(完整word版)钢箱梁—40+60+40 钢箱梁计算书
1 设计要点
1.1 总体设计
达连坝大桥主桥为钢箱连续梁桥，跨径组合为（40+60+40）m，全长140m。
1.2 主桥上部结构设计概况
（1）结构布置
主桥为（40+60+40）m三跨钢箱连续梁桥，全长140m。边中跨比为0.667。
桥梁横断面布置为：（0.5m防撞墙）+（14.75m车行道）+（0.5m防撞墙）=单幅桥总宽15.75m （2）钢箱梁主梁方案
主梁采用等截面钢箱梁，单箱五室断面，桥面宽15.75m，箱宽12.0m，悬臂长1.925m。
主梁中心高度2.4m，高跨比1/25。
1.3 主桥下部结构设计概况
见施工图纸。
1.4 主要材料
（1）混凝土
C15：承台基础垫层
C30：过渡墩承台、防撞栏、桩基、主墩墩身、过渡墩墩身及盖梁
C40：支座垫石
（2）钢材
主体结构采用Q345qD；
附属结构采用Q235B；
（3）支座
主墩：LQZ3000GD、LQZ3000DX、LQZ3000SX；
过渡墩：LQZ1500DX、LQZ1500SX；
（4）伸缩缝
伸缩缝：D160型伸缩缝。
2 计算依据
2.1设计规范及参考资料
（1）执行规范：
《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ 025-86）
《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB 10002.2-2005）
《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）
《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）
《公路桥梁抗风设计规范》（JTG/T D60-01-2004）
（2）参考规范及文献资料：
《日本道路桥示方书·同解说》
《钢桥、混凝土桥及结合桥》BS5400 （1978~1982）
《公路钢结构桥梁设计规范—征求意见稿》
《现代钢桥》（上册）（吴冲主编 2006年4月）
《公路钢结构桥梁设计规范》( 征求意见稿)
《公路钢箱梁桥面铺装设计与施工技术指南》
2.2技术标准
（1）公路等级：双向6车道，一级公路。
（2）设计荷载：公路－I级。
（3）设计基准期：100年。
（4）设计安全等级：一级。
（5）环境类别：I类。
（6）主桥纵断面：-1.5%纵坡。
（7）桥梁宽度：单幅桥宽15.75m，单幅行车道净宽14.75m。
（8）桥面铺装：反应性树脂做防水层铺装8cm。
（9）地震：地震动峰值加速度系数为0.15g。
3 计算要点
3.1主要计算参数
按《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ 025-86）取值。
3.2 荷载及作用参数
计算采用设计参数按照《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）的有关规定取值。
（1）永久作用
A、一期恒载：根据用钢量计算出等效均布荷载近似取126kN/m。
B、二期恒载：
车行道桥面铺装
28.3 kN/m
两侧防撞墙20 kN/m
二恒合计48.3 kN/m
C、基础变位：主墩 1.5cm。
（2）可变作用
1) 汽车荷载：
A、设计荷载为公路-I级，单向3车道，纵向折减系数按JTG D60－2004表4.3.1-5取。
B、冲击系数：按自振频率选取；
3.3容许应力
根据《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ 025-86）的有关规定，在不同荷载组合下容许应力可以相应有不同的提高。
Q345钢材的容许应力（86规范）
容许应力（MPa）
轴向应力弯曲应力剪应力
200 210 120
。第二体系计算容许应力提高系数取1.25。
位置有效顶板宽度(mm) 实际顶板宽度(mm)
边跨
支点15788 15850 边跨四分之一15829 15850 边跨跨中15829 15850 边跨四分之三15829 15850
中跨
支点15396 15850 中跨四分之一15838 15850 中跨跨中15838 15850 中跨四分之三15838 15850
3.4 计算建模
计算模型主梁、采用梁单元模拟，主梁自重采用等效均布荷载模拟。
边界条件采用一般支持连接模拟，中墩设置一个纵向固定支座，其余纵向均滑动。
（40+60+40）m钢箱连续梁桥有限元计算模型
4 总体静力计算
4.1 支座反力
达连坝大桥连续钢箱梁支反力计算
支反力(kN) 钢箱梁自重防撞墙及铺装支座沉降
汽车荷载(含冲
击系数)
标准组合
边支点1656.6 635 112.1 1748.2 4151.9 中支点7153.3 2742.1 227.8 2924.4 13047.6 注：边支点沉降0.5cm，中支点沉降1cm进行支座沉降包络组合
4.2使用阶段应力计算结果
使用阶段主梁应力包络图-上缘
使用阶段主梁应力包络图-下缘
使用阶段主梁剪力包络图
主梁正应力验算主梁剪应力验算
上缘应力(MPa) 下缘应力(MPa)
规范
限值是否
满足
最大剪
应力
（MPa）
规范
限值
是否
满足
最大拉最大压最大拉最大压
80.1 70.5 58.5 66.2 210 是30.9 120 是
结构变形表
荷载主梁
部位
位移
方向
位移值δ(cm) δ/L(计算值)
