状都有一个共同点, 那就是它们都是由直线构成的。求解由直线构成的任意封闭图形的面积可以采用如下的三角形分块法。下面以简单的T梁为例进行详细说明。
选定截面上任意一点作为基点, 编号为1, 按逆时针方向依次对截面上各点进行编号, 则基点与其它任意相邻的两点构成的三角形把截面分为若干个三角形, 如图1所示。
除基点外的任意相邻两点都与基点形成了一个三角形。如上图中的三角形就有Δ123、Δ134、Δ145、Δ156、Δ167、Δ178。
对于其中的任意一个三角形, 按照编号的顺序得到其三个节点坐标分别为 (x1, y1) 、 (x2, y2) 、 (x3, y3) , 则三角形的面积可求得AΔ=[ (x2-x1) (y3-y1) - (y2-y1) (x3-x1) ]。
根据以上计算公式不难看出, 所计算得出的面积值, 在三节点为逆时针排列时为正值, 在三节点为顺时针排列时为负值。这样得出的面积值就有正有负, 而对于梁体截面部分以外的面积, 其正负值恰好相互抵消, 最后所有三角形面积相加的结果就是梁体截面的实际面积值。
所以, 整个截面的面积为:
其中截面各点的坐标可以根据截面的形状和截面的参数推算出来。例如:一长方形, 若设1点坐标为 (0, 0) 则2点坐标为 (20, 0) , 3点坐标为 (20, 12) , 4点坐标为 (0, 12) 。
由于变截面形状的梁体其截面参数必然不是常数, 它们可能是纵向位置L的函数或分段函数, 导致最后截面各点的坐标数据也可能是位置L的函数或分段函数, 因此在计算每一个截面面积时, 要把其截面位置代入后才能求得结果。同样以上图所示的简单T梁为例, 当T梁顶板根据结构受力的情况而需要加厚或减薄时, 上图中点6、7、2、3的坐标会根据梁体截面纵向位置的不同而有所变化, 此时, 计算梁体截面各点的坐标时需先确定截面的位置信息。
2 程序的实现
根据以上的计算思路, 在程序实现时可划分成三个功能函数: (1) 主函数, 用于求解梁体体积工程量的主函数; (2) 截面面积求解函数, 用于计算给定纵向位置的梁体截面面积值; (3) 截面参数值求解函数, 用于计算在给定纵向位置处, 特定的截面参数的数字值。
2.1 主函数
在开始计算之前, 主函数要把梁体长度根据用户的精度要求划分成足够多的小台体。为了提高计算精度, 函数还必须检查各分段台体的内部是否包含纵向变化的突变处 (如由直线形变化转向抛物线形变化或由一直线形变化转向另一直线形变化) , 若某个分段台体内包含此种突变处, 则此分段要根据此突变处划分为两段。具体步骤如下。
(1) 根据用户输入的梁长和计算步长, 划分各小台体计算段, 记录各台体的起始位置和结束位置把其存入一数值型数组中。 (2) 检查各台体内是否包含纵向突变处, 若包含则将该台体一分为二把该突变处的位置记录到此数组中。 (3) 对数组内各值进行升序排序。 (4) 以数组中记录的每一位置为参数, 调用面积计算函数, 计算出该位置处的面积值, 将其存入另一记录面积的数组中。 (5) 通过公式计算每一分段的体积, 相加后即得梁体的总体积。其中Fi、Fi+1为上一步骤计算得出的各位置截面面积值, Hi为相邻两位置距离之差的绝对值。
2.2 面积计算函数
由于不同梁体的横断面形状有很大的不同, 其截面各点的坐标推算也都有各自的规则, 因此面积计算函数对于不同的梁体是不相同的, 当计算特定的梁体工程量时需要调用该梁体特定的面积计算函数。对于每一种梁体的面积计算函数, 其计算步骤都为如下所示。
(1) 根据传递过来的截面位置值, 调用参数值计算函数, 计算出该位置处各参数的数字值。 (2) 根据该梁体的截面形状特征和已算出的截面参数值, 计算得出截面各点的坐标数值 (通常指定任意一点为原点, 其坐标值为 (0, 0) , 计算其余各点对此点的相对坐标即可) 。 (3) 根据三角分块法, 计算得出此截面的面积值。
