市政钢箱梁设计流程

1、钢箱梁设计流程一、薄壁扁平钢箱梁构造31、总体布置 32、顶底板构造33、纵隔板构造34、横隔板构造45、悬臂翼缘构造4二、项目简介4三、计算内容51、纵向计算 52、横向计算63、支承加劲肋计算8四、细部构造81、翼缘处纵向加劲肋的焊接82、支承加劲肋的布置93、翼缘底板对应加劲肋94、顶底板及腹板的加厚区长度9五、 小结 101、 钢箱梁构造确定方法 102、 钢箱梁总体指标 10、薄壁扁平钢箱梁构造1、总体布置薄壁扁平钢箱梁（梁高与桥宽之比很小）是由顶板、底板、横隔板和纵 隔板等板件通过全焊接的方式连接而成，扁平钢箱梁的顶底板通过横隔板及纵隔板等横 纵向联结杆件联成整体受力体系。箱 梁的

2、顶板通常按桥面横坡要求 设置，底板多采用平底板的构造形式。订- |) . ； t 4 JI2、顶底板构造钢箱梁顶底板由均面板及 纵肋组成，由于顶底板的宽度与板厚之比（宽厚比）较大，设置纵肋的 主要目的是防止顶底板在弯曲压应力或者制作、运输、安装架设 中不可预料的压应力作用下的局部 失稳。另外对钢 箱梁顶板而言，设置纵肋可将单桥面板变为正交异形板，大大增加 桥面板的抵抗能力, 使桥面承受的竖向荷载有效地传递到横隔板及腹板上。纵肋的主要形式有开口加 劲肋与闭口加劲肋两种，两者的区别如下：形式优点缺点适用部位开口加劲肋易于加工制造，加劲肋与母板之间连接方便抗弯、抗扭刚度小，用 钢梁较多，焊接工作量

3、大常用在钢箱梁纵膈板、横隔板、斜腹板及顶板翼缘部分闭口加劲肋抗弯、抗扭刚度的大， 稳定性好，焊接工作量对 小,焊接变形小，用钢 量小寸接接头复杂，轧制精 度要求高，常用在顶、底板基本形式由上表可知，顶底板的纵肋主要用闭口加劲肋，但翼缘顶板加劲肋也可采用开口加 劲肋。一般的 闭口加劲肋采用U肋，间距一般为600mm左右，开口加劲肋采用平钢板或倒T形截面，间距一般为300mm左右。3、纵隔板构造纵隔板，即钢箱梁腹板，有斜腹板与直腹板两种形式。单箱多室钢箱梁中，外侧腹板一般为斜腹板，其与顶底板共同构成 单箱截面，箱梁内部多采用直腹板，将箱梁分 为多室。在弯矩和剪力作用下，纵隔板同时存在弯曲应力和剪应

4、力，为防止腹板在弯曲 压应力作用下的 弯曲失稳，在纵隔板上设有纵向加劲肋，纵向加劲肋一般采用平 钢板截面，竖向间距500mm左右；为 防止腹板在剪 应力作用下的剪切失 稳，在纵隔板上设有竖向加劲肋，竖向加劲肋一般采用倒T形截 面，纵向间距2m左右。纵向加劲肋纵向连续，在横隔板与竖向加劲肋处穿孔而过，竖向加劲肋与顶 底板不相连，距离50mm左右。4、横隔板构造在钢箱梁桥中，由于活载的偏心加载作用以及轮载直接作用在箱梁的 顶板上，使得箱梁断面 发 生畸变和横向弯曲变形，为了减少钢箱梁的这种变形，增加整体刚度，防止过大的局部应力，需要在 箱梁的支点处和跨间设置横隔板。横隔板分为中间横隔板和支点横隔板

5、，支点横隔板除了上述作用外，还将承受支座 处的局部荷载，起到分散支座反力的作用。4.1中间横隔板中间横隔板被腹板断开，每个箱室一 块隔板，与顶底板及腹板 焊接。横隔板纵 向间距一般2m左 右，与纵隔板竖向加劲肋交替布置。每块 横隔板中间都设有进人洞，进人洞的洞口边缘设有一块加劲 板，宽度100-200mm左右。4.2支点横隔板支点处的横隔板比中 间横隔板厚，具体厚度及横隔板数量由 计算确定，一般2-3块，间距400- 800mm左右。支点横隔板横向在两块 斜腹板之间连续，将直腹板断开并焊接在支点横隔板上。支点 横隔板与顶底板共同组成支点横梁，进行计算，计算时顶底板有效宽度由道桥 示方书确定。支

