35 35 45 35 35m钢箱梁计算书.docx
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3535453535m钢箱梁计算书
钢箱梁计算书
(2)
1.结构特点
上部结构采用5孔一联钢箱梁结构,桥跨布置为(35+35+45+35+35)=185m,桥面宽度为25m,单箱多室截面,道路中心线处梁高2000mm,箱宽25m。
横隔梁的布置间距为2.0m。
钢材材质为Q345C。
钢箱梁顶面设1.5%双向横坡。
桥面铺装采用4cm细粒式沥青混凝土面层和4cm中粒式沥青混凝土底层,桥面铺装层总厚度为8cm。
另设8cm钢筋砼层。
采用混凝土防撞护栏。
2.设计荷载
汽车荷载:
城-A级。
3.箱梁顶板板厚的确定
钢箱梁的顶板板厚对全桥的经济指标影响较大,根据目前钢箱梁的设计经验和实际汽车荷载超重的影响,箱梁顶板板厚宜取14mm。
4.箱梁标准段截面
5.纵肋设计
横肋布置间距a=2000mm
顶板纵肋布置间距b=300mm
城-A车辆前轮着地宽度2g=0.25m,分布宽度:
0.25+0.08*2=0.41m
城-A车辆后轮着地宽度2g=0.6m,分布宽度:
0.6+0.08*2=0.76m
5.1纵肋截面几何特性
1)桥面板有效宽度的确定
关于桥面板的有效计算宽度,参考日本道路桥示方书的规定进行计算。
纵肋等效跨度L=0.6a=1200mm,b/2L=0.125
λ=(1.06-3.2(b/2L)+4.5(b/2L)2)*b=219.1mm,取有效宽度为210mm。
2)截面几何特性计算
纵肋板件组成:
1-210x14(桥面板),1-90x10(下翼缘),1-156x8(腹板)
A=50.88cm2
I=2399.5cm4
Yc=12.2cm(距下翼缘)
Wt=413.7cm3;Wb=196.7cm3
5.2纵肋内力计算
1)作用于纵肋上的恒载
a)纵肋自重
q1=21.48*1e-4*7.85e3*1.1=18.5kg/m
b)钢桥面板自重
q2=0.014*b*7.85e3=38.5kg/m
c)桥面铺装(厚8cm)
q3=0.08*b*2.4e3=67.2kg/m
d)砼桥面板(厚8cm)
q4=0.08*b*2.6e3=72.8kg/m
e)恒载合计
∑q=197.0kg/m
2)汽车冲击系数
(1+μ)=1+0.4=1.4
3)作用于纵肋上的活载
纵肋反力计算图式(尺寸单位:
mm)
采用Midas/Civil程序计算纵肋荷载横向分配值,
后轮:
在0.76m宽度内布1.0t/m的均布力时,计算得到纵肋的最大反力为0.367t。
前轮:
在0.41m宽度内布1.0t/m的均布力时,计算得到纵肋的最大反力为0.304t。
城-A级标准车辆:
轴重60kN:
P=6/2*1.4=4.2t,着地宽度0.41m,q=10.24t/m,R1=3.12t
轴重140kN:
P=14/2*1.4=9.8t,着地宽度0.76m,q=12.90t/m,R2=4.73t
轴重200kN:
P=20/2*1.4=14.0t,着地宽度0.76m,q=18.42t/m,R1=6.76t
轴重160kN:
P=16/2*1.4=11.2t,着地宽度0.76m,q=14.74t/m,R1=5.41t
4)纵肋弯矩
按多跨刚性支承连续梁计算,跨度为横肋间距a,采用Midas/Civil程序计算,整理结果如下:
恒载+活载弯矩包络图(kg-m)
5.3纵肋应力检算(未计入纵向体系应力)
1)跨中
上缘:
σt=2258e2/413.7=545.8kg/cm2
下缘:
σb=2258e2/196.7=1147.9kg/cm2
2)支点
上缘:
σt=1562e2/413.7=377.6kg/cm2
下缘:
σb=1562e2/196.7=794.1kg/cm2
6.横肋设计
6.1横肋截面几何特性
1)桥面板有效宽度的确定
桥面板的有效宽度参考日本道路桥示方书的规定进行计算。
横肋等效跨度L=4500mm,a/2L=0.222
λ=(1.06-3.2(a/2L)+4.5(a/2L)2)*a=1142mm,取1140mm.
