橋梁鋼箱梁計算書(共35頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上某鋼箱梁復核計算報告專心-專注-專業(yè)目 錄1 概述1.1 鋼箱梁概況 主梁為四跨一聯(lián)的連續(xù)鋼箱梁，兩幅橋錯孔布置，位于半徑R=1190m的平面圓曲線上，跨徑布置為(25+35+35+25)m，每幅橋頂面寬17.25m，箱梁頂板為單向橫坡2%，箱梁中心線位置梁高1.8m，采用單箱三室閉合截面。橋面鋪裝為防水粘結(jié)層(環(huán)氧粘結(jié)層+5mm碎石覆蓋)+3.0cm環(huán)氧瀝青混凝土+4cm高彈改性瀝青SMA13 鋼箱梁為正交異性板,一般截面:頂面板厚14mm，底面板厚14mm,設4道豎直腹板,厚度12mm,頂板采用U型加勁肋，厚8mm、高260mm、間距600mm,底板采用T型加勁肋

2、,豎肋厚8mm、高120mm；水平肋厚10mm、100mm寬，腹板加勁肋厚度14mm、高度160mm，橫隔板采用板結(jié)構(gòu), 間距2m,板厚為10mm。圖1.1 鋼箱梁立面圖1.2 鋼箱梁標準斷面1.2 鋼梁的安裝及頂推鋼箱梁節(jié)段的存放,應在內(nèi)縱腹板與橫隔板的交點處需設臨時支腿支承.整節(jié)段或分段鋼箱梁運至11號墩附近的頂推平臺位置,由吊車提升至頂推平臺上,一次安裝及頂推的長度為23個梁段。在每道縱腹板底設一條聚四氟乙烯滑道,滑道寬度應大于50厘米,長度應大于3.0米。導梁長度由施工單位根據(jù)實際情況自行確定，計算導梁長度為22米.兩梁段間面板及底板的橫向工地焊縫采用單面焊雙面成型工藝,為此底板拼接縫

3、附近的U型肋可做局部嵌補。2 計算模型與方法2.1 計算參數(shù)2.1.1 材料 鋼材Q345qd：彈性模量E=2.1×105MPa，剪切模量G=0.81×105MPa。2.1.2 計算荷載（1）恒載 鋼材78.5kN/m3，鋪裝23kN/m3，防撞欄桿10kN/m。（2）活載 設計荷載：公路級。 人群荷載：3.5KN/m²；（3）溫度荷載 整體升溫40、整體降溫20，溫度梯度40。（4）支座沉降 12#、16#墩為0.5cm，13#、14#、15#墩0.8cm。2.2 荷載組合（1）組合一：恒載汽車（2）組合二：恒載汽車+步道人群+溫度+沉降2.3 計算模型 采用S

4、AP2000空間桿系計算，計算模型如下圖，鋼箱梁截面幾何特性如下表。圖2.3.1 計算模型表2.3.1 截面幾何特性截面幾何特性構(gòu) 件主梁位 置標準截面材 質(zhì)Q345計算截面毛截面Upper.Flg (mm)(2500+12250+2500)x14Web (mm)2-Web1800x12Lower.Flg (mm)(26+12250+26)x14Upper.I-Rib (mm)6-I-Rib160x14Upper.U-Rib (mm)25-300x260x184x8Lower.I-Rib (mm)29-I-Rib176x11Lower.U-Rib (mm)0-0x0x0x0中性軸 Yo(cm)

5、19.91上緣距離 Yu (cm)71.5下緣距離 Yl (cm)111.3面積 A (cm2)6703.8抗扭慣矩 J (cm4)96,351,021面內(nèi)慣矩Ix(cm4)45,087,695面外慣矩Iy(cm4)978,119,1533 主梁內(nèi)力 主梁彎矩、剪力和扭矩包絡如下圖。3.1.1 頂推施工階段圖3.1.1 彎矩圖（kN-m） 圖3.1.2 剪力圖（kN）圖3.1.3 扭矩圖（kN-m）圖3.1.4 反力圖（kN）3.1.2 （恒載活載）組合一3.1.3 （恒載活載支座沉降溫度）組合二4 主梁應力4.1 控制斷面內(nèi)力4.1.1 頂推施工階段頂推施工階段控制斷面內(nèi)力控制斷面剪力(kN

