一种计算钢箱梁支承加劲肋的简化方法_刘书杰

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大学学报 : 自然科学版 ,2006,38(5):660-663. [4] 田兴运 . 两端轴力不等的轴心压杆的计算长度系数 [J]. 中国农村
水利水电 ,2010(2): 114-116.
38
ABSTRACTS
Asymmetrical Box Beam Section of Lanxi Jingjiao Bridge
截面 编号
截面 位置 hi/mm
截面惯性 矩 Ii/mm4
截面面积 Ai/mm2
H=hi+1hi/mm
A=(Ai+1+Ai) /2/mm2
I=(Ii+1+Ii) /2/mm4
当量 长度 Li/mm
1 200 1.82E+08 4.98E+04 —



2 400 3.47E+08 5.46E+04 200 52 200 2.64E+08 693
图 2 武汉市金桥大道铁路跨线桥桥面铺装现状实景图
2)武汉市二七长江大桥。2011 年 12 月 30 日 建成通车的武汉二七长江大桥,主跨度为 2 × 616 m 三塔斜拉桥,钢 - 混凝土结合梁的桥面铺装结构 : 混凝土桥面界面处理 + DPS 防水层 + 1 cm 高粘高 弹应力吸收黏结层 + 4 cm 高粘高弹改性沥青 SMA13 + 改性乳化沥青黏层(0.4 ~ 0.6 kg/m2)+ 4 cm 高粘高弹改性沥青 SMA-13。桥面使用至今,未出
Jingchuang Municipal Traffic Design Institute Co., Ltd., Hangzhou 310012, China)
Abstract: Lanxi Jinjiao Bridge is adopting structure types of hanging slow traffic system and asymmetric box beam cross section, which not only can modify the bridge service function but also strengthen the unique performance of the bridge to make Lanxi Jinjiao Bridge become a significant landmark of the city. Compared with common symmetrical box beam cross section, the asymmetric type is of its stress specialty. Taking a 2×39 m uniform section prestress concrete box beam of Lanxi Jinjiao Bridge for example, the relevant stress characteristics of the asymmetric box beam cross section are analyzed in this paper.
第 5 期(总第 175 期) 2014 年 10 月
CHINA MUNICIPAL ENGINEERING
DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2014.05.012
No.5 (Serial No.175) Oct. 2014
一种计算钢箱梁支承加劲肋的简化方法
刘书杰
(上海市政交通设计研究院有限公司,上海 200030)
要计算支承加劲肋变截面部分 A(见图 1)的 整体稳定性,需将其换算为等截面构件(见图 2)。 根据截面刚度等效的原则,换算公式推导如下。
图 1 支承加劲肋截面及高度
图 2 支承加劲肋的等效截面及高度
支承加劲肋任意截面的宽度 b 和对加劲肋与加 劲横隔板交线处的惯性矩 I 见式(1)和式(2)。
收稿日期:2014-04-04 基金项目:上海市科学技术委员会的资助项目 (13HX1189000)。 作者简介:刘书杰(1981—),男,工程师,硕士,主要从 事桥梁设计工作。
包括加劲肋和加劲肋每侧
(tw 为腹板厚度,
fy 为钢材屈服强度 ) 范围内的腹板面积,计算长度 取腹板高度。
上述 2 本规范对支承加劲肋的计算规定,相当 于把支承加劲肋看作两端铰接且压力不变的轴心受 压构件。对于跨径不大的钢桥,在支座反力作用下, 支承加劲肋可以近似简化为等效压杆,压杆的压应 力沿高度的分布近似为三角形分布 [1]。为避免材料 浪费,支承加劲肋通常设计为梯形而非矩形。对此 变截面压杆的稳定性计算,相关规范没有给出明确 的计算方法。 1 支承加劲肋整体稳定性计算