2.3 参数值计算函数
纵向变化的梁体表现在截面参数上就是部分截面参数为分段函数分布。为了完整的记录各参数的信息, 通常采用一字符串类型的变量记录每一参数的分段函数信息, 当调用此函数计算参数值时, 把记录了该信息的字符串变量和截面的位置值作为入口参数传递过来, 函数根据这两个参数就可求得参数的数字值。
3 结语
变截面形状梁体工程量计算的关键在于参数的分段函数处理, 此处解决分段函数求值的方法也可用于其它任何出现分段函数计算的情况。通过编写计算机程序来实现桥梁工程中梁体的工程量计算可以大大减轻工作量, 提高计算精度。
摘要：在桥梁的结构设计中, 梁体通常都是承力的关键部位, 它的形状必须根据结构的力学要求而设计。但桥梁结构内部的力学情况是非常复杂的, 同一根梁在它的不同截面处受力情况常常有很大的差别, 这就导致了实际的结构中梁体的截面形状通常都是沿纵向不断变化的。计算这种梁体的体积工程量通常是一件工作量很大的事情, 如果完全手工计算的话, 其精度也难以保证。因此本文介绍了一种通过编写程序来实现变截面梁体体积工程量计算的方法。
桥梁工程造价计算 篇6
沈阳新立堡跨浑河桥工程位于沈阳市市区东南部, 跨越浑河。桥梁主桥为5跨大跨径变截面连续箱梁桥, 为保证工程按期交付使用, 在确保质量的前提下完成进度要求, 我部决定于对主桥8#、9#墩承台及第一节墩身进行冬季施工。
2 冬季施工的特点
桥梁工程在进行冬季施工时, 受温度的影响, 其工程质量难以保证。
(1) 进行冬季施工时, 尤其以混凝土工程, 受施工条件、施工环境的影响和制约, 在一定程度上提高了工程质量事故的数量。
(2) 冬季施工时, 工程项目的质量事故通常具有隐蔽性、滞后性等特征, 主要表现为:冬季施工时, 许多质量问题一直到春季才暴露。
(3) 工程项目进行冬季施工时, 其计划性和时间性等特征非常强。由于时间短, 技术要求高, 造成施工仓促, 进而引发质量事故。
3 控温措施及热工计算
对于整个的沈阳地区来说冬季长达5个月, 并且气温较低, 根据气象统计资料, 沈阳市冬季日间平均气温为-8℃左右, 夜间平均气温-18℃左右, 因此必须采取控温措施。
3.1 控温措施
3.1.1 施工的总体方案
在施工过程中, 根据施工现场的实际情况, 结合大体积混凝土承台、墩身的特点。通过采用暖棚蓄热、蒸汽锅炉加热的方法进行保温处理。具体方法:
(1) 为了提高混凝土的浇筑温度, 在冬季施工时, 通过搭设保温大棚和对砂石料场进行预热的方式, 在源头控制混凝土原材料的温度。
(2) 通过燃烧焦碳与锅炉进行配合的方式对搅拌站的用水进行加热处理, 通过暖气排管加热的方式对承台大棚进行保温处理, 采用热地垄的方式对砂石料进行加热处理。
(3) 对于通过采用泵送方式进行运输的混凝土, 采用防寒毡包裹输送泵和管道的方式进行保温处理。
3.1.2 混凝土保温
在拌合砼过程中, 须严格控制配合比及坍落度, 投料前, 先用热水或蒸汽冲洗搅拌机、砼运输车及泵管, 投料顺序为骨料、水, 搅拌, 再加入水泥进行搅拌, 通常情况下搅拌时间延长50%, 控制在2.5min, 同时确保混凝土拌和物的出机温度超过10℃, 并且入模温度超过5℃。在混凝土浇筑前要对大棚内进行预热, 始终保持棚内最低温度不低于10℃。模板、钢筋经过预热, 表面温度要不低于5℃, 同时架好棚内照明和用电线路。
3.1.3 钢筋的加工、制作
钢筋连接主要采用机械连接使用直螺纹套丝的方式进行主筋的连接, 禁止在保温大棚内采用电焊连接的方式, 进行主筋的焊接。
