钢桥课程设计

各个施工阶段的内力值计算得到见表 4-2
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表 4-2 2）收缩徐变次内力；混凝土与钢结构之间的温差引起的次内力 混凝土的徐变采用有效弹性模量法进行计算（方法见图 4-1），
图 4-1 有效弹性模量法的一般步骤
对于简支梁，收缩徐变效应可以按照《现代钢桥（上）》中的简化方法进行近似计算。 徐变计算原理如图4-3
3，效应组合 设计桥梁时考虑承载能力极限状态和正常使用极限状态两种状态， 恒载和活载计算取关键截面进行计算， 有三个关键截面 1-1， 2-2， 3-3， 分别为 x=10m， x=17.5m，以及 x=25m 处（变截面及跨中）处，在此取 x=0，5，10，17.5，25，30， 35，七个截面进行计算， 根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）4.1 作用组合
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一.基本设计资料........................................................................................................................ 2 二.钢桥断面尺寸拟定................................................................................................................4 三.荷载统计与组合....................................................................................................................9 四.主梁整体受力计算.............................................................................................................. 11 五． 主梁加劲肋的验算........................................................................................................ 19 六． 次结构计算.................................................................................................................... 21 七． 疲劳计算........................................................................................................................ 29 八． 变形验算........................................................................................................................ 30
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混凝土正应力，钢梁正应力，钢梁剪应力的验算表见表4-6
验算结果均通过。 3.主梁整体稳定性计算 根据 《报批稿》 5.3.2 条规定， 当箱梁截面满足如下条件时可以不计算梁的整体稳定性：
本例中：
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本例中：L=35m，
Le / 6 5.88 b 1.75 / 2 ，故跨中全截面有效。
0.55 0.25 *
35 10.88 1 ； 1.75 / 2
故支点处混凝土截面也是全界面有效。 2）箱梁底板有效宽度的计算 在计算有效截面时，钢梁底板下翼缘需考虑剪力滞的影响进行折减计算。根据《公路钢
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按照上述数据，35m简支梁桥应分成三种截面，每种截面改变主梁的厚度和宽度， 来适应截面弯矩的变化，具体界面分布见表1-3
为了经济起见，兼顾制造方便，钢桥在桥垮不同的位置采用了不同的断面尺寸，沿桥跨 分为（10+15+10）m，另外两边各长出0.4m，以便支座的安放，即箱梁总长35.8m。 顶板厚度和底板厚度相同，厚度依次为12，14（mm），腹板厚度保持12mm不变， 加劲肋尺寸保持不变。混凝土板厚为240mm，具体尺寸见图纸。 4.拟定后主梁截面特性计算 1）组合梁有效宽度的计算 组合梁混凝土翼缘板有效宽度按照《报批稿》附录F进行计算。
n0
Es 7 Ec
计算混凝土徐变影响时，根据《报批稿》 11.1.3 条规定，考虑徐变影响的钢材与混凝 土的有效弹性模量比为：
7
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计算得 ，n0，n1，n2，见表2-1
主梁截面特性如表2-2所示：
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表 4-1 重力集度的计算 横隔板的重力简化为集中何在计算，横隔板的平面面积为箱梁的开口面积，
AD 7.66m 2 ，
横隔板重力： G横隔板 ADtd 78.5 * 7.66 * 0.014 8.41kN 。
（2）混凝土板自重荷载效应计算（一期恒载） 混凝土板自重以均布荷载的形式加在结构上，混凝土板重力集度为： g=88.4kN/m;
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一.基本设计资料
