箱梁静载试验反力梁计算书

箱梁静载试验反力梁计算书设计为装配式预应力钢箱结构。钢梁需要承担10个千斤顶集中荷载，单个千斤顶荷载标准值取200吨，安全系数取1.5，荷载设计值取300吨。1、画钢梁内力图钢梁的受力简图：FigureSEQFigure\*ARABIC1钢梁受力简图弯矩图：FigureSEQFigure\*ARABIC2钢梁弯矩图剪力图：FigureSEQFigure\*ARABIC3钢梁剪力图材料参数钢材及拉索设计强度指标（N/mm2）种类强度标准值强度设计值弹性模量剪切模量抗拉抗剪Q345钢板3252901652.06x1057.9x104钢绞线186013201.95x1052、梁截面尺寸拟定参考预应力钢结构设计相关专著，梁截面面积采用下式确定本设计中，由弯矩图得知跨中最大弯矩设计值为M=109500KNm=1.095x1011Nmm；查资料钢材抗拉强度设计值f=290N/mm2；先命腹板长细比k=100,根据设计经验梁腹板面积与梁全截面面积比一般取m=0.5～0.55；μ=fE3f3E=290×1.95×1051320×2.06×105=565.5×1052719.2×105=0.21，查表，经插值计算得C=0.354。将这些数据代入上式算得所需梁截面面积A≈224909mm2，腹板面积取Aw=0.52A=112454mm上、下翼缘板A1=A2=1400mmx50mm，腹板Aw=2x30mmx2900mmFigureSEQFigure\*ARABIC4初选钢梁截面截面特性面积A=A1+A2+Aw=70000+70000+174000=314000mm2>224909mm2惯性矩Ix=2×(如设计为普通梁，荷载作用下跨中截面上翼缘边缘最大拉应力为σ强度显然不能满足，考虑对结构施予预应力。3、拉索布置及预拉力计算由于梁端剪力较大，所以拉索宜布置为折线或曲线索。下图为配索的1/2梁跨隔离体受力分析图。FigureSEQFigure\*ARABIC5配索1/2梁隔离体受力图图4截面特性计算：腹板长细比k=290060=48.3，m=AwA=174000314000Ix=I由梁受压整体稳定性确定的最大预拉力绕弱轴失稳临界力N回转半径i计算长度loy长细比λ对于焊接箱型截面b0tN1由翼缘板受压局部稳定性确定的最大预拉力上翼缘板Iy1=iy1每隔4000mm布一道隔板，则长细比λy1=4000根据上翼缘平面外稳定性确定可承受的最大预拉力N对于曲线配索，实际所需最大预拉力应由下式决定N=2908.61×10-6=33700KN，未超过Min（单根张拉控制应力取0.7fptk=0.7*1860MPa=1302MPa<fpd=1320MPa配14束12-1×7φ15.2钢绞线，总张拉力N=14×12×180=30240KN＜33700KN，可以。14束预拉力在上、下翼缘产生的最大预压、预拉应力为σpecσpet均小于强度设计值290MPa，可以。5、空间三维梁单元有限元模型整体受力分析上面依据理论初步设计的预应力钢箱梁，对其建立有限元模型分析，如图6所示。FigureSEQFigure\*ARABIC6预应力钢梁空间梁单元模型自重产生的位移如图7所示。跨中最大为1.19mm。FigureSEQFigure\*ARABIC7自重产生的位移预应力作用产生的反拱值如图8所示。跨中最大为23.71mm。FigureSEQFigure\*ARABIC8预应力产生的反拱值千斤顶荷载作用下的位移如图9所示。跨中最大为91mm。FigureSEQFigure\*ARABIC9千斤顶荷载作用下位移荷载组合作用下的位移如图10所示。荷载组合：自重+预应力+活载（千斤顶荷载）FigureSEQFigure\*ARABIC10荷载组合作用下位移荷载组合作用下受拉区边缘组合应力如图11所示。FigureSEQFigure\*ARABIC11受拉区边缘组合应力荷载组合作用下受压区边缘组合应力如图12所示。FigureSEQFigure\*ARABIC12受压区边缘组合应力荷载组合作用下剪应力分布如图13所示。FigureSEQFigure\*ARABIC13剪应力分布结论：荷载组合下钢梁跨中挠度为67.54mm。受拉区边缘最大应力246.5MPa，为拉应力，小于钢板抗拉强度290MPa；受压区边缘最大应力为-398.5MPa，为压应力，大于钢板抗拉强度290MPa。都发生在跨中截面。梁端最大剪应力为89.4MPa，小于钢材抗剪强度165MPa，最大组合应力为-122MPa，小于抗压强度290MPa。综上，梁变形较大，刚度不能满足使用要求，抗压强度也不满足，需调整截面尺寸。6、优化设计顶板厚度降低为40mm，增加两根腹板，梁抗弯刚度能得到恨到提高。几面尺寸及其形心位置yc如图14.1，有限元模型如图14.2。顶板：A1=1400x40=56000；y1=2980底板：A2=1400x50=70000；y2=25腹板：A3=A4=A5=A6=65700；y3=y4=y5=y6=1505A=56000+70000+87300x4=475200ycFigureSEQFigure\*ARABIC14.1优化设计截面Figure14.2有限元模型自重下变形如图15。跨中最大下挠1.43mm。FigureSEQFigure\*ARABIC16自重产生的下挠位移图预应力作用下梁反拱变形如图16。跨中最大向下反拱15.90mm。FigureSEQFigure\*ARABIC17预应力作用梁反拱变形千斤顶荷载作用下梁变形如图17。跨中最大向上位移65.92mm。FigureSEQFigure\*ARABIC18千斤顶荷载作用梁变形图荷载组合作用下梁变形如图18。跨中最大位移为49.3mm。FigureSEQFigure\*ARABIC19荷载组合作用下梁变形图应力查看，强度校核荷载组合作用下梁受拉边缘组合应力分布图如图19。Max=215.61MPa，拉应力。FigureSEQFigure\*ARABIC20荷载组合作用下受拉边缘组合应力分布图荷载组合作用下梁受压边缘组合应力分布图如图20。Max=-303.71MPa，为压应力。FigureSEQFigure\*ARABIC21荷载组合作用下受压边缘组合应力分布图荷载组合下剪应力Max=46.79MPa，发生在梁两端支座附近，如图21。支座附近最大组合应力为-73.65MPa，如图19。FigureSEQFigure\*ARABIC22梁剪应力分布