承台、墩身钢筋及钢管焊接在钢筋加工场地进行, 对于临时焊接项目小件如预埋件制作等在施工加工场所进行, 对于大件物品焊制及钢筋调直必须在钢筋的加工场地。
3.1.4 振捣混凝土
对混凝土进行振捣时, 为了确保砼的密实度, 振捣要到位。密实的标准就是砼不再出现下沉, 不再有气泡出现, 混凝土表面呈现平坦、泛浆现象。
3.1.5 混凝土养生
在棚内另安放铁炉子若干个, 炉子中的煤炭燃烧将炉内的水烧开, 利用水蒸气对结构物进行养护。保证暖棚内温度在10℃以上, 25℃以下。在混凝土养生过程中, 如果进行下道工序必须临时开棚时, 必须在棚内正温和棚内外温差不大于25℃的前提下, 选在当天气温较高的10点-14点时间进行, 而且拆除模板时, 不可以大面积打开。在大体积混凝土中设置冷却降温管, 在承台、墩身顶部中间位置向两侧形成90度位置, 分别在四边中间位置均匀设置4个测温孔, 以此来观测大体积混凝土的温度, 来调节控制冷却降温水管的流速, 通过该方法控制混凝土内外温升裂缝。
3.2 计算热工
按照冬季施工的规范要求, 混凝土的出罐温度高于10℃, 入模温度高于5℃。
冬季对大体积混凝土进行施工时, 其关键问题就是对混凝土内外温差和温度变化造成的裂缝进行控制。在施工过程中, 使用“内降”的施工技术和先进的温度测控技术。这里所说的内降是指, 在确保混凝土强度和品质的基础上降低水泥的用量、加入外掺料和外掺剂、降低混凝土入模温度, 分层浇筑、布设冷却水管等措施来降低混凝土的内部温升。
3.2.1 计算混凝土温度
(1) 混凝土的绝热温升:
式中:
Tmax、Q、W、C、γ分别代表:绝热温升 (在基础四周无任何散热条件、无任何热损耗的条件下, 水泥水化后产生的反应热 (水化热) 全部转化为温升后的最高温度, 单位为℃) ;水泥水化热 (水化热为377×103J/kg, 单位J/kg) ;每立方米混凝土中水泥的实际用量 (kg/m3, 水泥用量暂定293kg/m3) ;混凝土的比热J/ (kg.k) (值为0.96×103J/ (kg.k) ) ;混凝土的表观密度 (kg/m3, 值为2400kg/m3) ;
将相关的数值带入公式, 通过计算:Tmax=47.94℃
由于基础处于散热的环境下, 需要对散热进行考虑, 通过采用差分法进行计算, 影响散热条件的系数α1=0.78;另外, 由于加入了缓凝型外加剂, 在一定程度上对温降产生影响, 其影响系数α2=0.91;
对散热影响, 进行综合取值, 系数:α=α1×α2=0.719
经过计算, 水化热Tmax=47.94℃×0.719=34.47℃
(2) 预算出罐温度:
式中:
Cs、Cg、Cc、Cw、Ws、Wg、Wc、Ww、Ts、Tg、Tc、Tw、Qs、Qg分别代表砂的比热;石的比热;水泥的比热;水的比热;每立方米混凝土中砂的用量;每立方米混凝土中石的用量;每立方米混凝土中水泥的用量;每立方米混凝土中水的用量;砂的温度;石的温度;水泥的温度;水的温度;砂的含水率;石的含水率。
通常情况下, Cs=Cg=Cc=920J/ (Kg.K) , Cw=4000J/ (Kg.K) , 按照混凝土配合比, 结合当时原材料的估计温度, 通过进行分析得:
Ws=681kg, Wg=1112kg, Wc=293kg, Ww=149kg, Qs=3.2%, Qg=0.5%, Tg=5℃, Ts=5℃, Tc=5℃, Tw=40℃,
得出:T0=11.01℃, 大于10℃, 满足相应的规范要求。
(3) 混凝土拌和物从运输到成型的温度
t′=T0- (at+0.032n) (T0-t5)
其中:
