钢箱梁桥

对于由纵横加劲肋等间距布置的加劲板设计，日本《道路桥示方书》规定：加劲肋的刚 度Il和面积Al必须满足下式要求：
bt 3 Il l ,req 11 bt Al 10n 式中： b 加劲板的宽（腹板间距）； t 被加劲板板厚； n 被加劲肋分隔的局部板件数目n nl 1 nl 纵向加劲肋数目；
不设加劲肋的箱梁的破坏形式：
无加劲肋的箱梁 压皱破坏 弯折破坏 扭转畸变
横隔板、加劲肋构造
抗弯折构造
抗扭转构造
横隔板间距与翘曲正应力关系图
日本的经验公式： LD 6L 50 LD 0.14 L 1且 20L＞50
三、总体布置：钢箱梁桥上部主要由：主梁、横向联结系、桥面系组成 1、主梁： ①单箱钢梁桥：桥宽较小（3车道以内），可以采用此结构


由图可知：当R≥0.5时，板件由稳定控制设计；当R≥0.6时，板件的极限承载力将低于 屈服强度的 90% 。
为发挥钢材的强度，日本规范规定了不设加劲肋的受压板件的最大宽厚比 b/t 的值： SS400,SM400 钢材种类 (Q235) （相当于中国标准GB） 40≥t 钢材板厚 （mm） 40＜t≤75 75＜t≤100 56f 58f 58f SM490 (Q345) 48f 50f 50f SM490Y,SM520 (Q370) 46f 46f 48fn SM570 (Q420) 40f 40f 42f
三、主梁的截面变化：目的：为了减少用钢量；方法：变梁高或变梁厚
当跨径较小时，采用改变顶底板板厚、梁高与梁宽保持不变的方法，对钢箱梁制作、安 装和运输较为方便；当跨径较大时，采用改变梁高的方法更加有效。
四、加劲肋：
顶底板的局部稳定分析，可以近似简化为由箱梁腹板和横隔板围成的四边简支板
当加劲肋的刚度大于临界刚度比时，此时的加劲肋称为刚性加劲肋； 当加劲肋的刚度小于临界刚度比时，此时的加劲肋称为柔性加劲肋；
l ,req 由下面的计算方法得到的加劲肋刚度比：
1当 0而且横向加劲肋刚度I t 满足下式要求时：
bt 3 1 n l ,req It 11 4 3 2 2 2 t 1 2 t t0 l ,req 4 n1 n l 0 n t 2 2 1 2 t＜t0 n1 n l 4 l req , n 2当不满足1中的条件时：
容许应力法是对加劲肋的刚度和布置等作详细的构造规定，并在容许应力中考虑加劲肋 的刚度和局部稳定的影响。日本《道路桥示方书》采用此法。
b、换算压柱法
上图所示加劲板的极限承载力σu计算如下：
u bef t As sm y bl t As y
其中： sm：根据换算压柱的相对长细比e由下式计算： sm 1e 0.2 y sm c 3 c 2 c c 0.2＜ 1.2 3 e 2 e 1 e 0 e y




2 2 t 1 2 0 2n 1 n l 1 1 t t0 l , req n t 2 1 l ,req 2n 2 1 n l 1 1 t＜t0 n t0 与钢材种类有关的不考虑加劲板局部稳定容许应力折减时必须满足的最小板厚；
4、支座及临时支点布置：
多箱钢梁桥，往往一个钢箱设置一个支座，箱梁之间用横梁相连。
支座及临时支ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ布置示意图
四、钢箱梁桥的用钢量：
钢箱梁桥的用钢量与跨径、结构形式、桥宽等许多因素有关。
简支组合钢箱梁桥
简支钢箱梁桥（RC桥面）
钢箱梁桥的用钢量与跨径、结构形式、桥宽等许多因素有关。
连续钢箱梁桥(RC桥面)
第五章：钢箱梁桥
第一节：钢箱梁桥的结构形式与总体布置 一：结构形式
单箱单室箱梁桥
双箱单室箱梁桥
三箱单室箱梁桥
具有3个以上腹板的单箱多室箱梁桥
倾斜腹板的倒梯形箱梁桥
双箱单室箱梁桥
双箱单室箱梁桥
多箱单室箱梁桥
扁平钢箱梁桥
二：箱梁受力特点与构造措施：钢箱梁桥的翼缘和腹板厚度比起高度和宽度来非常小， 是典型的闭口薄壁结构。 1：受压翼缘板必须考虑稳定的影响





加劲板的长宽比 a / b;
a 加劲板的长度（横向加劲肋的间距）； b 加劲板的宽（腹板间距） n 被加劲肋分隔的局部板件数目n nl 1 nl 纵向加劲肋数目；
l 单根加劲肋的截面面积与被加劲板的面积之比； 0 加劲板的临界长宽比，由下式计算： 0 4 1 n l
注： f 0 .65 2 0 .13 1 .0； 1 2 / 1
由于钢箱梁的板厚比混凝土箱梁小很多，翼缘板的宽厚比 b/t 往往远远大于上表规定的 最大值。例如：梁宽 b 和厚度 t 分别为3.0m和20mm，则 b/t =150。因此，箱梁不设加 劲肋时，在弯矩作用下，受压翼缘的应力在还远远小于屈服应力的情况下产生局部失稳。
定义加劲肋刚度比：
l EI l / D
式中： I l 单根加劲肋对被加劲板的抗弯惯矩； Et 2 D 被加劲板的抗弯刚度：D 12 1 2


