桥梁钢箱梁计算书

某钢箱梁复核计算报告目录1概述 (1)1.1钢箱梁概况 (1)1.2钢梁的安装及顶推 (1)2计算模型与方法 (2)2.1计算参数 (2)2.1.1材料 (2)2.1.2计算荷载 (2)2.2荷载组合 (2)2.3计算模型 (3)3主梁内力 (4)3.1.1顶推施工阶段 (4)3.1.2（恒载＋活载）组合一 (5)3.1.3（恒载＋活载＋支座沉降＋温度）组合二 (6)4主梁应力 (8)4.1控制断面内力 (8)4.1.1顶推施工阶段 (8)4.1.2（恒载＋活载）组合一 (8)4.1.3（恒载＋活载＋支座沉降＋温度）组合二 (8)4.2截面有效宽度 (8)4.3局部稳定系数 (9)4.4控制截面应力 (10)5加劲肋验算 (13)5.1主梁顶底板加劲肋 (13)5.2主梁腹板加劲肋 (15)5.3支座加劲肋 (16)5.3.1支座反力 (16)5.3.2支座加劲肋构造 (16)5.3.3支座加劲肋验算 (17)5.3.4顶推施工加劲肋验算 (20)6中间横隔板验算 (21)6.1横隔板构造 (21)6.2横隔板的开口率 (21)6.3横隔板最小刚度 (22)7挠度 (27)7.1恒载挠度 (27)7.2活载挠度 (27)1概述1.1钢箱梁概况主梁为四跨一联的连续钢箱梁，两幅桥错孔布置，位于半径R=1190m的平面圆曲线上，跨径布置为(25+35+35+25)m，每幅桥顶面宽17.25m，箱梁顶板为单向横坡2%，箱梁中心线位置梁高 1.8m，采用单箱三室闭合截面。

桥面铺装为防水粘结层(环氧粘结层+5mm碎石覆盖)+3.0cm环氧沥青混凝土+4cm高弹改性沥青SMA13钢箱梁为正交异性板,一般截面:顶面板厚14mm，底面板厚14mm,设4道竖直腹板,厚度12mm,顶板采用U型加劲肋，厚8mm、高260mm、间距600mm,底板采用T型加劲肋,竖肋厚8mm、高120mm；水平肋厚10mm、100mm宽，腹板加劲肋厚度14mm、高度160mm，横隔板采用板结构, 间距2m,板厚为10mm。

图1.1 钢箱梁立面图1.2 钢箱梁标准断面1.2钢梁的安装及顶推钢箱梁节段的存放,应在内纵腹板与横隔板的交点处需设临时支腿支承.整节段或分段钢箱梁运至11号墩附近的顶推平台位置,由吊车提升至顶推平台上,一次安装及顶推的长度为2～3个梁段。

在每道纵腹板底设一条聚四氟乙烯滑道,滑道宽度应大于50厘米,长度应大于3.0米。

导梁长度由施工单位根据实际情况自行确定，计算导梁长度为22米.两梁段间面板及底板的横向工地焊缝采用单面焊双面成型工艺,为此底板拼接缝附近的U型肋可做局部嵌补。

2计算模型与方法2.1计算参数2.1.1材料钢材Q345qd：弹性模量E=2.1×105MPa，剪切模量G=0.81×105MPa。

2.1.2计算荷载（1）恒载钢材78.5kN/m3，铺装23kN/m3，防撞栏杆10kN/m。

（2）活载设计荷载：公路－Ⅰ级。

人群荷载：3.5KN/m²；（3）温度荷载整体升温40℃、整体降温20℃，温度梯度40℃。

（4）支座沉降12#、16#墩为0.5cm，13#、14#、15#墩0.8cm。

2.2荷载组合（1）组合一：恒载＋汽车（2）组合二：恒载＋汽车+步道人群+温度+沉降2.3计算模型采用SAP2000空间杆系计算，计算模型如下图，钢箱梁截面几何特性如下表。

图2.3.1 计算模型表2.3.1截面几何特性3主梁内力主梁弯矩、剪力和扭矩包络如下图。

3.1.1顶推施工阶段图3.1.1 弯矩图（kN-m）图3.1.2 剪力图（kN）图3.1.3 扭矩图（kN-m）图3.1.4 反力图（kN）3.1.2（恒载＋活载）组合一3.1.3（恒载＋活载＋支座沉降＋温度）组合二4 主梁应力4.1 控制断面内力4.1.1 顶推施工阶段4.1.2 （恒载＋活载）组合一（恒载＋活载）组合控制断面内力4.1.3 （恒载＋活载＋支座沉降＋温度）组合二由表可知顶推施工阶段不控制设计，仅需对运营阶段进行应力验算。

4.2 截面有效宽度考虑剪力滞的影响，按《现代钢桥》中第一体系计算截面有效宽度。

跨间断面：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛≥=⎪⎭⎫⎝⎛<<⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎭⎫ ⎝⎛≤=3.015.03.005.021.105.0l b l c l b bl b c l b b c L L L中间支点断面：⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎭⎫⎝⎛≥=⎪⎭⎫⎝⎛≤<⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎭⎫⎝⎛≤=3.015.03.002.05.42.306.102.02l b l c l b bl b l b c l b b c S S S式中，b 为主梁腹板间距的一半或悬臂板宽度；l 为换算跨径。

