35+50+35米钢箱梁计算书.docx
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35+50+35米钢箱梁计算书
1.工程概况
本项目跨径组合为35+50+35米。
上部结构箱梁梁高米(箱梁内轮廓线高度)。
顶面全宽米,两侧各设米宽挑臂,箱梁顶底板设%横坡,腹板间距布置为++米。
箱梁顶板厚16毫米,下设“U”形和板式加劲肋,“U”形加劲肋板厚8毫米,板式加劲肋160X14毫米;箱梁底板厚14毫米,设“T”形加劲肋,加劲肋腹板120X8毫米,翼缘100X10毫米,间距300或350毫米;腹板厚12毫米,设三道140X14毫米板式加劲肋,各加劲肋除支承隔板处断开与支承隔板焊连外,其余加劲肋均穿过横隔板或挑臂并与之焊连。
普通横隔板间距约3米,厚10
毫米,中部挖空设100X10毫米翼缘。
桥台简支处支撑隔板板厚20毫米,桥墩连续处支撑隔板板厚30毫米,支撑隔板为围焊。
简支处隔板四角不设焊缝通过的切口,保证整个钢箱梁安装完成后的气密性;其他横隔板四角均设置焊缝通过的切口。
挑臂为“T”形截面,腹板厚10
毫米,下翼缘300X14毫米。
2.结构计算分析模型
2.1.主要规范标准.
(1)《城市桥梁设计规范》(CJJ11—2011)
(2)《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)
(3)《公路圬工桥涵设计规范》(JTGD61-2005)
(4)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)
(5)《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2007)
(6)《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/TB02-01-2008)
(7)《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)
(8)《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011)
(9)《城市桥梁工程施工与质量验收规范》(CJJ2-2008)
(10)《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ025-86)
(11)《钢结构工程施工质量及验收规范》(GB50205-2001)
(12)《铁路桥梁钢结构设计规范》(TB)
22主要材料及力学参数
Q345qD:
弹性模量E=x105MPa
剪切模量G=x105MPa
轴向容许应力:
200MPa
剪切容许应力:
120MPa
表2-1钢材容许应力表
制林种莫
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弱号制1
35号號碎
組IN冏力
L40
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150
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2.3.计算荷载取值
(1)结构设计安全等级:
一级
(2)永久作用
自重:
实际结构建立计算模型,由程序自动计算,材料容重取m3;
横隔板:
横隔板处按节点荷载加载,支点截面45kN,其余隔板处15kN;
二期:
8cm沥青混凝土铺装:
25xx13=26kN/m,墙式护栏按10kN/m计算,共计36kN/m。
(3)可变作用
1)汽车荷载效应
车道荷载:
公路一I级车道荷载;
冲击系数:
车道荷载冲击系数根据《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)第432条
取值计算。
2)整体温度作用
按结构整体升温25T、降温25T计算。
3)梯度温度作用
24边界条件
表2-2支座布置表
'、墩号位置
P13
P14
P15
P16
内侧
双向
单向
双向
双向
外侧
单向
固定
单向
单向
2.5.计算模型
采用大型有限元分析软件MidasCivil2013(R1)。
上部结构为35+50+35m连续钢箱梁结
构,梁高2米,采用单箱三室箱形截面,桥梁宽度13米,采用三维梁单元建立单梁模型,全
图2-2箱梁标准横断面(单位mm)
26荷载组合
表2-3荷载组合表
何载组合
整体升温
整体降温
梯度升温
梯度降温
移动荷载
恒何载
SLCB1
1
1
SLCB2
1
1
1
1
SLCB3
1
1
1
1
SLCB4
1
1
1
1
SLCB5
1
1
1
1
SLCB6
1
SLCB7
1
1
SLCB8
1
1
1
1
SLCB9
1
1
1
1
SLCB10
1
1
1
1
SLCB11
1
1
1
1
SLCB12
1
3•计算结果
3.1.结构成桥内力图
3.1.1.成桥阶段恒载主梁内力图
图3-1成桥阶段主梁恒载弯矩图(单位:
kN-m)
图3-2成桥阶段主梁剪力图(单位:
kN)
3.1.2.
