桥梁钢箱梁计算书.docx

桥梁钢箱梁计算书.docx

《桥梁钢箱梁计算书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《桥梁钢箱梁计算书.docx（43页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

桥梁钢箱梁计算书

-本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-

桥梁钢箱梁计算书（共32页）

某钢箱梁

复核计算报告

1概述

1.1钢箱梁概况

主梁为四跨一联的连续钢箱梁，两幅桥错孔布置，位于半径R=1190m的平面圆曲线上，跨径布置为（25+35+35+25）m，每幅桥顶面宽，箱梁顶板为单向横坡2%，箱梁中心线位置梁高，采用单箱三室闭合截面。

桥面铺装为防水粘结层（环氧粘结层+5mm碎石覆盖）+环氧沥青混凝土+4cm高弹改性沥青SMA13

钢箱梁为正交异性板,一般截面:

顶面板厚14mm，底面板厚14mm,设4道竖直腹板,厚度12mm,顶板采用U型加劲肋，厚8mm、高260mm、间距600mm,底板采用T型加劲肋,竖肋厚8mm、高120mm；水平肋厚10mm、100mm宽，腹板加劲肋厚度14mm、高度160mm，横隔板采用板结构,间距2m,板厚为10mm。

图钢箱梁立面

图钢箱梁标准断面

1.2钢梁的安装及顶推

钢箱梁节段的存放,应在内纵腹板与横隔板的交点处需设临时支腿支承.整节段或分段钢箱梁运至11号墩附近的顶推平台位置,由吊车提升至顶推平台上,一次安装及顶推的长度为2～3个梁段。

