28 60 28=116m三跨等截面連續(xù)鋼箱梁計算書

1、 跨余杭塘河28+60+28=116m三跨等截面連續(xù)鋼箱梁上部結(jié)構(gòu)計算書計算： 校對： 審核： 泛華工程有限公司浙江設(shè)計分公司二零一零年七月 12 泛華工程有限公司浙江設(shè)計分公司目 錄1.概況12.設(shè)計規(guī)范23.技術(shù)標準24.設(shè)計參數(shù)及荷載25.主梁縱向受力分析計算結(jié)果(橋梁博士計算)45.1縱向分析（第一體系）的有限元模型45.2分析結(jié)果55.3縱向分析（第二體系）的有限元模型91.概況1.1工程背景五常港路跨余杭塘河橋梁位于杭州蔣村新區(qū)，跨越現(xiàn)狀余杭塘河，橋址處現(xiàn)狀河面寬約50米,河道與道路斜交角度為50度。1.2主橋跨徑布置及結(jié)構(gòu)體系跨徑組合：28+60+28m；主橋橋面豎曲線半徑：R=

2、1609.658m；主橋橋面豎曲線縱坡：2.47、-2.50， 橫坡：1.50%；主橋橋面寬：27.5m；結(jié)構(gòu)采用多箱鋼連續(xù)箱梁。橋梁橫斷面：0.25m欄桿+3m人行道+4m非機動車道+0.5m防撞欄桿+12m車行道+0.5m防撞欄桿+4m非機動車道+3m人行道+0.25m欄桿=27.5m1.3主橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計1.3.1鋼箱主梁結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）鋼主梁斷面鋼箱主梁采用正交異性橋面板全焊多箱斷面鋼箱梁，材料采用Q345qC。鋼箱主梁頂板寬27.5m，頂?shù)装鍣M向為平坡，梁高為2200mm ；鋼箱主梁頂板厚1820mm，底板厚1820mm，腹板厚18mm；橋面板、底板采用U型加勁肋，標準橫向間距為600

3、mm，上口寬250mm，下口寬120mm，高200mm、鋼板厚8mm；標準橫向勁性框架縱橋向間距1750mm，鋼箱室橫隔板上設(shè)圓形人孔，人孔直徑為700mm。典型鋼箱梁斷面（2）中跨支撐橫梁、端橫梁中跨橫梁采用工字形截面，梁高與鋼箱主梁同高，支撐隔板板厚24mm，支撐隔板上設(shè)圓形人孔，人孔直徑為700mm。 梁高與鋼箱主梁同高，內(nèi)填混凝土壓重，壓重段混凝土長度約為1416m。端橫梁內(nèi)部設(shè)置縱、橫向加勁及橫隔板。2.設(shè)計規(guī)范（1）市政公用工程設(shè)計文件編制深度規(guī)定（建設(shè)部）（2）城市道路設(shè)計規(guī)范 （CJJ37-90）（3）內(nèi)河通航標準（GB50139-2004）（4）橋梁用結(jié)構(gòu)鋼（GB/T714-

4、2000）（5）公路工程技術(shù)標準（JTJ B01-2003）（6）公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTG D60-2004）（7）公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（JTG D62-2004）（8）公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（JTG D63-2007）（9）公路橋梁抗震設(shè)計細則（JTG B02-01-2008）（10）公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 （JTJ025-86）（11）公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范 （JTJ041-2000）參考規(guī)范 ：（1）鋼橋、混凝土橋及結(jié)合橋（BS5400）（2）美國公路橋梁設(shè)計規(guī)范（AASHTO）3.技術(shù)標準1、道路等級：城市支路2、荷載標準：公路級，人群按規(guī)范取值；4.

