585+88+585m 变高钢箱梁结构计算书

58.5+88+58.5m变高钢箱梁结构计算书计算人校核人审核人审定人2019年8月第一章概述11、设计依据12、技术指标13、材料参数14、设计荷载2第二章58.5+88+58.5m变高钢箱梁结构计算41、基本信息.42、设计荷载.43、计算模型.44、支承反力55、受压板件加劲肋验算66、结构刚度验算87、结构强度验算98、支撑加劲肋验算169、腹板验算1710、抗倾覆稳定性检算1811、疲劳应力计算2312、结论24第一章概述1、设计依据(1) 公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2015)(2) 公路工程技术标准(JTGB01-2014)(3) 公路钢结构桥梁设计规范(JTGD64-2015)(4) 城市桥梁设计规范(CJJ112011)(5) 钢结构设计标准(GB50017-2017)(6) 钢结构工程施工规范(GB50755-2012)(7) 钢结构焊接规范(GB50661-2011)(8) 公路桥梁抗风设计规范(JTG/T3360-01-2018)2、技术指标(1) 道路等级：城市快速路；(2) 设计车速：主线高架桥80km/h；(3) 设计荷载：城A级；(4) 桥梁结构设计安全等级：一级；(5) 桥梁设计基准期：100年。3、材料参数主梁Q345qE钢。Q345钢物理一力学性能如下:材料项目参数Q345qE弹性模量Es2.06x105MPa剪切模量G0.79x105MPa质量密度P78.5kN/m3线膨胀系数a1.2x10-5/C泊松比V0.31钢材的强度设计值根据钢材的不同用厚度采用(MPa)：钢材型号抗拉、抗压和抗弯fd抗剪fvd端面承压(刨平顶紧)fcd牌号厚度(mm)Q3451627516035516402701554、设计荷载5.1自重主梁由程序自动计算，考虑隔板重量及焊缝，自重乘以增大系数。5.2桥面铺装4.5cm高粘改性沥青玛蹄脂碎石；3.5cm热拌环氧沥青混凝土。5.3防撞护栏墙式护栏采用C50混凝土，桥梁路侧墙式护栏防撞等级选择SS级，设在箱梁翼缘板端部，翼缘板外侧顺桥向预留12cm现浇带与墙式护栏整体浇筑。主线桥设置中央分隔带护栏，防撞等级为SAm级，采用F型中央分隔带混凝土护栏。5.4声屏障全线按设置3m声屏障或预留声屏障考虑，单侧q=2.5kN/m。5.5配重配重采用铁砂混凝土，容重不小于40kN/m3，详见相关图纸。5.6温度作用(1) 整体升降温按公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2015)取值：整体升温：36C；整体降温：-63C；(2) 温度梯度升温温度梯度按欧洲规范EUococodel(1991-1-5:2003)取用，降温温度梯度按-0.5倍升温温度梯度取用。梁截面温度计算按下图所示：hl=o.Id理=INh2=0.2m/ANTICh3=0.3aMM5.7汽车荷载按公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2015)，包括汽车荷载、汽车冲击力。q=10.5kN/mP=360kN(集中力)对于汽车荷载纵向整体冲击系数四，按照公路桥涵通用设计规范第4.3.2条，冲击系数四可按下式计算：当f14Hz时，四=0.45；5.8风荷载地表类别D，全线按设置3m声屏障或预留声屏障考虑风载，风荷载作用高度包括梁高、防撞护栏、3m声屏障。5.9支座沉降支座沉降取L/5000o5.10荷载组合按承载能力极限状态进行验算。0d-d式中：为一结构重要性系数，护1.1；一作用组合的效应(如轴力、弯矩或表示几个轴力、弯矩的向量)设计值；#d一结构或结构构件的抗力设计值。第二章58.5+88+58.5m变高钢箱梁结构计算1、基本信息主线高架桥STA10#STA13#连续钢箱梁跨径布置为58.5+88+58.5m,桥宽39.446m32m，边支点梁高3m,中支点梁高4.813m，跨中梁高3m。箱梁设置双向坡，顶底板沿横坡方向弯折，桥面、梁底平行。