在每道纵腹板底设一条聚四氟乙烯滑道,滑道宽度应大于50厘米,长度应大于米。

导梁长度由施工单位根据实际情况自行确定，计算导梁长度为22米.两梁段间面板及底板的横向工地焊缝采用单面焊双面成型工艺,为此底板拼接缝附近的U型肋可做局部嵌补。

2计算模型与方法

2.1计算参数

2.1.1材料

钢材Q345qd：

弹性模量E=×105MPa，剪切模量G=×105MPa。

2.1.2计算荷载

（1）恒载

钢材m3，铺装23kN/m3，防撞栏杆10kN/m。

（2）活载

设计荷载：

公路－Ⅰ级。

人群荷载：

m²；

（3）温度荷载

整体升温40℃、整体降温20℃，温度梯度40℃。

（4）支座沉降

12#、16#墩为，13#、14#、15#墩。

2.2荷载组合

（1）组合一：

恒载＋汽车

（2）组合二：

恒载＋汽车+步道人群+温度+沉降

2.3计算模型

采用SAP2000空间杆系计算，计算模型如下图，钢箱梁截面几何特性如下表。

图计算模型

表截面几何特性

截面几何特性

构件

主梁

位置

标准截面

材质

Q345

计算截面

毛截面

（mm）

（2500

+12250

+2500）

x14

Web（mm）

2-

Web

1800

x12

（mm）

（26

+12250

+26）

x14

（mm）

6-

I-Rib

160

x14

（mm）

25-

300

x260

x184

x8

（mm）

29-

I-Rib

176

x11

（mm）

0-

0

x0

x0

x0

中性轴Yo（cm）

上缘距离Yu（cm）

下缘距离Yl（cm）

面积A（cm2）

抗扭惯矩J（cm4）

96,351,021

面内惯矩Ix（cm4）

45,087,695

面外惯矩Iy（cm4）

978,119,153

3主梁内力

主梁弯矩、剪力和扭矩包络如下图。

3.1.1顶推施工阶段

图弯矩图（kN-m）

图剪力图（kN）

图扭矩图（kN-m）

图反力图（kN）

3.1.2（恒载＋活载）组合一

3.1.3（恒载＋活载＋支座沉降＋温度）组合二

4

主梁应力

4.1控制断面内力

4.1.1顶推施工阶段

顶推施工阶段控制断面内力

控制断面

剪力（kN）

扭矩（kN-m）

弯矩（kN-m）

前支点

4.1.2（恒载＋活载）组合一

（恒载＋活载）组合控制断面内力

控制断面

剪力（kN）

扭矩（kN-m）

弯矩（kN-m）

边跨跨中

25-35m中间支点

-18123

中跨跨中

35-35m中间支点

4.1.3（恒载＋活载＋支座沉降＋温度）组合二

（恒载＋活载＋支座沉降＋温度）组合控制断面内力

控制断面

剪力（kN）

扭矩（kN-m）

弯矩（kN-m）

边跨跨中

25-35m中间支点

中跨跨中

35-35m中间支点

由表可知顶推施工阶段不控制设计，仅需对运营阶段进行应力验算。

4.2截面有效宽度

考虑剪力滞的影响，按《现代钢桥》中第一体系计算截面有效宽度。

跨间断面：

中间支点断面：

式中，b为主梁腹板间距的一半或悬臂板宽度；l为换算跨径。

表主梁有效宽度计算表

截面

位置

计算跨径（mm）

结构计算宽度b（mm）

有效宽度be（mm）

折减系数Be/B

悬臂

边箱内

中箱内

总宽B

悬臂

边箱内

中箱内

总宽Be

25m边跨跨间

顶板

20000

2500

2040

17250

2125

1830

1828

15224

底板

20000

26

2040

12302

26

1830

1828

11026

35m中跨跨间

顶板

21000

2500

2040

17250

2155

1849

1848

15403

底板

21000

26

2040

12302

26

1849

1848

11145

25-35跨中间支点

顶板

12000

2500

2040

17250

1472

1551

1550

12250

底板

12000

26

2040

12302

26

1551

1550

9359

35-35跨中间支点

顶板

14000

2500

2040

17250

1580

1651

1649

13062

底板

14000

26

2040

12302

26

1651

1649

9954

4.3局部稳定系数

轴心受压板件的局部稳定系数由相对宽厚比R按下式计算

式中b——加劲板的宽（腹板或刚性纵向加劲肋的间距）；

t——被加劲板板厚；

E——弹性模量；

v——泊松比；

k——加劲板的弹性屈曲系数，加劲肋的刚度符合条款项规定时，可参考附录A的简化公式计算。

钢箱梁腹板和横隔板围成的翼缘板部分，当纵向加劲肋等间距布置时，加劲板的弹性屈曲系数k可由以下式计算：

时

时

式中，

n＝nl＋1——受压板被纵向加劲肋分割的子板元数；

nl——等间距布置纵向加劲肋根数;

——加劲板的长宽比=a/b；

a——加劲板的长度（横隔板或刚性横向加劲肋的间距）；

b——加劲板的宽（腹板或刚性纵向加劲肋的间距）;

t——加劲板的厚宽;