t′、T0、a、t、n、t5分别为混凝土拌和物经运输至成型完成时的温度;混凝土拌合物的温度11.01℃;温度损失系数, 当用混凝土输送泵或混凝土搅拌运输车时取0.25;混凝土拌和物自运输至成型完成时的时间 (h) , 取0.5;混凝土转运次数取1;运输时的环境气温取-25℃。
将上述数值代入公式, 通过计算, t′=5.51℃, 高于5℃, 所以满足相应的规范要求。
在施工过程中, 砂、石料、水泥的温度为5℃, 当水温达到40℃时, 通过计算, 出罐温度为11.01℃, 运输后, 入模温度为5.51℃, 满足相应的规范要求。
3.2.2 搅拌站、料场
(1) 基本耗热量:
Q1=F (ta-tb) / (δ/λ+1/αs)
Q1、δ、λ、αs、F、ta、tb分别为单位时间内耗热 (W/m·℃) ;保温材料厚度 (m) , 取0.01m;热传导系数W/m·℃) , λ=0.041 (W/m·℃) ;放热系数 (W/m2·℃) , 其值为26.93 (W/m·℃) ;放热表面积 (m2) ;棚内温度℃) ;室外温度 (℃) 。
通过计算, 1/ (δ/λ+1/αs) =3.56 (W/m2·℃)
混凝土生产区需用热量:
ta、tb、F、Q混凝土分别为10℃、-25℃、5930m2、492.544千卡/小时。
承台处需用热量:
ta、tb分别为20℃、-25℃。
(2) 计算附加耗热量:
通常情况下, 附加耗热量受到多种因素的影响, 其相应的取值分别为:
风影响Q1×5%;
高度影响Q1×2%;
窗门开启Q1×10%;
冷材料及人的进入Q1×10%;
管道输送热损失Q1×10%;
不可预见Q1×3%;
通过将上述六项相加, 便可以得到附加耗热量Q2的值, 经过计算Q2=0.4 Q1=197千卡/小时;
(3) 计算输热管道损失的热量:
q=πD2Q;
Q= (ta-tb) / (D2/2λ1ln (D1/D0) +D2/2λ2ln (D2/D1) +1/αs)
其中, D0、D1、D2分别为输热管道外径、两层保温层外径、采用双层防寒毡保暖, 并且D0=0.026m、D1=0.046m、D2=0.066m。
其余符号意义同前。
ta、tb、λ1=λ2、Q、q=πD2Q分别为150℃、-20℃、0.041 W/m·℃、216.3卡/m2、0.045千卡/m。
输热管道长度按100m计算, 那么Q3=100q=4.5千卡/小时
(4) 选用加热锅炉:
材料保暖及混凝土养生需用蒸汽量:
Q=Q搅拌站+Q附加+Q管道=694.044千卡/小时
需用总蒸汽量W为:W=Q/640=1.085t/h
锅炉选用:2t锅炉1台, 蒸汽利用率按75%计算, 那么每小时生产的蒸汽量为1.5t, 进而可以满足施工的需要。
4 结束语
受气候条件的影响, 在我国北方冬季持续的时间比较长, 而且气候条件比较恶劣, 在一定程度增加了施工的难度。所以, 在冬季恶劣条件下进行施工, 在进行正常的施工同时, 施工的防护措施一定要做好, 进而确保工程的质量。
摘要：在冬季对桥梁工程进行施工时, 根据《建筑工程冬期施工规程》的相关规定, 所谓进入冬期施工是指室外日平均气温连续5天稳定低于5℃。桥梁工程施工过程中, 工程质量受到自然气候的制约和影响, 另外为了提高工程建设的进度, 进而满足工期的需要, 进行冬季施工是在所难免的。在冬季施工过程中, 如果采取的措施不科学、不合理, 就会影响工程的施工质量, 进而为工程埋下安全隐患。基于此, 本文结合工程施工的实例, 就桥梁工程冬季施工的控温措施及热工计算进行简要的探讨。
关键词：冬季施工,控温措施,热工计算
参考文献
[1]JGJ104-97, 建筑工程冬季施工规程[S].
[2]邬晓光, 俞向东.桥梁施工技术[M].西北工业大学出版社, 1993.
