同济大学简支钢箱梁设计书

承载能力极限组合的剪力图
变厚度截面A 节段长度 10 15 变厚度截面B 19 15 10 单位:m
关键截面各项内力结果整理如下表： 截面 项目 自重 二期恒载 汽车活载 弹性组合 极限组合 支点截面 剪力(kN) 2648.0 1535.2 1964.7 6147.9 7507.5 变厚度截面 A 弯矩(kN· m) 22642.1 13127.5 15276.7 51046.4 62046.8 剪力(kN) 1880.5 1090.3 1568.9 4539.6 5573.3
截面标准布置如下：
2
箱梁截面标准图 箱梁截面顶板宽 13.3m，底板宽 5.3m，高 3m。顶板共设置 22 块通长 U 形加劲肋，腹 板内侧各设置两道通长的 I 形纵向加劲肋，底板设置 13 块通长 I 形加劲肋。 箱梁跨中截面（标准）加劲肋的几何特性（单位：mm） 加劲肋形式 面积 A 截面惯性矩 I
fy
cr
1.05
bp t
fy 1 300 1.05 E k 20
345 1 0.322 206000 4
0.4
18
1
Aeff A0 7.39 105mm2 I eff I 0 8.07 1012 mm4
8
变厚度截面 B 弯矩(kN· m) 42214.1 24475.0 28482.1 95171.2 115680.4 剪力(kN) 729.2 422.8 1045.8 2197.7 2773.5
跨中标准截面 弯矩(kN· m) 45677.6 26483.1 30818.9 102979.5 125171.4
2
取 l
1.5
3 It 7.10 107 l hwtw 1.5 3162 163 1.94 107
满足要求
12
四、结构刚度验算
车辆荷载（活载）作用下跨中最大挠度为Leabharlann Baidu63.98mm 刚度满足规范要求。
l 69000 115mm ，故结构 600 600
13
0
6.21 5.69 5.26 5.31 4.87 4.50 5.49 5.03 4.65 4.98 5.39 5.89 4.56 4.94 5.39

0.41 0.41 0.41 0.50 0.50 0.50 0.57 0.57 0.57 0.81 0.81 0.81 0.81 0.81 0.81
l
30.88 29.32 28.07 15.76 15.21 14.78 34.76 32.88 31.37 8.41 8.57 8.77 8.14 8.27 8.43
l
l
满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足
底板纵向 加劲肋
底板横向 加劲肋
二、截面拟定
由于梁体较长，顶板、底板采用三次变厚度（16、18、20mm） ，腹板两次变厚度（16、 18mm）的布置方案，相应的变厚度节段划分如下图： 10 15 19 15 10 单位:m 节段长度 16 18 20 18 16 单位:mm 顶板
腹板 底板 18 16 16 18 16 20 16 18 18 16 单位:mm 单位:mm
l ，故该 U 形加劲肋为刚性加劲肋。
其他各部分加劲肋刚性判断结果如下表： 板厚(mm) 顶板中间 中部纵向 加劲肋 顶板悬臂 中部纵向 加劲肋 顶板横向 加劲肋 16 18 20 16 18 20 16 18 20 16 18 20 16 18 20
l
59.53 41.81 30.48 72.43 50.87 37.08 64.89 45.57 33.22 205.05 281.28 400.49 144.33 197.98 281.89
同济大学
钢桥课程设计
简支钢箱梁桥设计
桥梁工程系丨???丨?????? 2014-1-10
目录
一、基本设计资料 ................................................................................................................... 2 二、截面拟定 ........................................................................................................................... 2 三、截面内力计算 ................................................................................................................... 3 四、结构刚度验算 ................................................................................................................. 13 五、结构应力计算 ................................................................................................................. 14 六、桥面系内力计算 ............................................................................................................. 23 七、疲劳验算 ......................................................................................................................... 27 八、次要构件计算 ................................................................................................................. 33 九、总结 ................................................................................................................................. 36 十、附录设计图纸 ................................................................................................................. 36
预拱度的设置采用恒载+ 196.7mm。
1 活载挠度反向设置，其值如下图，跨中最大预拱度设置为 2
五、结构应力计算
有效截面计算 （1） 顶板有效宽度计算 剪力滞：
等效跨径 l L 69m
14
15
腹板之间部分顶板
bi 0.05
翼缘有效宽度 be,i 顶板悬臂部分
s
1 7.3 3.65m 2 bi 3.65 0.0529 l 69
全桥在各项荷载作用下弯矩图以及组合作用下的弯矩图如下：
4
自重作用下的弯矩图
二期恒载作用下的弯矩图
5
移动汽车荷载作用下的弯矩图
弹性组合的弯矩图
承载能力极限组合的弯矩图 全桥各项荷载作用以及组合作用下的剪力图：
6
自重作用下的剪力图
二期恒载作用下的剪力图
7
移动汽车荷载作用下的剪力图
弹性组合的剪力图
3 3.63 13.26m
13.26 100％ 99.7％ 13.3 故认为原截面全截面有效，误差可以忽略。 底板
bi 2.65m
bi 2.65 0.0384 l 69
翼缘有效宽度 be,i
s
0.05
bi 2.65m
16
17
局部稳定计算：
k 4
p
故 1