活载作用下主梁内力图
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图3-3车道荷载作用主梁弯矩包络图(单位:
kN-m)
图3-4车道荷载作用主梁剪力包络图(单位:
kN)
3.1.3.基本组合作用下主梁内力图
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图3-5基本组合弯矩包络图(包络)(单位:
kN-m)
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图3-6基本组合剪力包络图(包络)(单位:
kN)
32结构成桥应力验算
3.2.1.成桥阶段主梁正应力验算
由以上应力图知,单梁计算截面上缘最大压应力,最大拉应力;下缘最大压应力,最大拉应力。
Q345钢的容许正应力210MPa,主梁强度满足规范要求。
3.2.2.成桥阶段主梁剪应力验算
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HI口•
强度满足规范要求
33主梁刚度验算
3.3.1.挠度验算
结构恒载及汽车荷载作用下,空间曲线单梁挠度如下图:
图3-10恒载作用主梁最大挠度图(单位:
mm)
图3-11移动荷载作用主梁最大挠度图(单位:
mm)
由以上位移图知,汽车荷载作用下单梁计算最大挠度,挠度跨度比为50000=1/2110规范
容许挠度跨度比为L/600,故主梁刚度满足规范要求。
3.32预拱度计算
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由图3-12可知,主梁在恒载和静活载载作用下的最大挠度为
1000/1600=,需设置预拱度。
按照公路钢桥涵钢结构及木结构设计规范(JTJ025—86)的要求计算预拱度,预拱度值按结构自重和1/2可变荷载频遇值之和采用。
图3-13预拱度设置示意图(单位:
mm)
34支座反力
图3-14恒载作用下支座反力(单位:
kN)
kN)
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图3-17基本组合作用下支座最小反力(单位:
kN)
图3-16移动荷载作用下支座最大反力(单位:
图3-18基本组合作用下支座最大反力(单位:
kN)
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A:
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由以上图示可以看出,在荷载作用下,支座未出现脱空现象且支反力均小于所选支座承载力,支座满足要求。
3.5.支座部位局部承压计算
支座处横隔板及加劲肋局部承压计算公式如下:
式中:
[(Tb]——局部承压容许应力;
Rv——支座反力;
As——横向加劲肋净面积;
tD――横隔板厚度;
Beb横隔板有效宽度,考虑支点板的45°扩散作用
B――支座垫板厚度;
tf下翼板厚度。
图3-20支座处局部承压及竖向应力计算图式
按以上计算公式,分别对中支点和端支点的局部承压进行计算,结果见下表。
表3-1中支点局部承压计算
项目
单位
数值
支反力Rv
kN
4247
横向加劲肋净截面积As
2mm
48560
横隔板厚度td
mm
20
支座垫板宽度B
mm
900:
下翼板厚度tf
mm
14
横隔板有效宽度Beb
mm
928
局部承压应力cb
MPa
局部承压容许应力[cb]
MPa
200
支座处局部承压满足规范要求。
表3-2端支点局部承压计算
项目
单位
数值
支反力Rv
kN
1860
横向加劲肋净截面积As
2mm
305601
横隔板厚度td
mm
20
支座垫板宽度B
mm
700
下翼板厚度tf
mm
14
横隔板有效宽度Beb
mm
728
局部承压应力cb
MPa
局部承压容许应力[cb]
MPa
200
支座处局部承压满足规范要求。
支座处横隔板及加劲肋竖向应力计算公式如下:
式中:
[(Tc]——轴心受压容许应力;
Bev横隔板竖向应力有效宽度,考虑支点板的45°扩散作用
