跨度468m公路正交异性板桥面简支钢梁桥工程施工组织设计方案Word下载.docx
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4、计算恒载和计算车辆荷载作用下的桥面板、U肋、主梁、横梁的最不利应力；
5、验算全桥的挠度和桥面板、U肋、主梁、横梁的最不利应力，必要时调整梁高和板厚。
第2章桥面板单元模型建立
2.1结构计算模型
全桥用ANSYS10.0软件建模，采用空间板单元shell63与实体单元solid45组合进行建模。
具体建模时考虑如下：
1桥梁中央分割带和人行道的具体重量和作用位置未予具体考虑，行车道、人行道、分隔带等桥面结构统一考虑成全桥宽70mm厚的沥青混凝土铺装；
2沥青混凝土桥面铺装建立成实体单元。
沥青混凝土的容重为24.0kN/m。
由于不考虑桥面沥青混凝土板对桥梁刚度的贡献，取沥青混凝土的弹性模量为2100MPa；
3钢板梁的顶板，U型加劲肋，横梁，主梁等均采用板单元建模，不采用自由划分网格，而是采用人工控制网格划分，其中人工控制划分又以控制线的划分尺寸为最高级别控制。
钢材的容重取为78.5kN/m3，弹性模量取为210000MPa。
4采用无质量的长方体来传递轮胎的轴重；
5在支座处用实体单元模拟支座垫板，全桥模型的支撑体系按简支梁施加为点约束。
建立的几何模型图21所示。
图21全桥计算几何模型
网格划分采用自由划分网格和人工控制划分网格相结合的方式，其中人工控制划分又以控制线的划分尺寸为最高级别控制。
划分网格后的有限元模型如图22所示。
a）划分后的顶板模型
b）划分网格后的U肋模型
c）划分网格后的横梁模型
d）划分网格后的主梁模型
e）划分网格后的计算模型
图22划分网格后的计算模型
2.2结构边界条件
桥梁支撑处约束关键点的位置如图23所示（即垫板下面中间的关键点）。
图23约束关键点位置
结构边界条件施加情况下如图24所示。
图24边界条件
2.3构件截面尺寸
全桥构件截面尺寸如表21所示。
表21构件截面尺寸（单位：
m）
构件
B
H
T
顶板
19.5
--
0.014
U型加劲肋
-
0.008
横梁腹板
1.5
0.012
横梁翼缘
0.3
主梁腹板
3
0.026
主梁翼缘
0.15
0.046
沥青混凝土铺装
41
0.07
2.4结构计算模型参数汇总
全桥计算模型参数汇总如表22所示。
表22计算模型参数汇总
单元
厚度（m）
弹性模型（MPa）
容重（kN/m3）
shell63
210000
78.5
0.025
0.045
支座垫板
solid45
0.200
0.070
2100
24
第3章横载作用下的应力及竖向变形
结构恒载包括结构的自重与二期恒载。
二期恒载包括桥面铺装和人行道的重量，考虑为桥面70mm等厚的沥青混凝土铺装来计算。
3.1顶板的应力和竖向变形
恒载作用下顶板的纵向应力如下图31所示。
图31恒载作用下顶板的纵向应力（最大压应力为41.551MPa）
恒载作用下顶板的横向应力如下图32所示。
图32横载作用下顶板的横向应力（最大横向应力39.952MPa）
恒载作用下顶板的vonMises应力如下图33所示。
图33恒载作用下顶板的vonMises应力（最大vonMises应力为43.429MPa）
恒载作用下顶板的竖向变形如图34所示。
图34恒载作用下顶板的竖向变形（最大竖向变形为0.048m）
3.2U肋的应力及竖向变形
恒载作用下U肋的纵向应力如下图35所示。
图35恒载作用下U肋的纵向应力（最大压应力为29.021MPa）
恒载作用下U肋的横向应力如下图36所示。
图36恒载作用下U肋的横向应力（最大拉应力为17.326MPa）
恒载作用下U肋的vonMises应力如下图37所示。
图37恒载作用下U肋的vonMises应力（最大vonMises应力29.834MPa）
恒载作用下U肋的竖向变形如图38所示。
图38恒载作用下U肋的竖向变形（最大竖向变形为0.048m）
3.3横梁腹板的应力和竖向变形
恒载作用下横梁腹板的横向应力如图39所示。
图39恒载作用下横梁腹板的横向应力（最大压应力为27.024MPa）
恒载作用下横梁腹板的剪应力如图310所示。
图310恒载作用下横梁腹板的剪应力（最大剪应力为-9.401MPa）
恒载作用下横梁腹板的vonMises应力如图311所示。
图311恒载作用下横梁腹板的vonMises应力（最大vonMises应力为24.573MPa）
恒载作用下横梁腹板的竖向变形如图312所示。
图312恒载作用下横梁腹板的竖向变形（最大竖向变形为0.048）
3.4横梁翼缘的应力和竖向变形
恒载作用下横梁翼缘的横向应力如图313所示。
图313恒载作用下横梁翼缘的横向应力（最大横向应力为39.276MPa）
