完整word版钢箱梁40+60+40 钢箱梁计算书.docx
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完整word版钢箱梁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）=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
C30：
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》（JTJ025-86）
《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB10002.2-2005）
《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）
《公路桥梁抗风设计规范》（JTG/TD60-01-2004）
（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（1978~1982）
《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－
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》（JTJ025-86）取值。
结构钢材性能表
钢种
Q390qC
Q345qC
Q235B
力学性能
弹性模量E（MPa）
2.1×105
2.1×105
2.1×105
剪切模量G（MPa）
8.1×104
8.1×104
8.1×104
泊桑比γ
0.3
0.3
0.3
轴向容许应力[σ]（MPa）
210
200
135
弯曲容许应力[σw]（MPa）
220
210
140
剪切容许应力[τ]（MPa）
125
120
80
屈服强度σs（MPa）
390
345
235
线膨胀系数（1/℃）
1.2×10-5
1.2×10-5
1.2×10-5
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/T714-2000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》（JTGD60-2004）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
28.3
kN/m
两侧防撞墙
20
kN/m
二恒合计
48.3
kN/m
C、基础变位：
主墩1cm，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JTGD60－2004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》（JTJ025-86）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
200
210
120
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
15788
15850
边跨四分之一
15829
15850
边跨跨中
15829
15850
边跨四分之三
15829
15850
中跨
支点
15396
15850
中跨四分之一
15838
15850
中跨跨中
15838
15850
中跨四分之三
15838
15850
3.4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。
（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
1656.6
635
112.1
1748.2
4151.9
中支点
7153.3
2742.1
227.8
2924.4
13047.6
注：
边支点沉降0.5cm，中支点沉降1cm进行支座沉降包络组合
4.2使用阶段应力计算结果
使用阶段主梁应力包络图-上缘
使用阶段主梁应力包络图-下缘
使用阶段主梁剪力包络图
主梁正应力验算
主梁剪应力验算
上缘应力（MPa）
下缘应力（MPa）
规范
限值
是否
满足
最大剪应力（MPa）
规范
限值
是否
满足
最大拉
最大压
最大拉
最大压
80.1
70.5
58.5
66.2
210
是
30.9
120
是
4.3主梁刚度
结构变形表
荷载
主梁
部位
位移
方向
位移值δ（cm）
δ/L（计算值）
δ/L
（规范限值）
标准组合
主跨
竖向
5.73
1/1047
1/500
边跨
竖向
2.24
1/1785
1/500
主梁结构刚度满足规范要求。
4.3第二体系
桥面板分析模型
车轮荷载作用下U肋下翼缘最大拉应力
车轮荷载作用下桥面板最大压应力
桥面板屈曲应力为7478MPa
悬臂分析模型
悬臂计算分析最大应力图
（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=
3000
mm
等效跨径
l=
1800
mm
（规范表（8.2.5-1）
纵肋间距
2b=
600
mm
宽跨比
b/l=
0.167
盖板有效宽度
be=
600
mm
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；
单格子截面（单位：
mm）
单元上缘应力（单位：
MPa）
单元下缘应力（单位：
MPa）
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。
桥面板、纵肋匹配验算
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：
γl=
=
，
=
γl=98<γl*=151
α0=
α=
≤α0=5.45
k=
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；
α——加劲板的长宽比α=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——加劲板的厚度；
δl——单根加劲肋的截面面积与被加劲板的面积之比δl=Al/bt;
Al——单根加劲肋的截面面积；
γl——纵向加劲肋的相对刚度γl=
;
Il——纵向单根加劲肋对被加劲板的抗弯惯性矩；
D——单宽板刚度D=
;
钢箱梁底板稳定计算-静力法
板件欧拉应力
3509.8
弹性模量
E=
210000
泊松比
υ=
0.3
板件宽度
b=
3200
板件厚度
t=
30
弹性屈曲稳定系数
k=
210.4
约束系数
x=
1
钢板屈服强度
fy=
345
设计宽厚比
b/t
106.7
由稳定控制宽厚比
[b/t]
340.2
钢箱梁底板局部稳定满足规范要求。
4.4.2.2钢箱梁腹板局部稳定
腹板宽度b=2350mm
腹板板宽t=16mm
腹板长度a=1500mm
弹性模量E=210Gpa
泊松比ν=0.3
腹板局部稳定性满足要求
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
加劲肋局部承压应力满足要求
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