同济大学---石雪飞老师-----双工字钢混组合梁桥设计与施工

矮梁
翼板对抗弯的效率低 腹板较少，且不需要加劲
哪个优？
双工字钢混组合梁桥设计与施工问题研究
同济大学 石雪飞
研究方法
实桥用 钢量 等用钢 量原则
参考规范 AASHTO 道路桥示方书 Eourcode-4 JTJ025 GB50917
参考桥梁 法国Hospital 法国Maubeguge 法国Charente 日本物步川铁路
等应力 原则
双工字钢混组合梁桥设计与施工问题研究
同济大学 石雪飞
结构刚度
– 高粱钢板组合梁具有更高的惯性矩。 – 最矮梁高下37.3mm的活载挠度值约为35m跨径的1/950。
等应力 原则
– 刚度条件不是梁高选择的控制因素。
梁高 非组合梁阶段 组合梁阶段 活载挠度值
1950 -52.86 -84.07 -23.55
双工字钢混组合梁桥设计与施工问题研究
同济大学 石雪飞
等应力试设计原则
多加劲肋，薄腹板设计
等应力 原则
1950mm
1750mm
1500mm
1250mm
双工字钢混组合梁桥设计与施工问题研究
同济大学 石雪飞
等应力试设计原则
“少加劲肋、厚腹板设计”
跨高比 L / h 梁高 h ( mm) 腹板厚 t f ( mm) 顶板宽 ds ( mm) 顶板厚 t s ( mm) 底板宽 dd ( mm) 底板厚 t d ( mm) 加劲肋间距 两横向连系梁间数量 18 1950 22 650 28 900 38 2.5 1 20 1750 16 700 30 950 40 2.5 1 23 1500 14 800 32 1050 42 2.5 1 28 1250 17 900 36 1150 48 5 0
200.00 180.00 160.00 140.00 用钢量(kg/m2) 120.00 100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 116.15 108.68 116.00 138.23 46.86 163.01 152.37 175.58 156.52
等应力 原则
37.35
43.69 40.52
0.00
1950 1750 主梁梁高（mm） 加劲构件用钢量 主梁截面用钢量 总用钢量 1500 1250
双工字钢混组合梁桥设计与施工问题研究
同济大学 石雪飞
最低用钢量
容许应力设计 1. 主梁边跨跨中截面及支点截面应力与背景桥相同,210MPa 2. 各板件尺寸符合各规范规定的最小构造要求 极限状态设计 1. 以极限承载状态进行验算
背景实桥尺寸
实桥用 钢量
济祁高速公路35m钢板组合梁桥标准断面及横梁断面示意图
梁段
位置 腹板厚 顶板厚
A
边支点 16 25
B1
近跨中 16 14
E
边跨跨中 14 25
B
近跨中 16 25
D
中支点 20 32
C
中跨跨中 14 25
顶板宽
底板厚 底板宽
800
25 1000
800
36 1000
800
25 800
25
双工字钢混组合梁桥设计与施工问题研究
同济大学 石雪飞
1、双工字钢混组合梁简介
顶推钢梁
吊装钢梁
双工字钢混组合梁桥设计与施工问题研究
同济大学 石雪飞
1、双工字钢混组合梁简介
桥面板
对于非支承横梁，相当于双悬臂梁，横桥向采用变厚度，厚 度24~40cm，可能需要配置预应力 对于支承横梁，相当于纵桥向4m跨径的连续板，等厚度 24~25cm，一般无需预应力 桥面板大部分采用预制安装，在结合部现浇混凝土带，也有 现浇桥面板，需要移动模架 正在研究中的华尔夫饼干超高强纤维混凝土桥面板，5cm厚
1、双工字钢混组合梁简介 经济适用范围
随着施工技术的普及，应用范围越来越宽 工字梁组合40~90m，箱梁组合70~120m
双工字钢混组合梁桥设计与施工问题研究
同济大学 石雪飞
1、双工字钢混组合梁简介
传统多主梁组合梁桥
改进后的组合梁桥
双主梁钢板组合梁桥
双工字钢混组合梁桥设计与施工问题研究
同济大学 石雪飞
双工字钢混组合梁桥设计与施工问题研究
同济大学 石雪飞
分块预制
全宽预制
现浇桥面板钢筋整体吊装
双工字钢混组合梁桥设计与施工问题研究
同济大学 石雪飞
