钢箱梁主梁体系整体分析验算样本.doc

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（一）、(22.5+20+27+29.5+30+2X20)m钢箱形连续梁上部结构验算(Px013~ Px020)
1、钢箱梁主梁体系整体分析验算
1.1、技术标准
荷载等级：城市-A级；
标准横断面：0.5m（防撞栏杆）+7.0m（车行道）+0.5m（防撞栏杆）＝8.0m；
抗震标准：地震基础烈度7度，地震动峰值加速度0.1g，关键性修正系数1.3；
桥梁设计安全等级：立交匝道结构为二级，结构关键性系数γo＝1.0；
环境类别：I类。
1.2、关键标准、规范
①交通部颁《公路工程技术标准》（JTG B01-）
②交通部颁《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89）
③交通部颁《公路桥涵设计通用规范》（JTJG D60-）
④交通部颁《公路桥涵地基和基础设计规范》（JTJ024-85）
⑤交通部颁《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）
1.3、主梁细部尺寸

① 单箱单室：顶板宽7.8m，底板宽4.06m；
② 梁高：1.7m；
③ 钢梁顶板厚：14mm；
④ 钢梁腹板厚：14mm；
⑤ 钢梁底板厚：16mm；
⑥ 纵向设置U型加劲肋，厚8mm。
1.4、关键材料
钢梁：采取Q345qD，其钢材性能应符合GB/T714—要求。抗压、拉弹性模量E=Mpa，抗弯弹性模量E=Mpa。线膨胀系数k=0.000012。
1.5、计算荷载
1)自重：考虑钢梁顶底板、腹板、横隔板、加劲肋、铺装、护栏。
2)强迫位移：基础间不均匀沉降按1cm计。
3)温度：按规范考虑不均匀升降温。
4)活载：城市-A级，冲击系数按规范取用。
1.6、计算模型
采取桥梁结构空间计算程序Midas civil计算，依据实际施工步骤确定计算工况。钢箱梁截面有效分布宽度依据英国规范BS5400中相关要求进行计算。结构离散示意图以下图所表示。

结构离散图
1.7、施工阶段划分
结构分析施工阶段按以下划分：
施工阶段划分
施工阶段
工作内容
完整天数
1
在支架上焊接钢梁
7
2
桥面铺装、护栏施工
14

运行阶段
1000

1.8、持久情况正常使用极限状态主梁体系应力验算
由程序计算得主梁体系弯矩包络图以下：

钢箱梁使用阶段弯矩包络图

钢箱梁使用阶段扭矩包络图

钢箱梁顶板主梁体系左上缘正应力包络图

钢箱梁顶板主梁体系右上缘正应力包络图

钢箱梁底板主梁体系左下缘正应力包络图

钢箱梁底板主梁体系右下缘正应力包络图
由以上图表可知，钢箱梁顶板及底板主梁体系下应力极值为：顶板最大拉应力为103.1MPa，最大压应力为57.2MPa，底板最大拉应力为58.9MPa，最大压应力为79.0MPa。
2、钢箱梁桥面板体系格子梁法顶板、U肋验算
1）、模型简化
结构横隔板间距为2.5m，箱梁腹板间距为4m。将U形纵肋简化为支承于主梁和横隔板腹板上梁格，将顶板切开，不计平板剪切刚度。考虑到纵肋处顶板剪力滞影响，顶板切开时，纵肋顶板计算宽度采取有效分布宽度方法计算。钢箱梁经典断面和桥面板体系梁格结构简图以下图所表示。

可简化为横隔板间2.5m一跨单根U形纵肋及对应顶板有效分布宽度在桥面铺装及重车车轮荷载作用下进行验算。
纵肋盖板有效宽度计算：
；等效跨径
纵肋间距：；
；
有效宽度：

有效宽度取。
等效纵肋截面以下图所表示。
2）、计算荷载
① 桥面铺装恒载：
② 汽车活载：取重车轮重为70kN；冲击系数1.4；车轮着地面积为760mm（横桥向）X360mm（纵桥向）。
将车轮分布荷载简化为集中荷载计算。纵肋车轮荷载横向分配近似按杠杆法计算，以下图所表示：

一根纵肋分配到轮重为：
；
；
3）、计算结果
单根U形纵肋及对应顶板有效分布宽度在桥面铺装及重车车轮荷载作用下第二体系应力计算模型以下图所表示：

第二体系应力计算结果以下表所表示：

构件
截面
弯矩（kN.m)
应力（Mpa）
恒+活
上缘
下缘
纵肋
跨中
19.81
-12.00
34.72
支点
22.07
16.64
-48.13
U形纵肋及对应顶板有效分布宽度上缘正应力包络图以下：

U形纵肋及对应顶板有效分布宽度下缘正应力包络图以下：

由以上图表可知，第二体系桥面板最大应力水平为34.72 Mpa，U形纵肋最大应力水平为48.13 Mpa。
3、上部结构分析验算结论
综合第一体系和第二体系计算结果，桥面板第一体系+第二体系最大应力为137.82 Mpa，钢梁底板最大应力为79.0Mpa，纵向U肋最大应力为48.13Mpa，均满足强度和刚度要求。