1.桥梁跨径及桥宽 主梁全长：L=35m，三车道（2×3.75+1+3+2×0.5=12.5m）钢桥面板钢箱梁桥。 2.地点及设计荷载 上海市杨浦区的一级公路，汽车荷载等级为：公路 I 级 3.材料及施工工艺 钢材：Q345 混凝土： C50混凝土； 沥青：桥面铺装 普通钢筋：直径大于或等于12mm的用HRB335，直径小于12mm的用R235钢筋； 4.设计依据 1) 交通部颁《公路工程技术标准》（JTG B01-2003），简称《标准》。 2) 交通部颁《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004），简称《桥准》。 3) 交通部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）， 简称《公预规》。 4) 交通部颁《公路钢结构桥梁设计规范》（JTG D64-2015），简称《报批稿》。 5.设计计算基本数据： 根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》）（JTG D62-2004）和《公路 钢结构桥梁设计规范》报批稿，设计基本数据见表1-1，
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计算得效应组合见表 3-1：
表 3-1 效应组合
四.主梁整体受力计算
1.主梁内力计算： 主梁内力分为永久作用引起的内力、 可变作用引起的内力以及偶然作用引起的内力， 具 体包括：一期恒载、二期恒载引起的内力，混凝土收缩徐变作用引起的次内力；汽车荷载、 汽车冲击力引起的内力以及混凝土和钢材之间的梯度温度作用引起的温度次内力。 对于简支 梁这样的静定结构， 均匀温度作用及支座不均匀沉降都不会引起结构次内力。 本例中暂不计 算偶然作用引起的结构内力，下面就分别对上述作用产生的主梁内力进行计算。 依旧取 x=0，5，10，17.5，25，30，35，七个截面进行计算。
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简支钢箱组合梁课程设计 1）一，二期恒载内力
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主梁恒载内力与施工过程密切相关。 钢梁采用无支架施工， 安装完成后现浇桥面板混凝 土，待混凝土达到设计强度后进行桥面铺装和其他附属设施的施工。 （1）钢箱自重荷载效应计算（一期恒载） 主梁由 3 种不同截面组成，对于钢箱部分，以线荷载形式施加在结构上，每一个截面 的重力集度见表 4-1
表2-2（注：三个阶段 分别为弹性阶段，徐变阶段，收缩阶段）
三.荷载统计与组合
1.荷载统计，执行规范《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）
这里只计算 1）永久作用：结构重力，混凝土收缩徐变； 2）可变作用：汽车荷载，汽车冲击力，温度作用； 3）偶然作用：汽车撞击作用；
2.横向分布系数计算 采用桥梁博士建立简单的模型进行横向分布系数的计算，见图 3-1
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表1-1
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二.钢桥断面尺寸拟定
1.主梁间距与主梁根数： 箱形截面由于抗弯刚度和抗扭刚度较大， 为了降低截面高度， 采用双箱等腹板间距进行 配置，腹板之间间距3.5m，出挑混凝土长度为1m，宽度布置为（1+3.5*3+1=12.5m）。 2.主梁跨中截面尺寸拟定 对于组合桥梁， 为了减轻桥面板的重量， 挑梁不宜过大， 通常不大于 3m， 本例取 1m。 挑梁处箱内需要设置横隔板或横肋将荷载均衡地传递到箱梁，防止应力集中。 根据以往的设计经验，主梁跨中的主要轮廓尺寸初步拟定如下： 钢主梁梁高： 2.4m； 主梁腹板间距：3.5m ； 混凝土桥面板采用实心矩形截面形式，桥面板全宽：12.5m； 3.横截面沿梁长的变化： 为了减少用钢量，主梁应根据弯矩的大小调整主梁截面。在本例中，考虑到制作安装和 运输的方便， 采用全桥等梁高布置， 通过调整截面钢板厚度来改变主梁截面。 单从受力角度， 可以参考钢想梁桥截面变化经验规律如表 1-2 及图 1-1 所示。
h / b0 2.4 / 3.5 6, L1 / b0 35 / 3.5 65,
在持久状态下可以不进行整体稳定
的计算。 考虑到截面特性汇总中未计算混凝土收缩徐变的情况下受压区高度接近混凝土板高
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图 3-1（横向分布系数的计算） 计算得横向分布系数算入车道折减 mc 1.044; 3.汽车荷载冲击系数的计算：
f

2l
2
EI 3.491Hz m
冲击系数：
0.1767 ln 3.491 0.0157 0.205
收缩，徐变及梯度温度次内力汇总见下表4-4
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表4-4 由于第三部分荷载统计与组合已经计算了车辆荷载效应和车辆荷载冲击效应将其整理 到表4-5中。
表4-5 2.主梁应力验算 主梁应力计算以最具有代表性的跨中截面进行计算。
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简支钢箱组合梁课程设计 根据《报批稿》 11.2.1 条规定如下：
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图4-3简支组合梁徐变原理示意图
对于简支梁，梯度温差效应可以按照《现代钢桥（上）》中的简化方法进行近似计算。 徐变计算原理如图4-4，
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图4-4温差次内力计算原理
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结构桥梁设计规范》（报批稿） 5.1.8 条规定，有效面积按下式计算：
下翼缘梁腹板之间的距离b=3500mm， 3）.截面特性计算
b l
3.5 / 2 0.05 ， 根据上式， 底板全宽有效。 35
计算箱梁截面特性时， 钢梁下翼缘宽度为考虑剪力滞后效应的有效分布宽度 （本例全宽 有效），混凝土板宽度为考虑剪力滞后效应的有效分布宽度（本例全宽有效）。计算荷载效 应时，在钢与混凝土连续牢固结合的前提下，组合截面采用等效截面法，将混凝土截面转化 为钢截面。不考虑材料非线性（收缩、徐变）影响时，钢与混凝土弹性模量之比： 不考虑材料非线性（收缩、徐变）影响时，钢与混凝土弹性模量之比：