钢箱梁—40+60+40钢箱梁计算书

B、冲击系数：按自振频率选取；
3.3 容许应力
根据《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》 （JTJ 025-86 ）的有关规定，在不同荷载组合下容 许应力可以相应有不同的提高。
Q345 钢材的容许应力（ 86 规范）
容许应力（ MPa）
轴向应力 弯曲应力
剪应力
200
210
120
主梁正应力计算考虑顶底板有效分布宽度影响（参考欧洲规范）
4.4.2 局部稳定 4.4.2.1 钢箱梁底板局部稳定
对纵向加劲肋等间距布置的加劲板的弹性屈服系数 k 可由以下式计算：
12800。
γl = = ，
=
γl =98<γl *=151
α0=
α=
≤α0=5.45
k=
式中，
n=nl +1——受压板被纵向加劲肋分割的子板元数； nl ——等间距布置纵向加劲肋根数；
2.ห้องสมุดไป่ตู้ 技术标准
（1）公路等级：双向 6 车道，一级公路。 （2）设计荷载：公路－ I 级。 （3）设计基准期： 100 年。 （4）设计安全等级：一级。 （5）环境类别： I 类。 （6）主桥纵断面： -1.5%纵坡。 （7）桥梁宽度：单幅桥宽 15.75m，单幅行车道净宽 14.75m。 （8）桥面铺装：反应性树脂做防水层铺装 8cm。 （9）地震：地震动峰值加速度系数为 0.15g。
198.3MPa f y 345MPa
1
( 1) 1
( 1 )2 ( )2 0.22 1
2
ul
2
ul
u
腹板局部稳定性满足要求
0.1 0.69)
(0.27
0.25 0.69) 1 1.53
4.5 支点加劲肋验算
4.5.1 支点加劲肋局部承压应力验算
Bev 1100mm
As 23040mm2
t w 24m m
220
剪切容许应力 [ τ ](MPa)
125
屈服强度 σs(MPa)
390
线膨胀系数 (1/ ℃ )
1.2 ×10-5
钢材屈服强度及相关容许应力随板厚变化根据
《桥梁用结构钢》 GB/T 714-2000 规定执行
Q345qC 2.1 × 105 8.1 × 104
0.3 200
210 120
345 1.2 × 10-5
。第二体系计算容许应力提高
系数取 1.25 。
边跨 中跨
位置 支点
边跨四分之一 边跨跨中
边跨四分之三 支点
中跨四分之一 中跨跨中
中跨四分之三
有效顶板宽度 (mm) 15788 15829 15829 15829 15396 15838 15838 15838
实际顶板宽度 (mm) 15850 15850 15850 15850 15850 15850 15850 15850
B、二期恒载：
车行道桥面铺装
28.3
kN/m
两侧防撞墙
20
kN/m
二恒合计
48.3
kN/m
C、基础变位：主墩 1cm，过渡墩 0.5cm；考虑不同沉降自由组合，最大沉降差为
1.5cm。
（ 2）可变作用 1) 汽车荷载：
A、设计荷载为公路 -I 级，单向 3 车道，纵向折减系数按 JTG D60－2004 表 4.3.1-5 取。
桥向 ) （考虑铺装的应力扩散影响） 。将车轮分布荷载简化为集中荷载计算。 纵肋车轮荷载横向分配 近似按杠杆法计算。
（ 3）边界条件： n 跨连续梁（跨径 3m）。 （ 4）计算工况：轮载作用在横隔及两个腹板中间；
单格子截面 ( 单位： mm)
单元上缘应力（单位： MPa）
单元下缘应力（单位： MPa）
3 计算要点
3.1 主要计算参数
按《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》 （ JTJ 025-86 ）取值。
力学 性能
钢种 弹性模量 E(MPa) 剪切模量 G(MPa)
泊桑比 γ 轴向容许应力 [ σ ](MPa)
结构钢材性能表 Q390qC 2.1 ×105 8.1 ×104 0.3
210
弯曲容许应力 [ σ w](MPa)
纵肋盖板有效计算宽度 横隔间距 L= 3000 mm 等效跨径 l= 1800 mm ( 规范表 (8.2.5-1) 纵肋间距 2b= 600 mm