6、)扭矩(kN-m)彎矩(kN-m)前支點-1464.652.09990.04.1.2 （恒載活載）組合一（恒載活載）組合控制斷面內(nèi)力控制斷面剪力(kN)扭矩(kN-m)彎矩(kN-m)邊跨跨中-1129.64-1769.1510770.6525-35m中間支點-3679.26-3057.52-18123中跨跨中-966.235-2132.8214695.5335-35m中間支點-3816.21-3012.12-21430.44.1.3 （恒載活載支座沉降溫度）組合二（恒載活載支座沉降溫度）組合控制斷面內(nèi)力控制斷面剪力(kN)扭矩(kN-m)彎矩(kN-m)邊跨跨中-1621.66-1826.8

7、920160.5125-35m中間支點-3874.05-3418.07-27816.8中跨跨中-1161.03-2313.8728750.5135-35m中間支點-4087.37-3295.82-28797.6 由表可知頂推施工階段不控制設計，僅需對運營階段進行應力驗算。4.2 截面有效寬度考慮剪力滯的影響，按現(xiàn)代鋼橋中第一體系計算截面有效寬度?？玳g斷面：中間支點斷面：式中，b為主梁腹板間距的一半或懸臂板寬度；l為換算跨徑。表4.2.1 主梁有效寬度計算表截面位置計算跨徑(mm)結(jié)構(gòu)計算寬度b(mm)有效寬度be (mm)折減系數(shù)Be/B懸臂邊箱內(nèi)中箱內(nèi)總寬B懸臂邊箱內(nèi)中箱內(nèi)總寬Be25m邊跨

8、跨間頂板2000025002042.5204017250 2125 1830 1828 15224 0.883 底板20000262042.5204012302 26 1830 1828 11026 0.896 35m中跨跨間頂板2100025002042.5204017250 2155 1849 1848 15403 0.893 底板21000262042.5204012302 26 1849 1848 11145 0.906 25-35跨中間支點頂板1200025002042.5204017250 1472 1551 1550 12250 0.710 底板12000262042.52040

9、12302 26 1551 1550 9359 0.761 35-35跨中間支點頂板1400025002042.5204017250 1580 1651 1649 13062 0.757 底5204012302 26 1651 1649 9954 0.809 4.3 局部穩(wěn)定系數(shù) 軸心受壓板件的局部穩(wěn)定系數(shù)由相對寬厚比R按下式計算 式中 b加勁板的寬（腹板或剛性縱向加勁肋的間距）；t被加勁板板厚；E彈性模量；v泊松比；k加勁板的彈性屈曲系數(shù)，加勁肋的剛度符合條款5.2.6項規(guī)定時，可參考附錄A的簡化公式計算。 鋼箱梁腹板和橫隔板圍成的翼緣板部分，當縱向加勁肋等間距布置

10、時，加勁板的彈性屈曲系數(shù)k可由以下式計算： 時 時 式中，nnl1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); a加勁板的長寬比a=a/b； a加勁板的長度（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加勁板的厚寬;dl單根加勁肋的截面面積與被加勁板的面積之比；Al單根加勁肋的截面面積；縱向加勁肋的相對剛度；Il縱向單根加勁肋對被加勁板的抗彎慣矩；D單寬板剛度；表4.3.1 局部穩(wěn)定系數(shù)板件頂板懸臂（加強耳板）頂板懸臂（未加強耳板）頂板箱內(nèi)底板彈性屈曲系數(shù)k274.2 29.1 784.0 400.0 相對寬厚比R0.459 1.409 0

11、.443 0.621 局部穩(wěn)定系數(shù)fl0.92 0.37 0.94 0.78 材料容許應力s210210.0 210210構(gòu)件容許應力fl s193.3 78.7 196.6 163.5 4.4 控制截面應力 控制截面應力計算結(jié)果如下表，應力滿足要求，有較大的余富。如果采用雙箱截面設計可以減少用鋼量。（恒載活載）組合控制截面應力截面幾何特性構(gòu) 件25m邊跨35m邊跨25m35m中間支座35m35m中間支座Upper.Flg (mm)(2125+10976+2125) x14(2125+11092+2125) x14(1472+9304+1472) x14(1580+9902+1580) x14

12、Web (mm)4-Web1800 x124-Web1800 x124-Web1800 x124-Web1800 x12Lower.Flg (mm)(26+10976+26) x14(26+11092+26) x14(26+9304+26) x14(26+9902+26) x14Upper.I-Rib (mm)0-I-Rib0 x00-I-Rib0 x00-I-Rib0 x00-I-Rib0 x0Upper.U-Rib (mm)17-300 x260 x184 x817-300 x260 x184 x815-300 x260 x184 x815-300 x260 x184 x8Lower.I-

