鋼箱梁—40+60+40 鋼箱梁計(jì)算書

1、1 設(shè)計(jì)要點(diǎn)1.1 總體設(shè)計(jì)達(dá)連壩大橋主橋?yàn)殇撓溥B續(xù)梁橋，跨徑組合為（40+60+40）m，全長(zhǎng)140m。1.2 主橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概況（1）結(jié)構(gòu)布置主橋?yàn)椋?0+60+40）m三跨鋼箱連續(xù)梁橋，全長(zhǎng)140m。邊中跨比為0.667。橋梁橫斷面布置為：（0.5m防撞墻）+（14.75m車行道）+（0.5m防撞墻）=單幅橋總寬15.75m（2）鋼箱梁主梁方案主梁采用等截面鋼箱梁，單箱五室斷面，橋面寬15.75m，箱寬12.0m，懸臂長(zhǎng)1.925m。主梁中心高度2.4m，高跨比1/25。1.3 主橋下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概況見施工圖紙。1.4 主要材料（1） 混凝土C15：承臺(tái)基礎(chǔ)墊層C30：過(guò)渡墩承臺(tái)、防撞欄

2、、樁基、主墩墩身、過(guò)渡墩墩身及蓋梁C40：支座墊石（2） 鋼材主體結(jié)構(gòu)采用Q345qD；附屬結(jié)構(gòu)采用Q235B；（3） 支座主 墩：LQZ3000GD、LQZ3000DX、LQZ3000SX；過(guò)渡墩：LQZ1500DX、LQZ1500SX；（4） 伸縮縫伸縮縫：D160型伸縮縫。2 計(jì)算依據(jù)2.1設(shè)計(jì)規(guī)范及參考資料（1）執(zhí)行規(guī)范：公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ 025-86）鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（TB 10002.2-2005）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50017-2003）公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2004）公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D62-2004

3、）公路橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG/T D60-01-2004）（2）參考規(guī)范及文獻(xiàn)資料：日本道路橋示方書·同解說(shuō)鋼橋、混凝土橋及結(jié)合橋BS5400 （19781982）公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范征求意見稿現(xiàn)代鋼橋（上冊(cè)）（吳沖 主編 2006年4月）公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范( 征求意見稿)公路鋼箱梁橋面鋪裝設(shè)計(jì)與施工技術(shù)指南2.2技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（1）公路等級(jí)：雙向6車道，一級(jí)公路。（2）設(shè)計(jì)荷載：公路I級(jí)。（3）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期：100年。（4）設(shè)計(jì)安全等級(jí)：一級(jí)。（5）環(huán)境類別：I類。（6）主橋縱斷面：-1.5%縱坡。（7）橋梁寬度：?jiǎn)畏鶚驅(qū)?5.75m，單幅行車道凈寬14.75m。（8）橋面鋪裝：反

4、應(yīng)性樹脂做防水層鋪裝8cm。（9）地震：地震動(dòng)峰值加速度系數(shù)為0.15g。3 計(jì)算要點(diǎn)3.1主要計(jì)算參數(shù)按公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ 025-86）取值。結(jié)構(gòu)鋼材性能表鋼種Q390qCQ345qCQ235B力學(xué)性能彈性模量E(MPa)2.1×1052.1×1052.1×105剪切模量G(MPa)8.1×1048.1×1048.1×104泊桑比0.30.30.3軸向容許應(yīng)力(MPa)210200135彎曲容許應(yīng)力w(MPa)220210140剪切容許應(yīng)力(MPa)12512080屈服強(qiáng)度s(MPa)390345235線膨脹系