2、双工字钢混组合梁合理梁高 梁高对结构的影响
一般建议取值范围：1/17~1/28 高梁
翼板对抗弯的效率高，但由于稳定因素也不能太薄 腹板材料多，加劲材料多
等应力 原则
60.00
40.00 20.00 0.00 1950 1750
93.37
101.44
116.00
138.23
1500
1250
主梁梁高（mm） 加劲构件用钢量 主梁截面用钢量 总用钢量
双工字钢混组合梁桥设计与施工问题研究
同济大学 石雪飞
主梁用钢梁
Baidu Nhomakorabea– “少加劲肋、厚腹板” – 1/20时最低
800
32 1000
800
44 1000
800
25 800
双工字钢混组合梁桥设计与施工问题研究
同济大学 石雪飞
试设计桥梁尺寸
试设计原则：
1. 2. 3. 4. 腹板高厚比不小于120 腹板厚度不小于14mm 上下翼缘宽厚比为12 上下翼缘面积比为2左右
35000 2000 18 740 24 1070 34 111.11 30.83 31.47 2.05 89096 113.68 75.40 132.02 188.78 1750 16 790 26 1150 36 109.38 30.38 31.94 2.02 88948 -148 124.94 78.77 144.23 200.93 1500 14 830 26 1180 40 107.14 31.92 29.50 2.19 88856 -240 148.30 84.09 169.06 216.94
同济大学 石雪飞
1、双工字钢混组合梁简介 支承与非支承横梁
横梁非支承
连接简单，需要较厚桥面板，主受力方向在横桥向
横梁支承
桥面板受力主方向在纵桥向，钢材用量较大，板厚较小，但接缝 多
2017/10/31
第四章 中小跨度连续体系梁桥
10
2017/10/31
第四章 中小跨度连续体系梁桥
非组合梁边跨跨中纵向位移
160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 1200 1400 1600 1800 2000 2200
150.00
120.00 1200 1400 1600
1800
主梁梁高 mm 顶板应力 底板应力
主梁高度 mm
组合梁边跨跨中应力
组合梁边跨跨中纵向位移
– 矮梁的极限位移大。
双工字钢混组合梁桥设计与施工问题研究
同济大学 石雪飞
主梁用钢梁
– “多加劲肋、薄腹板” – 梁高越高，用钢量越低
200.00 180.00 160.00 140.00 用钢量(kg/m2) 120.00 100.00 80.00 49.11 44.13 142.48 145.57 40.52 175.58 156.51 37.35
多主梁
单根主梁尺寸小，钢梁制造费用高 在梁高受限时适用，跨线桥使用较多 适合于单梁吊装，安装大型主梁有困难时，大部分用在独立短桥、 宽桥
双工字钢混组合梁桥设计与施工问题研究
同济大学 石雪飞
1、双工字钢混组合梁简介
双工字钢混组合梁桥设计与施工问题研究
同济大学 石雪飞
双工字钢混组合梁桥设计与施工问题研究
双工字钢混组合梁桥设计与施工问题研究
同济大学 石雪飞
等应力试设计原则
容许应力设计 1. 主梁边跨跨中截面及支点截面应力与背景桥相同,180MPa 2. 各板件尺寸符合各规范规定的最小构造要求 极限状态设计 1. 以极限承载状态进行验算 设计思路 1. 多加劲肋，薄腹板 2. 少加劲肋，厚腹板
等应力 原则
2017/10/31
第四章 中小跨度连续体系梁桥
13
2017/10/31
第四章 中小跨度连续体系梁桥
14
2017/10/31
第四章 中小跨度连续体系梁桥
15
双工字钢混组合梁桥设计与施工问题研究
同济大学 石雪飞
1、双工字钢混组合梁简介
钢主梁
间距——与横梁结合形式相关 对于非支承横梁，主梁间距要使桥面板横向正负弯矩均衡 对于无悬臂的支承横梁，主梁外侧的悬臂不能大于2m 对于有悬臂的支承横梁，则主梁间距可以有很大选择余地
1750 -58.61 -92.77 -26.65
1500 -68.16 -106.77 -31.56
1250 -81.06 -124.48 -37.30