δ/L
(规范限值)
标准组合主跨竖向 5.73 1/1047 1/500 边跨竖向 2.24 1/1785 1/500
4.3 第二体系
桥面板分析模型
车轮荷载作用下U肋下翼缘最大拉应力
车轮荷载作用下桥面板最大压应力
桥面板屈曲应力为7478MPa
悬臂分析模型
悬臂计算分析最大应力图
（1）计算假定：结构横隔板间距为3.0m，箱梁腹板间距为3.2m。将U形纵肋简化为支承于主梁的横隔腹板上的梁格，将顶板切开，不计顶板的剪切刚度。考虑到纵肋处顶板剪力滞影响，顶板切开时，纵肋的顶板计算宽度采用根据英国规范BS5400及《公路钢结构桥梁设计规范》征求意见稿中相关规定进行计算有效分布宽度的方法计算。简化为横隔板间3.0m多跨的单根U形纵肋及相应的顶板有效分布宽度在桥面铺装和重车车轮作用下进行验算。
纵肋盖板有效计算宽度
横隔间距L= 3000 mm
等效跨径l= 1800 mm (规范表(8.2.5-1)
纵肋间距2b= 600 mm
宽跨比b/l= 0.167
盖板有效宽度be= 600 mm 规范式(8.2.5-1)
（2）加载：桥面铺装恒载：=0.6x0.08x24=1.152kN/m
汽车荷载：取重车轮重为70KN ，冲击系数1.3，车轮着地面积为760mm （横桥向）x360mm(纵桥向)（考虑铺装的应力扩散影响）。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。
（3）边界条件：n 跨连续梁（跨径3m ）。
（4）计算工况：轮载作用在横隔及两个腹板中间；
单格子截面(单位：
mm)
单元上缘应力（单位：MPa ）
单元下缘应力（单位：MPa ）
由上图可知，第二体系桥面板最大压应力13.3MPa ，U 肋最大拉应力为43.4MPa 。 综合第一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83.8MPa 。
桥面板、纵肋匹配验算
4005.1834
.28716300833
'
3,3<=??=h t e t ff e r 4.02.080
140016101.230012384707.04.13.1123843
354
33421<=?+??????=+?=?h E t E b p k k A s m m mm b r 20125.2828125)2.016/(300)16/(22>==?=?=
桥面板与纵肋匹配满足规定
4.4 稳定计算
4.4.1 整体稳定
钢箱主梁一阶屈曲模态为主梁竖向，屈曲稳定系数为12800。
4.4.2 局部稳定
4.4.2.1 钢箱梁底板局部稳定
对纵向加劲肋等间距布置的加劲板的弹性屈服系数k可由以下式计算：
γ
l
==
，
=
γ
l =98<γ
l
*=151
α
=
α=≤α
=5.45
k=
式中，
n=n
l
+1——受压板被纵向加劲肋分割的子板元数；
n
l
——等间距布置纵向加劲肋根数；
α——加劲板的长宽比α=a/b;
a——加劲板的长度（横隔板或刚性横向加劲肋的间距）；b——加劲板的宽（腹板或刚性纵向加劲肋的间距）；t——加劲板的厚度；
δ
l ——单根加劲肋的截面面积与被加劲板的面积之比δ
l
=A
l
/bt;
A
l
——单根加劲肋的截面面积；
γ
l ——纵向加劲肋的相对刚度γ
l
=;
I
l
——纵向单根加劲肋对被加劲板的抗弯惯性矩；D——单宽板刚度D=;
钢箱梁底板局部稳定满足规范要求。
4.4.2.2钢箱梁腹板局部稳定
腹板宽度 b=2350mm 腹板板宽 t=16mm 腹板长度 a=1500mm 弹性模量E=210Gpa 泊松比 ν=0.3
MPa MPa MPa 9.03-47.66.6821===τσσ，，
15.15)1500/2350(434.5)/(434.522=?+=+=a b k τ
MPa b t E k cr 3.133)2350
16()3.01(12101.215.15)()1(122
2
52222=-????=-=πυπττ 69.06.686.471
2-=-==σσψ
75.1610264.6636.72=+-=ψψσk
MPa b t E k cr 2.147)2350
16()3.01(12101.275.16)()1(122
252222=?-????=-=πυπσσ
6.01
7.13
.133185
414.12>===
>=cr
vy
s f τλ
MPa f s vy u 3.119)]6.017.1(614.01[185)]6.0(614.01[=--=--=λτ
53.12
.147345
===cr
y
l f σλ
MPa
f MPa f y l l y ul 3453.19853.11)69.025.027.0()69.01.01.1(53.13451)25.027.0()1.01.1(=<=?????
??+-?+=??????---=
λψψλσ122.0)()(21)(212211≤=+-++u
ul ul ττ
σσψσσψ 腹板局部稳定性满足要求
4.5 支点加劲肋验算
4.5.1 支点加劲肋局部承压应力验算
Mpa
t B A R KN
R mm t mm A mm B R w ev s v R v w s ev 9.202f 2.13924110023040103440221
7.13440242304011002
y 3
22=≤=?+??=+=======γ?σ?γ
加劲肋局部承压应力满足要求