2)截面几何特性(下翼缘板厚12mm,腹板12mm)
A=221.7cm2
I=87761.6cm4
Yc=48.67cm(距下翼缘)
Wt=7745.9cm3;Wb=1803.2cm3
6.2恒载内力计算
1)横肋自重
桥面板宽度取横肋间距,即2000mm。
q1=(200*1.4+12*1.2+57.4*1.0)*1e-4*7.85e3*1.1=303.8kg/m
2)桥面铺装
q2=2.0*0.08*2.4e3=384kg/m
3)砼桥面板
q3=2.0*0.08*2.6e3=416kg/m
4)砼防撞护栏
q4=750*2.0=1500kg
6.3内力计算
1)纵向反力计算
横肋处反力R=1.0*20.0*(1+μ)=28.0t
2)横肋内力(尺寸单位:
mm)
6.4内力计算成果
不考虑斜腹板的支承作用(t-m)
考虑斜腹板的支承作用(t-m)
跨中弯矩M=25.9t-m;支点弯矩M=-125.8t-m
6.5横肋应力检算
跨中截面:
上缘应力σt=25.9e5/7745.9=334.4kg/cm2
下缘应力σb=25.9e5/1803.2=1436.4kg/cm2<[σ]=2000kg/cm2
支点截面:
上缘应力σt=29.6e5/7745.9=382.2kg/cm2
下缘应力σb=29.6e5/1803.2=1641.5kg/cm2<[σ]=2000kg/cm2
边箱不考虑斜腹板的支承作用时,支点截面
上缘应力σt=125.8e5/32442.3=387.8kg/cm2
下缘应力σb=125.8e5/32442.3=387.8kg/cm2<[σ]=2000kg/cm2
7.钢箱梁纵向体系应力计算
7.1计算简图
7.2恒载计算
1)钢梁自重
由程序自动计算。
2)钢筋砼桥面板
q=0.08*25*2.6=5.2t/m
3)桥面铺装
q=0.08*25*2.4=4.8t/m
4)防撞护栏
q=1.5+1.0=2.5t/m
5)二期恒载合计
∑q=12.5t/m
7.3活载计算参数
1)冲击系数
(1+μ)=0.6686-0.3032lgL=1.20(按35m跨计算,偏大)
2)多车道折减系数
按6车道计算,折减系数:
0.55
3)偏载系数
本桥为曲梁,曲线半径为2000m,取偏载系数:
1.10
4)综合系数
k=1.2*6*0.55*1.1=4.36
7.4钢箱梁截面几何特性
A=0.6919m2;Yc=0.9824m(至梁底);I=0.5400m4
Wt=0.5307m3;Wb=0.5497m3
7.5内力计算成果
剪力包络图(kN)
弯矩包络图(kN-m)
7.6应力检算
1)正应力
上缘正应力(MPa)
下缘正应力(MPa)
2)剪应力检算
剪应力考虑均由直腹板承受。
边支点处:
腹板板厚14mm。
τmax=1.5*6403e2/(200.0*1.4*4)=857.5kg/cm2<[τ]=1200kg/cm2
45m跨中支点处:
腹板板厚16mm。
(距支点6.5m范围)
τmax=1.5*9177e2/(200.0*1.6*4)=1075.4kg/cm2<[τ]=1200kg/cm2
35m跨中支点处:
腹板板厚14mm。
(距支点6.5m范围),实际腹板采用16mm。
τmax=1.5*8399e2/(200.0*1.4*4)=1124.9kg/cm2<[τ]=1200kg/cm2
7.7刚度检算
恒载作用下的挠度δ=34mm
汽车荷载作用下的最大挠度δ=27.5mm<[δ]=45000/800=56mm
实际挠跨比δ/L=1/1636.4
因此需设预拱度,中跨中需设预拱度值为34+13.8=47.8mm,实设48mm。
7.8支座反力计算成果
边支点(75号单元I端面)支座型号:
3000kN/个
N(KN)Q(KN)M(KNM)N(KN)Q(KN)M(KNM)
汽车0.02453.90.00.0-237.90.0
组合--10.05913.10.00.02784.90.0
次中支点(76号单元I端面)支座型号:
7000kN/个
汽车0.04279.90.00.0-598.30.0
组合--10.013568.10.00.07340.70.0
中支点(77号单元I端面)支座型号:
8000kN/个
汽车0.04536.10.00.0-595.00.0
组合--10.014696.10.00.07911.40.0
8钢箱梁横梁检算
8.1中横梁(45m跨)
1)腹板剪应力
最大支座反力Rmax=14700kN
横梁腹板承受的剪力Qmax=14700/4*1.1=4042.5kN(其中,1.1为腹板剪力不均匀系数)
腹板板厚取28mm,腹板高度2000mm,则腹板最大剪应力:
τmax=1.5*404.3e3/(200.0*2.8)=1083kg/cm2<[τ]=1200kg/cm2
2)弯曲应力
支座中心距取6500mm,则支座中心至腹板的距离d=6750-6500/2=3500mm
中横梁计算弯矩M=404.3*3.5=1415t-m
桥面板有效宽度的确定
桥面板的有效宽度参考日本道路桥示方书的规定进行计算。
a=1500mm
等效跨度L=2*3500=7000mm,a/2L=0.107
λ=(1.06-3.2(a/2L)+4.5(a/2L)2)*a=1154mm,取1100mm。
中横梁截面特性(顶、底板δ=28mm,腹板δ=28mm)
A=1160.3cm2;Yc=100.0cm(至梁底);I=7703345.9cm4
Wt=77033cm3;Wb=77033cm3
上缘应力σt=1415e5/77033=1836.9kg/cm2