6、点横 隔板上一般不 设进人洞，但须设置水平加劲肋及竖向加劲肋以防止弯曲失 稳与剪切失稳。5、悬臂翼缘构造悬臂翼缘顶板处设置纵向加劲肋，在悬臂最外侧横向1m宽度左右，加劲肋形式多为平钢板截面 （不受汽车活载），其它宽度范围内，加劲肋多为倒T形截面或U肋。翼缘横隔板与主梁横隔板 对应 设置，厚度翼板与主梁横隔板相同或略薄，翼 缘底板仅设在有横隔板的位置，宽度200-300mm左右， 底板之间用装饰板焊接成整体。、项目例子钢箱梁结构，桥跨布置为（28.5+41+24.25+24.25）。本桥为变 截面，桥面标准宽度26m,变截面中， 最大宽度35.5m，最小宽度30m，按双向六车道设计。采用单 箱多

7、室截面，梁高1800mm，箱梁顶板厚 度取16mm，底板及腹板厚度采用14mm，横隔板的纵向布置间距为2m，顶板纵肋采用U肋、I肋及 板肋，U肋间距600mm , I肋间距不超过300mm，板肋仅用于翼缘板外边缘，钢材材质为Q345qC。标 准截面处箱梁横向设双支座，支座中心距10.5m；变截面处，箱梁横向设三支座，支座间距详见支座 布置图。桥面铺装层采用8cmC50钢纤维混凝土，5cm SBS改性沥青混凝土 AC-16C及4cm SBS改性沥 青马蹄脂碎石混合料 SMA-13掺0.25%聚酯纤维），桥面铺装层总厚度为17cm，采用钢结构防撞护 栏。本桥平面分别位于直线上，纵断面分别位于-0.

8、3%的纵坡和R=4000m的竖曲线上。箱梁断面图如下：箱梁26m宽横断面r sj. .n_o jl II乜门门; .J ITJ- J |J I箱梁35.5m宽横断面-trJ11j 广 i i U j Aj flf UrIf CTTrTTTTrrJI ILAnn. iiLUd箱梁30m宽横断面I IU1 * Jljlfjjjj 丄 J 1n Q fkKLXl传力路径：桥面板一纵肋一横隔板一腹板一支点横梁一支座。11箱梁桥面板布置图如下:三、计算内容1纵向计算1.1第一体系应力（主梁体系）钢箱梁沿纵向整体受力，其受力特性 为连续梁特性，跨中正弯矩最大，支座 负弯矩最大。因此利 用桥梁建立纵向单梁模

9、型，计算箱梁上下 缘的最大拉应力及最大 压应力。1.2第二体系应力桥面体系）钢桥面板作为桥面系直接承受 车轮荷载作用，因此由纵肋和顶板组成结构系，把桥面上的荷载 传递到横隔板上。针对这 一体系，把横隔板间的单根纵肋及一定宽度的桥面板作为整体（工字型截面） ，将横隔板作为支撑，计算其在外荷载作用下的应力，桥面板宽度根据道桥示方书确定。因为纵 肋 是穿过横隔板保持 连续，因此纵肋具有连续梁特性。本桥 中，横隔板间距为2m，因此，将纵肋及桥面 当做跨度为2m的简支梁计算，可得到桥面的最大 压应力；将纵肋及桥面当做跨度 为2m的连续梁计 算，可得到桥面的最大拉应力。本桥中承受汽车荷载的纵肋就有U肋，又

10、有I肋，因此需分别计算两者，取其中应力的最大 值。U肋可以将两腹板合在一起，也简化为工字型截面。I肋截面U肋截面顶板既受第一体系 应力，又受第二体系 应力，因此顶面总应力应将两者的最大 应力对应叠加（拉+拉，压+压）；底椒受第一体系 应力，所以纵向单梁模型中的应力即为底板的实际应力。 应力叠加过程如下表所示。工况-位置主力主附顶板第一体系最大拉应力5775最大压应力-49-85第二体系（正弯矩）最大拉应力6262最大压应力-33-33第二体系（负弯矩）最大拉应力5050最大压应力-44-44第一体系+第二体系最大拉应力119137最大压应力-93-129底板第一体系最大拉应力6579最大压应力

