2015--钢箱梁第二体系计算
钢箱梁的计算书
钢箱梁的计算书--kg
钢箱梁计算书 纵向计算—计算荷载
（1）恒荷载
1）一期恒载 一期恒载包括主梁自重，钢材密度7850kg/m3，由程序自动计算其自重，考虑到模型中 未包含横隔板、焊缝等构件重量，采用放大系数考虑。 2）二期恒载 二期恒载为钢筋混凝土栏杆、声屏障、18cm桥面铺装（10cm沥青桥面铺装＋8cm钢纤 维砼铺装）等，桥面铺装以均布荷载计入，合计：61.10kN/m。 （2）温度荷载 1）正温度梯度：按BS5400取值； 2）负温度梯度：取-0.5倍的正温度梯度； 3）整体温度：取整体升温01-2014办理，包括汽车冲击力。 （4）支座沉降 支座沉降量按10mm计算，程序自动组合最不利情形。
钢箱梁的计算书--kg
2015钢结构桥梁设计规范相应的计算书 需要计算的内容 1、整体刚度验算 2、支座最小反力计算（防止脱空开始的抗倾覆） 3、抗倾覆计算 4、预拱度计算 5、受弯构件正应力验算 1）受拉部位考虑剪力滞影响 2）受压部位同时考虑剪力滞及局部问题 3）对于顶板要求第一及第二体系叠加后验算 4）底板有压重时，底板也有第二体系，也应两个体系相加 6、受弯构件腹板剪应力验算 7、受弯构件腹板在正应力及剪应力共同作用时验算 8、受弯构件整体验算
按规范钢箱梁正应力计算数值小于270MPa即可，正应力需要将两个体系进行叠 加，这是由于建模的原因导致，叠加的原因再次进行阐述： 1）第一体系（主梁纵向计算）只是计算主梁，只考察了竖向荷载纵腹板传至支座横梁的 传力过程，纵腹板的力其实也不是连续荷载，而是隔板间距的集中荷载，但是可以简 化。 2）纵向计算中没有建立隔板，汽车荷载也是车道荷载，不是车辆的车轮荷载，你的模型 没有体现轮压作用在桥面板上先通过纵肋传至横隔板的这一纵向传力，因此需要建立 第二体系模型来进行补充。 3）纵向加劲肋及其上缘的桥面板是个朴实的劳模，首先将轮压荷载纵向传递给横隔板， 完成一次受力；接着在纵腹板纵向传力至支座横梁时，又一次作为主梁的横截面组成 部分参与抗弯上翼缘受力，第二次受力；
简支钢箱梁桥第二体系应力分析
图1 钢箱梁跨中横断面2.2 荷载简化和模型建立因为第二体系应力侧重研究荷载在纵肋和横肋上的传递规律，其中桥面板看作是纵肋和横肋的翼缘；应力值都比较小，均在结构的线性变形范围内。
基于以上考虑，本文选取简支钢箱梁跨中段建立模型，分析车辆荷载作用下的应力传递规律，建筑与装饰2019年7月上 123图2 车辆荷载单组车轮横向加载图车轮集中荷载转化为均布压力荷载，作用面积取0.3×0.5m2。
利用midas板单元（薄板）分别模拟钢箱梁的顶板、腹板、底板和加劲肋，各部件采用共用节点方式满足变形协调。
图3 模型和加载图2.3 钢箱梁第二应力传递分析取钢箱梁模型顶板进行研究，分别标识出横隔板、腹板位置，顶板应力见下图。
图4 顶板应力图横隔板与腹板相交处和腹板线位置处的顶板应力均较大，前者应力最大约为32Mpa，后者应力约为23Mpa。
应力传递路径：横桥向通过U肋与顶板将荷载传递至腹板；顺桥向通过U肋将荷载传递至横隔板再传递至腹板。
两横隔板间车轮荷载产生的应力主要分布在两横隔板间的范围内，横隔板以外应力很小。
取钢箱梁模型三道腹板进行研究，分别标识出横隔板位图5 三道腹板应力图腹板应力主要分布在两横隔板之间，竖向集中在距端部1/10范围内，应力最大约为26.5Mpa。
取钢箱梁模型顶板加劲肋进行研究，分别标识出横隔板位置，加劲肋应力见下图：图6 加劲肋应力图加劲肋的应力影响范围在顺桥向三跨横隔板范围内，最大值出现在荷载作用位置，应力最大值约为36Mpa。
底板和底板加劲肋的应力值很小，可以忽略不计。
结束语根据模型计算结果分析，集中荷载作用在两横隔板中间时，可以得出以下结论：①钢箱梁顶板应力主要分布在两横。
钢箱梁桥面板第二体系挠度及应力的计算分析
钢箱梁桥面板第二体系挠度及应力的计算分析摘要：钢桥面板作为正交异性桥面板，不仅直接承受车轮荷载作用，而且作为主梁的一部分参与主梁共同受力，其力学行为十分复杂。
本文以某钢箱梁第二体系为研究对象，采用Midas-FEA NX实体仿真有限元软件建模，分别对比I截面加劲肋、梯形截面（U肋）加劲肋在不同加载位置时，钢箱梁桥面板第二体系应力及相对挠度的大小，从而得出钢箱梁桥面板第二体系计算中最不利的加载位置，为类似设计、计算提供参考。
关键词：钢箱梁第二体系应力正交异性桥面板0前言钢箱梁桥具有抗拉强度高、弹性模量高、材料利用率高、自重小、跨越能力强、施工工期短；工厂制作、现场安装质量可以保证；韧性、延性好，抗震性能好；材料能耗低、污染少，且可回收利用；钢桥整体受力性能好，拆除方便，对变宽、小半径桥梁适应能力强，在国内外工程中被广泛使用。
钢箱梁桥面板计算分析方法有两种。
一种是整体计算法，该方法采用有限元软件把所有结构建立出来，此方法比较接近实际受力，但建模过于复杂，对计算机要求较高，分析耗时较长，对于跨度大、桥梁宽、结构复杂的桥梁甚至达不到计算的程度。
另一种是叠加计算法，此方法是将钢箱梁三个结构体系分别进行计算，然后叠加近似求出结果。
钢箱梁各部件之间的传力比较明确，采用叠加计算法比较经济、快捷，本项目采用叠加计算法。
桥面板纵向加劲肋有I、L、T、梯形截面（U肋）、V、U等截面形状，L形截面、T形截面、U形截面工厂焊接量大，工地连接比较困难，V形截面受力较差，很少使用。
