钢混组合梁设计计算要点吴冲

6
11.1 一般规定
预制安装：上海长江大桥:105m组合梁
钢梁制作
浇筑砼桥面板
7 公路钢结构桥梁设计规范 JTGD64-2015
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7
浙江省台州市椒江二桥
半封闭钢箱组合梁桥梁顶板宽39.6m（含风嘴42.5m），处高度 3.5m（不含铺装）。腹板横向间距为8.46m和15.0m，横隔板纵向 间距4.5m
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9
浙江省台州市椒江二桥
浙江台州椒江二桥
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10
11.1 一般规定 连接件的形式（1）
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1.0 3 公路钢结构桥梁极限状态
承载能力极限状态 包括构件和连接的强度破坏、结构、构件丧失稳定及结构倾覆 按承载能力极限状态设计要求计算作用设计值效应的基本组合， 组合表达式中的作用采用标准值，并乘以作用分项系数 各种作用的分项按现行《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60） 的规定取用
标准组合：永久作用标准值效应与可变作用
标准值效应相组合
m
n
∑ ∑ = Skd
SGik + SQjk
=i 1=j 1
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1.0 3 公路钢结构桥梁极限状态
验算内容 承载能力极限状态 截面极限强度：基本组合 构件整体稳定：基本组合 板件局部稳定： ►构造控制 ►考虑局部稳定的有效截面折减系数 倾覆稳定： 疲劳：疲劳荷载模型（疲劳车） 正常使用极限状态 挠度：短期效应组合（标准组合），汽车荷载不计冲击系数 构件容许最大长细比 （组合梁）混凝土结构抗裂：短期效应组合，汽车荷载不计 冲击系数
22
5.1.6 受压加劲板设计
刚性加劲肋：加劲肋刚度大 失稳模态
加劲肋之间的母板发生以纵、横 加劲肋为波节的屈曲
加劲肋之间的母板发生局部失稳
纵向加劲肋要求
γl
≥
γ
* l
As,l
≥
bt 10n
= γ l*
= γ l*
( ) 1
n
4n
2
(1
+
nδ
l
)α
2
−
α2 +1
2
,
{ } 1
n
2n2 (1+ nδl ) −1
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5.1.5受压板件的加劲肋 开口加劲肋稳定
防止局部失稳构造要求
λp
= f y b
σ cr t
fy E
12(1−υ 2 ) π 2k
≤1
b t
≤
23.5
k
345 = 23.5ε k
f y ε = 345
fy
表9-1 加载边简支时单向均匀受压板的翘曲稳定系数
i =1
+ γ S Q1 Q1k
+ φc
n
γ Qj SQjk
j=2
γ0：结构重要性系数，1.1, 1. 0, 0.9 γGi , SGik ：第i个永久作用效应的分项系数 和标准值； γGi =1.2 (1.0) γQ1 , SQ1k ：汽车荷载效应（含冲击力、离心力）的分项系数和标准值；γQ1 =1.4 γQj , SQjk ：除汽车荷载外的其它可变作用效应的分项系数 和标准值；
正常使用极限状态 包括影响结构、构件正常使用的变形、振动及影响结构耐久性 的局部损坏； 采用不计冲击力的汽车车道荷载频遇值（频遇值系数取为1.0） 的计算挠度值
疲劳极限状态 按疲劳设计荷载计算 无限寿命设计：应力幅小于S-N曲线的截止应力幅 有限寿命设计：基于S-N曲线和应力幅的线性累计损伤准则
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2
−1 ,
(α ≤ α0 ) (α > α0 )
α=0 4 1+ nγ l δl = As,l bt
横向加劲肋要求
γt
≥
1
+
nγ
* l
4(at b)3
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5.1.6 受压加劲板设计
2016钢混组合桥梁研讨会 ——《公路钢结构桥梁设计规范》
钢-混凝土组合梁 设计计算要点
吴冲 同济大学桥梁工程系
cwu@tongji.edu.cn
1 前言 组合结构桥梁主要构件
钢结构 砼桥面板 剪力连接件
钢梁截面
组合截面
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度等
S.S.
腹板或刚性纵向加劲肋
横隔板或刚性横向加劲肋 横向加劲肋
b b l bl bl b l bl b l
t
纵向加劲肋
σ c
S.S.
