钢箱梁33+41+33.docx
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钢箱梁33+41+33
厦门疏港路立交工程
钢箱梁计算书
1.结构特点
A匝道桥第二联为钢箱梁结构,桥跨布置为(33+41+33)=107m,桥面宽度为8m,单箱多室截面,道路中心线处梁高1960mm,箱宽7.74m。
横隔梁的布置间距为2.0m。
钢材材质为Q345C。
钢箱梁顶面为平坡。
桥面铺装采用4cm细粒式沥青混凝土面层和4cm中粒式沥青混凝土底层,桥面铺装层总厚度为8cm。
另设8cm钢筋砼层。
采用混凝土防撞护栏。
2.设计荷载
汽车荷载:
城-A级。
3.箱梁顶板板厚的确定
钢箱梁的顶板板厚对全桥的经济指标影响较大,根据目前钢箱梁的设计经验和实际汽车荷载超重的影响,箱梁顶板板厚宜取14mm。
4.箱梁标准段截面
5.纵肋设计
横肋布置间距a=2000mm
顶板纵肋布置间距b=300mm
城-A车辆前轮着地宽度2g=0.25m,分布宽度:
+*2=0.41m
城-A车辆后轮着地宽度2g=0.6m,分布宽度:
+*2=0.76m
5.1纵肋截面几何特性
1)桥面板有效宽度的确定
关于桥面板的有效计算宽度,参考日本道路桥示方书的规定进行计算。
纵肋等效跨度L=0.6a=1200mm,b/2L=
λ=2L2L219.1mm取有效宽度为210mm。
2)截面几何特性计算
纵肋板件组成:
1-240x14(桥面板),1-90x10(下翼缘),1-156x8(腹板)
A=55.08cm2
I=2499.4cm4
Yc=12.6cm(距下翼缘)
Wt=462.9cm3
Wb=198.4cm3
5.2纵肋内力计算
1)作用于纵肋上的恒载
a)纵肋自重
q1=*1e-4**=kg/m
b)钢桥面板自重
q2=*b*=38.5kg/m
c)桥面铺装(厚8cm)
q3=*b*=67.2kg/m
d)砼桥面板(厚8cm)
Q4=*b*=72.8kg/m
e)恒载合计
∑q=197.0kg/m
2)汽车冲击系数
(1+μ)=1+=
3)作用于纵肋上的活载
纵肋反力计算图式(尺寸单位:
mm)
采用Midas/Civil程序计算纵肋荷载横向分配值,
后轮:
在0.76m宽度内布t/m的均布力时,计算得到纵肋的最大反力为t。
前轮:
在0.41m宽度内布t/m的均布力时,计算得到纵肋的最大反力为t。
城-A级标准车辆:
轴重60kN:
P=6/2*=t,着地宽度0.41m,q=t/m,R1=t
轴重140kN:
P=14/2*=t,着地宽度0.76m,q=t/m,R2=t
轴重200kN:
P=20/2*=t,着地宽度0.76m,q=t/m,R1=t
轴重160kN:
P=16/2*=t,着地宽度0.76m,q=t/m,R1=t
4)纵肋弯矩
按多跨刚性支承连续梁计算,跨度为横肋间距a,采用Midas/Civil程序计算,整理结果如下:
恒载+活载弯矩包络图(kg-m)
5.3纵肋应力检算(未计入纵向体系应力)
1)跨中
上缘:
σt=2258e2/=487.8kg/cm2
下缘:
σb=2258e2/=1138.1kg/cm2
2)支点
上缘:
σt=1562e2/=337.4kg/cm2
下缘:
σb=1562e2/=787.3kg/cm2
6.横肋设计
6.1横肋截面几何特性
1)桥面板有效宽度的确定
桥面板的有效宽度参考日本道路桥示方书的规定进行计算。
横肋等效跨度L=5000mm,a/2L=
λ=2L2L1200mm边箱按悬臂板考虑:
横肋等效跨度L=10000mm,a/2L=
2)λ=2L2L1570mm截面几何特性(下翼缘板厚12mm,腹板10mm)
A=221.7cm2
I=87761.6cm4
Yc=48.67cm(距下翼缘)
Wt=7745.9cm3
Wb=1803.2cm3
3)
悬臂板截面几何特性
A=443.4cm2
I=2919808.3cm4
Yc=90cm(距下翼缘)
Wt=32442.3cm3
Wb=32442.3cm3
6.2恒载内力计算
1)横肋自重
桥面板宽度取横肋间距,即2000mm。
q1=(200*+12*+**1e-4**=303.8kg/m
2)桥面铺装
q2=**=384kg/m
3)砼桥面板
q3=**=416kg/m
4)砼防撞护栏
q4=750*=1500kg
6.3内力计算
1)纵向反力计算
横肋处反力R=**(1+μ)=t
2)横肋内力(尺寸单位:
mm)
6.4内力计算成果
考虑斜腹板的支承作用(t-m)
跨中弯矩M=t-m;支点弯矩M=t-m
6.5横肋应力检算
跨中截面:
上缘应力σt==334.4kg/cm2
下缘应力σb==1436.4kg/cm2<[σ]=2000kg/cm2
支点截面:
上缘应力σt==382.2kg/cm2
下缘应力σb==1641.5kg/cm2<[σ]=2000kg/cm2
边箱不考虑斜腹板的支承作用时,支点截面
上缘应力σt==387.8kg/cm2
下缘应力σb==387.8kg/cm2<[σ]=2000kg/cm2
7.钢箱梁纵向体系应力计算
7.1计算简图
7.2恒载计算
1)钢梁自重
钢梁自重按470kg/m2估算,q=*=t/m
2)钢筋砼桥面板
q=**=t/m
3)桥面铺装