13、Rib (mm)22-I-Rib176 x1122-I-Rib176 x1120-I-Rib176 x1120-I-Rib176 x11Lower.U-Rib (mm)0-0 x0 x0 x00-0 x0 x0 x00-0 x0 x0 x00-0 x0 x0 x0中性軸 Yo(cm)15.1815.0913.3013.32上緣距離 Yu (cm)76.276.378.178.1下緣距離 Yl (cm)106.6106.5104.7104.7面積 A (cm2)5944.25976.75139.45337.1抗扭慣矩 J (cm4)84,888,47885,929,93969,938,68075

14、,270,948面內(nèi)慣矩Ix(cm4)39,407,92039,682,56333,622,97335,211,225面外慣矩Iy(cm4)828,510,018848,513,369496,885,621586,852,794斷面內(nèi)力彎矩 Mb(kNm)1077114695.53-18122.96-21430.44剪力 Sb(kN)-1130-966.2347-3679.255-3816.205軸力 N(kN)扭矩Mt(kNm)-1769.151-2132.815-3057.523-3012.119截面應力上緣應力u (MPa)壓應力：-21<193.3壓應力：-28<193.3

15、拉應力：42<210拉應力：48<210容許值、驗算結(jié)果193.3OK193.3OK210OK210OK下緣應力l (MPa)拉應力：29<210拉應力：39<210壓應力：-56<163.5壓應力：-64<163.5容許值、驗算結(jié)果210OK210OK163.5OK163.5OK腹板剪應力(MPa)-13<-120-11<-120-43<-120-44<-120容許值、驗算結(jié)果120OK120OK120OK120OK腹板換算復合應力0.03<1.100.05<1.100.21<1.100.24<1.10容許值

16、、驗算結(jié)果1.10OK1.10OK1.10OK1.10OK（恒載活載支座沉降溫度）組合控制截面應力截面幾何特性構(gòu) 件25m邊跨35m邊跨25m35m中間支座35m35m中間支座Upper.Flg (mm)(2125+10976+2125) x14(2125+11092+2125) x14(1472+9304+1472) x14(1580+9902+1580) x14Web (mm)4-Web1800 x124-Web1800 x124-Web1800 x124-Web1800 x12Lower.Flg (mm)(26+10976+26) x14(26+11092+26) x14(26+9304

17、+26) x14(26+9902+26) x14Upper.I-Rib (mm)0-I-Rib0 x00-I-Rib0 x00-I-Rib0 x00-I-Rib0 x0Upper.U-Rib (mm)17-300 x260 x184 x817-300 x260 x184 x815-300 x260 x184 x815-300 x260 x184 x8Lower.I-Rib (mm)22-I-Rib176 x1122-I-Rib176 x1120-I-Rib176 x1120-I-Rib176 x11Lower.U-Rib (mm)0-0 x0 x0 x00-0 x0 x0 x00-0 x0 x

18、0 x00-0 x0 x0 x0中性軸 Yo(cm)15.1815.0913.3013.32上緣距離 Yu (cm)76.276.378.178.1下緣距離 Yl (cm)106.6106.5104.7104.7面積 A (cm2)5944.25976.75139.45337.1抗扭慣矩 J (cm4)84,888,47885,929,93969,938,68075,270,948面內(nèi)慣矩Ix(cm4)39,407,92039,682,56333,622,97335,211,225面外慣矩Iy(cm4)828,510,018848,513,369496,885,621586,852,794斷面

19、內(nèi)力彎矩 Mb(kNm)2016128750.51-27816.83-28797.55剪力 Sb(kN)-1130-1161.033-3874.053-4087.374軸力 N(kN)扭矩Mt(kNm)-1769.151-2313.866-3418.071-3295.817截面應力上緣應力u (MPa)壓應力：-39<193.3壓應力：-55<193.3拉應力：65<200拉應力：64<200容許值、驗算結(jié)果193.3OK193.3OK210OK210OK下緣應力l (MPa)拉應力：55<210拉應力：77<210壓應力：-87<163.50壓應力：

20、-86<163.5容許值、驗算結(jié)果210OK210OK163.5OK163.5OK腹板剪應力(MPa)-13<-120-13<-120-45<-120-47<-120容許值、驗算結(jié)果120OK120OK120OK120OK腹板換算復合應力0.09<1.100.16<1.100.33<1.100.34<1.10容許值、驗算結(jié)果1.10OK1.10OK1.10OK1.10OK5 加勁肋驗算5.1 主梁頂?shù)装寮觿爬甙凑展蜂摻Y(jié)構(gòu)橋梁設計規(guī)范征求意見稿計算定加勁肋的剛度Il宜滿足下式要求：nnl1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

