鋼結(jié)構(gòu)基本原理-2015第5章-鋼箱梁

上節(jié)內(nèi)容概第四章板梁橋第二節(jié)主梁一、主梁構(gòu)成（上、下翼緣和腹板二、主梁梁（經(jīng)濟(jì)梁高、最小梁高—鐵路橋；腹板設(shè)計（高度、厚度））三、主梁翼（最小面積，最大寬度、最小寬度、厚度高度、寬度、 上節(jié)內(nèi)容概第二四、主梁腹板與加腹板強(qiáng)度與穩(wěn)定（寬厚比橫向加勁肋(支承加勁肋及驗算和中間橫向加勁肋(） 上節(jié)內(nèi)容概第二翼緣連腹板連接——一體式和（高強(qiáng)螺栓連接與混凝土橋面板的 第五章鋼梁橋——鋼箱梁第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式與總體布置第二節(jié)主梁第三節(jié) 第四節(jié)鋼箱梁受力分第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式與總體布一、結(jié)構(gòu)形式—簡支梁橋、連續(xù)梁橋和懸臂梁單箱單室，寬跨比 第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式與總體布雙箱單 一第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式與總體布一三箱單 單箱多1第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式與總體布傾傾斜腹板倒梯多箱單多箱單扁平鋼箱

第一一、結(jié)構(gòu)形結(jié)構(gòu)形式與第一一、結(jié)構(gòu)形結(jié)構(gòu)形式與總體布 第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式與總體二、受力特點與翼緣和腹板厚度遠(yuǎn)比高度和寬度小，是典型的閉口薄壁結(jié)

2 t2受壓板件歐拉應(yīng)力為：xcr

xk

12v

b12 ，則b/t≤37.712 ，則b/t≤37.7b

xk2 t

121v2 第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式與總體布二、受力特點與RRb12(1v2tk2fE相對板厚比板件由穩(wěn)定控制第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式與總體布二、受力特點與t（相當(dāng)于中國標(biāo)

f0.6520.13;, 板件邊緣應(yīng)力（壓為正 彎折破畸第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式與總體布二、受力特點與 第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式與總體布二、受力特點與梁高小、適合于立交橋和建筑高度受到限制的橋梁橫隔板和加勁結(jié)構(gòu)等都在箱內(nèi)，外形美便布電煤管屬可作檢和 通。 第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式與總體布崇啟大橋鋼箱第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式與總體布黃石談山立交橋鋼第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式與總體布二、受力特點與 第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式與總體布三、總體布由主梁、橫向聯(lián)結(jié)系和橋面系橫向剛度很大布置比較靈(一)主 ．單箱鋼梁抗彎剛度和抗扭剛度大，截面尺寸較大時，單梁具有較大承載3車道以內(nèi)單箱4~6車道也可采用上下行線完全分離的雙幅單箱 第一節(jié)結(jié)構(gòu)形單箱鋼梁增鋼箱梁采用懸臂式鋼橋面板增1/503m2~4m 第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式與總體布設(shè)挑梁優(yōu)點

第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式與總體布多箱鋼梁布置與雙箱梁橋基本 第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式與總體布(二縱梁橫梁間距增大，橋面板厚度增大。鋼橋面板可不 第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式與總體布(二縱梁與橫梁及第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式與總體布(三作用：使得各主梁受力均勻、支承縱梁和可有效提高橋除單箱梁橋或多幅完全分離式單箱梁橋外，須設(shè)置端橫注意20m梁高通常為主梁高度的 第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式與總體布(四)支座及臨時支點單箱鋼梁橋:梁端必須設(shè)置兩個支座曲。但箱梁整體必須具有足夠的抵多箱鋼梁橋 第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式與總體布鋼量

a簡支組合鋼箱梁(RC橋面 b簡支鋼箱 第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式與總體布四、鋼箱梁橋的用

c連續(xù)鋼箱梁(RC橋面)d鋼箱梁(鋼橋面 一、組成與

第二 箱梁之間有橫向聯(lián)系時，還需要設(shè)置連接結(jié)