5、設(shè)計參數(shù)及荷載4.1材料參數(shù)1）混凝土混凝土彈性模量和設(shè)計強度（MPa）混凝土C30C40C50彈性模量 Ec300003250034500剪切模量 Gc129001419015050軸心抗壓設(shè)計強度fcd16.118.422.4抗拉設(shè)計強度ftd1.521.651.83泊桑比 c=0.2熱膨脹系數(shù)=0.000010/2） 鋼材主橋鋼材采用Q345qC鋼，鋼材主要力學(xué)性能為：彈性模量 E=210000 MPa剪切模量 G=81000 MPa泊桑比 c =0.3熱膨脹系數(shù)為0.000012/4.2設(shè)計荷載1）恒載:結(jié)構(gòu)自重：主梁重量按照實際重量計入。鋪裝：10cm鋼纖維混凝土+（520.7）cm

6、瀝青混凝土鋪裝 （車行道范圍）；欄桿：8kN/m×216kN/m；人行道自重：15kN/m×230kN/m；2）基礎(chǔ)變位:最大計算沉降差 0.02m3）溫度:鋼結(jié)構(gòu)溫度變化按地區(qū)最高和最低溫度確定，考慮到鋼結(jié)構(gòu)溫度變化大于大氣溫度，計算時取溫度15，則升溫30，降溫取25。鋼箱梁截面溫度變化梯度參考BS5400取值。4）地震： 地震基本烈度六度。4.3荷載組合 荷載組合方式參照下表:荷載組合方式參照表荷 載 的 組 合恒載組合一：恒載+活組合二：恒載+活+溫度變化+支座沉降5.主梁縱向受力分析計算結(jié)果(橋梁博士計算)鋼箱主梁的縱向分析包括兩個部分：一是主梁整體截面的第一體系

7、受力分析；二是支承在橫向勁性框架上的U形肋構(gòu)成的連續(xù)梁的第二體系受力分析。最終受力應(yīng)為第一、第二體系應(yīng)力的疊加。5.1縱向分析（第一體系）的有限元模型縱向分析（第一體系）采用橋梁分析專用軟件Midas CIVIL，采用梁格法建模有限元模型下圖 ：全橋共分為604個單元，其中 縱向分析的有限元模型5個箱型斷面、中橫梁、端橫梁、正橫隔板、斜橫隔板截面綜合考慮剪力滯效應(yīng)（有效寬度）懸臂段受力的有效性后，按面積與慣性矩相等的原則等效為工字形截面（箱梁抗扭慣性矩采用midas截面計算器計算后單獨自設(shè)定，典型的截面抗扭慣性矩為0.248m4），有效截面范圍內(nèi)的U型肋計入截面慣性矩。根據(jù)規(guī)范，彎矩計算可采用

8、全斷面計算，僅彎曲應(yīng)力、變形考慮有效寬度影響。典型的截面幾何特性見下表： 典型截面幾何特性表 單箱位置截面高度（m）截面面積（m2）截面抗彎慣性矩（m4）截面底緣到中性軸的距離（m）截面模量W上（m3）截面模量W下（m3）中箱 2.20.28320.2441.43660.31960.1698 邊箱 2.20.30260.25551.48250.35610.1723注： 頂板采用水平橫坡。5.2分析結(jié)果5.2.1典型荷載作用下受力情況給出典型荷載作用的彎矩圖見下圖（單位kN·m）：圖5.2 自重作用下的主梁最大、最小彎矩圖（支點-18883.0KNm、跨中12509.0KNm）圖5.3

9、 汽車荷載作用下的主梁最大、最小彎矩圖（支點-4394.0KNm、跨中4154.0KNm）圖5.4 支座不均勻沉降組合（2cm）作用下的主梁彎矩圖（支點-2688.0KNm、跨中2688.0KNm）圖5.5組合二的主梁剪力圖（支點-2607.0KNm、跨中3019.0KNm）5.2.2應(yīng)力、變形驗算1、正常使用階段鋼主梁應(yīng)力計算正常使用階段荷載組合一（恒載+活）下的鋼主梁應(yīng)力計算見圖5.6 （單位：kN·m）。頂板應(yīng)力（最大值為72.8Mpa）底板應(yīng)力（最大值為-152.9Mpa）圖5.6 正常使用階段荷載組合一下的鋼主梁應(yīng)力圖正常使用階段荷載組合二（恒載+活+溫度變化 +支座沉降）