桥梁工程造价计算 篇7
1 缆索吊装设备
缆索桥梁是桥梁工程中常见的类型, 根据桥梁结构及施工实际的需要, 吊装设备是该桥梁施工中重要的施工器械, 并且施工器械的优劣对整个桥梁工程有着重要的影响。其中, 缆索吊装设备是施工器械的核心组成部分, 这些施工器械种类繁多, 按照不同的施工作用可以对这些机械设备作出不同的分类, 工程实践中大致有以下几种分类:主索、扣索、牵引索、起重索、锚固装置。
1.1 主索
主索横跨桥渡, 在工程施工中又被称为运输天线或承重索。它的位置比较特殊, 同时具有重要的稳固作用, 它的两端锚固在地锚上, 支承在两侧塔架的索鞍上, 在吊运的过程中, 吊运构件的行车主要采取支承在主索之上的方式。这种方式能够最大限度地保证行车的稳定性, 最终保证施工的安全。主索的根数要适当, 最大限度地满足工程的需要, 主索的根数主要根据吊运构件的垂度、计算跨径、重量等因素计算得出。桥梁横向主索的组数, 则根据两外侧拱肋间的距离, 也就是桥面的宽度来确定。塔架高度越大, 相应的横移构件的宽度范围也相应地增大。根据工程设备供应情况, 最终合理地进行选择, 在做到保证工程质量的同时, 最大限度地节约工程成本。
1.2 扣索
扣锁缆索吊装施工中的又一个重要的机械设备, 它的作用主要体现在拱肋分段吊装时, 扣锁则可以悬挂端肋, 同时可以调整端肋接头处标高。扣索的一端通过塔架或扣索排架固定在地锚上, 需要说明的一点是, 地锚一定要牢固。扣锁的另一端则主要系在拱肋接头的扣环上。在设置扣锁的时候, 为了能够在施工的过程中方便地对扣索长度进行调整, 可设置张紧索或手摇绞车等来实现这一目的。
1.3 牵引索
在缆索吊装施工中, 牵引索的作用相比于前两个缆索的作用不是那么明显, 但它仍然是不可缺少的器械。它主要用来牵引行车在主索上的水平运输, 即引导行车沿桥跨方向移动。所以要保证行车的安全及工程的实际需要, 在行车两端各设置一根牵引索。牵引索的另一端可合拴在一台双滚筒卷扬机上, 也可分别连接在两台卷扬机上。
1.4 起重索
该缆索的作用不同于以上几种, 它的作用主要体现在吊装物的升降控制上, 在工程施工中大多用来控制吊物的垂直运输, 即吊装物的升降。在安装的过程中, 起重索一般是一端固定于对岸的地锚上, 另一端与卷扬机滚筒相连。这样, 当行车在主索上沿桥跨往复运行时, 可保持行车与吊钩间的起重索长度不随行车的移动而改变。
1.5 地锚
亦称地垅或锚锭。用于锚固主索、扣索、起重索及绞车等, 地锚的可靠性对缆索吊装的安全有决定性影响, 设计和施工时都必须高度重视。按照承载能力的大小及地形、地质条件的不同, 地锚的形式和构造可以是多种多样的。条件允许时, 还可以利用桥梁墩、台作锚锭, 这样能节约材料, 否则需设置专门的地锚。
2 拱肋 (箱) 吊运过程中的内力计算
2.1 吊点 (搁置点) 位置确定及吊运时内力计算
结合拱肋的截面形式和配筋情况以及在起吊、运输、安装过程中的受力状况, 综合考虑后, 来合理选择拱肋的吊点及移运搁置点位置。一般情况下拱肋采用两个吊点。而当拱肋分段较长或拱肋曲率较大时, 可采用4个吊点, 使拱肋受力更为均匀。在施工实践中, 常常根据以往的设计经验, 再结合施工条件, 先确定吊点 (或搁置点) 位置, 然后再计算内力, 进行强度验算。
2.2 边段拱肋悬挂的内力计算
当拱肋分三段预制时, 边段拱肋安装就位后需悬挂, 对此必须计算悬挂状况下的拱肋内力及扣索的拉力。至于采用更多段的施工, 可参考有关资料进行计算。边段拱肋悬挂时扣索的计算:边段拱肋悬挂后, 由于拱脚支承处尚未用混凝土封牢, 仍可视为铰接。边段拱肋悬挂时自重内力的计算:为了计算悬挂的边段拱肋由自重产生的内力, 可采用分段的计算方法, 这样就可确定内力最大的截面位置, 并按最大内力进行强度验算。
2.3 中段拱肋安装时的内力计算
由于起重索放松过程很慢, 在中段拱肋吊装合拢时, 往往在起重索部分受力的情况下, 接头与拱座逐渐顶紧成拱, 使拱肋受到轴向力作用。因此在设计时, 荷载可只按中肋自重的30%～50%计算, 尽管中段拱肋仍按简支于两边肋悬臂端部的梁来计算。中段拱肋安装内力计算后即可进行强度验算。在桥梁施工中有时为了满足吊运、搁置的要求, 也可在跨中区段增加配置若干适当长的钢筋。
摘要：结合作者多年工地实践经验, 以桥梁工程缆索吊装施工为研究核心, 详细阐述了缆索吊装设备的安装施工及拱肋 (箱) 吊运过程中的内力计算两个问题。
关键词：桥梁工程,缆索,吊装,施工技术
参考文献
[1]蒋传华.大型构件缆索吊装在槽楼大桥中的应用[J].山东水利, 2010, (11) .