21、加勁肋根數(shù); a加勁板的長寬比a=a/b； a加勁板的長度（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加勁板的厚寬;dl單根加勁肋的截面面積與被加勁板的面積之比；Al單根加勁肋的截面面積；縱向加勁肋的相對剛度；Il縱向單根加勁肋對被加勁板的抗彎慣矩；D單寬板剛度；E彈性模量。 主梁頂?shù)装寮觿爬邉偠扔嬎憬Y(jié)果如下表，頂?shù)装鍎偠葷M足要求，但耳板剛度不滿足要求。表 主梁頂?shù)装寮觿爬邉偠扔嬎惆寮敯鍛冶垌敯逑鋬?nèi)底板耳板加勁板厚t14141414加勁板寬b2500408040802500橫向加勁間距aa2000200020002000縱向加勁加勁肋根數(shù)nl81398 加

22、勁肋腹板寬度br160260120120加勁肋腹板厚度tr14888 加勁肋翼板寬度br0921000加勁肋翼板厚度tr08100縱向加勁間距277.778291.4408277.778等分數(shù)n=nl+1n914109要求加勁肋面積Areq389408571389要求加勁肋寬度br66.7115.292.676.4要求加勁肋厚度tr48.631.463.548.6bt3/11a/b0.8000.4900.4900.800al22402080960960dl0.0640.0360.0170.027Il1.91E+079.66E+071.90E+074.61E+06g30.794.918.77.4

23、a04.16.03.72.9t011.612.117.011.6geq136.320.311.228.7geq20.30.10.20.3geq3255.3591.8233.6202.0geq24.515.211.119.3Ieq1.53E+071.54E+071.13E+071.21E+07OKOKOKOUT5.2 主梁腹板加勁肋 腹板橫向加勁肋的間距a由應滿足以下要求：式中 tw腹板的厚度； 標準組合下的腹板剪應力。腹板橫向加勁肋慣性矩應滿足以下要求：式中 It單側(cè)設置橫向加勁肋時加勁肋對于與腹板連接線的慣性矩，或雙側(cè)對稱設置橫向加勁肋時加勁肋腹板中心線的慣性矩； 腹板縱向加勁肋滿足以下要求

24、：式中 Il單側(cè)設置橫向加勁肋時加勁肋對于與腹板連接線的慣性矩，或雙側(cè)對稱設置橫向加勁肋時加勁肋腹板中心線的慣性矩； a腹板橫向加勁肋間距。 腹板加勁肋計算結(jié)果如下表，橫向加勁間距不滿足要求，建議橫隔板間增加一道加勁肋；縱向加勁肋剛度滿足要求，中間腹板可以僅在一側(cè)設置加勁肋，取消另一側(cè)的加勁肋。腹板厚t12腹板高h1800橫向加勁間距aa2000加勁肋寬厚比br/tr14剪應力tt47要求橫向加勁間距aa1663OUT縱向加勁肋要求剛度Il寬度br160厚度tr14剛度Il驗算OK5.3 支座加勁肋5.3.1 支座反力 支座反力如下表。表 支座反力（kN）墩恒載活載恒載活載支座沉降溫度內(nèi)側(cè)支座

25、外側(cè)支座內(nèi)側(cè)支座外側(cè)支座12#MAX 1,313 1,678 1,429 1,808 MIN 375 188 452 255 13#MAX 3,156 3,473 3,625 3,887 MIN 1,898 1,318 1,922 1,491 14#MAX 3,626 3,842 4,219 4,577 MIN 1,804 1,634 2,055 1,834 15#MAX 3,196 3,514 3,560 3,824 MIN 1,796 1,250 2,011 1,541 16#MAX 1,316 1,681 1,432 1,811 MIN 379 192 453 255 5.3.2 支座加

26、勁肋構(gòu)造圖5.3.2.1 12#、16#墩支座加勁肋圖5.3.2.1 13#、15#墩支座加勁肋圖5.3.2.3 14#墩支座加勁肋5.3.3 支座加勁肋驗算支點橫隔板需要驗算橫隔板和支點加勁肋的局部承壓應力和豎向應力，其計算公式如下。局部承壓應力如圖5.3.3.1，式中，sb為局部承壓容許應力；RV為支座反力；As為橫向加勁肋凈截面積；tD為橫隔板厚度；Be為橫隔板有效寬度，考慮支點板的45°的擴散作用Be=B+2tf；B為支座墊板寬度；tf為下翼板厚度。豎向應力支座反力的作用下，橫隔板和加勁肋中豎向應力的實際大小和分布非常復雜，通常要用空間有限元方法才能求得較為滿意的結(jié)果。為了簡