本文选用常用的I形截面和梯形截面（U肋）加劲板分别计算分析在不同加载位置时，钢桥面板在第二体系计算中最不利加载位置，为类似设计提供参考。
1桥梁概况某高速公路钢箱梁桥跨径为44+80+50m，平面位于圆曲线上。
桥梁按左右双幅布置，桥梁全宽度为25.2m，单幅桥宽为12.25m。
本桥采用双向六车道，桥梁设计荷载采用公路-Ⅰ级。
桥面铺装为10cm厚改性沥青混凝土，调平层为10cm 厚C50钢纤维防水混凝土，钢箱梁采用Q345qD钢材。
某大跨度斜拉桥钢箱梁第二体系应力合理计算模型的确定
某大跨度斜拉桥钢箱梁第二体系应力合理计算模型的确定余振
【期刊名称】《城市道桥与防洪》
【年(卷),期】2015(000)010
【摘要】钢箱梁第二体系应力计算包括两大类方法:简化解析法和数值解析法.三维有限元法作为数值解析法的一种,随着计算机的发展和有限元法的成熟愈来愈受到关注.为了能较准确、有效地模拟实际结构需要确定合理的计算模型,通过研究纵向加载范围、计算模型长度、边界约束条件等第二体系应力的影响因素,探讨合理计算模型的取法.
【总页数】6页(P27-32)
【作者】余振
【作者单位】安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司,安徽合肥230088【正文语种】中文
【中图分类】U442.3
【相关文献】
1.大跨度预应力结构体系等代框架计算模型研究 [J], 黄宗明;杨溥;任伟;陈名弟
2.大跨度扁平钢箱梁斜拉桥主梁横隔板局部应力分析 [J], 陈红;谢军;黄成造
3.大跨度混合梁斜拉桥合理成桥状态的确定 [J], 欧阳锦;曾天宝
4.某大跨度斜拉桥钢箱梁第二体系应力计算分析 [J], 杨大海;余振
5.城际轨道交通某大跨度半漂浮体系斜拉桥静力分析 [J], 王趁江
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钢箱梁正交异性桥面板第二体系应力计算分析
图1 主梁断面图（单位：厘米）
技术应用
恒载包括钢梁箱体结构自重，护栏，桥面铺装等。
汽车荷载采用公路Ⅰ级车辆荷载。
第二体系为板单元模型，计算程序内置车轮荷载为集中力，直接计算，结果受应力集中影响较大，不够准确。
本计算采用影响面分析，确定移动荷载车轮作用位置，然后采用实际车轮作用范围进行加载的方法进行计算。
五、桥面板第二体系强度分析1.最大拉应力
本桥顶板第二体系顺桥向最大拉应力出现在4086号单元，其位置为横向位于两腹板中间，纵向位于两横隔板跨间的U 肋下缘，最大拉应力为82.1MPa，最大应力出现位置及云图如图4、5所示：
2.最大压应力
本桥顶板第二体系顺桥向最大压应力出现在882号单元，其位置为横向位于两腹板中间，纵向位于横隔板处 2.第二体系最大压应力
在基本组合下，顶板第二体系最大压应69.6MPa，其位置为横向位于两腹板中间，纵向位于横隔板处的U 肋下缘。
3.总体设计控制
此为标准段的第二体系计算结果，考虑到需与第一体系计算结果叠加，可据此结果大体确定第一体系的应力余量。
（作者单位：中国铁路设计集团有限公司）
图4 4086号单元最大拉应力时荷载作用位置
图5 顶板第二体系最大拉应力（MPa）
图6 882号单元最大压应力时荷载作用位置
图7 顶板第二体系最大压应力（MPa）
图2 整体有限元模型
图3 顶板底部有限元划分。
某大跨度斜拉桥钢箱梁第二体系应力计算分析
杨 大海 ， 余 振
２ ３ ０ ０ ８ ８ ） （ 安徽省交通规划设计研究院有限公司 ， 安徽 合肥
摘
要： 以某大跨度斜拉桥 为工程背景 ， 对钢箱梁桥面板进行第二体系应力分析， 分别建立杆系模型和空间板壳模 型进行 计算 ， 并
桥面板 加 以研究 【 ：
｛ 广希Ｔ — 广 Ｔ — ｒ —嚣
结 构体 系 Ｉ： 由顶 板和 纵肋组 成 的结构体 系看 成
是 主梁的一 个组 成部分 ， 参 与主梁 共 同受力 ， 称 为“ 主
梁体 系” 。 结 构 体 系 Ⅱ： 由纵 肋 、 横肋 和 顶 板组 成 的结 构 体 系， 顶板 被 看成纵 肋 、 横肋上 翼缘 的一 部分 ， 结 构体 系 Ⅱ起 到 了桥 面 系结构 的作 用 ， 把 桥面 上 的荷 载传递 到 主梁 和刚度 较大 的横 梁 ， 称 为‘ ‘ 桥 面体 系” 。
三个结 构体 系分 别 进 行 计 算 然 后 叠 工 程 概 况
某 大跨度 斜拉 桥主梁 采用 分离式 钢箱 梁 ， 钢桥 面
上铺 设浇 筑式 沥青 混 凝 土铺 装 。两箱 通 过 中间 的钢 横 梁 连 接 。钢 箱 梁 中心 处 梁 高 ３ ． ５ ｍ， 宽（ 含风嘴） ５ ２ ． ５ ｍ； 标准 梁段 顶板 厚 １ ６ ｍｍ， 顶板 Ｕ肋 厚８ ｍｍ，
计算 法 ； 另一 类是将 钢桥 面板受 力按前 述 的方法 分 为
性 的连续 板 ， 这 个 板 直 接 承 受 作 用 于肋 问 的 车 轮 荷 载， 同时把 车轮 荷载 传递 到肋上 ， 称为 “ 盖板 体 系” 。 在荷 载 作 用下 ， 钢桥面板任何一点 的内力可 由
钢箱梁第二体系应力计算分析