q=**=t/m
4)防撞护栏
q=t/m
5)恒载合计
∑q=t/m
7.3活载计算参数
1)冲击系数
(1+μ)=(按33m跨计算,偏大)
2)多车道折减系数
按2车道计算,折减系数:
3)偏载系数
本桥为曲梁,曲线半径为72m,取偏载系数:
4)综合系数
k=*2**=
7.4钢箱梁截面几何特性
A=0.409m2;Yc=1.189m(至梁底);I=0.222m4
Wt=0.288m3;Wb=0.187m3
7.5内力计算成果
剪力包络图(kN)
弯矩包络图(kN-m)
7.6应力检算
1)正应力
上缘正应力(MPa)
下缘正应力(MPa)
2)剪应力检算
剪应力考虑均由直腹板承受。
33m跨边支点处:
腹板板厚14mm。
τmax=*3134e2/**2)=912.5kg/cm2<[τ]=1200kg/cm2
41m跨中支点处:
腹板板厚16mm。
(距支点6.5m范围)
τmax=*4334e2/**2)=1104.1kg/cm2<[τ]=1200kg/cm2
7.7刚度检算
恒载作用下的挠度δ=14mm
汽车荷载作用下的最大挠度δ=33.6mm<[δ]=41000/800=51mm
实际挠跨比δ/L=1/1220
因此需设预拱度,中跨中需设预拱度值为14+2=30.8mm,实设31mm。
7.8支座反力计算成果
边支点(59号单元I端面)支座型号:
2000kN/个
N(KN)Q(KN)M(KNM)N(KN)Q(KN)M(KNM)
汽车
组合--1
中支点(60号单元I端面)支座型号:
4000kN/个
汽车
组合--1
8钢箱梁横梁检算
8.1中横梁(41m跨)
1)腹板剪应力
最大支座反力Rmax=6706kN
横梁腹板承受的剪力Qmax=6706/2*=kN(其中,为腹板剪力不均匀系数)
腹板板厚取28mm,腹板高度1840mm,则腹板最大剪应力:
τmax=*369e3/*=1074kg/cm2<[τ]=1200kg/cm2
2)弯曲应力
支座中心距取2100mm,则支座中心至腹板的距离d=1350-2100/2=300mm
中横梁计算弯矩M=369*=t-m
桥面板有效宽度的确定
桥面板的有效宽度参考日本道路桥示方书的规定进行计算。
a=1500mm
等效跨度L=2*300=600mm,a/2L=
λ=2**L=180mm,取180mm。
中横梁截面特性(顶、底板δ=20mm,腹板δ=28mm)h=1850mm
A=578.8cm2;Yc=92.5cm(至梁底);I=1986432.2cm4
Wt=21474.9cm3;Wb=21474.9cm3
上缘应力σt==515.5kg/cm2
下缘应力σb==515.5kg/cm2<[σ]=2100kg/cm2
8.2端横梁
1)腹板剪应力
最大支座反力Rmax=2855kN
横梁腹板承受的剪力Qmax=2855/2*=kN(其中,为腹板剪力不均匀系数)
腹板板厚取20mm,腹板高度1840mm,则腹板最大剪应力:
τmax=*157e3/*=640kg/cm2<[τ]=1200kg/cm2
2)弯曲应力
支座中心距取2100mm,则支座中心至腹板的距离d=1350-2100/2=300mm
端横梁计算弯矩M=157*=t-m
桥面板有效宽度的确定
桥面板的有效宽度参考日本道路桥示方书的规定进行计算。
a=1000mm(单侧)
等效跨度L=2*3500=7000mm,a/2L=
λ=*L=180mm,实际取180mm。
端横梁截面特性(顶、底板δ=14mm,腹板δ=20mm)
A=414.8cm2;Yc=92.5cm(至梁底);I=1432818.5cm4
Wt=15489.9cm3;Wb=15489.9cm3
上缘应力σt==304.1kg/cm2
下缘应力σb==304.1kg/cm2<[σ]=2100kg/cm2
9.支座处局部承压应力检算
9.1中支点处
最大支点反力Rmax=6706kN
板件规格面积
1-600x28
2-200x28
合计
局部承压应力σa=2=1206.1kg/cm2
加劲肋焊缝确定:
单个加劲肋最大轴力N=56*=112t
由τ=112e3/*2*50hf)<1200kg/cm2,解得hf>11.5mm,实际取hf=16mm。
9.2边支点处
最大支座反力Rmax=2855kN
板件规格面积
1-600x20
2-200x20
合计
局部承压应力σa=2=713.8kg/cm2
加劲肋焊缝确定:
单个加劲肋最大轴力N=40*=80t
由τ=80e3/*2*50hf)<1200kg/cm2,解得hf>9.8mm,实际取hf=14mm。
10.横桥向抗倾覆稳定安全性检算
10.1恒载反力计算成果:
(支座中心距6.5m)
33m跨边支点:
1118kN;单支座反力:
559kN
41m跨中支点:
kN;单支座反力:
1806kN
10.2单车道活载反力
33m跨边支点:
kN;单支座反力:
435kN
41m跨中支点:
1548kN;单支座反力:
774kN
10.3抗倾覆稳定性检算(最外侧单车道)
最外侧单车道合力点至支座的距离:
1.05m。
倾覆弯距抗倾覆弯距安全系数
33m跨边支点:
41m跨中支点:
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