宽跨比 b/l= 0.167 盖板有效宽度 be= 600 mm 规范式 (8.2.5-1)
（ 2）加载：桥面铺装恒载： =0.6x0.08x24=1.152kN/m 汽车荷载：取重车轮重为 70KN，冲击系数 1.3 ，车轮着地面积为 760mm（横桥向） x360mm纵(
主梁 位移 部位 方向
标准组合
主跨 竖向 边跨 竖向
主梁结构刚度满足规范要求。
位移值 δ (cm)
5.73 2.24
δ /L( 计算值 )
1/1047 1/1785
4.3 第二体系
δ /L ( 规范限值 )
1/500 1/500
桥面板分析模型
车轮荷载作用下 U肋下翼缘最大拉应力
车轮荷载作用下桥面板最大压应力
（ 2） 钢材 主体结构采用 Q345qD； 附属结构采用 Q235B；
（ 3） 支座 主 墩： LQZ3000GD 、LQZ3000DX 、 LQZ3000SX ； 过渡墩： LQZ1500DX 、LQZ1500SX；
（ 4） 伸缩缝 伸缩缝： D160型伸缩缝。
2 计算依据 2.1 设计规范及参考资料
由上图可知，第二体系桥面板最大压应力 13.3MPa， U 肋最大拉应力为 43.4MPa。
综合第一和第二体系计算结果，桥面板第一体系 +第二体系最大应力为 83.8MPa。
桥面板、纵肋匹配验算
t r e3
t3 e, ff
h'
8 3003 183.5 400
163 287.4
k1k2 p
12b4
384 Est 3 EAh3
Rv 3440KN
R 2 1.7
1
2Rv
2 3440 103
As Bevtw 23040 1100 24
139.2
加劲肋局部承压应力满足要求
f y 202.9Mpa
R2
I l ——纵向单根加劲肋对被加劲板的抗弯惯性矩；
D——单宽板刚度 D=
;
钢箱梁底板稳定计算 - 静力法
板件欧拉应力
3509.8
弹性模量
E= 210000
泊松比
υ=
0.3
板件宽度
b=
3200
板件厚度
t=
30
弹性屈曲稳定系数
k=
210.4
约束系数
x=
1
钢板屈服强度
fy=
345
设计宽厚比
b/t
106.7
Q235B 2.1 × 105 8.1 × 104
0.3 135
140 80
235 1.2 × 10-5
3.2 荷载及作用参数
计算采用设计参数按照《公路桥涵设计通用规范》 （ JTG D60-2004）的有关规定取值。
（ 1）永久作用 A、一期恒载：根据用钢量计算出等效均布荷载近似取
126kN/m。
使用阶段主梁应力包络图 - 下缘
上缘应力 (MPa)
最大拉
最大压
80.1
70.5
4.3 主梁刚度
使用阶段主梁剪力包络图
主梁正应力验算 下缘应力 (MPa)
最大拉
最大压
规范 限值
是否 满足
58.5
66.2
210
是
主梁剪应力验算
最大剪 规范 是否
应力 限值 满足
（MPa）
30.9
120
是
结构变形表
荷载
由稳定控制宽厚比
[b/t]
340.2
钢箱梁底板局部稳定满足规范要求。
4.4.2.2 钢箱梁腹板局部稳定
腹板宽度 b=2350mm
腹板板宽 t=16mm
腹板长度 a=1500mm
弹性模量 E=210Gpa
泊松比 ν =0.3
1 68.6MPa， 2 -47.6MPa， 30.9MPa
2
2
k 5.34 4(b / a) 5.34 4 (2350 /1500) 15.15
1 设计要点 1.1 总体设计
达连坝大桥主桥为钢箱连续梁桥，跨径组合为（ 40+60+40）m，全长 140m。
1.2 主桥上部结构设计概况
（1）结构布置 主桥为（ 40+60+40）m三跨钢箱连续梁桥，全长 140m。边中跨比为 0.667 。 桥梁横断面布置为： （ 0.5m防撞墙） +（ 14.75m车行道） +（ 0.5m防撞墙） =单幅桥总宽 15.75m
cr
k
2E 12(1
2
)
(
t b
)2
15.15
2
12
2.1 105 (1 0.32)
(
16 ) 2350
2
133.3MPa
2 1
47.6 68.6
0.69
k 7.636 6.264 10 2 16.75
