钢箱梁—40 60 40钢箱梁计算书

1设计要点1.1 总体设计达连坝大桥主桥为钢箱连续梁桥，跨径组合为(40+60+40) m,全长140m。1.2 主桥上部结构设计概况( 1 )结构布置主桥为(40+60+40) m三跨钢箱连续梁桥，全长140m。边中跨比为0.667。桥梁横断面布置为：(0.5m防撞墙)+ (14.75m车行道)+ (0.5m防撞墙)二单幅桥总宽15.75m ( 2)钢箱梁主梁方案主梁采用等截面钢箱梁，单箱五室断面，桥面宽15.75m，箱宽12.0m，悬臂长1.925m。 主梁中心高度2.4m，高跨比1/25。1.3 主桥下部结构设计概况见施工图纸。1.4 主要材料(1) 混凝土C15:承台基础垫层C3O：过渡墩承台、防撞栏、桩基、主墩墩身、过渡墩墩身及盖梁C40 :支座垫石(2) 钢材主体结构采用 Q345qD；附属结构采用 Q235B；(3) 支座主 墩： LQZ3000GD、 LQZ3000DX、 LQZ3000SX；过渡墩： LQZ1500DX、 LQZ1500SX；(4) 伸缩缝伸缩缝： D160 型伸缩缝。2 计算依据2.1 设计规范及参考资料( 1)执行规范：公路桥涵钢结构及木结构设计规范( JTJ 025-86)铁路桥梁钢结构设计规范(TB 10002.2-2005)钢结构设计规范(GB 50017-2003)公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范( JTG D62-2004)公路桥梁抗风设计规范( JTG/T D60-01-2004)( 2)参考规范及文献资料：日本道路桥示方书同解说钢桥、混凝土桥及结合桥 BS5400( 19781982)公路钢结构桥梁设计规范征求意见稿现代钢桥(上册)(吴冲 主编 2006 年4 月)公路钢结构桥梁设计规范 ( 征求意见稿)公路钢箱梁桥面铺装设计与施工技术指南2.2 技术标准(1) 公路等级：双向 6 车道，一级公路。(2) 设计荷载：公路一I级。( 3)设计基准期：100 年。( 4)设计安全等级：一级。( 5 )环境类别： I 类。( 6)主桥纵断面： -1.5%纵坡。(7) 桥梁宽度：单幅桥宽15.75m,单幅行车道净宽14.75m。(8) 桥面铺装：反应性树脂做防水层铺装 8cm。(9) 地震：地震动峰值加速度系数为 0.15g。3 计算要点3.1 主要计算参数按公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTJ 025-86)取值。结构钢材性能表钢种Q390qCQ345qCQ235B力学 性能弹性模量E(MPa)2.1X1052.1X1052.1X105剪切模量G(MPa)&1 X104&1 X104&1 X104泊桑比Y0.30.30.3轴向容许应力O (MPa)210200135弯曲容许应力o (MPa)220210140w剪切容许应力t (MPa)12512080屈服强度O (MPa)390345235线膨胀系数(1/C)1.2X10-51.2X10-51.2X10-5钢材屈服强度及相关容许应力随板厚变化根据桥梁用结构钢GB/T 714-2000规定执行3.2荷载及作用参数计算采用设计参数按照公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）的有关规定取值。 （ 1 ）永久作用A、一期恒载：根据用钢量计算出等效均布荷载近似取126kN/m。B、二期恒载：车行道桥面铺装28.3kN/m两侧防撞墙20kN/m二恒合计48.3kN/mC、基础变位：主墩lcm,过渡墩0.5cm；考虑不同沉降自由组合，最大沉降差为1.5cm。（ 2）可变作用1） 汽车荷载：A、设计荷载为公路-I级，单向3车道，纵向折减系数按JTG D60-2004表4.3.1-5取。B、冲击系数：按自振频率选取；3.3 容许应力根据公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ 025-86）的有关规定，在不同荷载组合下容许应力可以相应有不同的提高。Q345钢材的容许应力（86规范）容许应力（MPa）轴向应力弯曲应力剪应力200210120主梁正应力计算考虑顶底板有效分布宽度影响（参考欧洲规范）。第二体系计算容许应力提高系数取 1.25。位置有效顶板宽度（mm）实际顶板宽度（mm）边跨支点1578815850边跨四分之一1582915850边跨跨中1582915850边跨四分之三1582915850中跨支点1539615850中跨四分之一1583815850中跨跨中1583815850中跨四分之三15838158503.4 计算建模计算模型主梁、采用梁单元模拟，主梁自重采用等效均布荷载模拟。边界条件采用一般支持连接模拟，中墩设置一个纵向固定支座，其余纵向均滑动。&nn CTmnn irnrngn mnnCTnirnTnnTEnrnginCTiiCTrnnnTB(40+60+40)m 钢箱连续梁桥有限元计算模型4 总体静力计算4.1 支座反力达连坝大桥连续钢箱梁支反力计算支反力(kN)钢箱梁自重防撞墙及铺装支座沉降汽车荷载(含冲 击系数)标准组合边支点1656.6635112.11748.24151.9中支点7153.32742.1227.82924.413047.6注：边支点沉降0.5cm，中支点沉降1cm进彳丁支座沉降包络组合4.2使用阶段应力计算结果80,9,88.617.