27、化計算，當梁高不大時，工程設計中近似簡化為等效壓桿計算。壓桿的有效面積如圖5.3.3.1所示，壓桿的壓應力沿高度的分布近似為三角形分布（圖5.3.3.2），支承墊板處的最大有效斷面平均壓應力按下式近似計算： 式中，sc為軸心受壓容許壓應力；Bev為腹板豎直方向應力有效計算寬度，如圖5.3.3.1所示，按下式計算：Bev=bs+30tD （bs<30tD）Bev=60tD （bs30tD） 圖5.3.3.1 支點橫隔板局部承壓面積 圖5.3.3.2 支點橫隔板豎向應力 支座加勁肋驗算如下表，除14墩支座外，其余支座加勁肋滿足設計要求。14墩支座處腹板較薄，建議增設加勁肋或?qū)ο淞焊拱暹M行加強

28、，否則不滿足設計要求。支座12#、16墩13#、15墩14墩(腹板加強)14墩(腹板未加強)腹板厚t16204040加勁肋根數(shù)n4442寬度br240300300300厚度tr30303030間距a2502506000加勁肋面積As(mm2)28800360003600018000支座反力R(kN)1811388745774577豎向應力腹板有效面積Ae(mm2)44805600252001200計算面積33280416006120019200應力108.8 186.9 149.6 476.8 承壓應力s(MPa)200200200200驗算OKOKOKOUT局部承壓應力 支墊板寬Bbe460

29、460740740腹板有效面積Abe(mm2)736092002960029600計算面積36160452006560047600應力50.1 86.0 69.8 96.2 承壓應力s(MPa)300300300300驗算OKOKOKOK5.3.4 頂推施工加勁肋驗算 頂推施工中腹板及加勁肋驗算如下表，腹板及加勁肋滿足設計要求，并且有較大的余富?？紤]到局部加勁肋對鋼箱梁底板疲勞不利，建議可以考慮適當減少加勁肋。支點頂推施工前支點腹板厚t12加勁肋根數(shù)n20寬度br200厚度tr14間距a250加勁肋面積As(mm2)56000支座反力R(kN)1811豎向應力腹板有效面積Ae(mm2)2736

30、0計算面積83360應力31.3 承壓應力s(MPa)200驗算OK局部承壓應力 支墊板寬Bbe2500腹板有效面積Abe(mm2)30000計算面積86000應力15.2 承壓應力s(MPa)300驗算OK6 中間橫隔板驗算6.1 橫隔板構(gòu)造圖6.1.1 橫隔板構(gòu)造6.2 橫隔板的開口率 根據(jù)橫隔板的開口率不同可以分為以下結(jié)構(gòu)形式，當時，橫隔板可視為實腹式；當，為桁架式；當時，可視為框架式。橫隔板開口率計算如下表，中間橫隔板為框架式。圖6.1.1 橫隔板開口率表6.1.1 橫隔板開口率B4.08H1.8b3.08h0.9r0.61 6.3 橫隔板最小剛度橫隔板的最小剛度K應該滿足下式要求：矩

31、形框架式橫隔板的剛度K可由下式近似求得：式中：E為彈性模量； LD為兩橫隔板間距（m），按下式計算； L為橋梁等效跨徑（m）。E為鋼材的彈性模量；IDw為箱梁截面主扇性慣矩，由下式求得：其中，F(xiàn)u為箱梁上頂板截面積（包括加勁肋）；Fl為箱梁下底板截面積（包括加勁肋）；Fh為一個腹板的截面積；a1 ，a2由下式確定：a1，a1而e，f由下式計算：e，fIfu為頂板對箱梁對稱軸的慣矩；Ifl為底板對箱梁對稱軸的慣矩；H為腹板長度。圖6.3.1 橫隔板截面符號b為框架的寬度；h為框架的高度；Iu, Il, Ih分別為頂板、底板和腹板處橫隔板簡化為框架截面的慣性矩，將橫隔板簡化為框架計算。其中，橫隔板的加強翼緣或加強加勁肋簡化框架截面的下翼板；橫隔簡化為框架截面的腹板；分別取頂板、底板和腹板厚度的24倍寬度作為框架截面的上翼板有效寬度；為開口率修正系數(shù)，圖中B,H分別為箱梁的寬度和高度。 (a) (b) (c)圖6.3.2 框架式橫隔板 (a) B/H=1.0時 (a) B/H=2.0時圖6.3.3 橫隔板剛度修正系數(shù) 箱梁要求的最小剛度計算如下表。圖6.3.1 最小剛度要求計算橫隔板位置符號中間橫隔板頂板厚Tu0.014底板厚Tl0.014腹板厚t0.012主梁高H1.800腹板高h1.772頂板突出距b12.500底板突出距b2