钢箱梁桥具有自重轻、跨越能力强，抗弯抗扭刚度 大，钢材拉压性能一致，工厂制造、现场安装、施工工期 短，适应性强、适用范围广等优点，在工程中被国内外广 泛使用。钢箱梁计算分析通常有两种途径。一是通过有 限元分析，建立全桥模型。这种计算分析方式需要建立 全桥有限元模型，一次得到整个结构的全部内力，结果详 细、全面，但计算所需资料庞大，建模过程复杂，分析耗时 过长，对设计者的建模能力及计算机硬件要求较高，一般 设计中不建议采用。二是将钢箱梁按三个体系分别进行 计算后综合考虑。由于钢箱梁结构各部件之间传力明 确，所以采用这种方式计算较为经济、快捷。
收稿日期：2020-10-26 作者简介：任秋云（1988—），女，本科，工程师，研究方向：道路桥梁。
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第 32 期
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钢箱梁第二体系应力计算分析
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图 1 钢箱梁标准断面图（单位：mm）
浅谈钢箱梁第二体系应力计算
浅谈钢箱梁第二体系应力计算摘要：钢箱梁第二体系应力计算主要是考虑到加劲肋与桥面板共同受力对桥面板应力的影响，由于对常规钢箱梁桥进行分析时，常用的是建立单梁模型对桥梁整体进行分析，横隔板转换为集中荷载施加到主梁上，这就不能考虑到纵向加劲肋对桥面板受力的影响，如果想要得到第二体系应力影响，保证结构安全，需要建立整体实体有限元模型，但是这种建模较为复杂，花费时间较长。
因此在工程设计中常通过建立局部模型对钢结构第二体系进行分析。
以设计中参与的一个简支钢箱梁计算为例，采用桥博V4分别建立了简支U肋梁、连续U肋梁、梁格体系对钢箱梁第二体系进行了分析，现以桥博V4简支梁计算结果与手算计算结果加以对比，结果如下：一、桥博建模流程大致如下：1.首先通过桥博V4横向分布系数计算工具求解U肋的横向分布系数，考虑到单车道影响系数1.2，得到中间U肋的横向分布系数为0.6，与手算结果一致。
2.通过桥博V4中截面工具定义悬臂线、腹板线、分梁线求解U肋有效宽度，采用BS400升降温考虑梯度温度效应。
3.考虑U肋顶桥面板部分二期铺装。
4.采用公路车辆荷载加载，局部冲击系数为0.3。
图1： U肋横向分布系数（杠杆法）图2：桥博V4 简支U肋模型二、手算结果与桥博V4结果对比如下：图3：跨中最大弯矩影响线加载与桥博4对比1.由图3可知，跨中手算最大弯矩为84*0.4*2=67.2KN*m(未考虑汽车0.3冲击系数)，与桥博V4吻合考虑到汽车冲击系数（1.3）、车辆荷载组合系数（1.8）、结构安全系数（1.1），活载引起的设计弯矩为1.3*1.8*1.1*67.2=172.97KN*m，桥博计算结果见图5（包含恒载弯矩，但恒载弯矩较小），结果表明手算与桥博4计算结果一致。
图4：基本组合下跨中弯矩设计值2.顶底缘正应力计算由桥博V4和CAD对截面惯性矩进行求解对比，得到截面惯性矩（桥博V4有效截面宽度系数为1），Ix=0.0001668m4,形心距离上缘y上=0.072439m, y下=0.222561m,手算跨中翼板上缘正应力σx=My*y/Ix=172.97*0.072439/0.0001668=75Mpa(压应力)，下缘正应力σx=My*y/Ix=172.97*0.222561/0.0001668=230.8(拉应力)。
钢结构桥梁钢箱梁的计算与应用分析
钢结构桥梁钢箱梁的计算与应用分析摘要：随着我国国民经济的迅速发展，在国家的大力支持下钢铁冶炼技术在逐步的提高，加上设计、施工水平的提升，带动了钢材在公路、市政桥梁方面应用与普及，带动了钢结构桥梁制造技术的进步。
本文对钢箱梁主梁纵向体系和横向体系的分析验算以及钢箱梁尺寸的拟定分别进行了简要的说明分析，针对钢结构桥梁的特点和发展方向进行了论述。
关键词：钢结构；钢箱梁；计算；模型；应用引言：钢材在我国土建及交通工程上的应用已经有一百多年的历史，而国内从90年代便逐渐涌现了一些知名的钢结构桥梁，如坐落于天津的解放桥建成于1902年，上海的白渡桥于1907年建成通车，以及于1937年由知名桥梁大师茅以升主持建造的钱塘江大桥。
一、钢结构桥梁的特点1、钢桥的优点钢桥保留了大多钢材自身拥有的一些特性，比如材质均匀：钢材组织较为均匀，基本上接近于各向同性均质体，钢材为理想的弹塑性材料。
钢桥相比混凝土桥、石拱桥等桥型其自重较轻。
制造安装方便，工厂内并不需要大量的材料比如脚手架和模板等，也正是由于钢材的上述原因，故而可以减少钢桥施工的时间，相比钢筋混凝土桥梁减少了混凝土养护的时间，可以较为行之有效的缩短工程工期。
钢桥采用无支架施工，相比混凝土桥型众多的满堂支架施工，可以实现无障碍跨越铁路、高速公路、城市交叉口等。
其塑性和韧性好，具有可焊性和密封性，耐热性较好，污染少、环保；可重复利用有利于可持续发展。
2、钢桥的缺点由于钢材的特性，造成钢桥的耐火性及耐腐蚀性较差，钢结构在潮湿或者某些具有腐蚀介质的环境中，容易生锈，故而造成钢桥最为显著的特点之一，需要定期的养护，从而造成后期管理费用和工程造价的增加。
二、钢箱梁主梁纵向体系分析验算1、第一体系应力验算（主梁体系）可采用结构有限元计算程序Midascivil、桥梁博士等进行结构计算。
结构分析施工阶段按如下划分，第一阶段为在支架上焊接钢梁，完成天数为7天；第二阶段关于桥面铺装及护栏的施工，完成天数为14天；第三阶段，运营阶段完成天数为1000天；进行持久状况正常使用极限状态主梁验算。