l——单根加劲肋的截面面积与被加劲板的面积之比

；

Al——单根加劲肋的截面面积；

——纵向加劲肋的相对刚度

；

Il——纵向单根加劲肋对被加劲板的抗弯惯矩；

D——单宽板刚度

；

表局部稳定系数

板件

顶板悬臂

（加强耳板）

顶板悬臂

（未加强耳板）

顶板箱内

底板

弹性屈曲系数

k

相对宽厚比

R

局部稳定系数

l

材料容许应力

210

210

210

构件容许应力

l

4.4控制截面应力

控制截面应力计算结果如下表，应力满足要求，有较大的余富。

如果采用双箱截面设计可以减少用钢量。

（恒载＋活载）组合控制截面应力

截面几何特性

构件

25m边跨

35m边跨

25m＋35m中间支座

35m＋35m中间支座

（mm）

（2125

+10976

+2125）

x14

（2125

+11092

+2125）

x14

（1472

+9304

+1472）

x14

（1580

+9902

+1580）

x14

Web（mm）

4-

Web

1800

x12

4-

Web

1800

x12

4-

Web

1800

x12

4-

Web

1800

x12

（mm）

（26

+10976

+26）

x14

（26

+11092

+26）

x14

（26

+9304

+26）

x14

（26

+9902

+26）

x14

（mm）

0-

I-Rib

0

x0

0-

I-Rib

0

x0

0-

I-Rib

0

x0

0-

I-Rib

0

x0

（mm）

17-

300

x260

x184

x8

17-

300

x260

x184

x8

15-

300

x260

x184

x8

15-

300

x260

x184

x8

（mm）

22-

I-Rib

176

x11

22-

I-Rib

176

x11

20-

I-Rib

176

x11

20-

I-Rib

176

x11

（mm）

0-

0

x0

x0

x0

0-

0

x0

x0

x0

0-

0

x0

x0

x0

0-

0

x0

x0

x0

中性轴Yo（cm）

上缘距离Yu（cm）

下缘距离Yl（cm）

面积A（cm2）

抗扭惯矩J（cm4）

84,888,478

85,929,939

69,938,680

75,270,948

面内惯矩Ix（cm4）

39,407,920

39,682,563

33,622,973

35,211,225

面外惯矩Iy（cm4）

828,510,018

848,513,369

496,885,621

586,852,794

断面内力

弯矩Mb（kN･m）

10771

剪力Sb（kN）

-1130

轴力N（kN）

扭矩Mt（kN･m）

截面应力

上缘应力σu（MPa）

压应力：

-21

<

压应力：

-28

<

拉应力：

42

<

210

拉应力：

48

<

210

容许值、验算结果

OK

OK

210

OK

210

OK

下缘应力σl（MPa）

拉应力：

29

<

210

拉应力：

39

<

210

压应力：

-56

<

压应力：

-64

<

容许值、验算结果

210

OK

210

OK

OK

OK

腹板剪应力τ（MPa）

-13

<

-120

-11

<

-120

-43

<

-120

-44

<

-120

容许值、验算结果

120

OK

120

OK

120

OK

120

OK

腹板换算复合应力

<

<

<

<

容许值、验算结果

OK

OK

OK

OK

（恒载＋活载＋支座沉降＋温度）组合控制截面应力

截面几何特性

构件

25m边跨

35m边跨

25m＋35m中间支座

35m＋35m中间支座

（mm）

（2125

+10976

+2125）

x14

（2125

+11092

+2125）

x14

（1472

+9304

+1472）

x14

（1580

+9902

+1580）

x14

Web（mm）

4-

Web

1800

x12

4-

Web

1800

x12

4-

Web

1800

x12

4-

Web

1800

x12

（mm）

（26

+10976

+26）

x14

（26

+11092

+26）

x14

（26

+9304

+26）

x14

（26

+9902

+26）

x14

（mm）

0-

I-Rib

0

x0

0-

I-Rib

0

x0

0-

I-Rib

0

x0

0-

I-Rib

0

x0

（mm）

17-

300

x260

x184

x8

17-

300

x260

x184

x8

15-

300

x260

x184

x8

15-

300

x260

x184

x8

（mm）

22-

I-Rib

176

x11

22-

I-Rib

176

x11

20-

I-Rib

176

x11

20-

I-Rib

176

x11

（mm）

0-

0

x0

x0

x0

0-

0

x0

x0

x0

0-

0

x0

x0

x0

0-

0

x0

x0

x0

中性轴Yo（cm）

上缘距离Yu（cm）

下缘距离Yl（cm）

面积A（cm2）

抗扭惯矩J（cm4）

84,888,478

85,929,939

69,938,680

75,270,948

面内惯矩Ix（cm4）

39,407,920

39,682,563

33,622,973

35,211,225

面外惯矩Iy（cm4）

828,510,018

848,513,369

496,885,621

586,852,794

断面内力

弯矩Mb（kN･m）

20161

剪力Sb（kN）

-1130

轴力N（kN）

扭矩Mt（kN･m）

截面应力

上缘应力σu（MPa）

压应力：

-39

<

压应力：

-55

<

拉应力：

65

<

200

拉应力：

64

<

200

容许值、验算结果

OK

OK

210

OK

210

OK

下缘应力σl（MPa）

拉应力：

55

<

210

拉应力：

77

<

210

压应力：

-87

<

压应力：

-86

<

容许值、验算结果

210

OK

210

OK

OK

OK

腹板剪应力τ（MPa）

-13

<

-120

-13

<

-120

-45

<

-120

-47

<

-120

容许值、验算结果

120

OK

120

OK

120

OK

120

OK

腹板换算复合应力

<

<

<

<

容许值、验算结果

OK

OK

OK

OK

5加劲肋验算

5.1主梁顶底板加劲肋

按照《公路钢结构桥梁设计规范》征求意见稿计算定加劲肋的刚度Il宜满足下式要求：

n＝nl＋1——受压板被纵向加劲肋分割的子板元数；

nl——等间距布置纵向加劲肋根数;

——加劲板的长宽比=a/b；

a——加劲板的长度（横隔板或刚性横向加劲肋的间距）；

b——加劲板的宽（腹板或刚性纵向加劲肋的间距）;

t——加劲板的厚宽;