恒载作用下横梁翼缘的vonMises应力如图314所示。
图314恒载作用下横梁翼缘的vonMises应力（最大vonMises应力为52.335MPa）
恒载作用下横梁翼缘的竖向变形如图315所示。
图315恒载作用下横梁翼缘的竖向变形（最大竖向变形为0.048m）
3.5主梁腹板的应力和竖向变形
恒载作用下主梁腹板的纵向应力如图316所示。
图316恒载作用下主梁腹板的纵向应力（最大拉应力为97.921MPa）
恒载作用下主梁腹板的剪应力如图317所示。
图317恒载作用下主梁腹板的剪应力（最大剪应力为30.267MPa）
恒载作用下主梁腹板vonMises应力图318所示。
图318恒载作用下主梁腹板vonMises应力（最大vonMises应力为110.669MPa）
恒载作用下主梁腹板的竖向变形如图319所示。
图319恒载作用下主梁腹板的竖向变形（最大竖向变形为0.048m）
3.6主梁翼缘的应力和竖向变形
恒载作用下主梁腹板的纵向应力如图320所示。
图320主梁腹板的纵向应力（最大拉应力为98.883MPa）
恒载作用下主梁腹板的vonMises应力如图321所示。
图321恒载作用下主梁腹板的vonMises应力（最大vonMises应力为98.947MPa）
恒载作用下主梁腹板的竖向变形如图322所示。
图322恒载作用下主梁腹板的竖向变形（最大竖向变形为0.048m）
第4章恒载和跨中最不利活载作用下的应力及变形
4.1车辆荷载
钢板简支梁桥跨径为46.8m,桥面宽19.5m,两侧人行道各2.0m,中央分割带宽0.5m。
按照计算要求，两侧分别布置一个行车道，根据《公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）》4.3来确定车辆荷载横向和纵向的加载位置。
图41和图42为规范规定的车辆荷载横向和纵向布置原则。
图41车辆荷载的立面、平面尺寸（单位：
图42车辆荷载的横向布置（单位：
车辆的轴重按均布压力荷载加载在相应的位置，根据《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-20044.3计算车辆前轴、中轴和后轴的压力荷载。
分别为：
本计算采用单向四车道，根据《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-20044.3.7，应考虑横向折减，查《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-20044表4.3.1-4可知折减系数应取0.67.
根据《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-20044.3.2，钢桥应考虑汽车冲击力，本设计取冲击力系数为1.3.
故车辆前轴、中轴、后轴的压力荷载应在原有的数值的基础上乘以折减系数和冲击系数，压力值为：
活载布置如图43所示。
图43活载布置图
4.2顶板的应力和竖向变形
顶板的应力和竖向变形如图44至图411所示。
图44活载作用下顶板的纵向应力（最大应力为70.118MPa）
图45荷载组合作用下顶板的纵向应力（最大应力为111.693MPa）
图46活载作用下顶板的横向应力（最大压应力为42.354MPa）
图47荷载组合作用下顶板的横向应力（最大压应力为71.941MPa）
图48活载作用下顶板vonMise应力（最大vonMises应力为53.437MPa）
图49荷载组合作用下顶板的vonMises应力（最大vonMises应力为104.579MPa）
图410活载作用下顶板的竖向变形（最大竖向变形为0.043m）
图411荷载组合作用下顶板的竖向变形（最大竖向变形为0.089m）
4.3U肋的应力和竖向变形
U肋的应力和竖向变形如图412至图419所示。
图412活载作用下的U肋的纵向应力（最大压应力为56.330MPa）
图413荷载组合作用下的U肋的纵向应力（最大纵向压应力为78.095MPa）
图414活载作用下的U肋的横向应力（最大压应力为35.527MPa）
图415荷载组合作用下的U肋的横向应力（最大拉应力为38.480MPa）
图416活载作用下的U肋的vonMises应力（最大vonMises为64.076MPa）
图417荷载组合作用下的U肋的vonMises应力（最大vonMises应力为93.933MPa）
图418活载作用下的U肋的竖向变形（最大竖向变形为0.043m）
图419荷载组合作用下的U肋的竖向变
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