某大跨径悬索桥加劲梁第二体系应力计算分析
某大跨径悬索桥加劲梁第二体系应力计算分析摘要：以某大跨径悬索桥为工程背景，对钢箱梁进行第二体系应力分析，建立有限元板壳模型进行计算，给出特定边界条件下顶、底板和横隔板的应力图，得出一些结论，为以后的计算分析提供参考关键词：钢箱梁；加劲梁；正交异性板；第二体系；有限元在大跨度桥梁中，越来越多地使用钢箱梁来代替过去常用的混凝土箱梁结构。
钢箱梁具有自重轻、极限承载能力大、易于加工运输等优点，是大跨度桥梁的理想形式。
薄壁扁平箱梁构成部分主要是顶、底板，腹板和加劲构件，其中顶板又兼做桥面之用。
由于加劲钢板的纵、横肋刚度不同，因此两个方向的弹性性能不同，通常就称为正交异性板。
钢桥面板除了有桥面板和桥面系的作用外，还作为主梁的一部分发挥作用。
特别是面板，既形成纵肋、横肋的翼缘部分，同时又作为主梁的上翼缘部分共同受力，其结构行为非常复杂。
为了分析方便，通常按照3个基本体系对钢桥面板加以研究，即第一体系：作为箱梁整体，参与主梁工作；第二体系：支承于主梁上的桥面系结构，包括横桥、纵肋与桥面板；第三体系：单纯的桥面板。
钢桥面系的耐久性设计已经成为制约大跨径桥梁建设和发展的一个世界性难题，影响桥面系的耐久性主要因素就是桥面系在局部荷载下的应力即第二体系应力。
所以，准确的求解第二体系应力十分必要。
目前，薄壁扁平钢箱梁正交异性板第二体系应力计算方法主要有P-E法、等效格子梁法和有限元法等。
1 工程概况某大桥为单跨双铰地锚式悬索桥，主缆跨度布置为（260+680+284）m，矢跨比1/10，主跨矢高68米，主缆和吊索在同一平面内，主缆横桥向间距为22.5米。
由于桥位风速较大，加劲梁采用抗风性能较好的流线型扁平钢箱梁方案，钢材型号Q345C，桥面铺装为75mm厚浇筑式沥青砼，桥塔采用钢筋混凝土门式构造，重力式锚碇，地下连续墙基础。
标准梁段长12m，梁段单元间采取全断面焊接的连接形式。
顶板厚14mm，顶板U肋厚8mm，底板厚10mm，底板U肋厚6mm，每个标准梁段设4个横隔板，包括3个普通横隔板（板厚8mm）和1个锚拉处横隔板（板厚10mm），等间距3米布置。
钢箱梁设计流程
钢箱梁设计流程一、薄壁扁平钢箱梁构造 (2)1、总体布置 (2)2、顶底板构造 (3)3、纵隔板构造 (3)4、横隔板构造 (4)5、悬臂翼缘构造 (5)二、项目简介 (5)三、计算内容 (6)1、纵向计算 (6)2、横向计算 (7)3、支承加劲肋计算 (8)四、细部构造 (9)1、翼缘处纵向加劲肋的焊接 (9)2、支承加劲肋的布置 (9)3、翼缘底板对应加劲肋 (9)4、顶底板及腹板的加厚区长度 (9)五、小结 (10)1、钢箱梁构造确定方法 (10)2、钢箱梁总体指标 (10)一、薄壁扁平钢箱梁构造1、总体布置薄壁扁平钢箱梁（梁高及桥宽之比很小）是由顶板、底板、横隔板和纵隔板等板件通过全焊接的方式连接而成，扁平钢箱梁的顶底板通过横隔板及纵隔板等横纵向联结杆件联成整体受力体系。
箱梁的顶板通常按桥面横坡要求设置，底板多采用平底板的构造形式。
2、顶底板构造钢箱梁顶底板由均面板及纵肋组成，由于顶底板的宽度及板厚之比（宽厚比）较大，设置纵肋的主要目的是防止顶底板在弯曲压应力或者制作、运输、安装架设中不可预料的压应力作用下的局部失稳。
另外对钢箱梁顶板而言，设置纵肋可将单桥面板变为正交异形板，大大增加桥面板的抵抗能力，使桥面承受的竖向荷载有效地传递到横隔板及腹板上。
纵肋的主要形式有开口加劲肋及闭口加劲肋两种，两者的区别如下：由上表可知，顶底板的纵肋主要用闭口加劲肋，但翼缘顶板加劲肋也可采用开口加劲肋。
一般的闭口加劲肋采用U肋，间距一般为600mm 左右，开口加劲肋采用平钢板或倒T形截面，间距一般为300mm左右。
3、纵隔板构造纵隔板，即钢箱梁腹板，有斜腹板及直腹板两种形式。
单箱多室钢箱梁中，外侧腹板一般为斜腹板，其及顶底板共同构成单箱截面，箱梁内部多采用直腹板，将箱梁分为多室。
在弯矩和剪力作用下，纵隔板同时存在弯曲应力和剪应力，为防止腹板在弯曲压应力作用下的弯曲失稳，在纵隔板上设有纵向加劲肋，纵向加劲肋一般采用平钢板截面，竖向间距500mm左右；为防止腹板在剪应力作用下的剪切失稳，在纵隔板上设有竖向加劲肋，竖向加劲肋一般采用倒T形截面，纵向间距2m左右。
某钢箱梁第二体系应力分析
Ｂｒ ｉ ｄｇｅ Ｅｎｇｉ ｎ ｅｅｒ ｉ ｎ ｇ
某钢箱梁第二体 系应 力分析
徐 斌， 吴礼 杰 ， 李 世 振
（ 中 国 建筑 第 八 工 程 局 有 限 公 司 西 北 分 公 司 ， 陕西 西 安 ７ １ ０ ０ ７ ５ ）
摘
要： 以某钢箱梁斜拉桥主粱为例 ， 采用 有 限 元模 型 中 Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ壳 单 元 建 立 钢 箱 梁斜 拉 桥 局 部 模 型…， 进 行 了仅 有 车
Ｘ ｕ Ｂ ｉ ｎ ， Ｗｕ Ｌ ｉ ｊ ｉ ｅ ， Ｌ ｉ Ｓ ｈ ｉ ｚ ｈ ｅ ｎ
随着 桥 梁 制 作工 艺 水平 的提 高 、 钢 材 成本 的下 降