[2]丁建江, 倪彤元.钢管混凝土系杆拱桥缆索吊装施工[J].浙江建筑, 2009, (5) .
桥梁工程造价计算 篇8
《桥梁工程》中有关铰接梁法的内容都集中在研究5条梁的结构,并都以第一条梁作为研究对象。本文具体分析了第一条梁后其他各条梁的位移矩阵形式,并就如何用计算机解算对应的荷载分布系数进行了详细的论述。希望《桥梁工程》在介绍该节时能全面清楚,使学生易于理解和运用。
1 铰接板(梁)法介绍
目前装配式板桥的横向连接大多采用现浇混凝土纵向企口缝的方式连接,在桥上有荷载时,桥梁结构在纵横向均发生挠曲变形。用混凝土企口缝连接的装配式板桥,各梁间结合缝上可能传递的内力有竖向剪力g(x)、横向弯矩m(x)、纵向剪力t(x)和法向力n(x)。但在企口缝刚性甚弱的条件下,同时为了简化计算,可以忽略横向弯矩m(x),而只考虑竖向剪力g(x)的影响,这是横向铰接板法计算理论的前提。铰接板法中板与板之间的铰接缝沿纵向是一条连续的构造。在板上承受集中荷载时,各铰接缝沿全长均产生相应的垂直分布力。将集中荷载采用具有某一峰值p0的半波正弦荷载
一般来说,对于具有n条板梁组成的桥梁,必然具有n-1条铰缝。在板梁间沿铰缝切开,则每一铰缝内作用着一对大小相等、方向相反的正弦分布铰接力,因此对于n条板梁就有n-1个欲求的未知铰接力峰值gi。
对于一座由5块板组成的桥梁,现求解单位正弦荷载作用在①号板轴线上时,荷载在各条梁内的荷载分布。取如图1所示计算的基本体系,根据力的平衡条件,则有:
利用两相邻板板块相对位移为零的变形协调条件可列出基本体系下其4个力法正则方程:
其中,dik为铰接缝k内作用单位正弦铰接力,在铰缝i处引起的竖向相对位移;dip为外荷载p在铰缝i处引起的竖向位移。
《桥梁工程》中计算给出了针对1号梁的正则方程的各个系数为:
设参数
从而,只要确定了刚度参数g,板块数量n和荷载作用位置,就可以解得所有未知铰接力的峰值gi。再代入式(1),就可以得到荷载作用下分配到各板块的竖向荷载的峰值。
2 位移矩阵
式(4)的右侧为位移矩阵,当单位荷载作用在第一块板上时,其系数为[1 0 0 0]T,这一点可从板的受力变形图2中的A得到。当作用在第二条梁或者之后的梁上时,应根据dip的定义,即p在铰缝i处引起的竖向位移来得到其位移矩阵。作用在第二条梁上,应涉及两个铰缝,由于铰缝1在p的左侧,铰缝2在p的右侧,因此位移的相对方向刚好相反,即d1p应为w,而d2p应为-w。作用在其余梁上时一样要考虑方向问题。
从而得到,单位荷载作用在不同梁上时,其位移矩阵是不相同的。被作用梁的两侧铰缝的dip,前一个为-1,后一个为1,其余为0。
由图2可以得到位移矩阵Y可用式(5)表示:
3 程序计算
将式(4)可以统一改写为如下形式:
K·G=Y (6)
其中,K为系数矩阵,在整个求解过程中是不变的;G为铰接力峰值矩阵,为待求解量;Y为位移矩阵,随单位荷载作用位置不同而不同,具体按式(5)依次取值。这样就可以得到作用在各条梁上的铰接力峰值,然后根据外荷载的位置计算各梁上荷载的分配系数。
在进行荷载分配时,同样具有一定的规律,先让程序进行以下计算:
当单位荷载作用在某块板上时,在该板的分布系数上加上1,就得到实际的分布系数,这样就完成了铰接板梁法荷载横向分布系数的计算。
4 结语
