道路立交工程钢箱梁计算

1、* *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

2、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：0.25+0.08*2=0.41 m城-A车辆后轮着地宽度2g=0.6m ，分布宽度：0.6+0.08*2=0.76 m5.1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=0.125入 =(1.06-3.2(b/2L)+4.5(b/2L)2) *b=219.1mm,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-

3、90x10 （下翼缘），1-156x8 （腹板）A=55.08 cm2I= 2499.4 cm4Yc=12.6 cm（距下翼缘）Wt=462.9 cm3Wb=198.4 cm35.2纵肋内力计算1）作用于纵肋上的恒载a）纵肋自重q仁 21.48*1e-4*7.85e3*1.1=18.5 kg/mb) 钢桥面板自重q2=0.014*b*7.85e3=38.5 kg/mc) 桥面铺装(厚8cm )q3=0.08*b*2.4e3=67.2 kg/md）砼桥面板（厚8cm ）Q4=0.08*b*2 6e3=72.8 kg/me）恒载合计0=197.0 kg/m2）汽车冲击系数（1+ 沪1+0.4=1.

4、43）作用于纵肋上的活载采用Midas/Civil程序计算纵肋荷载横向分配值，后轮：在0.76m宽度内布1.0 t/m 的均布力时，计算得到纵肋的最大反力为0.367 t 。-0.0003QM.nwo-0.000-0.000前轮：在0.41m宽度内布1.0 t/m 的均布力时，计算得到纵肋的最大反力为0.304 t。城-A级标准车辆：轴重60kN :P=6/2*1.4=4.2 t ,着地宽度 0.41 m , q=10.24 t/m,R1=3.12 t轴重140kN :P=14/2*1.4=9.8 t，着地宽度0.76 m ,q=12.90 t/m,R2=4.73 t轴重200kN:P=20/

5、2*1.4=14.0 t，着地宽度0.76 m,q=18.42 t/m,R仁 6.76 t轴重160kN:P=16/2*1.4=11.2 t，着地宽度0.76 m,q=14.74 t/m,R1=5.41 t-0.000-0.0000 0 0 0 0 0 01 1 1 1 1 1 1OUUO4U3O4）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:205-2D51-2PO1-594 -6300 - 630-5X01 570J1z/3200002 0OON25xy15X01570J1OQybOQyb4406006-4ml255 - 205-5

6、94 -4/32255 - 205 -6006-0QU9177X0 -恒载+活载弯矩包络图5.3纵肋应力检算（未计入纵向体系应力）1）跨中上缘t=2258e2/462.9=487.8 kg/cm下缘：c b=2258e2/198.4=1138.1 kg/cm2）支点上缘：c t=1562e2/462.9=337.4 kg/cm下缘：c b=1562e2/198.4=787.3 kg/cm6. 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=0.2入 =(1.06-3.2(a/2L)+4.5(

7、a/2L)2)*a=1200 mm边箱按悬臂板考虑：横肋等效跨度 L=10000mm, a/2L=0.1入 =(1.06-3.2(a/2L)+4.5(a/2L)2)*a=1570 mm2)截面几何特性(下翼缘板厚 12mm,腹板10mm )（距下翼缘）亠IUA=221.7 cm 2I= 87761.6 cmYc= 48.67 cmWt=7745.9 cmWb=1803.2 cm3 ）悬臂板截面几何特性A= 443.4 cmI= 2919808.3 cmYc= 90 cm(距下翼缘)Wt=32442.3 cmWb=32442.3 cm 36.2 恒载内力计算1 ）横肋自重桥面板宽度取横肋间距，即

8、 2000mmq1=(200*1.4+12*1.2+57.4*1.0)*1e-4*7.85e3*1.1=303.8 kg/m2) 桥面铺装q2=2.0*0.08*2.4e3=384 kg/m3) 砼桥面板q3=2.0*0.08*2.6e3=416 kg/m4) 砼防撞护栏q4=750*2.0=1500 kg6.3 内力计算1) 纵向反力计算横肋处反力 R=1.0*20.0*(1+卩)=28.0 t2 ) 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=25.9 t-m ； 支点弯矩 M=-125.8 t-m6.5 横肋应力检算跨中截面:上缘应力

9、£=25.9e5/7745.9=334.4 kg/cm下缘应力ob=25.9e5/1803.2=1436.4 kg/cm< （r=2000 kg/cm支点截面:上缘应力dt=29.6e5/7745.9=382.2 kg/cm下缘应力ob=29.6e5/1803.2=1641.5 kg/cm< （r=2000 kg/cm边箱不考虑斜腹板的支承作用时，支点截面上缘应力dt=125.8e5/32442.3=387.8 kg/cm< （r=2000 kg/cm下缘应力ob=125.8e5/32442.3=387.8kg/cm7. 钢箱梁纵向体系应力计算7.1计算简图Eq=8