以及 环 保 观念 的改 变 ， 钢 箱梁 斜拉 桥 的建设 已成 为 新 潮流 。 扁 平钢 箱梁 由于其 抗 扭 、 抗 弯惯 性 矩较 大 ， 同时 拥 有较好 的抗风性 能 ， 在现代 钢箱梁斜 拉桥 建设 中运 用 较 为 广泛 。 虽 然 基于单 梁模 型的 整体计算 （ 第一 体 系应 力分析 ） 相 对成 熟 ， 但 是 对于 车辆荷 载作 用 下 的局部 计 算（ 第 二体 系 应力 分析 ） 则相 对滞 后 。第 一体 系应 力 分 铺 装８ ｃ ｍ厚 混凝 土和 ５ ｃ ｍ厚 沥青 混凝 土 。 析 采用 初等 梁理 论 ， 对主 梁进 行 了简化 ， 以至 于体 积较 ２ 建 立局 部模型 大 的扁 平 钢 箱 梁 的计算 ， 特 别是 横 向板 件 的精 确 计 算 现 选取 ２个标 准段 ， 共 有 ３道 锚 固点 横 隔板 ． ６道
心线 处 ） ， 顶板厚 １ ６ ． ０ ｍ ｍ， 底 板厚 １ ４ ． ０ ｍｍ， 锚 固 区顶 、 的水 平位 移［ ２ 】 。 纵 向腹板 与顶 、 底板 共用 节点 ， 横隔板 与 底板 以及腹 板 在焊 接处 采 用 Ｔ ｉ ｅ约 束 。１ ／ ２标准 段 底 板 分别 加 厚 至 ２ ０ ． ０ ｍｍ和 １ ６ ． ０ ｍ ｉ ｌ ｌ 拉索 锚 固 点纵 顶 、
简支钢箱梁桥第二体系应力分析
简支钢箱梁桥第二体系应力分析作者：***来源：《建筑与装饰》2019年第13期摘要在近年来工程建设中钢箱梁凭借其结构轻盈、跨度大、便于施工和利于环保的特点得到了广泛的应用。
本文通过阐述总结钢箱梁的计算内容，建立钢箱梁有限元分析模型，对钢箱梁第二体系应力在顶板、腹板、加劲肋和底板上的分布规律进行研究，以总结钢箱梁的设计经验。
关键词钢箱梁;第二体系;P-E法;等效格子梁法;有限元引言钢箱梁桥由于采用高强度的材料而且易于加工，因此构件质量轻、运输架设方便，适用于大跨桥梁或梁高受限的特殊情况。
钢箱梁桥面板除作为主梁的一部分发挥作用外，同时作为桥面系直接承受车轮荷载的作用;桥面板可看作是纵肋、横肋的翼缘部分，也作为主梁上翼缘部分共同受力，其受力分析非常复杂。
按照传统的分析方法，分三种受力体系对桥面板进行研究。
第一体系——主梁体系钢箱梁桥面板和纵向加劲肋作为主梁的上翼缘，与主梁一同构成主要承重构件。
此体系钢箱梁作为整体计算，上翼缘考虑剪力滞效应确定有效分布宽度后，可以按照常规梁的初等梁弯曲理论进行建模分析。
第二体系——桥面系结构由纵肋、横肋和桥面板组成桥面系结构，将桥面板看作是纵肋和横肋的共同上翼缘。
该体系仅考虑承受桥面车轮荷载，将车轮荷载纵桥向传递至钢箱梁腹板、横桥向传递至钢箱梁隔板。
因此该体系的变形包括沿桥纵向变形和横向变形，变性后是一个曲面。
此体系的分析分为两大类，分别为简化解析法和数值解析法。
第三体系——盖板体系桥面板中支撑在纵肋和横肋上的各向同性连续板，可以看作是支撑在纵肋腹板上的单向板，把荷载传递给纵肋和横肋。
第三应力体系通常用于考虑正交异性板的疲劳验算。
随着有限元技术的发展，特别是有限元分析软件的推广应用，利用数值解析法分析钢箱梁成为常规手段，基于这种背景，有学者提出将钢箱梁的计算组合划分为两大体系：梁结构体系和细部结构体系[1]。
按传统方法计算结果并不能很好应用于疲劳设计体系中，针对考虑疲劳计算的数值解析法，钢箱梁第二体系应力计算的趋势是利用有限元计算方法[2]。
钢箱梁计算总结汇总2022
一、钢箱梁的计算流程及主要计算内容1.第一体系应力（梁体系）：钢箱梁沿纵向整体受力，其受力特性为连续梁特性，跨中正弯矩最大，支座负弯矩最大。
因此利用桥梁建立纵向单梁模型，计算箱梁上下缘的最大拉应力及最大压应力。
本体系主要采用迈达斯建立纵向模型，计算强度，稳定，挠度，疲劳。
CDN计算有效宽度是K=4。
温度梯度采用英国400规范输入。
2.第二体系应力（桥面体系）：钢桥面板作为桥面系直接承受车轮荷载作用，因此由纵肋和顶板组成结构系，把桥面上的荷载传递到横隔板上。
针对这一体系，把横隔板间的单根纵肋及一定宽度的桥面板作为整体（工字型截面），将横隔板作为支撑，计算其在外荷载作用下的应力，宽度采用纵肋间距计算的有效宽度，一般取横隔板间距作为计算跨径（一般间距1.5m或2.0m）。
一般取4-5跨作为计算模型，按连续梁计算出顶板的拉、压应力然后与第一体系计算出顶板的拉、压应力叠加。
单根纵肋计算出来的底板应力，为纵肋所受的力。
单根纵梁计算时活荷载加载方式：《参考五缘湾桥计算》。
汽车荷载：采用城-A级车辆荷载，钢桥面板局部受力分析时可不考虑桥面铺装层对车轮分布宽度的扩散作用，单个前轮横桥向着地宽度为0.25m，纵桥向着地宽度0.25m；单个中后轮横桥向着地宽度为0.6m，纵桥向着地宽度0.25m。
为方便计算，将车轮分布荷载简化为集中荷载计算。
纵肋的车轮分布荷载横向分配近似按杠杆法计算，单根纵肋分配到的轮重如下表所示：以4轴为例着地面积为600mm,单根纵肋上顶板宽307mm，分配轴重为：100/0.6*0.307=51.17KN表4-15单根纵肋分配到的轮重汇总表第二体系计算时采用车辆加载（冲击系数0.4），不计自重，底板没有第二体系，主要是因为底板没有直接荷载。
为什么要考虑第二体系？第一体系没有考虑横隔板对顶板（主要是车轮作用）的影响，忽略了顶板纵肋将力流引导到横隔板的这个流向，因此需要额外计算顶板加劲肋被隔板支撑的第二体系。
钢箱梁第二体系应力的实用计算方法对比
