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
AS）
弱号制1
35号號碎
組IN冏力
L40
130
150
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端聖虜压阻力
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310
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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AJSF£HCEH5CR
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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）
强【0柿计
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
1-^[TTnntni'ii■-iffl
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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55mm>L/1600=50X
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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）
洛■
严
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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）
J.MDC
A：
：
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kN
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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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