钢-混凝土组合梁结构计算

钢－混凝土组合梁

结构计算书

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2009年3月

目录

1. 设计资料 (1)

2. 计算方法 (2)

2.1 规范标准 (2)

2.2 换算原理 (2)

2.3 计算方法 (3)

3. 不设临时支撑_计算结果 (3)

3.1 组合梁法向应力及剪应力结果 (5)

3.2 施工阶段钢梁竖向挠度结果 (7)

3.3 结论 (8)

3.4 计算过程（附件） (8)

4.设置临时支撑_有限元分析计算 (8)

4.1 有限于建模 (8)

4.2 施工及使用阶段结构内力 (10)

4.2.1 施工阶段结构内力 (11)

4.2.2 使用阶段结构内力 (12)

4.3 组合梁截面应力 (14)

4.3.1 截面应力汇总 (14)

4.3.2 截面应力组合 (16)

4.4 恒载作用竖向挠度 (17)

4.4.1 施工阶段竖向挠度 (17)

4.4.2 使用阶段恒载作用竖向挠度 (17)

4.5 结论 (17)

钢－混凝土组合梁结构计算

1. 设计资料

钢－混凝土组合梁桥，桥长40.84m，桥面宽19.0m；钢主梁高1.6m(梁端高0.7m)，桥面板厚0.35m；钢材采用Q345D级，桥面板采用C50混凝土；车辆荷载采用公路-I 级车道荷载计算。

图 1 横向布置(cm)

图 2 桥梁立面(cm)

表 1 材料力学指标表

材料弹性模量

E c(MPa)

剪切模量

(MPa)

泊松比

ν

轴心抗压

强度

标准值

f ck(MPa)

轴心抗压

强度

设计值

f cd(MPa)

容许压应力

(MPa)

线膨胀

系数α

容重γ

(kN/m3)

C50混凝土34500138000.232.422.420.4120.0000125.0

表2材料力学指标表

材料

弹性模量

E s(MPa)剪切模量

G(MPa)

泊松比

ν

16～35mm

厚钢材屈

服点强度

f y(MPa)

抗拉、抗压

和抗弯强度

设计值

f(MPa)

弯曲基本

容许应力

(MPa)

剪切基

本容许

应力

(MPa)

线膨胀

系数α

容重γ

(kN/m3)

Q345D钢材206000790000.33252952101200.00001278.5钢主梁沿纵向分3个制作段加工，节段长度为13.6+13.64+13.6m，边段与中段主要结构尺寸（图3）见下表，其余尺寸详见设计图纸

表 3 钢主梁主要尺寸表

梁高H(mm)

下翼板下翼板

腹板厚

tw(mm)宽

(mm)

厚

tf1(mm)

宽

(mm)

厚

tf2(mm)

边制作段160040018

208

4

2424

中制作段160040018

208

4

3224图 3 钢梁标准构造(mm)

2. 计算方法

2.1 规范标准

现行《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)第11章《钢与混凝土组合梁》针对不直接承受动力荷载的一般简支组合梁及连续组合梁而确定，对于直接承受动力荷载的组合梁，则应采用弹性分析法计算。《铁路桥梁钢结构设计规范》(TB 10002.2-2005)第4.1.1条也规定：结构构件的内力应按弹性受力阶段确定。尽管弹性分析法(容许应力法)不能充分组合梁的承载能力极限状态，但对于承受动力荷载的桥梁钢结构的强度计算是基本符合结构的实际受力状况的。

计算依据：

1.《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)

2.《铁路桥梁钢结构设计规范》(TB 10002.2-2005)

3.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)

4.《钢－混凝土组合梁设计原理》(第二版).朱聘儒.北京:中国建筑工业出版

社,2006

5.《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ 025-86)

2.2 换算原理

根据总力不变及应变相同的等效条件，将混凝土翼板换算成与钢等效的换算截面；换算过程中要求混凝土翼板截面形心在换算前后保持不变，翼板面积换算转化为翼板宽度的换算。

《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ 025-86)第5.1.16条，组合梁混凝土桥面板有效计算宽度b e 取两梁轴线间的距离，即b e =2.0m

材料弹性模量比s

c

E n E

=5.971，则等效换算宽度b eq =2.0/5.971=0.335m 。

图 4 换算原理 (cm)

结构计算软件Midas 分析时，徐变及收缩效应采用换算弹性模量法计算，徐变（长期）：n 1=n(1+φt /2)= 5.971×(1+2/2)= 11.942，收缩：n 2=n(1+φt /2)= 5.971×(1+4/2)= 17.913；徐变系数φt 在计算徐变及收缩时分别取2及4。 2.3 计算方法

计算采用手工结合软件两种方式计算，其中初步计算时采用手工计算，施工阶段未布设临时支撑；Midas 有限元软件建模时，在被交主路（吐乌大）中央分隔带位置设置临时支撑。

3. 不设临时支撑_计算结果

施工阶段两端简支，不设临时支撑（计算过程附后）

图 5 计算简图 不设临时支撑

图 6 强度验算位置