智城建设NO.04 202499智能城市 INTELLIGENT CITY 钢箱梁第二体系应力的实用计算方法对比王伟 张国飞（中国市政工程中南设计研究总院有限公司，湖北 武汉 430063）摘要：文章以G107武汉市东西湖段（高桥二路—额头湾）快速化改造工程九通路钢箱梁为例，采用Midas Civil 2020分别建立钢箱梁第二体系的单肋模型、梁格模型和梁板模型，通过对比3种建模方式下钢箱梁第二体系应力大小，论证了单肋模型的计算结果偏安全，为同类型桥梁的计算分析提供参考。
关键词：钢箱梁；第二体系；单肋模型；梁格模型；梁板模型中图分类号：U441.5 文献标识码：A 文章编号：2096-1936（2024）04-0099-03DOI：10.19301/ki.zncs.2024.04.031Comparison of practical calculation methods of stressin the second system of steel box girderWANG Wei ZHANG Guo-feiAbstract：Taking the Jiutong Road steel box girder of G107 Wuhan East West Lake Section (Gao Qiao No.2 Road—E Tou Wan) as an example, the single rib model, beam lattice model, and beam-palte model of the second system of steel box girder are established by Midas Civil 2020. By comparing the stress of the second system of steel box girder under three modeling methods, the calculation results of the single rib model are proved to be safe, which provides a reference for the calculation and analysis of the same type of bridges.Key words：steel box girder; the second system; sngle rib model; beam lattice model; beam-plate model正交异性钢桥面板通常按照3个基本结构体系进行研究，在荷载作用下，钢桥面板任一点的内力均可由3个体系叠加近似求取[1]。
钢箱梁入门系列漫谈（九）钢箱梁为何要两个体系叠加
钢箱梁入门系列漫谈（九）钢箱梁为何要两个体系叠加美桥欣赏法国 Pont du Gard对于钢箱梁桥面板的计算有以下两种方法。
整体计算法按照实际构造建立全桥各个构件，顶板系统、隔板系统、腹板系统等，再在建立的全桥模型中施加车队荷载，必须是采用轮载的车队荷载，轮载体现实际的轮压，车队荷载体现实际的行车荷载，进行多车道比选出最不利车队荷载布置情况，最后根据板壳单元模型计算得到各个组成系统的应力。
此时无需引入钢箱梁三体系的概念，同样也无叠加的概念。
这种方法同时考虑了主梁体系的整体受力和桥面板体系的局部受力的耦合关系。
为了避免单元过多，一般采用多尺度的混合有限元计算，如下图。
基于多尺度的混合有限元整体计算模型只是这种设计方法，对于常规的梁桥设计，过程繁琐，效率较低。
叠加计算法通过上一篇（回顾请戳此），我们知道了钢箱梁的力流传递过程，钢箱梁结构的顶板系统参与主梁体系（第一体系）与第二体系两个传力，传力是同时进行的。
我们再来回顾下，第二体系和第一体系：1）第二体系：将车轮荷载纵向传递给横隔板，此效应必须考虑轮载特性。
2）第一体系（主梁体系）：作为纵腹板主梁的上翼缘组成部分，顶板及纵向加劲肋参与主梁体系的受弯承载，同时主梁体系需要考虑剪力滞效应、局部稳定造成的有效宽度折减。
此效应采用车队荷载的等价活载—车道荷载。
两个体系主要针对顶板，当然压重区域底板也有两个体系，两个体系叠加原因是设计者计算时采用简化的杆系模型计算第一体系（常规钢箱梁计算先建立单梁模型，赋予截面特性，加载车道荷载及其他可变荷载）。
采用杆系模型的纵向计算中并不建立横隔板（也没法建立），忽略了顶板纵肋将力流引导到横隔板的这个力流流向，因此需要额外计算顶板加劲肋被隔板支撑的第二体系，最后叠加，如下图。
欧洲规范 3 结构整体及局部效应模型通常采用P-E法（具体可参考小西一郎《钢桥》一书）、等效格子梁法、简化单梁法、局部板壳单元法等计算第二体系。
后续我们将对第二体系的具体计算予以详细论述。
钢箱梁第二体系计算分析
钢箱梁第二体系计算分析摘要：本文以广州某快速路匝道钢箱梁桥为例，采用Midas有限元软件分别建立单梁模型和梁格模型，对钢箱梁常用的第二体系简化计算方法进行对比分析。
通过对比不同计算模型下应力分布和应力大小等结果，以期比较得出钢箱梁第二体系计算的简化方法，并能为类似工程设计提供工程参考。
关键词：钢箱梁；第二体系；单肋模型；梁格模型；0 引言钢箱梁具有材料利用率高、结构自重轻、抗弯和抗扭刚度大、施工快速方便和便于养护等优点，因此大范围应用于城市桥梁和快速公路桥梁的建设。
但由于钢箱梁属于薄壁结构，其在整体荷载、局部荷载作用下的受力行为非常复杂。