11、-77-88剪应力第一体系7070根据纵向正应力计算结果，可判断梁高、顶 底板厚度是否合适，根据 纵向剪应力结果，可判断腹 板厚度及腹板个数是否合适。2、横向计算1.1普通横隔板计算普通位置横隔板承受 纵肋传递过来的力，再传递到两侧腹板上，横隔板横向受弯，可 简化为两端 简支于腹板的简支梁计算，直接承受车辆荷载，截面为工字型截面，顶底板宽度按道桥 示方书计算。 注意车辆荷载要按最不利位置加 载。Iu图中，q1+q2为自重+二恒，p2为车辆荷载的车轮作用点。根据正应力大小可判断横隔板 间距是否合适（横隔板间距影响顶底板有效宽度）；根据!应力大 小可判断横隔板厚度是否合适。1.2支点横梁计算支点横

12、梁承受腹板 传递的力，再传递给支座，支点横梁横向受弯，可 简化为简支于支座上的 简支 梁或者连续梁，承受腹板的竖向力。支点横梁为 两块横隔板或三 块横隔板组成，截面为箱型截面，顶 底板宽度按道桥 示方书计算。腹板的竖 向力大小按 该支座处的总支反力平分（乘以一定的偏 载系数）根据支点横梁正应力大小可判断横梁腹板（即横隔板）间距、顶底板厚度是否合适（在支点处顶 底板会加厚），根据支点横梁剪应力可判断横梁腹板厚度及横梁腹板个数是否合适。1.3悬臂翼缘计算悬臂横隔板横向受弯，简化为一端固结于主梁腹板的 悬臂梁计算其弯曲应力，计算截面取一工 字型截面，顶板按道桥示方书计算其有效宽度。4*根据正应力可判

13、断底板 宽度及厚度是否合适，根据剪 应力判断横隔板厚度是否合适。注意翼缘 横隔板被 纵肋削弱的部分很大，剪 应力不应过高。3、支承加劲肋计算钢箱梁在支承 处应设置成对的竖向加劲肋。支承加劲 肋直接承受支座反力的作用，不 仅需要验 算支承垫板处腹板和加劲肋的直接承 压应力，而且必须计算腹板和加 劲肋中的竖向应力。3.1支点处承压应力计算Rvn-tl d + (B + 2 t) ticb= b式中：b局部承压容许应力;Rv 支座反力；n单个支座竖向加劲肋个数; t1 竖向加劲肋厚度； d 竖向加劲肋宽度；B 支座垫板横向宽度; t下翼板厚度；td横隔板厚度。3.2竖直方向应力计算2貯ntl d +

14、 Bev td闫c式中：&轴心受压容许应力；Bev腹板竖直方向应力有效计算宽度，按下式计算：Bev=bs+30*td bs30*td)Bs竖向加劲肋横向间距。四、细部构造1翼缘处纵向加劲肋的焊接翼缘处横隔板高度 较小，并且还要开孔以保 证纵向加劲肋穿过，因此在开孔截面横隔板的剪力 将大大增加。为了防止剪力 过大，翼缘处纵向加劲肋与横隔板间的焊接须增加焊接垫板，以增大横隔 板的受剪面积。2、支承加劲肋的布置支承加劲肋的布置不 仅与计算有关，同时也与支座的螺栓位置有关，在考 虑支承加劲肋的横 向间距时，应注意不要与支座的螺栓位置冲突。3、翼缘底板对应加劲肋翼缘底板的一端 焊接于斜腹板外 侧，为防止腹板被 顶弯，在腹板内侧与翼缘底板对应的位置应设置一块水平加劲肋，由于翼缘底板布置在翼 缘横隔板两侧，而翼缘横隔板位置又与主梁横隔板 对应，因此该水平加劲肋也处于主梁横隔板左右，其 总宽度不应小于翼缘底板的总宽度，长度600mm左右。4、顶底板及腹板的加厚区长度在