10、.24 t/m7.3活载计算参数1 ）冲击系数（1+ u）=0.6686-0.3032lgL=1.208（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：1.03）偏载系数本桥为曲梁，曲线半径为72m，取偏载系数：1.304）综合系数k=1.208*2*1.0*1.3=3.1417.4钢箱梁截面几何特性A= 0.409 m 2 ； Yc= 1.189 m （ 至梁底）；I= 0.222 m 4Wt=0.288 m 3 ； Wb=0.187m37.5内力计算成果-3£ I<彭1彩 J;卷一 J7,”:-<总.-3,电紅，MJ丄鵰4 In 7xl显剪力包

11、络图（kN）nW:兰：!,盅，.w<即.弯矩包络图（kN-m ）退El£f-“ _:- L ”"-.<.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。2 < T=1200 kg/cm 2Tmax=1.5*3134e2/(184.0*1.4*2)=912.5 kg/cm41m跨中支点处：腹板板厚 16mm 。（距支点6.5m范围）2 < T=1200 kg/cm 2Tmax=1.5*4334e2/(184.0*1.6*2)=1104.1 kg/cm7.

12、7刚度检算恒载作用下的挠度3=14 mm汽车荷载作用下的最大挠度3=33.6 mm < 可=41000/800=51 mm实际挠跨比3/L=1/1220因此需设预拱度，中跨中需设预拱度值为14+33.6/2 =30.8 mm，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0.01737.00.00.0-245.30.0组合-10.02855.20.00.0693.80.0中支点（60号单元I端面:）支座型号：4000kN/ 个汽车0.03094.30.00.0-238.80.0

13、组合-10.06706.10.00.02909.80.08 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=6706 kNkN （其中，1.1为腹板剪力不均匀系横梁腹板承受的剪力Qmax=6706/2*1.仁3688.3数）腹板板厚取 28mm ，腹板高度 1840mm ，则腹板最大剪应力：Tmax=1.5*369e3/(184.0*2.8)=1074 kg/cm(rt=110.7e5/21474.9=515.5 kg/cm下缘应力db=110.7e5/21474.9=515.5 kg/cm 8.2 端横梁1 ) 腹板剪应力最大支座反力 Rmax= 2855 k

14、N横梁腹板承受的剪力 Qmax= 2855 /2*1.1=1570.3 kN (其中， 1.1 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：rmax=1.5*157e3/(184.0*2.0)=640 kg/cm2 < T=1200 kg/cm 22 ) 弯曲应力 < T=1200 kg/cm22 ) 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=300 mm 中横梁计算弯矩 M=369* 0.3=110.7 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=

15、1500mm等效跨度 L=2*300=600mm, a/2L=1.25入 =2*0.15*L=180 mm，取 180mm。中横梁截面特性(顶、底板3=20mm ，腹板3 =28mm) h=1850mmA= 578.8 cm 2 ；Yc= 92.5 cm ( 至梁底 ) ；I= 1986432.2 cmWt=21474.9 cm3 ；Wb=21474.9 cm上缘应力< o=2100 kg/cm支座中心距取 2100mm ，则支座中心至腹板的距离d=1350-2100/2=300 mm端横梁计算弯矩 M=157* 0.3=47.1 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

16、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=0.143入 =0.3*L=180 mm，实际取 180mm。端横梁截面特性（顶、底板3=14mm ，腹板3=20mm ）I= 1432818.5 cm 42< 司=2100 kg/cm 2A= 414.8 cm 2 ；Yc= 92.5cm （ 至梁底 ） ；Wt=15489.9 cm 3 ；Wb=15489.9 cm3上缘应力ct=47.1e5/15489.9=304.1 kg/cm下缘应力db=47.1e5/15489.9=304.1 kg/cm9. 支座处局部承压应力检算9.1

17、中支点处最大支点反力 Rmax= 6706 kN板件规格面积1-600x28168.02-200x28112.0合计278.0局部承压应力aa=670.6e3/278.0/2=1206.1kg/cm2加劲肋焊缝确定：单个加劲肋最大轴力 N=56*2.0=112 t由 T=112e3/(0.7hf*2*50hf)<1200 kg/cm2，解得 hf > 11.5 mm9.2 边支点处最大支座反力Rmax= 2855 kN板件规格面积1-600x20120.02-200x2080.0合计200.0局部承压应力oa=285.5e3/200.0/2=713.8 kg/cm2加劲肋焊缝确定：单个加劲肋最大轴力 N=40*2.0=80 t由 T=80e3/（0.7hf*2*50hf）<1200 kg/cm2，解得 hf > 9.8 mm10. 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： 1118 kN ；单支座反力： 559 kN41m 跨中支点： 3611.7 kN ；单支座反力： 1806 kN10.2 单车道活载反力33m 跨边支点： 868.5 kN ；单支座反力： 435 kN41m 跨中支点： 1548 kN ；单支座反力： 774 kN