若在设计中采用板壳单元模拟整个桥梁模型，从而得出其内力和应力是效率很低的方法。
在实际的工程应用中，设计者为了简便、高效的分析钢箱梁桥的安全性，通常将其内力分析分为三个体系计算——第一体系（主梁体系），采用纵向梁单元模拟计算；第二体系，由纵肋、横肋和桥面板组成的桥面结构体系；第三体系（面板体系），通常用于疲劳验算。
由于第二体系为多次超静定结构，实际计算时通常采用单肋模型和等效格子梁法进行简化分析。
本文以广州某快速路钢箱梁匝道进行分析。
1 工程概况该匝道桥为跨径（48.5+49）米的单箱三室钢箱梁桥，梁高为2.2米，桥宽为10.4米，其中钢箱梁顶板宽10.1米，翼缘板长1.73米，底板宽5.76米。
腹板全桥等厚设计为16mm，钢箱梁跨中顶底板厚16mm，在距中横隔约1/5跨径处，顶底板分别加厚到20mm，中横隔及端横隔范围内顶底板采用25mm厚钢板。
考虑到该匝道桥曲率半径小于300m，为方便施工，顶板、底板及悬臂纵向加劲肋均采用I肋截面，板厚16mm，高度180mm，间距250~330mm。
腹板在下翼板与腹板交界处及距离梁顶、底板约四~五分之一处均设置了I肋加强，以防止腹板局部失稳，I肋板厚16mm，高度160mm。
钢箱梁横断面如下图所示：图1 钢箱梁横断面图2 模型建立本文将通过建立单肋模型和整体模型，两种有限元模型对钢箱梁的第二体系进行模拟分析。
钢箱梁桥设计验算时第一体系与第二体系叠加的问题分析
钢箱梁桥设计验算时第一体系与第二体系叠加的问题分析王翰珣
【期刊名称】《安徽建筑》
【年(卷),期】2024(31)4
【摘要】根据薄壁钢结构桥梁的传力体系理论,文章通过对《钢桥》《现代钢桥》等著作的研究学习,针对目前国内设计规范缺乏相应的考虑两种体系的正交异形钢桥面结构验算,结合常规梁单元两种体系模型及整梁的板壳单元精确建模计算,将结果与其他各国规范对两种体系叠加验算的要求进行分析对比,并最终提出相应的满足目前国内实际工程设计要求的替代验算方案。
【总页数】5页(P155-159)
【作者】王翰珣
【作者单位】合肥市市政设计研究总院有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U442.51
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2015公路钢结构桥梁规范 钢箱梁第二体系-kg
只考虑第二体系，为了不带入第一体系的影响，纵腹板位置施加边界，通过 只考虑第 体系 为了不带 第 体系的影响 纵腹板位置施加边界 通过 横隔板实际的截面刚度考虑对T肋及板肋的支撑效果，以体现纵肋纵向传递给横隔 板的效应。建立多个隔板间距整体桥面模型，根据圣维南原理，取中间数值作为 第二体系结果，也可以取值单个纵肋进行计算，隔板就是纵肋边界。
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第二体系计算模式可以采用多种方式，最简便的还是采用有效宽 系 算模 采 采 有效宽 度将桥面板纵横向分割，桥面板纵肋附带一块一定横向宽度顶板厚度 的模式，隔板附带 块 定纵向宽度顶板厚度，分割的宽度按照有效 的模式，隔板附带一块一定纵向宽度顶板厚度，分割的宽度按照有效 宽度计算。
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对于T肋，修改模型中纵肋有效宽度，梁格模型及单T肋模型，T肋桥面板有效宽度按 照主梁剪力滞有效宽度分别计算支点及跨中 1、2图梁格模型， 照主梁剪力滞有效宽度分别计算支点及跨中， 图梁格模型 3、4单T肋模型。设计中 肋模型 设计中 完全可以建立单肋模型进行第二体系计算，比较接近梁板模型的结果。 梁格模型 跨中下缘最大拉应力 33MPa 跨中下缘最大压应力 -35MPa 单T肋模型 跨中下缘最大拉应力 41MPa 跨中下缘最大压应力 -38MPa 板单元梁模型 跨中下缘最大拉应力 39MPa 跨中下缘最大压应力 -39MPa
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钢桥面自重及二恒影响较小，主体荷载还是车辆的车轮荷载控制，计算当中采用 车轮荷载，定义车道后让车轮荷载在纵肋上按照影响线加载。 桥面板用板单元建立模型，跨中下缘最大拉应力与支点下缘最小压应力如下图，T肋模 型（1、2图 图）、板肋模型（ 板肋模 3、4图 图） 。
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钢桥面自重及二恒影响较小，主体荷载还是车辆的车轮荷载控制，计算当中采用 车轮荷载，定义车道后让车轮荷载在纵肋上按照影响线加载。 为考察有效宽度的大体合理性，建立梁板模型，16mm桥面板采用板单元建立， 其他加劲肋采用倒T型梁单元，同样施加车辆荷载。 梁单元 同样施加车辆荷载
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钢桥面自重及二恒影响较小，主体荷载还是车辆的车轮荷载控制，计算 钢桥面自重 恒 响较小 体荷载 是车辆的车轮荷载控制 算 当中采用车轮荷载，定义车道后让车轮荷载在纵肋上按照影响线加载。 整体模型T最大最小弯矩图，活载单项结果均小于单个T肋模型