4.3 局部稳定系数轴心受压板件的局部稳定系数由相对宽厚比R 按下式计算()()230.381.00.380.180.968/0.286/0.0338/l R R R R Rϕ≤⎧=⎨≥-+-+⎩⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛==k E f t b f R y cry1)1(1222πνσ式中 b ——加劲板的宽（腹板或刚性纵向加劲肋的间距）；t ——被加劲板板厚； E ——弹性模量； v ——泊松比；k ——加劲板的弹性屈曲系数，加劲肋的刚度符合条款5.2.6项规定时，可参考附录A 的简化公式计算。

钢箱梁腹板和横隔板围成的翼缘板部分，当纵向加劲肋等间距布置时，加劲板的弹性屈曲系数k 可由以下式计算：24n k = *l l γγ≥时{}[]{}⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧>=+++=≤=+++=00222,1112,1)1(ααδγααδαγαb a n n k b a n n k l l l l *l l γγ<时式中，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 ——加劲板的厚宽;δl ——单根加劲肋的截面面积与被加劲板的面积之比A l l =δ；A l ——单根加劲肋的截面面积；l γ——纵向加劲肋的相对刚度bDEI ll =γ； I l ——纵向单根加劲肋对被加劲板的抗弯惯矩；D ——单宽板刚度)1(1223v Et D -=； ()()[]2222*1141+-+=ααδγl n n nl40)1(1ll n γα++=4.4 控制截面应力控制截面应力计算结果如下表，应力满足要求，有较大的余富。

如果采用双箱截面设计可以减少用钢量。

（恒载＋活载）组合控制截面应力11 / 32（恒载＋活载＋支座沉降＋温度）组合控制截面应力12 / 325 加劲肋验算5.1 主梁顶底板加劲肋按照《公路钢结构桥梁设计规范》征求意见稿计算定加劲肋的刚度I l 宜满足下式要求：3,212(1)l l req bt I γν≥-()()22*2141l l n n nαγαδ+=+-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 ——加劲板的厚宽;δl ——单根加劲肋的截面面积与被加劲板的面积之比A l l =δ；A l ——单根加劲肋的截面面积；l γ——纵向加劲肋的相对刚度bDEI ll =γ； I l ——纵向单根加劲肋对被加劲板的抗弯惯矩；D ——单宽板刚度)1(1223v Et D -=； E ——弹性模量。

主梁顶底板加劲肋刚度计算结果如下表，顶底板刚度满足要求，但耳板刚度不满足要求。

表主梁顶底板加劲肋刚度计算5.2 主梁腹板加劲肋腹板横向加劲肋的间距a 由应满足以下要求：a ≤式中 t w ——腹板的厚度；τ——标准组合下的腹板剪应力。

腹板横向加劲肋惯性矩应满足以下要求：303t wI h t ≥式中 I t ——单侧设置横向加劲肋时加劲肋对于与腹板连接线的惯性矩，或双侧对称设置横向加劲肋时加劲肋腹板中心线的惯性矩； 腹板纵向加劲肋满足以下要求：30wl l t h I ξ=()(){}200max 1.5 2.50.45l a h a h ξ=-⎡⎤⎣⎦，式中 I l ——单侧设置横向加劲肋时加劲肋对于与腹板连接线的惯性矩，或双侧对称设置横向加劲肋时加劲肋腹板中心线的惯性矩； a ——腹板横向加劲肋间距。

腹板加劲肋计算结果如下表，横向加劲间距不满足要求，建议横隔板间增加一道加劲肋；纵向加劲肋刚度满足要求，中间腹板可以仅在一侧设置加劲肋，取消另一侧的加劲肋。

5.3支座加劲肋5.3.1支座反力支座反力如下表。

5.3.2支座加劲肋构造图5.3.2.1 12#、16#墩支座加劲肋图5.3.2.1 13#、15#墩支座加劲肋图5.3.2.3 14#墩支座加劲肋5.3.3 支座加劲肋验算支点横隔板需要验算横隔板和支点加劲肋的局部承压应力和竖向应力，其计算公式如下。

局部承压应力][b Deb s Vb t B A R σσ≤+=如图5.3.3.1，式中，[σb ]为局部承压容许应力；R V 为支座反力；A s 为横向加劲肋净截面积；t D 为横隔板厚度；B e 为横隔板有效宽度，考虑支点板的45°的扩散作用B e =B +2t f ；B 为支座垫板宽度；t f 为下翼板厚度。

竖向应力支座反力的作用下，横隔板和加劲肋中竖向应力的实际大小和分布非常复杂，通常要用空间有限元方法才能求得较为满意的结果。

为了简化计算，当梁高不大时，工程设计中近似简化为等效压杆计算。

压杆的有效面积如图5.3.3.1所示，压杆的压应力沿高度的分布近似为三角形分布（图5.3.3.2），支承垫板处的最大有效断面平均压应力按下式近似计算：][2c Dev s Vt B A R σσ+=式中，[σc ]为轴心受压容许压应力；B ev 为腹板竖直方向应力有效计算宽度，如图5.3.3.1所示，按下式计算：B ev =b s +30t D （b s <30t D ）B ev =60t D （b s ≧30t D ）图5.3.3.1 支点横隔板局部承压面积 图5.3.3.2 支点横隔板竖向应力支座加劲肋验算如下表，除14＃墩支座外，其余支座加劲肋满足设计要求。

14＃墩支座处腹板较薄，建议增设加劲肋或对箱梁腹板进行加强，否则不满足设计要求。

5.3.4顶推施工加劲肋验算顶推施工中腹板及加劲肋验算如下表，腹板及加劲肋满足设计要求，并且有较大的余富。