本文是针对目前教材《桥梁工程》中有关荷载横向分布系数铰接板梁法计算的一些补充,主要对单位荷载作用在第二条或者之后的梁上时,指出其位移矩阵的变化规律和计算方法。通过矩阵的运算,达到利用计算机程序易于实现的目的,为学生理解和掌握以及运用相关知识服务。
参考文献
[1]白宝玉,王丽荣.桥梁工程[M].北京:高等教育出版社,2005:11.
[2]姚玲森.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社,1985.
[3]李自林.桥梁工程[M].武汉:华中科技大学出版社,2007:3.
[4]王中伟.用铰接板法计算桥梁荷载横向分布影响线的程序算法[J].浙江交通职业技术学院学报,2003,4(1):3.
浅谈曲线桥梁设计计算 篇9
1曲线桥梁的设计构造
曲线桥梁通常采用就地浇筑的钢筋混凝土或预应力混凝土连续箱梁桥。等截面连续曲线梁桥, 立面布置以等跨径为宜, 也可以采用不等跨布置, 桥梁通常采用的跨径为20 m～60 m, 高跨比一般为1/15～1/25。变截面连续曲线箱梁桥, 立面布置采用中跨 (即主跨) 大于边跨布置, 主跨径接近或大于40 m～70 m, 边跨跨径为主跨跨径的0.6倍～0.8倍, 支点截面的梁高约为中间跨跨径的1/16～1/18, 一般不小于1/20, 跨中截面梁高约为支点截面梁高的1/1.5～1/2.5。主梁采用箱形截面, 常用的箱形截面有单箱单室、单箱双室、单箱多室、双箱单室、双箱双室、双箱多室等几种, 单箱单室截面的顶板宽度一般小于14 m, 单箱双室约为20 m, 双箱多室可达40 m, 腹板采用直腹板或斜腹板。箱梁在支承处设置暗梁, 端部为端横梁, 宽度0.8 m～1.0 m, 中支承为中横梁, 宽度1.0 m～1.8 m, 宽度选取与支承形式、横梁受力有关。如果曲线半径比较大时, 为施工方便, 可以不设中间横隔板。但对于薄壁箱梁来说, 增设横隔板是减小截面畸变变形的最优方案。箱梁顶板、底板和腹板具体尺寸选取在这里不作详细叙述。
2支承形式
曲线桥梁桥宽较宽时, 支承形式在端横梁或中横梁下腹板处均匀设置多个支座, 称为抗扭支承, 全跨采用相同的支承形式。曲线桥梁桥宽较窄时, 比如匝道桥梁, 为了节省下部结构的工程量, 通常在中支点处设置单个支座, 称为点铰支承, 匝道桥梁通常在端部或连续跨数较多的某一中支点设置抗扭支承, 其余中支点设置点铰支承。点铰支承沿径向向外移动某一距离, 可以改善连续曲线箱梁的扭矩。
在布置曲线桥梁的构造后, 可以计算得出各个支座反力, 要求在永久作用下, 各个支座反力大于0, 即支座处于受压状态;在永久作用和可变作用共同作用下, 各个支座反力也要求大于0, 即支座处于受压状态。如果支反力小于0, 则支座受拉, 就可能引起该支座上方的曲梁翘起, 在这种情况下, 通常要求重新布置桥梁跨度或在该支座上方箱梁进行混凝土或钢锭压重, 使得支反力始终大于0, 支座始终处于受压状态。结论是永久作用或永久作用和可变作用共同的各个支反力大于0, 使支座始终处于受压状态。根据计算的支反力选择支座, 支座施工时要求放置水平。
3内力计算
连续曲线箱梁桥的内力包括弯矩、剪力、轴力、扭矩。在曲线桥梁中, 由于存在较大的扭矩, 通常会使外侧边梁超载, 内侧梁卸载, 内力分布不均匀, 外梁受力最大, 内梁受力最小。同样, 内外梁的支点反力也相差悬殊, 外侧大, 内侧小, 当活载偏置时, 内梁有可能产生负反力, 构造上应采取相应措施避免负反力的存在, 这在支承形式中已经叙述。