钢箱梁标准段横断面如下:钢箱梁标准横断面2、设计荷载2.1自重自重增大系数：1.45。2.2汽车荷载结构基频：f=2.00Hz；冲击系数=0.1。13、计算模型采用空间有限元程序Midascivil2019建立有限元模型计算分析。钢箱梁纵向计算模型图节点数量：111;单元数量：78。钢箱梁横向计算模型图4、支承反力计算结果中，支承反力的单位为kN,向上为正，向下为负。各支座支承反力如下：支承反力表（单位：kN）墩号使用阶段（标准组合）MaxSTA10#左4363左中7901右中7889右5602STA11#左5267左中15883右中17915右8272STA12#左5544左中16352右中16848右5390STA13#左2912左中7139右中7432右24085、受压板件加劲肋验算5.1构造验算按公路钢结构桥梁设计规范（JTGD64-2015）第5.1.5条，第8.2.3条对受压板加劲肋尺寸进行验算。纵向U肋（单位：mm）：公式5.1.5-5公式5.1.5-6bg=200=2530345=30ts8fy互=284-4=3640ts840闭口加劲肋几何尺寸公式8.2.3尹=8*3003=185.4400纵向板肋（单位：mm）：公式5.1.5-1翼缘纵向T肋s=160=11.412ts1412（单位：mm）：公式5.1.5-2公式5.1.5-3箱室纵向T肋s0=54=4.512345=12ts012Nfyhs=160=13.330345=30ts12Nfy（单位：mm）：公式5.1.5-2公式5.1.5-3s0=54=4.512345=12ts012Nfyhs=220=18.33DLJ07H-95fi.3|1Z90X1Til-E3J.-75J：U-TF_2-i.iS.2CEA1L：RCEhiHNAX:23WN:&-It：2019.4.S-年切Nnri截面下缘组合应力（+y，-z）.截面下缘组合应力（-y,-z）截面剪力纵向应力表（单位：MPa）应力位置跨中支点模型折减系数折减后模型折减系数折减后拉应力上缘1.05123.01.11136.5下缘154.01.00154.01.11压应力上缘-119.21.05-125.21.11下缘1.00-113.31.11-125.8剪力67.2注：“-”代表压应力，拉应力为正值，压应力为负值。（2）横梁计算STA10#边横梁组合应力（最大）STA10#边横梁剪力STA11#中横梁组合应力（最大）STA11#中横梁剪力STA12#中横梁组合应力（最大）STA12#中横梁剪力STA13#边横梁组合应力（最大）STA13#边横梁剪力支点横梁应力表（单位：MPa）应力位置STA10#边横梁STA11#中横梁STA12#中横梁STA13#边横梁拉应力上缘156.953.963.3137.0下缘127.057.552.599.8压应力上缘-152.9-73.8-62.5-125.2下缘-140.4-62.7-56.7-120.5剪力98.470.065.788.9注：“-”代表压应力，拉应力为正值，压应力为负值。7.2第二体系应力实腹式隔板标准间距为3m，将桥面板及U肋、T肋简化为3m跨度的连续梁，翼缘处隔板标准间距1.5m，将桥面板及T肋简化为1.5m跨度的连续梁。自重采用程序自动计算。计算宽度内桥面铺装。汽车荷载：将200kN轴重简化为作用在纵肋上的集中荷载。考虑1.4的冲击系数。计算简图如下:第二体系计算简图第二体系计算截面第二体系应力计算如下:U肋截面上缘组合应力U肋截面下缘组合应力U肋截面剪力-tttiifriT，箱室T肋截面上缘组合应力wmI3fi14：醇二笛系21LG：HAimrt2箱室T肋截面下缘组合应力箱室T肋截面剪力ji8n-i2r3.E.293s.3.-2、ruuL-R石MiM.:3iMIN84-3B-5L151WE6.52.2Q4S3-1O-iq.9-E-23.5-STfl-32.1国段：22MNl41工户！