钢箱梁设计验算专题

钢桥设计专题CDN后处理规范验算3第二体系&板梁模型4目录钢箱梁常用的建模方法1构造设计&建模要点2Ⅰ.钢箱梁常用的建模方法建模方法单梁梁格体系梁格体系/板梁体系精细化程度建模难度Ⅰ.建模方法钢箱梁常见的结构形式匝道桥多主梁式结构单箱多室宽桥Ⅰ.建模方法MIDAS钢桥解决方案钢桥分析常规结构工字钢梁箱型钢梁异形结构分叉箱梁宽弯箱梁斜交箱梁设计梁单元板单元强度验算稳定验算疲劳验算细部分析板单元第二体系疲劳分析火灾分析倾覆验算挠度验算单箱多室Ⅱ.构造设计&建模要点Ⅱ.构造设计桥面板通规：混凝土为0.3根据规范验算：8.2.1/8.2.3/8.2.4对于正交异性桥面板的构造要求。Ⅱ.构造设计桥面板板厚纵肋尺寸横肋/横隔板最大间距行车道：母板t≥14mm，加劲肋腹板t≥8mm人行道：母板t≥10mm间距：宜等间距布置或dmax≤最小1.2×dmin尺寸：闭口肋闭口纵肋：dmax≤4m开口纵肋：dmax≤3mⅡ.构造设计桥面板正交异性桥面板Ⅱ.构造设计翼缘板刚性加劲肋：母板（被加劲板件）失稳时在加劲肋处形成节线，为加劲间母板的局部失稳，母板的受力近似于由简支边或加劲肋围成的局部板件。柔性加劲肋：失稳时加劲肋与母板共同变形，母板的受力与正交异性板较接近，为加劲板件整体失稳。具有刚性加劲肋的母板，其欧拉应力σcr随加劲肋刚度的增加而保持不变；具有柔性加劲肋的母板，其欧拉应力σcr随加劲肋刚度的增加而增大。Ⅱ.构造设计翼缘板临界刚度翼缘板加劲肋类型的判定Ⅱ.构造设计翼缘板8.3.2厚度与加劲肋间距验算5.1.6加劲肋刚度验算Ⅱ.构造设计翼缘板Ⅱ.构造设计不设加劲肋设置纵肋受压：伸出肢宽L≤12t受拉：伸出肢宽L≤16t条件：腹板间距L＞80t或伸出肢宽＞16t间距尺寸：板端外缘肋应为刚性加劲肋受压：d≤40t，应力很小d≤80t受拉：d≤80t设置纵、横肋：宜按刚性加劲肋设计翼缘板翼缘板Ⅱ.构造设计腹板、横隔板按受力状态设计构造按受压加劲肋设置尺寸和刚度Ⅱ.构造设计腹板、横隔板Ⅱ.构造设计腹板、横隔板Ⅱ.构造设计受压加劲肋5.1.5受压加劲肋尺寸Ⅱ.构造设计受压加劲肋5.1.6受压加劲肋刚度Ⅱ.构造设计受压加劲肋Ⅱ.构造设计小结Ⅱ.工程概况多箱单室简支钢箱梁，跨径40m，桥面宽度28.2m。双向6车道，汽车等级为城市A级，设计等级：一级截面形式：分离式截面，横向6片钢箱梁。荷载信息荷载大小备注单个箱室隔板重0.408KN施工阶段荷载桥面铺装（每片梁）11.75KN/m偏心2.75m防撞护栏9.42KN/m升降温一致护栏偏心（距边梁中线）2.9m按照规范加载建模信息Civil的通用建模流程Ⅱ.建模要点分析结果

内力应力变形反力结构刚度边界条件荷载材料、截面、节点单元外部边界、内部边界自重、二期预应力荷载收缩徐变温度荷载支座沉降移动荷载设计结果

承载能力正常使用弹性阶段建模流程PSCRC施工成桥求解前处理后处理验算JTGD64-2015钢材材料1、材料物理性能及强度参考《公路钢结构桥梁设计规范》(JTGD64)、《碳素结构钢》(GB/T700-2006)、《低合金高强度结构钢》(GB/T1591-2008)