根据正交异性板的稳定理论，临界刚度比为：
2 2 1 0 l 4 2 n1 n l n 1 2n 2 1 n 1 2 1 ＞ l l 0 n 式中：
②受拉翼缘板最小板厚 t
t
b 80 fn
其中：f 0.65 2 0.13 1.0 1 2 / 1
1、 2：板件边缘应力， 1 2
2、应力验算方法： ①受拉翼缘加劲板的应力验算可以采用母材的基本容许应力计算 ②受压加劲板的应力验算可以采用容许应力法、换算压柱法等计算 a、容许应力法


式中： k 稳定系数，对于长宽比很大的四边简支板 4
约束系数，对于钢箱梁桥 1.0 ~ 1.2
下图为日本建设省土木研究所的试验结果和日本《道路桥示方书》规定的考虑板件局部 稳定后的抗压承载力与相对板厚比R的关系：
2 fy b 12 1 R 2 k E t
系 数 ci 值
钢材种类 (相当于中国标准GB) c0 系数Ci c1 c2 c3 SS400，SM400 SM490 (Q235) (Q345) 1.136 -0.914 0.550 -0.223 1.133 -0.886 0.638 -0.294 SM490Y,SM520 (Q370) 1.135 -0.852 0.618 -0.299 SM570 (Q420) 1.142 -0.903 0.820 -0.425
钢箱梁桥(钢桥面)
第二节：主梁
主梁构造：由顶板、底板、腹板焊接成闭口截面，箱内设置横隔板和纵横加劲肋
箱梁在横向的分割：箱梁整体在运输有困难时，可以在横向划分为如下图所示的 若干个工厂制作单元，在工地拼装成整体。
箱梁单元的划分
箱梁翼板加劲肋的布置：一般垂直于翼缘板布置，加劲肋的接头应该与翼缘板或 腹板的接头错开；为了防止焊接对疲劳的影响，受拉翼缘的加劲肋与横隔板或横 肋不焊接。
3、横梁：对于双箱或多箱结构钢梁桥，为了使得各主梁受力较均匀、支承纵梁 和桥面板，往往在箱梁之间设置中间横梁。 为了保证桥梁的整体受力和抵抗偏心荷载和风荷载等产生的扭矩，除了单箱梁桥 或多幅完全分离式单箱梁桥之外，必须设置端横梁。 为使得横梁有较好的横向分配效果和支承纵梁，横梁要有足够的刚度。所以， 横梁通常采用下图的实腹式结构形式，梁高一般为主梁高度的3/4~4/5，最好不 小于1/2。横梁还兼作桥面板的横向支承结构，横梁顶面一般与主梁同高。
②双箱钢梁桥：
设挑梁
不设挑梁
③多箱钢梁桥：
2、纵梁：目的：当主梁间距较大时，为了减小钢筋混凝土桥面板的跨径、或者 提高钢桥面板的刚度，箱梁之间可以设置纵梁。
纵梁布置
非组合箱梁桥
组合箱梁桥
纵横梁间距与RC桥面板厚度
纵梁与中间横梁的连接形式：a)腹板搭接；b)腹板对接
纵梁与端横梁的连接形式 a)腹板搭接；b)腹板对接 边纵梁与挑梁的连接形式 a)腹板搭接；b)腹板对接
受压板件欧拉应力为：
xcr
2E t k 2 121 b
2
要使 xcr
2E t f y，则f y k 2 121 b
1 2
2
2 b k E 2 12 1 f t y



五、顶底板最小板厚与设计计算方法： 1、顶底板最小板厚：可以根据加劲板的稳定确定 ①受压翼缘板最小板厚 t（日本规范） 钢材种类 （相当于中国标准GB） 40≥t 钢材板厚 （mm） 40＜t≤75 75＜t≤100 SS400,SM400 (Q235) b/(56fn) b/(58fn) b/(58fn) SM490 (Q345) b/(48fn) b/(50fn) b/(50fn) SM490Y,SM520 (Q370) b/(46fn) b/(46fn) b/(48fn) SM570 (Q420) b/(40fn) b/(40fn) b/(42fn)
箱梁加劲肋
二、主梁梁高与梁宽：
为了有效地发挥钢材的作用和节省钢材，主梁设计应该尽可能使得截面以应力控制设计
梁高对主梁抗弯强度和刚度影响较大，根据日本的工程实绩，梁高大约为跨径的1/20~1/30
主梁梁宽的确定： 单箱结构的宽度在3~6米居多，最大宽度8米左右 双箱和多箱的宽度在1.5~4米居多，最大宽度5米左右 箱梁的最小尺寸都在1米左右，高宽比在0.5~2之间