cr
k
2E 12(1
2
)
( t )2 b
2 2.1 105 16.75 12 (1 0.32 )
( 16 )2 2350
1.3 1.4 0.707
12 3004
384
2.1 105 163 1400 803
0.2 0.4
r b2 /(16 ) 3002 /(16 0.2) 28125mm 28.125m 20m
桥面板与纵肋匹配满足规定
4.4 稳定计算 4.4.1 整体稳定
钢箱主梁一阶屈曲模态为主梁竖向，屈曲稳定系数为
（2）钢箱梁主梁方案 主梁采用等截面钢箱梁，单箱五室断面，桥面宽 15.75m，箱宽 12.0m，悬臂长 1.925m。 主梁中心高度 2.4m，高跨比 1/25 。
1.3 主桥下部结构设计概况
见施工图纸。
1.4 主要材料
（ 1） 混凝土 C15：承台基础垫层 C30：过渡墩承台、防撞栏、桩基、主墩墩身、过渡墩墩身及盖梁 C40：支座垫石
α——加劲板的长宽比 α=a/b; a——加劲板的长度（横隔板或刚性横向加劲肋的间距） ；
b——加劲板的宽（腹板或刚性纵向加劲肋的间距） ；
t ——加劲板的厚度； δl ——单根加劲肋的截面面积与被加劲板的面积之比 Al ——单根加劲肋的截面面积； γl ——纵向加劲肋的相对刚度 γl = ;
δl =Al /bt;
（1）执行规范： 《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》 （ JTJ 025-86 ） 《铁路桥梁钢结构设计规范》 （ TB 10002.2-2005 ） 《钢结构设计规范》 （GB 50017-2003） 《公路桥涵设计通用规范》 （ JTG D60-2004）
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 （ JTG D62-2004） 《公路桥梁抗风设计规范》 （ JTG/T D60-01-2004 ） （2）参考规范及文献资料： 《日本道路桥示方书·同解说》 《钢桥、混凝土桥及结合桥》 BS5400 （1978~1982） 《公路钢结构桥梁设计规范—征求意见稿》 《现代钢桥》（上册）（吴冲 主编 2006 年 4 月） 《公路钢结构桥梁设计规范》 ( 征求意见稿 ) 《公路钢箱梁桥面铺装设计与施工技术指南》
3.4 计算建模
计算模型主梁、采用梁单元模拟，主梁自重采用等效均布荷载模拟。
边界条件采用一般支持连接模拟，中墩设置一个纵向固定支座，其余纵向均滑动。
4 总体静力计算
（40+60+40） m钢箱连续梁桥有限元计算模型
4.1 支座反力
支反力 (kN) 边支点 中支点
达连坝大桥连续钢箱梁支反力计算
钢箱梁自重
防撞墙及铺装
支座沉降
汽车荷载 ( 含冲 击系数 )
1656.6 7153.3 注：边支点沉降
635 2742.1 0.5cm ，中支点沉降
112.1
1748.2
227.8
2924.4
1cm进行支座沉降包络组合
标准组合
4151.9 13047.6
4.2 使用阶段应力计算结果
使用阶段主梁应力包络图 - 上缘
桥面板屈曲应力为 7478MPa
悬臂分析模型
悬臂计算分析最大应力图 （ 1）计算假定： 结构横隔板间距为 3.0m，箱梁腹板间距为 3.2m。将 U 形纵肋简化为支承于主 梁的横隔腹板上的梁格， 将顶板切开，不计顶板的剪切刚度。考虑到纵肋处顶板剪力滞影响， 顶板 切开时，纵肋的顶板计算宽度采用根据英国规范 BS5400及《公路钢结构桥梁设计规范》征求意见 稿中相关规定进行计算有效分布宽度的方法计算。简化为横隔板间 3.0m 多跨的单根 U形纵肋及相 应的顶板有效分布宽度在桥面铺装和重车车轮作用下进行验算。
147.2MPa
2 1.414 s
f vy
cr
u fvy[1 0.614( s 0.6)]
185 133.3
1.17
0.6
185[1 0.614(1.17 0.6)]
119.3MPa
l
fy
cr
345 147.2
1.53
ul f y (1.1 0.1 ) (0.27 0.25 ) 1
l
l
345 (1.1 1.53