粟二幅藉&N/hlmE翼缘T肋截面上缘组合应力CE：GLCE2MAX:43MDNI22翼缘T肋截面下缘组合应力CiiGLCE2H*：网二诛点住：N林ie7翼缘T肋截面剪力第二体系应力表（单位：MPa）应力位置U肋截面箱室T肋截面翼缘T肋截面拉应力上缘18.234.215.1下缘112.8156.192.2压应力上缘-38.9-72.2-32.1下缘-52.7-74.0-43.4剪力22.929.133.7注：“-”代表压应力，拉应力为正值，压应力为负值。7.3应力验算（1）根据第一体系、第二体系计算应力结果，截面上缘叠加后最大拉应力170.7MPa，最大压应力-179.4MPa，满足规范要求限值（270/1.1）。截面下缘最大拉应力154.0MPa，最大压应力-125.8MPa，满足规范要求限值（270/1.1）。纵向模型截面最大剪应力67.2MPa，支点横梁最大剪应力98.4MPa，满足规范要求限值（150/1.1）。（2）根据第一体系纵向、横向计算应力结果，对中支点横梁应力叠加，计算结果如下:表1位置STA10#边横梁上缘STA10#边横梁下缘STA13#边横梁上缘STA13#边横梁下缘中支点第一体系纵向正应力ox（MPa）48.824.755.920.4中支点处横向正应力oy（MPa）-152.9-140.4-125.2-120.5截面剪应力t（MPa）0000主截面正应力o1（MPa）48.824.755.920.4主截面正应力o3（MPa）-152.9-140.4-125.2-120.5叠加应力or4（MPa）182.3154.2160.6131.9应力限值fd（MPa）270270270270重要性系数Y01.11.11.11.1是否满足规范要求是是是是表2位置STA11#中横梁上缘STA11#中横梁下缘STA12#中横梁上缘STA12#中横梁下缘中支点第一体系纵向正应力ox（MPa）136.5-125.5133.9-125.8中支点处横向正应力oy（MPa）-73.857.5-62.552.5截面剪应力t（MPa）0000主截面正应力o1（MPa）136.557.5133.952.5主截面正应力o3（MPa）-73.8-125.5-62.5-125.8叠加应力or4（MPa）184.8162.1173.8158.7应力限值fd（MPa）270270270270重要性系数Y01.11.11.11.1是否满足规范要求是是是是注：“-”代表压应力，拉应力为正值，压应力为负值。8、支撑加劲肋验算按公路钢结构桥梁设计规范（JTGD64-2015）第5.3.4条规定，对支承加劲肋进行验算，按基本组合最大支承反力计算。位置边支点中支点腹板厚度twmm3030支座反力设计值RvN1018903023565020重要性系数Y0-1.11.1支撑加劲肋对数ns-33间距bsmm300400面积Asmm257000115500局部承压强度验算上支座宽度Bmm7501215下翼板厚度tfmm1625支座垫板厚度tbmm4050腹板局部承压有效计算宽度Bebmm8621365计算应力-MPa135.3165.7承压应力fcdMPa355355验算结果是是竖向受压强度验算腹板有效宽度Bevmm13203040计算应力-MPa232.0250.8承压应力fdMPa270270验算结果是是9、腹板验算9.1腹板应力验算按公路钢结构桥梁设计规范(JTGD64-2015)第5.3.1第4条规定，平面内实腹式构件在正应力和剪应力共同作用时应满足下式：重要性系数Y0-1.1正应力oxMPa123剪应力TMPa48.6抗拉，抗压，抗弯fdMPa270抗剪fvdMPa155匕粉+(言)10.61验算结果OK9.2腹板厚度验算按公路钢结构桥梁设计规范(JTGD64-2015)第5.3.3第1条规定，验算腹板最小厚度。位置边支点中支点钢材型号-Q345Q345抗剪强度fvdMPa155155基本组合腹板剪应力TMPa67.252.8腹板计算高度hwmm34684768折减系数n=maxSQRT（T/fvd），0.85-0.850.85腹板最小竖向加劲肋+1道厚度纵向加劲肋nhw/240mm9.5-竖向加劲肋+2道纵向加劲肋nhw/310-13.1设计腹板厚度twmm1620腹板厚度是否满足条件是是9.3腹板加劲肋验算按公路钢结构桥梁设计规范(JTGD64-2015)第5.3.3第2条规定，验算腹板竖向加劲肋间距。