at
at
a
纵向加劲肋 横向加劲肋
at
σ c
横隔板或刚性横向加劲肋
母板
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1.0 3公路钢结构桥梁极限状态：承载能力极限状态作用效应组合
基本组合: 永久作用设计值效应与可变作用设计值效应相组合
承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值：Sud
∑ ∑ γ 0Sud
= γ 0
m
γ Gi SGik
1
7.1 一般规定
钢梁截面形式 工形 跨径≤40m
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2
11.1 一般规定 钢梁截面形式
开口箱梁(槽形梁)
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非加载边 一边简支 一边固定 两边简支 一边固定
支承条件 一边自由 一边自由
一边简支
翘曲稳定系数k 0.425
1.28
4.00
5.42
理论宽厚比限值 15.2ε
26.3ε
46.5ε
54.1ε
设计值
12ε
12ε
30ε，40ε
40ε
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偶然组合: 永久作用标准值效应与可变作用代表值效应和一种偶然作用标准值效应组合 偶然作用效应的分项系数 取1.0
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1.0 3公路钢结构桥梁极限状态：正常使用极限状态作用效应组合
短期组合：永久作用标准值效应与可变作用
现浇混凝土桥面板
公路钢结构桥梁设计规范 JTG同D6济4-大20学15 吴冲 TongjTi oUnngivjeirUsitnyi,vWerusiCtyh,onWg u Chong 同济大学 吴冲
5
5
11.1 一般规定 现浇混凝土桥面板
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受弯杆件和拉弯杆件、压弯杆件的受压翼缘 强度考虑孔洞的影响，稳定不考虑孔洞的影响 考虑剪力滞影响 考虑板件局部稳定的影响
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5.1.5 受压板件的加劲肋 闭口加劲肋稳定
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汽车（不计冲击）：φ1j =1.0 (通规0.7) 人群： φ1j =1.0 风： φ1j =0.75 温度梯度： φ1j =0.8 其它作用： φ1j =1.0
SGik ：第i个永久作用效应的标准值 SQjk ：第j个可变作用效应的标准值 φ2j：第j个可变作用准永久值系数
汽车（不计冲击）： φ2j =0.4 人群： φ2j =0.4 风： φ2j =0.75 温度梯度： φ2j =0.8 其它作用： φ2j =1.0
频遇值效应相组合
作用短期效应组合设计值：Ssd
m
n
∑ ∑ = Ssd
SGik + φ1 j SQjk
=i 1=j 1
长期组合：永久作用标准值效应与可 变作用准永久值效应相组合
作用长期效应组合设计值：Sld
m
n
∑ ∑ Sld = SGik + φ2 j SQjk
i =1
j =1
SGik ：第i个永久作用效应的标准值； SQjk ：第j个可变作用效应的标准值 φ1j：第j个可变作用频遇值系数
两边固定
6.97 61.4ε 40ε
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5.1.5受压板件的加劲肋
加劲肋不允许出现局部失稳，几何尺寸应满足以下要求
扁钢加劲肋：
hs ≤ 12 345
ts
fy
L形、T形钢加劲肋： bs0 ≤ 12 345
ts0
fy
hs ≤ 30 345
ts
fy
《热轧球扁钢（GB/T 9945）》的球扁钢加劲肋： hs ≤ 18 345
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5.1.10 构件有效截面
轴心受拉杆件 考虑孔洞的影响，有效截面 按净截面计算。
轴心受压杆件 考虑板件局部稳定的影响 强度考虑孔洞的影响，稳定 不考虑孔洞的影响
受弯杆件和拉弯杆件、压弯杆件的受拉翼缘 考虑剪力滞影响 考虑孔洞的影响
●钢筋连接件
●型钢连接件
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11.1 一般规定
连接件的形式（2） ●圆柱头焊钉 连接件
●开孔钢板连 接件
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刚性加劲肋
γt
纵、横向加劲肋的相对刚度
D：单宽板刚度
D
=
Et 3 12(1 − v
2
)
：
γl
=
EI l bD
γt
=
EI t aD
Il、It ：单根纵(横)向加劲肋对加劲板Y-Y轴的抗弯惯矩
As,l ：单根纵向加劲肋的截面面积
a：加劲板的计算长度（横隔板或刚性横向加劲肋的间距
12
1 总则
1.01 钢桥设计基本原则 安全性 确保桥梁结构的强度、刚度、稳定、疲劳等要求 耐久（养护性） 防腐、有检修通道、可以再涂装、便于维修与更换 适用（功能性） 根据功能和交通量荷载合理确定桥梁纵断面、平面、横断面 交通组织设计确保交通安全 环保 不采用对环境、人体等有害的涂装、施工工艺等 经济性 选择合理的结构形式，施工方法，使得造价最低 美观性 桥梁与环境相适应，桥梁结构比例协调，景观亮化 施工性 有足够的制作空间、便于自动化施工、便于运输和安装
ts
fy
闭口加劲肋： bs ≤ 40 345
ts
fy
hs ≤ 40 345
ts
fy
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5.1.6 受压加劲板设计
影响受压加劲板失稳模态的因素
加劲板的相对宽厚比和长宽比；加劲肋构造、形式、间距、刚
3
11.1 一般规定 钢梁截面形式
钢箱梁
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11.1 一般规定
混凝土桥面板施工 钢桥临时支撑 无支撑：仅承担二期恒载与活载 有支撑：共同承担恒载与活载 施工顺序 先正弯矩区后负弯矩区 施工方法 现浇 ►施工方便 ►收缩徐变较大 预制安装+湿接缝 ►预制板与钢梁有间隙 ►收缩徐变较小
桥面板标准厚度260mm，上翼缘设140mm砼承托；在边跨78m范 围的桥面板加厚到400mm（无承托）
用钢量：14533t（410kg/m2）
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浙江省台州市椒江二桥
浙江台州椒江二桥
风荷载: γQj =1.1; 其它： γQj =1.4 φc ：除汽车荷载效应外的其它可变作用效应的组合系数 永久＋汽车＋人群（或其它一种可变作用）： φc =0.8 永久＋汽车＋其它两种可变作用： φc =0.7 永久＋汽车＋其它三种可变作用： φc =0.6 永久＋汽车＋其它四种或四种以上可变作用： φc =0.5