10、下的鋼主梁應(yīng)力計算見圖5.7。頂板應(yīng)力(最大值為80.79Mpa)底板應(yīng)力(最大值為-169.4Mpa)圖5.7 正常使用階段荷載組合二下的鋼主梁應(yīng)力圖滿足規(guī)范要求（允許值210MPa ）。2、剪應(yīng)力驗算組合二下的剪力包絡(luò)圖見圖5.8（單位：kN）。圖5.8 正常使用階段荷載組合二下的剪力圖則中支點剪應(yīng)力為41.9MPa，邊支點處剪應(yīng)力為34.3MPa。滿足規(guī)范要求（允許值120MPa）。3、變形驗算人群、汽車活載產(chǎn)生的撓度包絡(luò)圖見圖5.9（單位：mm）。圖5.9 汽車、人群活載產(chǎn)生的撓度包絡(luò)圖滿足規(guī)范要求（中跨最大值為21.9mm，允許值L/600=100mm）。 （邊跨最大值4.51mm、

11、允許值L/600=46.67mm）5.2.3預(yù)拱度設(shè)置預(yù)拱度設(shè)置對直梁包括預(yù)拋高，對彎梁還包括預(yù)扭轉(zhuǎn)。對本橋由于預(yù)扭轉(zhuǎn)很小，不設(shè)預(yù)扭轉(zhuǎn)。預(yù)拋高設(shè)置為恒載加活載（不含沖擊）產(chǎn)生撓度的一半并考慮一定的焊接加工誤差，具體見相應(yīng)施工圖。5.3縱向分析（第二體系）的有限元模型 1）、模型的簡化結(jié)構(gòu)橫隔板間距為1.75m，箱梁腹板間距為2.6m。將U形縱肋簡化為支承于主梁和橫隔板腹板上的梁格，將頂板切開，不計平板的剪切剛度。考慮到縱肋處頂板剪力滯影響，頂板切開時，縱肋的頂板計算寬度采用根據(jù)英國規(guī)范BS5400中相關(guān)規(guī)定進行計算有效分布寬度的方法計算。鋼箱梁典型斷面與橋面板體系梁格結(jié)構(gòu)簡圖如下圖所示。 單箱

12、典型斷面 加勁肋平面可簡化為橫隔板間1.75m一跨的單根U形縱肋及相應(yīng)的頂板有效分布寬度在橋面鋪裝及重車車輪荷載作用下進行驗算?？v肋蓋板有效寬度的計算：；等效跨徑縱肋間距：；有效寬度： 有效寬度取。等效縱肋截面如下圖所示。2）、計算荷載橋面鋪裝恒載：汽車活載：取重車輪重為70kN；沖擊系數(shù)1.3；車輪著地面積為900mm（橫橋向）×400mm（縱橋向）(考慮鋪裝的應(yīng)力擴散影響)。將車輪分布荷載簡化為集中荷載計算?？v肋車輪荷載橫向分配近似按杠桿法計算，如下圖所示： 縱肋車輪橫向分配（mm）一根縱肋分配到的輪重為：；3）、計算結(jié)果單根U形縱肋及相應(yīng)的頂板有效分布寬度在橋面鋪裝及重車車輪荷

13、載作用下的第二體系應(yīng)力計算模型如下圖所示：第二體系應(yīng)力計算結(jié)果如下表所示：構(gòu)件截面彎矩（kN.m)應(yīng)力（Mpa）恒+活上緣 下緣 縱肋跨中12.73-10.3833.3支點15.4812.61-40.5U形縱肋及相應(yīng)頂板有效分布寬度的上緣正應(yīng)力包絡(luò)圖如下：U形縱肋及相應(yīng)頂板有效分布寬度的下緣正應(yīng)力包絡(luò)圖如下：由以上圖表可知，第二體系橋面板最大應(yīng)力水平為-33.3 Mpa，U形縱肋最大應(yīng)力水平為40.5 Mpa。3、上部結(jié)構(gòu)分析驗算結(jié)論綜合第一體系和第二體系計算結(jié)果，橋面板第一體系+第二體系最大應(yīng)力為114.09Mpa，鋼梁底板最大應(yīng)力為-169.4Mpa，縱向U肋最大應(yīng)力為-169.4Mpa，均滿足強度和剛度要求。4、 腹板穩(wěn)定性驗算本橋鋼腹板同時設(shè)置了豎向的加勁肋。根據(jù)公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（JTT 02586）第1.5.10條規(guī)定，為保證板梁腹板的局部穩(wěn)定,應(yīng)滿足以下條件:(1)無加勁肋時：h0/<70(A3鋼)和h0/<60(16錳鋼)；(2)僅設(shè)豎向加勁肋：70<h0/<160(A3鋼)和60<