钢箱梁开口加劲肋设计探讨_图文.

邓娟红,等:钢箱梁开口加劲肋设计探讨钢箱梁开口加劲肋设计探讨

邓娟红宋一凡陈至辰

(长安大学陕西省公路桥梁与隧道重点实验室西安710064

摘要结合钢箱梁设计工程实践,利用有限元程序ANSYS7.0对钢箱梁顶板、底板开口加劲肋进行了全面的计算分析,模型采用Shell63单元离散,通过计算给出了开口加劲肋的间距、高度对钢箱直粱桥和钢箱弯梁桥受力性能的影响规律,从而达到加劲肋优化设计的目的,为同类桥梁设计提供参考。

关键词开口加劲肋钢箱梁直箱梁弯箱梁

DESIGN RESEARCH oN oPEN STIFFENER FoR STEEL BoX GIRDER

Deng JuanhOng SOng Yifan Chen Zhichen

(Chang 7an University,Major Laboratory for Highway Bridge and Tunne“n Shaanxi Xi’an 710064

ABSlRACT(n the basis of steel box girder design engineering practice,it is conducted a fuU calculation and a analysis of the stiffeners for steel box girder r∞f and fl∞r using ANSYS 7.0.It is found that there is apparent reguladty between the height and space of the stiffeners and the stressed peI’formance of the straight steel box girder and th e curved box girder bridge.Thus it offers an e“ective

method for the optimum design of stiffener.

KEY WoRDS open stiffener steel box girder straight box girder curved box girder 近年来随着高等级公路的修建和城市高架桥、

立交桥建设的需要,钢箱梁桥结构在我国已被广泛采用。目前,对钢梁桥的研究主要是针对全桥的整体分析,对顶、底板加劲肋没有专门的研究。加劲肋有闭口加劲肋和开口加劲肋,从便于施工和养护方面来说,开口加劲肋具有明显优势。

钢箱梁的顶、底板和腹板厚度较小,是典型的闭口型薄壁结构,因此必须有一定数量的加劲构件如加劲肋和横隔板来保证其受力性能。钢箱梁在无加劲肋的情况下常出现下面一些问题u J:

1在垂直荷载作用下顶板发生较大的凸凹变形,在集中荷载作用点附近受压翼

缘局部屈曲,腹板被压皱;

2在弯矩作用下,因截面惯性矩不足,弯矩达到临界弯矩M。,时会发生弯折破坏;

3在扭矩T作用下,当T达到临界扭矩T。,时箱梁会出现屈曲现象。

为提高钢箱梁承载能力并保持良好的工作性能,需要沿顶、底板纵向设置足够的加劲肋,横向设置横隔板。设置过多的加劲肋会增加梁体自重,造成材料浪费,不

能充分发挥材料应有的作用。本文结合钢箱梁设计工程实践,探讨加劲肋的间距、高度对结构受力的影响,从而达到优化加劲肋设计的目的,为钢箱梁桥设计提供参考。 l模型建立

以设计跨径为30m的简支钢箱直梁桥和跨径为30m、半径为250m的简支钢

箱弯梁桥为例。设计钢板厚24mm,顶板宽8000mm,底板宽 5000mm,梁高

1300mm。梁的截面形式为单箱四室,具体尺寸见图1。

结构分析模型按板单元离散,采用通用程序 ANSYS 7.0分析计算,弹性模量和泊松比分别取 E=2.1GPa,扯=0.3。在顶、底板上布置不同间距、不同高度的加劲肋来探讨加劲肋的间距及高度对钢箱梁结构受力性能的影响规律。

2钢箱直梁桥结构分析

2.1加劲肋间距对钢箱梁结构受力性能的影响在箱梁室内的顶、底板上分别按d/3、d/4、d/ 5、d/6、d/7、d/8、d/9、d/10(d为两腹板之间的距离间距均布加劲肋,

在跨中截面加集中荷载进行计算,求得各控制点应力、位移值与无加劲肋模型下的应力、位移值的比值。跨中截面各节点的位移比值、应力比值绘成曲线如图2、图3所示。 .

第一作者:邓娟红女1979年2月出生硕士研究生

收稿日期:2005—03—05

steel Construction.2005(5,Vol_20,No.8129万方数据

工程设计

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图1总体布置

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图2不同问距加劲肋对应的跨中截面节点位移比值

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图3不同间距加劲肋对应的跨中截面节点应力比值

2.2加劲肋高度对钢箱梁结构受力性能的影响将加劲肋间距为矗/3的模型的加劲肋高度矗取0、15、20、30、40cm,在跨中截面加集中荷载进行计算,各种情况下截面节点的位移比值、应力比值绘成曲线如图4、图5所示。

由图2~图5可知设置加劲肋后对节点3、8刚度影响最小,对节点1、5、6、10影响最大;加劲肋的高度对结构的性能影响更为明显,只有设置合适高度的加劲肋才能达到最佳效果,既能提高结构的性能又能充分利用材料。

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