按以上计算公式,分别对中支点和端支点的竖向应力进行计算,结果见下表。
表3-3中支点竖向应力计算
项目
单位
数值
支反力Rv
kN
4247
r横向加劲肋净截面积As
2mm
44560
横隔板厚度td
mm
20n
外侧加劲肋中心距bs
mm
400
30td
mm
600
P横隔板有效计算宽度Bev
mm
1000
:
横隔板及加劲肋竖向应力cc
MPa
轴向受压容许应力[cc]
MPa
200
支座处竖向应力满足规范要求。
表3-4端支点竖向应力计算
项目
单位
数值
支反力Rv
kN
1860
|横向加劲肋净截面积As
2mm
30560
横隔板厚度td
mm
20
外侧加劲肋中心距bs
mm
400
30td
mm
600
横隔板有效计算宽度Bev
mm
1000
:
横隔板及加劲肋竖向应力cc:
MPa
轴向受压容许应力[cc]
MPa
200
支座处竖向应力满足规范要求。
36腹板局部稳定计算
按照《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ025-86)第1.5.10条,对于Q345钢,当
腹板高厚比6O 于2m。 950 式中: a双向加劲肋的间距,以mm计; S腹板厚度,以mm计; t――验算板梁处的腹板平均剪应力,以MPa计。 项目 单位 支点处 跨中处 腹板高度h0 mm 2000 2000 腹板厚度S mm 12 12 h0/S / 平均剪应力T MPa 竖向加劲肋a mm 根据上表,本钢箱梁支点处和跨中处的腹板高厚比h0/S为,均大于60,因此需设置竖向加劲肋。 由上表得,支点处和腹板处的竖向加劲肋最大间距分别为和。 本钢箱梁设置了横隔板,相当于竖向加劲肋,在支点处的间距为,跨中处的间距为,均小于计算值,且小于2m。 故本 桥腹板局部稳定满足规范要求。 另外本钢箱梁腹板上设置了两道纵向水平加劲肋,增加了腹板的局部稳定性,以作为安全储备。 3.7.底板局部稳定验算 1、面板及加劲肋局部稳定验算 底板板厚14mm,最大横隔板间距 L=3000mm。 钢材的弹性模量(MPa): E2.1105 钢材的容许应力(MPa): arrow191.2 构件受压翼缘计算长度(取最大横梁的腹板间距): L3000 一根纵肋及其对应的桥面翼缘板 所构成的"T"型断面绕X-X,Y-Y轴的 抗弯惯性矩(mm4): lx26012693.3333 ly32338453.3333 一根纵肋及其对应的桥面翼缘板 所构成的" T"型断面的截面面积(mm2): Am6160 中性轴距加劲肋下缘距离 (mm): yx 105.13 中性轴距桥面板上缘距离 (mm): ys 38.87 一根纵肋及其对应的桥面翼缘板 所构成的" T"型断面绕 回转半径(mm): rx— lx —ry |y X-X,Y-Y轴的 Am Am rx64.983 压杆容许应力安全系数: ni 1.7 构件的长细比: 46.166 y41.405 rx 构件的换算长细比: 1.8h 350 Lrx hry 13.838 中心受压杆件的容许应力折减系 数: 0.655 °.733°.655x60 7060 0.547 构件只在一个主平面内受弯时的 容许应力折减系数: 1.0 整体计算中板的纵向最大压应力 (Mpa): 84.4 一根纵肋及其对应的翼缘板所构 成的型断面所承受的轴向压力 (N): 考虑弯矩因构件受压二增大所引 用的值: 2 n1Nx 11—2 EAm 10.852 纵肋附加偏心弯矩值(N*mm): MNe0 作用在一根纵肋及其对应的翼缘板所构成的型断面上 截面抵抗矩(mm4): Ix 5 Ix 5 Wx— Wx2.47410 Ws— Ws6.69210 yx ys 桥面板在两个横梁之中位置处稳定计算应力(Mpa): N1M 84.899Am12Ws 桥面板在两个横梁之中位置处稳定性验算: 1.232 PB1"稳定性满足要求”if1arrow1arrow "不满足要求"otherwise PB1"稳定性满足要求“ 4.结论 根据以上结果可知,结构的强度、刚度等均能满足规范要求。
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- 35 50 米钢箱梁 计算