腹板计算高度hwmm47684586竖向加劲肋间距amm10501500基本组合腹板正应力oMPa112.5108.5基本组合腹板剪应力TMPa52.840.52()4(_)2+(t)0.64)100tw3000187+58(FW/2(4)4S)2+(t)1(a/h0.64)100twF000/V140+77(hw)W)0.080.24验算结果OKOK按公路钢结构桥梁设计规范(JTGD64-2015)第5.3.3第3条、第4条规定，验算腹板加劲肋惯性矩。位置边腹板中腹板腹板厚度twmm2020腹板计算高度hwmm47684768竖向加劲肋要求刚度3*hw*twmm41.14E+081.14E+08实际刚度Itmm46.94E+087.57E+08验算结果OKOK纵向加劲肋竖向加劲肋间距amm15001500中间参数gl=max1.5，(a/hw)A2*2.5-0.45(a/hw)-1.51.5要求刚度gl*hw*twmm45.72E+075.72E+07实际刚度Ilmm47.10E+077.32E+07验算结果OKOK10、抗倾覆稳定性检算按公路钢结构桥梁设计规范(JTGD64-2015)第4.2.2条规定，上部结构采用整体式截面的梁桥在持久状况下结构体系不应发生改变，并应按下列规定验算横桥向抗倾覆性能：1.在作用基本组合下，单向受压支座始终保持受压状态。2.当整联只采用单向受压支座支承时，符合下式要求:&Zs弘，-ksk,i侦一横向抗倾覆稳定性系数，规范取值2.5。抗倾覆验算示意图抗倾覆验算表项目支座编号1-11-21-31-42-12-22-32-43-13-2li(m)013.218.832013.218.832013.2支座竖向力RGkl（永久作用标准值效应）4631426441083740949985748182725776967752失效支座对应最不利汽车荷载的标准值效应Rakl12-465-422-403-360000000Rqki13-465-422-403-360000000Rakl14-465-422-403-360000000Raki220000-297-277-269-24900Rakl230000-297-277-269-24900Rqkl240000-297-277-269-24900Raki3200000000-282-276Rakl3300000000-282-276Rqkl3400000000-282-276Rakl42-411-373-357-319000000Rakl43-411-373-357-319000000Rakl44-411-373-357-319000000失效支座对应最不利风荷载标准值效应Rwkl-29-500-134-2300-133-25失效支座对应最不利温度作用标准值效应R质tkl0000-405-374-361-329-370-377项目支座编号1-11-21-31-42-12-22-32-43-13-2特征状态1验算1.0RGki+1.4RQki12+0.825Rwki+1.05Rtki39563669354432368963816378036912719873361.0RGki+1.4RQki13+0.825Rwki+1.05Rtki39563669354432368963816378036912719873361.0RGki+1.4RQki14+0.825Rwki+1.05Rtki39563669354432368963816378036912719873361.0RGki+1.4RQki22+0.825Rwki+1.05Rtki46074260410837408548777574276563719873361.0RGki+1.4RQki23+0.825Rwki+1.05Rtki46074260410837408548777574276563719873361.0RGk1+1.4RQk1,24+0.825Rwki+L05Rtki46074260410837408548777574276563719873361.0RGki+1.4RQki32