l——单根加劲肋的截面面积与被加劲板的面积之比

；

Al——单根加劲肋的截面面积；

——纵向加劲肋的相对刚度

；

Il——纵向单根加劲肋对被加劲板的抗弯惯矩；

D——单宽板刚度

；

E——弹性模量。

主梁顶底板加劲肋刚度计算结果如下表，顶底板刚度满足要求，但耳板刚度不满足要求。

表主梁顶底板加劲肋刚度计算

板件

顶板悬臂

顶板箱内

底板

耳板

加劲板厚

t

14

14

14

14

加劲板宽

b

2500

4080

4080

2500

横向加劲间距a

a

2000

2000

2000

2000

纵向加劲

加劲肋根数

nl

8

13

9

8

加劲肋腹板宽度

br

160

260

120

120

加劲肋腹板厚度

tr

14

8

8

8

加劲肋翼板宽度

br

0

92

100

0

加劲肋翼板厚度

tr

0

8

10

0

纵向加劲间距

408

等分数n=nl+1

n

9

14

10

9

要求加劲肋面积

Areq

389

408

571

389

要求加劲肋宽度

br

要求加劲肋厚度

tr

bt^3/11

623636

1017775

1017775

623636

a/b

al

2240

2080

960

960

dl

Il

+07

+07

+07

+06

g

a0

t0

geq1

geq2

geq3

geq

Ieq

+07

+07

+07

+07

OK

OK

OK

OUT

5.2

主梁腹板加劲肋

腹板横向加劲肋的间距a由应满足以下要求：

式中tw——腹板的厚度；

τ——标准组合下的腹板剪应力。

腹板横向加劲肋惯性矩应满足以下要求：

式中It——单侧设置横向加劲肋时加劲肋对于与腹板连接线的惯性矩，或双侧对称设置横向加劲肋时加劲肋腹板中心线的惯性矩；

腹板纵向加劲肋满足以下要求：

式中Il——单侧设置横向加劲肋时加劲肋对于与腹板连接线的惯性矩，或双侧对称设置横向加劲肋时加劲肋腹板中心线的惯性矩；

a——腹板横向加劲肋间距。

腹板加劲肋计算结果如下表，横向加劲间距不满足要求，建议横隔板间增加一道加劲肋；纵向加劲肋刚度满足要求，中间腹板可以仅在一侧设置加劲肋，取消另一侧的加劲肋。

腹板厚

t

12

腹板高

h

1800

横向加劲间距a

a

2000

加劲肋宽厚比

br/tr

14

剪应力t

47

要求横向加劲间距a

a

1663

OUT

纵向加劲肋

要求刚度

Il

7680000

宽度

br

160

厚度

tr

14

刚度

Il

验算

OK

5.3支座加劲肋

5.3.1支座反力

支座反力如下表。

表支座反力（kN）

墩

恒载＋活载

恒载＋活载＋支座沉降＋温度

内侧支座

外侧支座

内侧支座

外侧支座

12#

MAX

1,313

1,678

1,429

1,808

MIN

375

188

452

255

13#

MAX

3,156

3,473

3,625

3,887

MIN

1,898

1,318

1,922

1,491

14#

MAX

3,626

3,842

4,219

4,577

MIN

1,804

1,634

2,055

1,834

15#

MAX

3,196

3,514

3,560

3,824

MIN

1,796

1,250

2,011

1,541

16#

MAX

1,316

1,681

1,432

1,811

MIN

379

192

453

255

5.3.2支座加劲肋构造

图12#、16#墩支座加劲肋

图13#、15#墩支座加劲肋

图14#墩支座加劲肋

5.3.3支座加劲肋验算

支点横隔板需要验算横隔板和支点加劲肋的局部承压应力和竖向应力，其计算公式如下。

局部承压应力

如图，式中，[b]为局部承压容许应力；RV为支座反力；As为横向加劲肋净截面积；tD为横隔板厚度；Be为横隔板有效宽度，考虑支点板的45°的扩散作用Be=B+2tf；B为支座垫板宽度；tf为下翼板厚度。

竖向应力

支座反力的作用下，横隔板和加劲肋中竖向应力的实际大小和分布非常复杂，通常要用空间有限元方法才能求得较为满意的结果。

为了简化计算，当梁高不大时，工程设计中近似简化为等效压杆计算。

压杆的有效面积如图所示，压杆的压应力沿高度的分布近似为三角形分布（图），支承垫板处的最大有效断面平均压应力按下式近似计算：

式中，[c]为轴心受压容许压应力；Bev为腹板竖直方向应力有效计算宽度，如图所示，按下式计算：

Bev=bs+30tD（bs<30tD）

Bev=60tD（bs≧30tD）

图支点横隔板局部承压面积图支点横隔板竖向应力

支座加劲肋验算如下表，除14＃墩支座外，其余支座加劲肋满足设计要求。

14＃墩支座处腹板较薄，建议增设加劲肋或对箱梁腹板进行加强，否则不满足设计要求。

支座

12#、16＃墩

13#、15＃墩

14＃墩

（腹板加强）

14＃墩

（腹板未加强）

腹板厚

t

16

20

40

40

加劲肋

根数

n