自 2008 年以来,橡胶高粘高弹改性沥青在武 汉、深圳、唐山等城市的多座桥梁的桥面铺装层中 得到应用。
1)武汉市金桥大道铁路跨线桥。2011 年 9 月 建成通车的武汉市金桥大道铁路跨线桥工程,三跨 连续钢箱梁布置为 100 m + 150 m + 100 m,宽度 26 m,桥面铺装层结构 :剪力件、钢筋网 + 6 cm 厚 C50 钢纤维聚合物增强增韧轻质混凝土 + DPS 防水层 + 1 cm 高粘高弹应力吸收黏结层 + 4 cm 高 粘高弹改性沥青 SMA-13。桥面使用至今,完好如 初(见图 2)。
一座跨线桥为三跨连续钢箱梁结构,跨径组
图 3 中支点支承加劲肋构造示意图
根据参考文献 [4] 中所提的“当量长度法”,可 将图 3 中变截面压杆分成 8 段,每段压杆近似简化 为等截面压杆,选取第 8 段截面为基准截面,将每 段转化为基准截面来计算其当量长度 Li,具体计算 结果见表 1。
表 1 变截面支承加劲肋当量长度计算表
(8)
支承加劲肋的等效高度 H 当见式(9)。 (9)
得出支承加劲肋的换算当量 H 当、I 当、A 当之后, 即可按照 GB 50017—2003《钢结构设计规范》计 算等截面轴心受压柱的稳定性,见式(10)。
(10)
式 中 : N 为 压 杆 所 受 轴 心 压 力,N ;φ 为 轴 心 受 压 杆 的 稳 定 系 数 ;As 为 压 杆 面 积,
b 类截面,φ = 0.975,σ = 64.7 MPa < 200 MPa。
按本文所提方法,I1 = 567 893 333 mm4,H1 = 450 mm ;I 当 = 212 498 333 mm4,A 当 = 6 341 mm2 ; H1 当 = 275 mm ,H 当 = 1 750 mm。 换 算 压 杆 的 回 转 半 径 r = 183 mm, 长 细 比 λ= 9.6, 按 b 类 截
,mm2 ;A 当 为 加 劲 肋 换 算 截面面积,mm2 ;n 为支承加劲肋的根数,根 ;t 为 加劲肋的厚度,mm ;d 为加劲肋间距,mm ;tg 为 支承横隔板板厚,mm ;f 为压杆钢材的设计强度, N/mm2。 2 支承加劲肋局部承压计算
支承垫板处的承压应力计算见式(11)。
(11)
式中 :N 为压杆所受轴心压力,N ;A0 为支承加劲 肋 面 积,A0=ntb0,mm2 ;n 为 支 承 加 劲 肋 的 根 数, 根 ;t 为加劲肋的厚度,mm ;b0 为支承加劲肋宽 度,mm ;Beb 为横隔板有效宽度,Beb=B+2tf,mm ; B 为支承垫板的宽度,mm ;tf 为底板厚度,mm ;tg 为支承横隔板板厚,mm。 3 实例分析
JIANG Xiao-bin1, ZHANG Wei 2 (1. Architecture Design & Research Institute
Co., Ltd., Zhejiang University, Hangzhou 310012, China; 2. Hangzhou Zhejiang University
7 1 475 2.58E+09 7.81E+04 275 75 750 2.24E+09 328
8 1 925 3.77E+09 8.46E+04 450 81 360 3.18E+09 450
按表 1 计算,当量长度 Li= 3 024 mm; 截面面积 Ai = 81 360 mm2 ;截面惯性矩 Ii = 3.18E9 mm4。换算 压杆的回转半径 r = 197.6 mm,长细比 λ= 15.3,按
现车辙、裂纹、松散、掉渣等现象。 3)深圳市红桂路铁路跨线桥。2011 年 4 月建
成通车的深圳市红桂路 - 洒布路扩宽改造工程铁路 跨线桥,采用三跨一联钢箱梁,桥面铺装结构 :剪 力件、钢筋网 + 7 cm 钢纤维聚合物增强增韧轻质 混凝土 + AMP-100 二阶反应型防水黏结层 + 1 cm 高粘高弹应力吸收黏结层 + 4 cm 高粘高弹改性沥 青 SMA-13。使用 3 年多以来,桥面未出现车辙、 破损等病害。
在支反力的作用下,支承加劲肋所受的实际 应力大小非常复杂,常用空间有限元方法才求得 较为满意的结果。本文所列计算公式供设计参考。
参考文献 :
[1] 吴冲.现代钢桥 [M].北京 :人民交通出版社,2006. [2] 聂玉东 , 李京子 , 李洪涛 . 变截面支承加劲肋整体稳定计算 [J].