5、數(shù)(1/)1.2×10-51.2×10-51.2×10-5鋼材屈服強(qiáng)度及相關(guān)容許應(yīng)力隨板厚變化根據(jù)橋梁用結(jié)構(gòu)鋼GB/T 714-2000規(guī)定執(zhí)行3.2 荷載及作用參數(shù)計(jì)算采用設(shè)計(jì)參數(shù)按照公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2004）的有關(guān)規(guī)定取值。（1）永久作用A、一期恒載：根據(jù)用鋼量計(jì)算出等效均布荷載近似取126kN/m。B、二期恒載： 車行道橋面鋪裝28.3kN/m兩側(cè)防撞墻20kN/m二恒合計(jì)48.3kN/mC、基礎(chǔ)變位：主墩1cm，過(guò)渡墩0.5cm；考慮不同沉降自由組合，最大沉降差為1.5cm。 （2）可變作用1) 汽車荷載：A、設(shè)計(jì)荷載為公路-I級(jí)，單

6、向3車道，縱向折減系數(shù)按JTG D602004表4.3.1-5取。B、沖擊系數(shù)：按自振頻率選取；3.3容許應(yīng)力根據(jù)公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ 025-86）的有關(guān)規(guī)定，在不同荷載組合下容許應(yīng)力可以相應(yīng)有不同的提高。Q345鋼材的容許應(yīng)力（86規(guī)范）容許應(yīng)力（MPa）軸向應(yīng)力彎曲應(yīng)力剪應(yīng)力200210120主梁正應(yīng)力計(jì)算考慮頂?shù)装逵行Х植紝挾扔绊懀▍⒖細(xì)W洲規(guī)范）。第二體系計(jì)算容許應(yīng)力提高系數(shù)取1.25。位置有效頂板寬度(mm)實(shí)際頂板寬度(mm)邊跨支點(diǎn)1578815850邊跨四分之一1582915850邊跨跨中1582915850邊跨四分之三1582915850中跨支點(diǎn)153961

7、5850中跨四分之一1583815850中跨跨中1583815850中跨四分之4 計(jì)算建模計(jì)算模型主梁、采用梁?jiǎn)卧M，主梁自重采用等效均布荷載模擬。邊界條件采用一般支持連接模擬，中墩設(shè)置一個(gè)縱向固定支座，其余縱向均滑動(dòng)。（40+60+40）m鋼箱連續(xù)梁橋有限元計(jì)算模型4 總體靜力計(jì)算4.1 支座反力達(dá)連壩大橋連續(xù)鋼箱梁支反力計(jì)算支反力(kN)鋼箱梁自重防撞墻及鋪裝支座沉降汽車荷載(含沖擊系數(shù))標(biāo)準(zhǔn)組合邊支點(diǎn)1656.6635112.11748.24151.9中支點(diǎn)7153.32742.1227.82924.413047.6注：邊支點(diǎn)沉降0.5cm，中支點(diǎn)沉降1cm進(jìn)

8、行支座沉降包絡(luò)組合4.2使用階段應(yīng)力計(jì)算結(jié)果使用階段主梁應(yīng)力包絡(luò)圖-上緣使用階段主梁應(yīng)力包絡(luò)圖-下緣使用階段主梁剪力包絡(luò)圖主梁正應(yīng)力驗(yàn)算主梁剪應(yīng)力驗(yàn)算上緣應(yīng)力(MPa)下緣應(yīng)力(MPa)規(guī)范限值是否滿足最大剪應(yīng)力（MPa）規(guī)范限值是否滿足最大拉最大壓最大拉最大壓80.170.558.566.2210是30.9120是4.3 主梁剛度結(jié)構(gòu)變形表荷載主梁部位位移方向位移值(cm)/L(計(jì)算值)/L (規(guī)范限值)標(biāo)準(zhǔn)組合主跨豎向5.731/10471/500邊跨豎向2.241/17851/500主梁結(jié)構(gòu)剛度滿足規(guī)范要求。4.3 第二體系橋面板分析模型車輪荷載作用下U肋下翼緣最大拉應(yīng)力車輪荷載作用下橋