2、强度与厚度有关，计算不同应力点所采用的强度值可能不同。采用“公路钢结构桥梁设计规范（JTGD64-2015）”材料Ⅱ.建模要点Civil和CDN中可添加新材料，在CDN中可修改材料等级。强度与厚度有关，CDN将根据不同应力点对应的板厚调用不同的材料强度值。JTGD64-2015钢材材料Ⅱ.建模要点JTGD64-2015钢梁截面1、截面中任意设置纵向加劲肋，计算截面特性值时考虑纵向加劲肋刚度2、箱型钢梁截面中B1~B6之间的分界线指的是腹板内侧与顶底板的交点支持钢结构桥梁最常用的箱形钢梁、工形钢梁、单箱多室钢箱梁。截面支持板肋、T形肋、U形肋等加劲肋形式，可以自动计算截面特性。3、加劲肋间隔以加劲肋中心为基准点布置4、规范中第7章钢板梁使用工字钢梁，第8章钢箱梁使用箱型钢梁Ⅱ.建模要点钢梁截面的定义桥面1桥面3桥面2左腹板右腹板Ⅱ.建模要点导入CAD文件Ⅱ.建模要点dwgdxfmcb将每片梁的中心线作为主梁单元线横隔板及翼缘板下的横肋构造均对横向联系有贡献，需建立横向联系梁模拟横向联系梁顶板的重叠区域，通过材料容重来折减疲劳车辆荷载车辆荷载名称：车辆荷载类型：车辆荷载名称：车辆荷载类型：车辆荷载名称：车辆荷载类型：Ⅱ.建模要点疲劳模型Ⅱ的多车道折减，体现在损伤系数r4温度梯度荷载Ⅱ.建模要点英国规范（BS5400）对温度梯度的规定梯度升温梯度降温CDN的设计流程Ⅱ.模型建立导入模型信息及分析结果根据D64-15设计验算建模分析生成分析结果定义钢梁截面，考虑纵向加劲肋计算截面特性增加三个疲劳荷载模型，用于疲劳分析分析计算内力、挠度及支反力值调用civil的分析结果调用civil的内力值，判定截面受力状态，调用相应有效截面。计算应力值，进行各截面验算。调用civil的支反力及挠度值们进行抗倾覆及挠度验算、预拱度计算。Civil无法输出钢梁的剪应力Ⅲ.CDN后处理规范验算公路钢结构桥梁设计规范（JTGD64-2015）Ⅲ.规范验算243倾覆要求：①支座始终受压

②稳定性系数>2.5计算挠度值不超过限值挠度考虑有效截面强度&稳定1疲劳模型I疲劳模型II疲劳类型序号验算项规范条款承载能力极限状态验算1轴心受拉构件强度验算（法向应力）5.2.1-12轴心受压构件强度验算（法向应力）5.2.2-13轴心受压构件整体稳定验算（法向应力）5.2.2-24拉/压弯构件腹板应力验算（剪应力、同时作用比）5.3.1-6～5.3.1-3~45拉/压弯构件腹板最小厚度验算（剪应力）5.3.36拉/压弯构件腹板加劲肋验算（剪应力、法向应力）5.3.37拉/压弯构件翼缘板弯曲正应力验算（法向应力）5.4.1/5.3.1-1~28拉/压弯构件整体稳定验算（法向应力）5.4.2/5.3.2其他验算9抗倾覆验算4.2.210挠度验算及预拱度4.2.3～4.2.411疲劳验算5.5.1~5.5.9痛点一：计算有效截面–考虑局部稳定Ⅲ.规范验算程序根据毛截面应力，判断截面上下缘的受力状态，对于受压状态翼缘考虑局部稳定影响，计算有效截面。加劲板弹性屈曲系数k的计算局部稳定折减系数ρ的计算Ⅲ.规范验算计算局部稳定影响的截面有效刚度计算局部稳定影响的有效宽度/面积输入弹性屈曲系数输入加劲肋间距bi痛点一：计算有效截面–考虑局部稳定Ⅲ.规范验算痛点一：计算有效截面–考虑剪力滞Ⅲ.规范验算输入计算跨径L计算等效跨径l计算剪力滞影响的有效宽度/面积计算剪力滞影响的截面有效惯性矩痛点一：计算有效截面–考虑剪力滞Ⅲ.规范验算痛点一：计算有效截面–同时考虑局部稳定和剪力滞Ⅲ.规范验算痛点一：计算有效截面–同时考虑局部稳定和剪力滞程序根据规范计算生成三种有效截面：全截面受压：考虑截面“上缘局稳、下缘局稳梁段向下弯曲：考虑截面“上缘局稳+剪力滞、下缘局稳梁端向上弯曲：考虑截面“上缘剪力滞、下缘局稳+剪力滞Civil毛截面应力计算，目的是确定应力符号，判定截面的受力状态，进而调用相应的有效截面。点位坐标根据毛截面特性值取值。CDNCivil根据规范计算出三种有效截面，对应分别生成三个边界组，可分不同施工阶段激活。Ⅲ.规范验算痛点二：整体稳定折减系数轴压构件长细比弯曲相对长细比弯扭相对长细比痛点二：整体稳定折减系数的确定弯扭模态整体稳定折减系数单轴对称双轴对称弯曲模态整体稳定折减系数Ⅲ.规范验算1、轴心受拉构件强度验算1.轴心受拉构件强度验算根据截面厚度确定fdⅢ.规范验算2、轴心受压构件强度验算—按5.1.7计算Ⅲ.规范验算3、轴心受压构件整体稳定验算=Ⅲ.规范验算4、拉/压弯构件腹板应力验算Ⅲ.规范验算4、拉/压弯构件腹板应力验算根据10个成分（Fx-min、Fx-max、Fz-min、Fz-max、Mx-min、Mx-max、My-min、My-max、Mz-min、Mz-max），分别获取基本组合类型下每个组成同时发生的内力组。Ⅲ.规范验算5、拉/压弯构件腹板最小厚度验算根据截面参数，获取腹板计算高度hw值：hw=H