下缘应力σb=1415e5/77033=1836.9kg/cm2<[σ]=2100kg/cm2
8.2中横梁(35m跨)
1)腹板剪应力
最大支座反力Rmax=13568kN
横梁腹板承受的剪力Qmax=13568/4*1.1=3731.2kN(其中,1.1为腹板剪力不均匀系数)
腹板板厚取24mm,腹板高度2000mm,则腹板最大剪应力:
τmax=1.5*373e3/(200.0*2.4)=1166kg/cm2<[τ]=1200kg/cm2
2)弯曲应力
支座中心距取6500mm,则支座中心至腹板的距离d=6750-6500/2=3500mm
中横梁计算弯矩M=373.1*3.5=1306t-m
桥面板有效宽度的确定
桥面板的有效宽度参考日本道路桥示方书的规定进行计算。
a=1500mm
等效跨度L=2*3500=7000mm,a/2L=0.107
λ=(1.06-3.2(a/2L)+4.5(a/2L)2)*a=1154mm,取1100mm。
中横梁截面特性(顶、底板δ=24mm,腹板δ=24mm)
A=996.48cm2;Yc=100.0cm(至梁底);I=6641836cm4
Wt=66418cm3;Wb=66418cm3
上缘应力σt=1306e5/66418=1966.3kg/cm2
下缘应力σb=1306e5/66418=1966.3kg/cm2<[σ]=2100kg/cm2
由于支座反力与45m跨相差不大,为减少板材规格,35m跨中横梁截面实际采用顶、底板δ=28mm,腹板δ=28mm。
偏于安全。
8.3端横梁
1)腹板剪应力
最大支座反力Rmax=5913kN
横梁腹板承受的剪力Qmax=5913/4*1.1=1626.1kN(其中,1.1为腹板剪力不均匀系数)
腹板板厚取20mm,腹板高度2000mm,则腹板最大剪应力:
τmax=1.5*162.6e3/(200.0*2.0)=610kg/cm2<[τ]=1200kg/cm2
2)弯曲应力
支座中心距取6500mm,则支座中心至腹板的距离d=6750-6500/2=3500mm
中横梁计算弯矩M=162.6*3.5=569.1t-m
桥面板有效宽度的确定
桥面板的有效宽度参考日本道路桥示方书的规定进行计算。
a=1000mm(单侧)
等效跨度L=2*3500=7000mm,a/2L=0.143
λ=400+(1.06-3.2(a/2L)+4.5(a/2L)2)*a=1094mm,实际取800mm。
中横梁截面特性(顶、底板δ=20mm,腹板δ=20mm)
A=832.0cm2;Yc=100.0cm(至梁底);I=5567509cm4
Wt=55675cm3;Wb=55675cm3
上缘应力σt=569.1e5/55675=1022.2kg/cm2
下缘应力σb=569.1e5/55675=1022.2kg/cm2<[σ]=2100kg/cm2
9.支座处局部承压应力检算
9.1中支点处
最大支点反力Rmax=14700kN
板件规格面积
1-800x28224.0
4-250x28280.0
合计504.0
局部承压应力σa=1470e3/504.0/2=1458.3kg/cm2
加劲肋焊缝确定:
单个加劲肋最大轴力N=70*2.0=140t
由τ=140e3/(0.7hf*2*50hf)<1200kg/cm2,解得hf>12.9mm,实际取hf=16mm。
9.2边支点处
最大支座反力Rmax=5913kN
板件规格面积
1-600x20120.0
2-250x20100.0
合计220.0
局部承压应力σa=591e3/220.0/2=1343.2kg/cm2
加劲肋焊缝确定:
单个加劲肋最大轴力N=50*2.0=100t
由τ=100e3/(0.7hf*2*50hf)<1200kg/cm2,解得hf>10.9mm,实际取hf=14mm。
10.横桥向抗倾覆稳定安全性检算
10.1恒载反力计算成果:
(支座中心距6.5m)
35m跨边支点:
3241.0kN;单支座反力:
1620.5kN
35m跨中支点:
8613.6kN;单支座反力:
4306.8kN
45m跨中支点:
9333.2kN;单支座反力:
4666.6kN
10.2单车道活载反力
35m跨边支点:
676kN;单支座反力:
338.0kN
35m跨中支点:
1179.0kN;单支座反力:
589.5kN
55m跨中支点:
1249.6kN;单支座反力:
624.8kN
10.3抗倾覆稳定性检算(最外侧单车道)
最外侧单车道合力点至支座的距离:
7.35m。
倾覆弯距抗倾覆弯距安全系数
35m跨边支点:
2484.310533.34.24
35m跨中支点:
4332.827994.26.46
55m跨中支点:
4592.330332.96.61
10.4抗倾覆稳定性检算(最外侧双车道)
最外侧双车道合力点至支座的距离:
5.8m。
倾覆弯距抗倾覆弯距安全系数
35m跨边支点:
3920.810533.32.69
35m跨中支点:
6838.227994.24.09
55m跨中支点:
7247.730332.94.19
10.5抗倾覆稳定性检算(最外侧三车道)
最外侧三车道合力点至支座的距离:
4.25m。
倾覆弯距抗倾覆弯距安全系数
35m跨边支点:
4309.510533.32.44
35m跨中支点:
7516.127994.23.72
55m跨中支点:
7966.230332.93.81
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