箱梁寬度 條第二構(gòu)造 010；52m底板變厚度 第二板或橫肋不焊接(5)箱內(nèi)肋垂直翼受拉翼緣受壓翼緣肋板一側(cè)不二、梁高與

第二主梁要求有足夠的強(qiáng)度和剛度，通常以截面應(yīng)力控制設(shè)計時梁高：高跨比1/20- 單箱結(jié)構(gòu)：寬3~6m居多，最大8m雙箱和多箱結(jié)構(gòu)：寬1.5~4m居多，最大箱梁的高寬單線鐵路寬2.0~2.2m 大，改變梁高簡支梁或連續(xù)梁正彎矩負(fù)彎矩—————2—————43————54————5———2:536——7—四、加勁

第二設(shè) 加勁肋目的 鋼箱梁腹板加勁肋的構(gòu)造和設(shè)計與工形鋼板梁基本通常，鋼箱梁橋的整體剛度比頂?shù)装鍎偠却蟮? 加勁肋剛lEIl其中，Il—EbtD—被加勁板的抗彎Dt—被加勁板板

121v2 第二—42n(1n)(2

(0 1 l n —加勁板的長寬比a—加勁板的長度(b—加勁板的寬(腹板間距n—被加勁肋分隔的局部δl—單根加勁a0—加勁板的臨界寬度比

1n 四、加勁

剛性加 剛性加 柔性加 加勁板的承載力與加勁肋的剛度有密切的關(guān)系 第二五、頂?shù)装遄钚“搴衽c設(shè)計最小板(或腹板、橫隔板)1b xk2 t y《道路橋示方書》規(guī)定的受壓翼緣板必須滿足的最小板厚要鋼材種(相當(dāng)于中國國標(biāo)鋼板厚b/(fn)第二五、頂?shù)装遄钚“搴衽c設(shè)計最小板t 80fnf0.6520.13 12板件邊緣應(yīng)力（壓應(yīng)力為正 第二五、頂?shù)装遄钚“搴衽c設(shè)計應(yīng)力驗算方受拉翼緣加勁肋—受壓加勁板強(qiáng)度計算—有限元法和正容許應(yīng)換算壓板的抗壓強(qiáng)度，受壓柱的長度采用與失穩(wěn)模態(tài)有關(guān)的假想計算長度。2:5極限承載力計 第二換算壓

beftAs blt bef—母材有效寬度

sm

σsm—根據(jù)換算壓柱的相對長細(xì)比

Ey Ey

s

c3c

c ci可查

rse

換算壓第二sm s c y主c 梁c1ec0鋼材種(相當(dāng)于中國標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)--------第二Ey 1 Ey esel—換算壓桿長度max(bt,at0bl)；bt—橫向加 rse—換算壓柱有效截面回轉(zhuǎn)半徑 at0—加勁板的臨界長寬比;at

(1n)1(1n)γ1和γt縱向和橫向加勁肋的12(1v) 12(1v) b

Il;

b I1、It—單根縱向和橫向加勁肋對加母材有效寬

0.702R31.640R20.654R Re—相對寬厚

R0.562sm 12:3λe的函數(shù)，與有效寬度bef有關(guān)，因此，bef須迭代求 第三一、作用與構(gòu)造形中間橫隔板和支點橫隔板,必須具有一定的剛度限制鋼箱梁的畸變和橫向彎曲變形，保持一定的截面形狀支點橫隔板還將承受支座處的局部荷載，起到分散支座反力的作用。 第三構(gòu) 中間橫隔板按挖空比率可分為(a)、框架式b1第三構(gòu)定義：開 AA bh實腹式 剪應(yīng)框架(0.4,0.8)軸力與抗桁架ρ0.8 第三周邊焊接加勁 開口邊緣焊接翼 形式T形截 二、間

第三)LDL 0.14LL

(L(L依據(jù)翹曲應(yīng)力與容許應(yīng)力比值 大跨徑鋼箱梁橋 多用桁架式橫隔三、剛

第三公路鋼橋設(shè)計指南推薦橫隔板剛度滿足L3K20L3d箱梁截面主扇 2b2 2 2

1

1

2

1 2

2

2

Fu—箱梁上頂板截面積（包括加勁肋Fl—箱梁下底板截面積（包括加勁肋Fh—一個腹板的截面積

BuBlH

Ifu—頂板對箱梁對稱軸的慣矩

e

e Ifl—底板

2BB2:

eh h

f l 三、剛

第三

KA—箱梁面積（箱梁板壁中心線圍成的面積桁架式橫隔板X形

K8EA L3bL3L3Y形:K2EA L3bAb—單個斜撐的截A—箱梁面積（箱梁板壁中心線圍成的面積 第三橫隔簡化為框取頂板、底板和腹板24K

48E(bb6hIu Il Ih

KK b 2bh2bh3h2

I I I I2 第三四、橫隔板的實腹u剪應(yīng)力： u

框架

Bu

DlDl當(dāng)鋼箱梁為分離式，，第三四、橫隔板的應(yīng)力對稱桁架式力近似計X

NLb Y形Nb2ATd

第三局部承壓應(yīng)

b

AS—橫向加勁肋凈截面積B—支座墊板寬度；ft下翼ft 豎向應(yīng)

第三平均壓應(yīng)力按 As

Bevbs30tD(bs五、橫隔板計算示例（P190- 上節(jié)內(nèi)容概第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式與總體布 b

xk2 二、受力特點與構(gòu)

12 yt y受壓翼緣必須考慮穩(wěn)t Rbt

12(1v2)f相對板厚比

k R≥0.5板件由穩(wěn)定控制R≥0.6極限承載力將低于屈服強(qiáng)度的90%足夠橫隔板 加勁肋的鋼箱梁優(yōu)點三、總體布12:53：單箱鋼梁橋、雙箱鋼梁橋、多箱鋼梁橋布 上節(jié)內(nèi)容概第一節(jié)結(jié)構(gòu)形式與總體布三、總體布支座及臨時支點布置—單箱鋼梁橋、多箱鋼四、鋼箱梁橋的用第二節(jié)一、組成與 箱梁之間有橫向聯(lián)系時，還需要設(shè)置連接結(jié) 上節(jié)內(nèi)容概第二節(jié)四、加勁肋(設(shè) 加勁肋目的加勁肋剛度比/臨界剛度剛性加勁、柔五、頂?shù)装遄钚“搴褡钚“搴?、?yīng)力驗算方第三節(jié)一、作用與構(gòu)造形12:53支座反力的 上節(jié)內(nèi)容概第三

二、間公路鋼橋設(shè)計指南推薦橫隔板剛度滿足K20分類：實腹式、桁架式、矩形框架 四、橫隔板的應(yīng)力中橫隔板：實腹式剪應(yīng)力、支點橫隔板另有局部承壓應(yīng)力和豎向應(yīng) 受第四節(jié)鋼箱受一、箱梁截面在橫截面縱向彎曲應(yīng)x

w剪應(yīng)其中

MswMM—縱向彎曲正應(yīng)力、剪應(yīng)力(P3和ww—約束扭轉(zhuǎn)翹曲正應(yīng)力、剪s —自由扭轉(zhuǎn)剪wdwd—歪扭變形產(chǎn)生的畸變翹曲正應(yīng)第四節(jié)鋼箱梁一、箱梁截面受力橫向彎曲應(yīng)力s0t0t—單箱梁可作為超靜定框架解析內(nèi)的橫向彎曲應(yīng)力。右為彎矩dt—歪扭變形橫向彎曲應(yīng)恒載占總荷載比值越大縱向彎曲應(yīng)力是主扭轉(zhuǎn)應(yīng)力是次要的足夠數(shù)量橫隔板則畸變應(yīng)力也不大。焊縫疲勞強(qiáng)度箱梁在對稱撓曲時，頂、底板中的剪力滯效應(yīng):3，特別是連續(xù)梁的中間支點處，在設(shè)計時也應(yīng)予以注意。第四節(jié)鋼箱梁受力分二、彎剪分彎曲正應(yīng)鋼箱梁橋頂、底板寬度一般較大，彎曲正應(yīng)力計算時應(yīng)該考慮剪力滯影響。常用剪力滯系數(shù)和有效分布寬度兩種剪力滯系數(shù)法，拉壓軸向應(yīng)力和彎曲正應(yīng)力可表達(dá)x

Myz MzM yIzyIzMyIzyIzMzIyIz MyIzIyzI I yzβy,βy—對y、z軸彎曲時的剪力滯系MyIyIzMzIzIM、M—對y、z軸彎yz

2I I 第四節(jié)鋼箱梁受力分二、彎剪分彎曲剪應(yīng)薄壁單室閉口如圖，任一切口處未知剪力流為;其中：q0為切開的開 QS 部超靜定問題，須應(yīng)用的變形協(xié)調(diào)條