9、面板最大壓應(yīng)力橋面板屈曲應(yīng)力為7478MPa懸臂分析模型懸臂計(jì)算分析最大應(yīng)力圖（1）計(jì)算假定：結(jié)構(gòu)橫隔板間距為3.0m，箱梁腹板間距為3.2m。將U形縱肋簡(jiǎn)化為支承于主梁的橫隔腹板上的梁格，將頂板切開，不計(jì)頂板的剪切剛度?？紤]到縱肋處頂板剪力滯影響，頂板切開時(shí)，縱肋的頂板計(jì)算寬度采用根據(jù)英國(guó)規(guī)范BS5400及公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范征求意見稿中相關(guān)規(guī)定進(jìn)行計(jì)算有效分布寬度的方法計(jì)算。簡(jiǎn)化為橫隔板間3.0m多跨的單根U形縱肋及相應(yīng)的頂板有效分布寬度在橋面鋪裝和重車車輪作用下進(jìn)行驗(yàn)算?？v肋蓋板有效計(jì)算寬度橫隔間距L=3000mm等效跨徑l=1800mm(規(guī)范表(8.2.5-1) 縱肋間距2b=600

10、mm寬跨比b/l=0.167蓋板有效寬度be=600 mm規(guī)范式(8.2.5-1)（2）加載：橋面鋪裝恒載：=0.6x0.08x24=1.152kN/m汽車荷載：取重車輪重為70KN，沖擊系數(shù)1.3，車輪著地面積為760mm（橫橋向）x360mm(縱橋向)（考慮鋪裝的應(yīng)力擴(kuò)散影響）。將車輪分布荷載簡(jiǎn)化為集中荷載計(jì)算。縱肋車輪荷載橫向分配近似按杠桿法計(jì)算。 （3）邊界條件：n跨連續(xù)梁（跨徑3m）。（4）計(jì)算工況：輪載作用在橫隔及兩個(gè)腹板中間； 單格子截面(單位：mm)單元上緣應(yīng)力（單位：MPa）單元下緣應(yīng)力（單位：MPa）由上圖可知，第二體系橋面板最大壓應(yīng)力13.3MPa，U肋最大拉應(yīng)力為43.

11、4MPa。綜合第一和第二體系計(jì)算結(jié)果，橋面板第一體系+第二體系最大應(yīng)力為83.8MPa。橋面板、縱肋匹配驗(yàn)算橋面板與縱肋匹配滿足規(guī)定4.4 穩(wěn)定計(jì)算4.4.1 整體穩(wěn)定鋼箱主梁一階屈曲模態(tài)為主梁豎向，屈曲穩(wěn)定系數(shù)為12800。4.4.2 局部穩(wěn)定4.4.2.1 鋼箱梁底板局部穩(wěn)定對(duì)縱向加勁肋等間距布置的加勁板的彈性屈服系數(shù)k可由以下式計(jì)算： Il=bh33=20×24033=92160000mm2D=Et312(1-v2)=2.1×105×30312×(1-0.32)=519230769.2l=EIlbD=2.1×105×921600

12、00380×519230769.2=98l=Albt=240×20380×30=0.421，=ab=30003200=0.9375l*=1n4n21+nl2-2+12=194×92×1+9×0.421×0.93752-0.93752+12=151l=98<l*=1510=41+nl+1l=41+8+1×98=5.45 =ab=0.93750=5.45k=1+22+nl21+nl=1+0.937522+9×980.93752×1+9×0.421=210.4式中，n=nl+1受壓板被縱向加勁肋分割的子板元數(shù)；nl等間距布置縱向加勁肋根數(shù)；加勁板的長(zhǎng)寬比=a/b;a加勁板的長(zhǎng)度（橫隔板或剛性橫向加勁肋的間距）；b加勁板的寬（腹板或剛性縱向加勁肋的間距）；t加勁板的厚度；l單根加勁肋的截面面積與被加勁板的面積之比l=Al/bt;Al單根加勁肋的截面面積；l縱向加勁肋的相對(duì)剛度l=EIlbD;Il縱向單根加勁肋對(duì)被加勁板的抗彎慣性矩；D單寬板剛度D=Et3121-2;鋼箱梁底板穩(wěn)定計(jì)算-靜力法板件歐拉應(yīng)力3509.8彈性模量E=210000泊松比=0.3板件寬度b=3200板件厚度t=30彈性屈