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主梁体系计算可以不用建立隔板，纵向受力保证纵向构件受力面 系 算 向 力保 向构件 力 积准确就行，第一体系计算中计入隔板重量，第一体系的二恒及活载 由于钢箱梁构造的原因是以隔板位置集中力的模式施加于纵腹板结构 上，这个集中力就是桥面板纵向加劲肋传至隔板，再由隔板横向传至 纵腹板的累积；只不过隔板间距较小，主梁体系计算当中仍然可以按 照均布力模式考察。 照均布力模式考察 单梁模型没有单独建立顶板纵向加劲肋，没有建立隔板，当然不 能展现荷载从纵向传至横隔板这个传力 因此需要单独建立第二体系 能展现荷载从纵向传至横隔板这个传力，因此需要单独建立第二体系 的模型，以匝道曲线梁为例说明第二体系的求解方式，曲线桥半径过 小加劲肋采用倒T肋与板肋，悬臂车轮范围内的板肋采用小间距布置， 隔板2m。
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对于Ta 跨中下缘最大压应力 -28MPa 单T肋模型 跨中下缘最大拉应力 41MPa 跨中下缘最大压应力 -26MPa 板单元梁模型 跨中下缘最大拉应力 39MPa 跨中下缘最大压应力 -39MPa 39MPa 以上结果中，梁格模型及单T肋模型，T肋桥面板有效宽度按照现代钢桥计算。
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钢箱梁的主梁体系跟混凝土箱梁的纵向计算没什么本质区别，都是受弯 构件都要考虑剪力滞影响（预应力混凝土箱梁必须要考虑，考虑剪力滞后混 凝土最小应力更小最大压应力更大，支点区域有时相差1MPa以上是很可能 的） 呈现桥墩为边界的连续梁受力特性 简单桥梁计算上建立单梁线单元 的），呈现桥墩为边界的连续梁受力特性；简单桥梁计算上建立单梁线单元 模型赋予截面，按照传力的考虑，单梁模型只是计算了竖向力从纵腹板纵向 传到支座横梁这个传力过程；区别于混凝土，钢箱梁中顶底板的加劲肋参与 顶底板受力 检算当中考虑剪力滞同时 对于受压位置还要考虑局部稳定带 顶底板受力，检算当中考虑剪力滞同时，对于受压位置还要考虑局部稳定带 来的有效宽度折减；混凝土梁也有稳定问题，只不过混凝土厚度大稳定问题 不突出。 作为直接承受车轮的钢桥面板，通过顶板纵向加劲肋的加劲后将竖向荷 载传递给隔板，这便是钢箱梁结构的第二体系。纵向单梁计算没有体现这一 传力过程，需要额外建立模型考虑。
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钢桥面自重及二恒影响较小，主体荷载还是车辆的车轮荷载控制，计算当中采用 车轮荷载，定义车道后让车轮荷载在纵肋上按照影响线加载。 单板肋模型（1、2图）、整体模型（ 3、4图）下缘最大拉应力与下缘最小压应力，均 计入了 计 了1.4的冲击系数 的冲击系数。
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对于T肋，按照一种有效宽度计算，三种模型结果有些差异 梁格模型 跨中下缘最大拉应力 33MPa 跨中下缘最大压应力 -28MPa 单T肋模型 跨中下缘最大拉应力 41MPa 跨中下缘最大压应力 -26MPa 板单元梁模型 跨中下缘最大拉应力 39MPa 跨中下缘最大压应力 -39MPa 39MPa 修改模型中纵肋有效宽度，梁格模型及单T肋模型，T肋桥面板有效宽度按照主梁剪力滞 有效宽度分别计算支点及跨中。
•整体模型
•单肋模型
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钢桥面自重及二恒影响较小，主体荷载还是车辆的车轮荷载控制，计算 钢桥面自重 恒 响较小 体荷载 是车辆的车轮荷载控制 算 当中采用车轮荷载，定义车道后让车轮荷载在纵肋上按照影响线加载。
单个T肋模型，活载最大最小弯矩图如下，跨中正弯矩 肋模型 活载最大最小弯矩图如下 跨中正弯矩10大于支点负弯矩-7 7，
2015公路钢结构桥梁规范 钢箱梁第二体系-kg
钢桥面自重及二恒影响较小，主体荷载还是车辆的车轮荷载控制，计算当中采用 车轮荷载 定义车道后让车轮荷载在纵肋上按照影响线加载 车轮荷载，定义车道后让车轮荷载在纵肋上按照影响线加载。 T肋与板肋质心靠近上缘，跨中正弯矩数值大于负弯矩，因此最大拉应力在跨中下缘， 最大压应力还是出现在支点下缘；单T肋模型（1、2图）、整体模型（ 3、4图）下缘 最大拉应力与 缘最 最大拉应力与下缘最小压应力，均计入了 应力 均 1.4的冲击系数。 的冲击系数
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钢桥面的计算，主要为了控制应力，保证刚度及疲劳，疲劳构造控制 钢桥面的计算 要为了控制应力 保 刚度及疲劳 疲劳构造控制
分割后的倒T肋质心靠近上缘，最大应力数值在跨中下缘控制，拉应力
2015公路钢结构桥梁规范 钢箱梁第二体系-kg
钢桥面自重及二恒影响较小，主体荷载还是车辆的车轮荷载控制，计算 钢桥面自重 恒 响较小 体荷载 是车辆的车轮荷载控制 算 当中采用车轮荷载，定义车道后让车轮荷载在纵肋上按照影响线加载。 单个T肋模型最大弯矩图对应的活载布置方式，重轴压在纵肋的跨中