4剪力流（shearflow）”第四節(jié)鋼箱梁受力分薄壁單室閉口根據(jù)在截面切為零的變形協(xié)dsdsqdssq1

q0ss

代

q0對于對稱對于對稱截面，當(dāng)僅在其對稱軸剪力時，依對稱關(guān)系，在此對稱軸上必sq=q+q；若切口和靜 y0的積分點s=0取在對稱軸處，可以直接得到q1=0q=q0，這樣計算更為簡便第四節(jié)鋼箱梁受力分彎曲剪各室都切開，切口處對于沒有公共邊部分，箱壁的剪力流等于閉合剪力流對于有公共邊部分，箱壁的剪力流等于相鄰的箱室閉合j 第四節(jié)鋼箱梁受力分彎曲剪薄壁多室閉口設(shè)箱梁共有n個室，變形調(diào)方程可聯(lián)立nq0dsn

dsi j 或n dsq

ds

q0

qi.1i

j

i

i, ds—對第i室的公共邊部分的積分，當(dāng)?shù)趈室公共i,

流方向與第i室相同時取正 鋼第四鋼三、箱梁自由單箱單室自由扭轉(zhuǎn)定義：箱梁在無縱向約束，截面可(也即圣·維南扭轉(zhuǎn)單箱梁在外扭矩作用下，q=τt為常數(shù)，內(nèi)外扭轉(zhuǎn)平衡方程Mk

qrsdsqrsdsq扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力

A—箱梁薄壁中線所圍面積，rs—扭轉(zhuǎn)中心至箱壁任一點的切線垂直的距 第四節(jié)鋼箱梁受力分三、箱梁自由扭單箱單室變設(shè)x為梁軸方向，u

s

uxu rds rds rds'(x)'sθ‘(x)—扭轉(zhuǎn)率dθ(x)/dx；u0(x)—積分常數(shù)，位移初始積分一周，由點終點位移相

0 第四節(jié)鋼箱梁受力分單箱單室變

ds' rds2'(x)

qds2'(x) sMkqrsdsqrsdsq

'(x) qds/2A kstMk uxuxsdsxsr

GJ

uxu0xxw

轉(zhuǎn)慣 Mk

2As

rds

0為廣義扇性坐sds

0 第四節(jié)鋼箱梁受力分三、箱梁自由單箱單室抗扭慣矩—截面總抗扭慣矩為開口部分與閉口部分抗扭ITIT1IT 4IT

IT2

i

1

t5i 10.63i0.0525i3

bi 第四節(jié)鋼箱梁受力分三、箱梁自由薄壁多室箱梁橋梁常用箱梁 第四節(jié)鋼箱梁受力分四、箱梁約束當(dāng)箱梁有強(qiáng)大橫隔板，扭轉(zhuǎn)時截面自由凸凹受到約束，而使縱向纖維受到拉伸或壓縮，從而產(chǎn)生約束扭轉(zhuǎn)正應(yīng)力與在箱梁截面比較扁平或狹長，或在變截面箱梁中，都有這種基本箱梁扭轉(zhuǎn)時，周邊假設(shè)不變形，切線方向位移v(x)vxr

vrx 式中：rs—由扭轉(zhuǎn)中心到壁厚中線上的點s的切線θ—扭轉(zhuǎn)箱壁上的剪應(yīng)力與正應(yīng)力均 第四節(jié)鋼箱梁受力分四、箱梁約束基本()0uxux0約束扭轉(zhuǎn)正應(yīng)MwwwdA

d2A扇性扇性正應(yīng)則

Mww第四節(jié)鋼箱梁受力分四、箱梁約束約束扭轉(zhuǎn)剪 s類似于薄壁開口截面桿件約束扭轉(zhuǎn)，約束扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力

TwSww IwTw

dMw稱為彎曲扭轉(zhuǎn) d42d2mtxdx4 dx2 EI 第一一、結(jié)構(gòu)形

上節(jié)內(nèi)容概受力體系：簡選用橋面板結(jié)構(gòu)

60≤L≤80由技術(shù)與經(jīng)濟(jì) 上節(jié)內(nèi)容概二、受力特點與構(gòu) b

xk2

相