Ⅲ.规范验算6、拉/压弯构件腹板加劲肋验算≥≥计算横向加劲肋间距a的范围：a≤1.5hw或计算值判定纵、横向加劲肋惯性矩Ⅲ.规范验算6、拉/压弯构件腹板加劲肋验算a有三种值：“正值”表示横向加劲肋最大间距。“-”表示，因未设置加劲肋，无需计算a。“-1”表示，需要改变加劲肋设置，在该加劲肋设置情况下，无法满足应力的要求。a≤1.5hw或计算值纵肋惯矩实际值纵肋惯矩最小值横肋惯矩最小值根据截面纵向加劲肋尺寸计算如默认值为0，表示在验算过程中程序按照规范或书籍自动计算变量值。Ⅲ.规范验算7、拉/压弯构件翼缘弯曲正应力验算顶板强度底板强度Ⅲ.规范验算8、拉/压弯构件整体稳定性验算h/b0=2000/4057=0.49<=6L1/b0=38000/4057=9.4<=65Ⅲ.规范验算8、拉/压弯构件整体稳定性验算弯扭相对长细比弯曲相对长细比Ⅲ.规范验算8、拉/压弯构件整体稳定性验算弯曲相对长细比弯扭相对长细比轴压构件长细比Ⅲ.规范验算9、抗倾覆验算9.抗倾覆验算同标准组合Ⅲ.规范验算10、挠度验算及

预拱度9.抗倾覆验算10.挠度验算及预拱度混规：人群+汽车混规：0.7混规：0.7钢筋混凝土受弯构件：可变荷载计算挠度设计值计算预拱度Ⅲ.规范验算11、抗疲劳验算Ⅲ.规范验算11、抗疲劳验算51/32×106/2百万次5×106/5百万次2×106/2百万次1×108/1亿次疲劳寿命与波动应力、构件几何形状、试验条件相关。Ⅲ.规范验算11、抗疲劳验算可显示疲劳参数表格，便于参数修改。定义疲劳细节参数可验算纵向任意位置、截面任意点位。自动采用模型Ⅰ或模型Ⅱ进行疲劳验算。用户可自定义各点位疲劳应力类型。疲劳正应力验算表格疲劳应力包络图疲劳应力幅Ⅳ.第二体系&板梁模型Ⅳ.第二体系正交异性桥面板的受力体系钢桥面板除了有桥面板和桥面系作用之外，还作为主梁的一部分发挥作用。同时又作为主梁的上翼缘部分共同受力，其结构行为非常复杂。传统的分析方法是把它分成三个结构体系加以研究由面板和纵肋组成主梁的上翼缘，与主梁一同构成主要承重构件——主梁体系第一体系：此体系产生的变形应为钢箱梁的整体变形。可以按照初等梁弯曲理论计算。由纵肋、横肋和桥面板组成的结构——桥面系第二体系：该部分变形包括沿桥纵向的变形和沿桥横向的变形，变形后是一个曲面。桥面板，它被视作支承在纵肋和横肋上的各向同性连续板——