砧屈;16.14350 442 .29-22417-7 17.4 彳6打4 493)538.3 421超629217.4 17.7 “ 765$394D/I严凶 罷 39-； I 20.1.1.440.632.723.815.89.23.267.5醉 32畀胃15辭網川 28.6BEAM STRESS 組合l(y+z) 8.00625e4-001 6.63722e+001 + 5.26819e-t-001 3.89916e+001 2.53013e-t-001 1.16111e4-001 .OOOOOe+OOO -1.57695e+001 -2.94598e+001 -4.31501e+001 -5.68404e+001 7.05306e+001使用阶段主梁应力包络图-上缘也;,8:_,835.艇A ijK； -Jz /A3 61241e+001.61OO5e+0O160769001.0532?e+0D0-3；97O41 e+OLiu -1.3；9S40e+001 -2.40177e+0D1-：Z40413e+001 -4.40649&+001（1）计算假定：结构横隔板间距为3.0m,箱梁腹板间距为3.2m。将U形纵肋简化为支承于主 梁的横隔腹板上的梁格，将顶板切开，不计顶板的剪切刚度。考虑到纵肋处顶板剪力滞影响，顶板 切开时,纵肋的顶板计算宽度采用根据英国规范 BS5400 及公路钢结构桥梁设计规范征求意见 稿中相关规定进行计算有效分布宽度的方法计算。简化为横隔板间 3.0m 多跨的单根 U 形纵肋及相 应的顶板有效分布宽度在桥面铺装和重车车轮作用下进行验算。纵肋盖板有效计算宽度横隔间距L=3000mm等效跨径l=1800mm(规范表(8.2.5-1)纵肋间距2b=600mm宽跨比b/l=0.167盖板有效宽度be二600mm规范式(8.2.5-1)（2）加载：桥面铺装恒载：=0.6x0.08x24=1.152kN/m汽车荷载：取重车轮重为70KN，冲击系数1.3,车轮着地面积为760mm（横桥向）x360mm（纵 桥向）（考虑铺装的应力扩散影响）。将车轮分布荷载简化为集中荷载计算。纵肋车轮荷载横向分配 近似按杠杆法计算。（3）边界条件： n 跨连续梁（跨径 3m）。（4）计算工况：轮载作用在横隔及两个腹板中间；斗I685-5.|-6K1_云9 U7.41391e+0005.52996e+0003.64600e+0001.76204e+0000.00000e+000-2.00587e+000-3.8S982e+000-5.7737Se+000-7.65774e+000-9.5416Se+OOO-1.14256e-0011.33096e+001单元上缘应力（单位：MPa）单元下缘应力（单位：MPa）r_r 4.33577e+001H- 3.72205e+001 3.10833e+001 2.49461e+001l.S808Se+0011.26716e+0016.53437e+0000.00000e+000 -5.7400Se+000l.lS773e+001 _-1.80145e+001 -2.4151Se+001由上图可知，第二体系桥面板最大压应力13.3MPa, U肋最大拉应力为43.4MPa。综合第一和第二体系计算结果，桥面板第一体系+第二体系最大应力为83.8MPa。t e 3rt 3 he, ff8 x 3003163 x 287.4二 183.5 400桥面板、纵肋匹配验算k k p12b41.3x1.4x 0.70712x3004A = x二x二 0.2 0.4384 E 13 + E h33 8 42.1x105 x163 +1400 x 803sAr 二 b2 /(16A)二 3002 /(16 x 0.2)二 28125mm 二 28.125m20m桥面板与纵肋匹配满足规定4.4 稳定计算4.4.1 整体稳定钢箱主梁一阶屈曲模态为主梁竖向，屈曲稳定系数为 12800。4.4.2 局部稳定4.4.2.1 钢箱梁底板局部稳定对纵向加劲肋等间距布置的加劲板的弹性屈服系数k可由以下式计算：L = * 曲=92160000mm2E 护2.1X1O5X3O? = 12X（1-0.3 = 519237692Y =E:_2.：L：- IDXgSlliOOOOY l ，一盏aY =98y *=151lla 二：_：_ = : 1 - - - 1=2=20 a =二【_5 X =185133 3 = 1.17 0.6s 卫V / 133 3t = f 1 - 0.614(X - 0.6) = 1851 - 0.614(1.17 - 0.6) = 119.3MPa u vys严147.2 二1.53b 二 fy I (1.1 - 0.岬)-(0.27 - 0.25屮)丄 二ul X I九ll二 198.3MPa f = 345MPay1+W b 1 一屮 bT-()+ -()2 + (-)2 = 0.22 12 b 2 b Tululu腹板局部稳定性满足要求345153(1.1 + 0.1 x 0.69) - (0.27 + 0.25 x 0.69)占4.5 支点加劲肋验算4.5.1 支点加劲肋局部承压应力验算B = 1100mmevA = 23040mm2st = 24 m mwR = 3440KNvY = 1.7R2申=12RC =vA + B t sev w= 202.9Mpa2 x 3440 x 10323040 +1100 x 24f=139.2 申一YR2加劲肋局部承压应力满足要求