连续曲线箱梁桥内力 (即弯矩、剪力、轴力、扭矩) 计算是超静定结构, 应用变形协调方程来求解内力。如果结构单跨跨宽比不小于2, 称为窄桥, 则按杆系结构来计算;如果结构单跨跨宽比小于2, 称为宽桥, 则按平面结构来计算。通过计算, 可以得到结构的内力包络图, 图1为三跨连续曲线箱梁按杆系程序计算的单元划分, 图2～图4分别为用杆系程序计算的弯矩、剪力和扭矩内力包络图。
4配筋计算
根据JTG D62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第5.2条规定, 已知弯矩组合设计值Md (见图2) 和箱形截面尺寸, 从式 (5.2.2-1) 可知:
可得:
x≤ξbh0, 满足要求。
再从式fsdAs=fcdbx可得:为受弯钢筋的配筋数量。
根据JTG D62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第5.5.3条规定, 已知剪力组合设计值Vd (见图3) 、扭矩组合设计值Td (见图4) 和箱形截面尺寸, 从式 (5.5.3-1) 可知:若满足式 (5.5.3-1) , 截面尺寸符合要求;若不满足式 (5.5.3-1) , 截面尺寸不符合要求, 截面尺寸需加大。
从式 (5.5.3-2) 可知:若满足式 (5.5.3-2) , 可不进行构件的抗扭承载力计算, 仅需按规范第9.3.14条规定配置构造钢筋;若不满足式 (5.5.3-2) , 需按式 (5.5.4-1) , 式 (5.5.4-2) , 式 (5.5.4-3) 进行抗剪扭承载力计算。
根据抗剪承载力式 (5.5.4-1) 和抗扭承载力式 (5.5.4-2) 可以得到抗剪、抗扭配筋。根据第5.5.5条规定, T形、I形和带翼缘箱形截面的受扭构件, 可按式 (5.5.5-1) , 式 (5.5.5-2) , 式 (5.5.5-3) 将其截面划分为矩形截面进行抗扭承载力计算。
5计算机软件
计算机软件的应用是必需的, 假如没有计算机软件, 即使是十分简化的曲线桥梁计算仍是十分复杂。没有相应的计算机软件, 任何好的计算方法都难以在工程实践中应用, 工程设计计算就会十分复杂。目前的曲线桥梁专用程序有曲杆 (弹性薄壁杆) 即杆系程序如桥梁博士、平面格构模型的桥梁专用分析程序及空间程序如SAP, ADINA, 空间程序在设计计算中应用较少, 因为SAP, ADINA不是桥梁专用程序, 使用不方便, 一般在深入研究中采用。窄桥应用曲杆程序, 宽桥采用平面格构模型程序, 均为有限元程序, 首先划分有限元节点、有限单元、支承形式, 把结构模型输入到计算程序中, 然后输入截面形式、结构重力密度, 再输入可变作用荷载进行计算, 可以得到结构内力弯矩、剪力和扭矩的包络图和支座反力, 最后可以根据内力包络图来判别截面尺寸和配筋设计。
6结语
目前曲线桥梁设计计算基本上应用计算机软件精确地计算出结构的反力和内力, 根据计算的反力, 选择支座形式, 通常要求反力大于0, 即要求支座始终处于受压状态, 再根据计算出的内力, 应用计算机软件进行抗弯、抗剪和抗扭配筋计算, 配置结构钢筋。
参考文献
[1]JTG D62-2004, 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].
[2]孙广华.曲线桥梁计算[M].北京:人民交通出版社, 1997.