2 1 2 2 2 l 4 n 1 n 1 l
n


由于 l
2 1 2 2 2 27.93 4 25 1 25 0.0266 0.41 0.41 1 25
《报批稿》对受压板件的尺寸规定如下：
腹板纵向加劲肋：
hs 190 345 11.9 12 12 ts 16 fy
顶板 U 形加劲肋：
bs 180 345 18 30 30 ts 10 fy hs 306 345 30.6 40 40 ts 10 fy
0.30
b 3.65 1.1 2 i bi 1.1 2 3.65 3.63m l 69
bi 3m
bi 3 0.0435 l 69
翼缘有效宽度 be,i
s
0.05
bi 3m
顶板总有效宽度为 b 2 占全宽的比例为
受压加劲肋均满足规范要求。
9
刚性加劲肋判断：
顶板中部（两腹板之间） ：
10
n nl 1 12 2 1 25
As ,l 7771.7 bt 7300 20 3885.9 58.4 2 10n 10 25
l
EI l bD
D
Et 3 1 2 1 2
l
12 I l 1 2 bt 3

12 1.63 108 1 0.32 7300 203
30.5
0 4 1 n l 4 1 25 30.5 5.26
a 3000 0.41 0 b 7300 A 3885.9 l s ,l 0.0266 bt 7300 20
11
腹板横向加劲肋判断：
3 It 8.15 108 3hwtw 3 3162 163 3.89 107
满足要求 腹板纵向加劲肋判断：
l a hw 2.5 0.45 a hw
2
3000 3162 2.5 0.45 3000 3162 1.87 1.5
顶板 U 形 加劲肋
7771.7
3.26 108
腹板纵向加 劲肋
3040
3.66 107
腹板横向加 劲肋
9700
8.15 108
顶板 I 形加 劲肋
6000
1.80 108
三、截面内力计算
采用 Midas/Civil 软件进行建模，全桥共分为 70 个单元，得到各项荷载对应的截面内力。
3
模型图 选取四个关键截面（跨中、支点和两处板件变厚度处截面）进行相应的内力计算。 二期铺装荷载：沥青（ 23kN / m2 ）铺装 8cm 厚和防撞栏杆（每侧 10kN / m ） ，总荷载 为： q 13.3 .08 23 2 10 44.5kN / m 自重及移动车辆荷载由程序内部给出。 计算结构的前 8 阶自振频率，结构基频为 1.51Hz，计算相应的汽车冲击系数。
1
一、基本设计资料
1． 桥梁跨径及桥宽 主梁全长：L=69m ，3车道（3×3.75+2× （0.5+0.525）=13.3m）钢桥面板钢箱梁桥 2． 地点及设计荷载 上海市松江区，汽车荷载等级为：公路 I 级 3． 材料 钢材：Q345 沥青：桥面铺装 普通钢筋：直径大于或等于12mm的用HRB335，直径小于12mm的用R235钢筋； 4． 设计依据 1) 交通部颁《公路工程技术标准》（JTG B01-2003），简称《标准》。 2) 交通部颁《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004），简称《桥准》。 3) 交通部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 （JTG D62-2004），简称 《公预规》。 4) 《公路钢结构桥梁设计规范》报批稿，简称《报批稿》。