+0.825Rwki+1.05Rtki46074260410837408963816378036912680369501.0RGki+1.4RQki33+0.825Rwki+1.05Rtki46074260410837408963816378036912680369501.0RGki+1.4RQki,34+0.825Rwki+1.05Rtki46074260410837408963816378036912680369501.0RGki+1.4RQki,42+0.825Rwki+1.05Rtki40323737360832948963816378036912719873361.0RGki+1.4RQki,43+0.825Rwki+1.05Rtki40323737360832948963816378036912719873361.0RGki+1.4RQki,44+0.825Rwki+1.05Rtki4032373736083294896381637803691271987336验算结论满足项目支座编号1-11-21-31-4212-22-32-4313-23特征状态2验算稳定效应Rgkili(kN.m)056281772261196840113183153825232239010233214失稳效应(kN.m)ZRaki1ili0563675761152005240678710528053067Wi2ili06600088971184418496053067ZRaki3ili06600052406787105280895012ZRaki4ili0499067121020805240678710528053067稳定系数15.34满足22.61满足22.43满足15.37满足11、疲劳应力计算本桥按公路钢结构桥梁设计规范(JTGD64-2015)中5.5条抗疲劳设计:疲劳荷载计算模型I采用等效的车道荷载，集中荷载为0.7Pk，均布荷载为0.3qk。Pk和qk按公路-I级车道荷载标准取值；应考虑多车道的影响，横向车道布载系数应按现行公路桥涵设计通用规范(JTGD60)的相关规定选用。疲劳模型I按公路钢结构桥梁设计规范(JTGD64-2015)中公式5.5.4-1与5.5.4-2验算，公式如下：Y Ac*$A”d(5.5.4-1)FfpyMFkAtY Atl(5.5.4-2)MF米用疲劳荷载模型I验算疲劳单位疲劳荷载分项系数，取1.0yFf1疲劳抗力分项系数，对重要构件取1.35，对次要构件取1.15yMf1.35尺寸效应折减系数，按附录C表C.0.1C.0.9中给出的公式计算，未说明时取ks=1.0ks1将疲劳荷载模型I按最不利情况加载于影响线得出的最大正应力opmax19.9MPa将疲劳荷载模型I按最不利情况加载于影响线得出的最小正应力opmin-9.9MPa按疲劳荷载计算模型I计算得到的正应力幅op29.6MPa正应力常幅疲劳极限，根据附录C中对应的细节类别查询取用AoC70MPa正应力常幅疲劳极限，根据附录C中对应的细节类别按图5.5.8-1取用oD51.59MPa将疲劳荷载模型I按最不利情况加载于影响线得出的最大剪应力Tpmax8.11MPa将疲劳荷载模型I按最不利情况加载于影响线得出的最小剪应力Tpmin-1.63MPa按疲劳荷载计算模型I计算得到的剪应力幅Aip12.66MPa剪应力幅疲劳截止限，根据附录C中查询取用Atc80MPa剪应力幅疲劳截止限，根据附录C中按图5.5.8-2取用AtL36.56MPa正应力疲劳验算yFf*Aop29.6MPaks*AoD/yMf38.21MPaYFf*AopMks*AoD/yMf满足剪应力疲劳验算yFf*ATp12.66MPaATL/yMf27.08MPayFf*ATpATL/yMf满足12、结论验算结果汇总如下:验算内容参考规范验算结果刚度验算JTGD64-2015通过抗弯承载力验算JTGD64-2015通过抗剪承载力验算JTGD64-2015通过支撑加劲肋验算JTGD64-2015通过腹板验算JTGD64-2015通过抗倾覆稳定性验算JTGD64-2015通过疲劳验算JTGD64-2015通过