波形钢腹板桥梁课程设计

波形钢腹板桥梁课程设计

钢—混凝土组合结构桥梁课程设计

学院：土木工程学院

专业班级：桥梁1301

姓名：唐瑞龙

学号： 201301010128

指导老师：刘志文

2017年1月2日

摘要：钢—混凝土组合结构桥梁是目前桥梁工程中应用十分广泛的一种结构，与混凝土桥梁、钢桥并列齐名！在欧美、日本等国家，钢—混凝土组合桥梁的应用十分广泛，国内最近几年开始逐渐关注并建设。由于传统PC箱梁桥有跨中下挠、梁体开裂等缺点，经过大量的研究，波形钢腹板桥梁得到了极大的发展，本次课设就是运用Midas软件对波形钢腹板简支梁桥进行建模、分析，让我们熟悉波形钢腹板桥的变形及力学性能。

关键词：波形钢腹板；内力分析；迈达斯

目录

一：技术参数及设计内容 (2)

二：材料及截面..........................................3-5

三：简支梁建模过程.......................................5-8

四：运行结果.............................................9-11

一：技术参数

1. 荷载及公路等级：公路-II级，两车道，二级公路；

2. 设计车速：80km/h。

2. 结构形式：简支梁；

3. 计算跨径：L=40.0m；桥宽：B=12.0m

4. 防撞护栏采用新泽西护栏（宽度50cm ，

高100cm ，具体重量请根据自己拟定的

图纸计算）；

5. 桥面铺装采用：1cm 厚的沥青改性防水层，9cm 厚的沥青混凝土；

6. 材料：

混凝土：主梁顶、底板采用C50混凝土； 钢 材：波形钢腹板采用Q345C （屈服应力：345MPa ；设计荷载作用下

允许剪应力为120MPa ）；

预应力钢束：2.15φ高强度低松弛钢绞线

（抗拉强度标准值为M P a f

pk 1860=，抗拉强度设计值M P a f

tk 1260=，正常允许拉应力M P a f tk 1209=。）

7. 施工方法：满堂支架施工。

设计及计算内容

1. 根据所给技术参数拟定波形钢腹板PC 预应力混凝土简支梁桥相关参数（主梁、

波形钢腹板以及顶、底板预应力钢束、

体外束等）；

2. 计算结构在自重（一期恒载+二期恒载）作用下支座反力和截面内力（弯矩、

剪力）；

3. 计算结构在公路-II 级荷载作用下的内力包络图（弯矩、剪力）；

4. 对正常使用极限状态下跨中截面混凝土顶、底板外缘应力进行验算；

提示：根据《公路钢筋混凝土及

预应力混凝土桥涵设计规范》第7.1.5条，

使 用阶段预应力混凝土受弯构件正截面

混凝土最大压应力应符合下式规定：

ck pt kc f 5.0≤+σσ

其中：kc

σ为荷载标准组合下截面边缘混凝土的压应力；pt

σ为由预加力产生的混凝土拉应力。

5. 对正常使用极限状态下支点截面波形钢腹板的剪应力进行验算。

提示：设计荷载作用下波形钢腹板的剪

应力应根据下式验算：

][ττ≤d ，

其中：d τ—— 设计荷载下（标准

荷载）波形钢腹板的剪应力，T Q d τττ

+=，Q τ为由竖向剪力引起的剪应力，T τ为由

扭矩引起的剪应力，此处简化暂令0.0=T τ；ht Q

Q =τ，其中Q 为竖向剪力，h 为

波形钢腹板的高度，t 为波形钢腹板的

厚度）；

MPa 120][=τ。

二：材料及截面

1.定义材料

2.定义截面

波形钢腹板的厚度一般为8mm~22mm，借鉴Cognac桥，高跨比一般为1/20左右，因此梁高取2.3m

钢腹板中，h/a 一般在0.4~0.6，直板段与斜板段宽度相等。故取a=0.46m，b=0.4m，h=0.23m

新泽西防护栏设计：

混凝土标号采用C30，通过计算配筋，截面积A=0.2642m2 三：建模

建模过程：

（1）建立项目

（2）建立节点，建立单元，建立节点单元可以直接在迈达斯里面建立，也可

以通过建立节点单元表格然后导入。

（3）设置材料，组合结构材料，混凝土C50，钢腹板Q345，钢绞线1860.

（4）截面特性设置，有两种方法，可以通过设计截面的设计用数值截面导入

导入CAD的dxf格式，也可以直接输入尺寸（外部，内部轮廓尺寸）

（5）建立约束条件。

（6）施加荷载条件，包括自重，二期恒载，预应力荷载。

（7）运行分析。

梁单元

边界条件

（一侧固定铰支座，一侧活动铰支座）

施加荷载条件

已知桥面铺装采用1cm 厚的沥青改性防水层，容重取12KN/m3 ，9cm 厚的沥青混凝土，容重22KN/m3, C30钢筋混凝土容重为26KN/m3，所以二期恒载

()31.5KN/m

m /5408.31242642.0122209.01201.02≈=⨯+⨯⨯+⨯=KN q 恒

二期恒载：

横隔板简化为集中力

钢束特性值

钢束形状

四：运行分析

自重作用下的内力图：弯矩图

剪力图

支座反力为2528KN.

公路II级荷载下内力包络图弯矩包络图

剪力包络图：