双工字钢混组合梁桥设计与施工问题研究
同济大学 石雪飞
极限承载能力
– 梁高对极限承载能力的影响较小。
等应力 原则
– 高矮梁极限承载力差不多，因为满足稳定条件，都是强度破坏。
1、双工字钢混组合梁简介
构件数量少
焊接量小 建造成本低 易于维护
双主梁体系优势
横向连接简化趋势
双工字钢混组合梁桥设计与施工问题研究
同济大学 石雪飞
1、双工字钢混组合梁简介 双主梁与多主梁桥对比
双主梁
单根主梁梁高小、尺寸较大，钢梁制造费用少。 钢梁一般采用顶推法施工，适用于长桥 有结构强健性问题的担忧
2017/10/31
第四章 中小跨度连续体系梁桥
17
2017/10/31
第四章 中小跨度连续体系梁桥
18
双工字钢混组合梁桥设计与施工问题研究
同济大学 石雪飞
1、双工字钢混组合梁简介
钢横梁
也采用工字梁，比主梁尺寸小。
对于非支承横梁，只起连接两主梁作用，主梁、桥面板、横 梁形成框架，类似于混凝土T梁的横梁，间距7~8m。 对于支承横梁，横梁是支承桥面板的主要构件，间距4m左右， 横桥向也是组合构件，刚度大。 与主梁采用焊接或者拴接 支点横梁对限制平行四边形变形约束最强，需加强
等用钢 量原则
跨径 梁高h 腹板厚tf 顶板宽bss 顶板厚hds 底板宽bsx 底板厚hdx 腹板宽厚比 上翼缘宽厚比 下翼缘宽厚比 上下翼缘面积比 面积 面积差 σ st 第一受力阶段 σ sb σ slt 第二受力阶段 σ slb
1250 14 840 28 1230 40 89.29 30.00 30.75 2.09 89268 172 172.55 98.30 194.44 253.03
双工字钢混组合梁桥设计与施工问题研究
同济大学 石雪飞
计算模型
等用钢 量原则
双工字钢混组合梁桥设计与施工问题研究
同济大学 石雪飞
计算结果
180.00 172.55 160.00 140.00 120.00 98.30 100.00 80.00 60.00 1200 应力大小MPa 148.30 113.68 75.40 纵向位移mm 124.94 84.09 78.77 110 100 90 80 70 60 50
双工字钢混组合梁桥设计与施工问题研究
石雪飞 同济大学桥梁工程系 2016年8月17日
双工字钢混组合梁桥设计与施工问题研究
同济大学 石雪飞
主要内容： 1、双工字钢混组合梁简介 2、合理梁高 3、钢梁合理构造细节 4、混凝土桥面板 5、设计分析
6、施工变形控制
双工字钢混组合梁桥设计与施工问题研究
同济大学 石雪飞
2017/10/31
第四章 中小跨度连续体系梁桥
20
2017/10/31
第四章 中小跨度连续体系梁桥
21
2017/10/31
第四章 中小跨度连续体系梁桥
22
2017/10/31
第四章 中小跨度连续体系梁桥
23
2017/10/31
第四章 中小跨度连续体系梁桥
24
2017/10/31
第四章 中小跨度连续体系梁桥
11
双工字钢混组合梁桥设计与施工问题研究
同济大学 石雪飞
1、双工字钢混组合梁简介
钢主梁
工字梁一般采用钢板焊接而成，小跨径也可采用成品工字钢 跨度较小大部分采用等高度，跨度大时可以采用变高度，但 是会增加安装难度 翼板一般都采用等宽度，便于制造 腹板和翼板大部分采用变厚度，节约材料用量
等用钢 量原则
1400
1600
1800
2000
2200
40
1200 1400 1600 1800 2000 2200
主梁梁高 mm 顶板应力 底板应力
主梁高度 mm
非组合梁边跨跨中应力
210.00 195.81 应力大小 MPa 178.70 180.00 162.13 124.69 2000 2200 纵向位移 mm 175.47 157.66 168.22 135.24
跨径 60 51 36 47
等应力 原则
稳定性能 分析 提出影 响因素 用钢量 对比
对跨度30~50m的中等跨径双主梁钢板组合梁桥进行试设计
2 ( mm ) h t /mm t ft4 d I / ( A mm ( fs d s d s s s d) )
双工字钢混组合梁桥设计与施工问题研究
同济大学 石雪飞