黑龙江交通科技 ,2005,135(5): 56-58. [3] 申红侠,陈绍蕃 . 钢梁支承加劲肋的计算长度 [J]. 西安建筑科技
摘要:提出一种计算钢箱梁变截面支承加劲肋整体稳定和局部受压承载力的简化方法。同时结合实例分析,验证
其应用的可行性,列出计算公式供设计参考。
关键词:支承加劲肋;整体稳定性;局部承压
中图分类号:U448.213.1
文献标志码:A
文章编号:1004-4655(2014)05-0034-02
JTJ 025—1986《公路桥涵钢结构及木结构设 计规范》第 1.5.9 条规定 :支承加劲肋按压杆设计。 压杆面积取加劲肋及其两侧 15tw (tw 为腹板厚度 ) 范围内的腹板面积。GB 50017—2003《钢结构设 计规范》第 4.3.7 条规定 :梁的支承加劲肋,应按 承受梁支座反力或固定集中荷载的轴心受压构件计 算其在腹板平面外的稳定性。此受压构件的截面应
3 600 5.80E+08 5.92E+04 200 56 910 4.63E+08 524
4 800 9.09E+08 6.40E+04 200 61 590 7.44E+08 413
5 1 000 1.34E+09 6.87E+04 200 66 330 1.13E+09 336
6 1 200 1.89E+09 7.34E+04 200 71 040 1.62E+09 280
面,φ = 0.99,σ = 72.5 MPa < 200 MPa,σb = 64.4 MPa < 300 MPa,与文献 [2] 计算结果基本一致。
(下转第 38 页)
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朱明安,周伟霞:橡胶高粘高弹沥青在桥面铺装层中的施工与应用
2014 年第 5 期
面路用性能比 SBS 沥青 SMA 路面及普通高粘沥青 SMA 路面具有明显的优越性。 3 应用实例
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(1)
(2) 将式(1)代入式(2),即得式(3)。
刘书杰:一种计算钢箱梁支承加劲肋的简化方法
2014 年第 5 期
(3)
等效惯性矩 I 当 见式(4)。
(4) 由式(2)及式(4)可推得等效面积 A 当 :
(5) 根据欧拉公式,假定压杆临界荷载相等,可将 支承加劲肋根部等截面部分 B(见图 1)进行当量 长度换算 [ 见式(6)和式(7)]。
合为 42 m + 50 m + 42 m,梁高 2.6 m,桥宽 13 m, 单箱双室,采用 Q345qE 钢。中支点处支承加劲肋 构造示意图见图 3,用 MIDAS CIVIL 2012 建立了 全桥三维空间模型,分析得知中支点处单个支座反 力为 5 130 kN。
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(6)
(7) 由式(6)和式(7)相等,可得式(8)。
4)唐山市丰益庄互通立交桥。2012 年 12 月 建成通车的唐山市 205 国道丰南至古冶段丰益庄互 通立交桥,桥面铺装结构 :剪力件、钢筋网 + 6 cm 钢纤维聚合物增强增韧轻质混凝土 + DPS 防水层 + 1 cm 高粘高弹应力吸收黏结层 + 4 cm 高粘高弹改 性沥青 SMA-13+ 改性乳化沥青黏层 + 4 cm 高粘高 弹改性沥青 SMA-13。路面使用至今保持完好。 4 结语
(上接第 35 页) 4 结语 本文提出一种计算钢箱梁变截面支承加劲肋整 体稳定和局部受压承载力的简单方法。在公式推导 过程中进行简化计算。 支承加劲肋整体稳定的计算公式均假定支承加 劲肋为两端铰接。根据文献 [3-4],支承加劲肋并不 完全处于两端铰接状态,而且端部支承加劲肋和中 间支承加劲肋的支承情况不同。这需要进一步探讨。 在计算支承加劲肋的惯性矩时,取加劲肋与加劲横 隔板交线处的惯性矩。与文献 [2] 相比,本文简化方 法计算量小,简单易操作,计算结果相对保守。
橡胶高粘高弹沥青在钢箱梁、钢 - 混凝土结合 梁等结构中用于桥面铺装,能有效避免桥面铺装层沥 青混合料与混凝土桥面界面密贴牢固性能和抗剪性能 差,铺装层易被车辆荷载推挤、滑移、松散和破损等 现象,保持桥面乘车舒适、运营安全、使用耐久。
此外,橡胶高粘高弹沥青在新建和改建城市道 路和公路工程中也得到应用。如唐山市 205 国道丰 南至古冶段、武汉市 318 国道永安段等道路改扩建 工程,沥青混合料路面面层结构施工中均采用了橡 胶高粘高弹沥青,使用效果较好。因此,橡胶高粘 高弹沥青在城市道路桥梁和公路路桥建设中具有广 泛的适用性。
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