30m钢板组合梁计算书

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1、 钢与组合结构桥梁课程设计二一五年一月30m30m 钢板组合梁桥课程设计钢板组合梁桥课程设计计算书计算书姓 名：吕博学 号：1150671 任课教师：吴 冲联系方式：目录目录1、总体设计1 1.1 设计原则1 1.2 技术标准1 1.3 设计规范.1 1.4 主要材料2 1.5 总体布置2 2、桥面板设计4 2.1 桥面板尺寸拟定4 2.2 桥面板作用与组合4 3、主梁设计5 3.1 设计原则与方法5 3.2 主梁尺寸拟定5 3.3 加劲肋尺寸拟定6 3.4 联结系6 4、主梁截面特性及内力计算7 4.1 结构参数7 4.2 计算模型与方法7 4.3 主梁截面特性计算7 4.4 主梁内力计算1

2、0 5、主梁应力验算15 5.1 一、二期恒载效应.15 5.2 徐变效应16 5.3 收缩效应17 5.4 梯度温度效应17 5.5 车辆荷载效应18 5.6 承载能力极限状态验算.18 5.7 承载能力极限状态验算.19 5.8 承正常使用极限状态抗裂验算.19 6. 次结构验算.20 6.1 混凝土桥面板20 6.2 剪力连接件21 6.3 加劲肋验算24 7.稳定性验算.26 7.1 整体稳定性验算26 7.2 倾覆稳定计算27 8.刚度验算.27 8.1 刚度与变形验算27 8.2 预拱度的设置28 9.疲劳破坏极限状态验算.281、总体设计、总体设计1.11.1 设计原则设计原则满

3、足安全、功能、经济、美观等要求，还要便于施工、维修和养护。1.21.2 技术标准技术标准参照公路工程技术标准（JTG B01-2003），确定此 30m 简支钢板组合梁 桥的主要技术标准如下： （1）公路等级：二级四车道公路 （2）结构设计安全等级：二级 （3）结构重要性系数：1.0 （4）设计速度：80km/h （5）桥梁跨径：计算跨径 30.0m，标准跨径（含接缝）31.2m （6）桥面宽度：两行车道宽 4*3.75m；两侧分别设 2.5m 硬路肩（含安全距离） 以及 0.50m 防撞护栏，中央分隔带 2m，桥面宽： 0.50+2.5+2*3.75+2+2*3.75+2.5+0.50=23

4、.0m（7）桥梁结构设计基准期：100 年 （8）汽车荷载等级：公路-级 （9）桥面净空：二级公路至少 5.0m （10）桥面坡度：设置 2%横坡；不设置纵坡。1.31.3 设计规范设计规范（1）公路工程技术标准（JTG B01-2003） （2）公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004） （3）公路钢结构桥梁设计规范（报批稿 20130419 修改版）（JTG D64- 201X） （4）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004） （5）公路桥涵施工技术规范（JTG/T F50-2011） （6）公路桥梁抗风设计规范（JTG/T D60-01-2004 ） （

5、7）公路桥梁抗震设计规范（JTJ 004-89） （8）公路桥梁抗震设计细则（JTG/T B02-01-2008） （9）桥梁用结构钢（GB/T 714-2000） （10）公路工程结构可靠度设计统一标准（GB/T50283-1999） （11）公路工程质量检验评定标准 第一册 土建工程（JTG F80.1-2004） （12）公路工程质量检验评定标准 第二册 机电工程（JTG F80.1-2004） （13）日本道路桥示方书1.41.4 主要材料主要材料主梁及联结系：Q345 钢材，。根据钢桥设52.06 10EMPa37850/kg m计规范第 3.2.1 条，钢材强度设计值（MPa）如下

6、：桥面板：20cm 钢筋混凝土桥面板，取自重为 26kN/m3 桥面铺装：8cm 沥青混凝土铺装，取自重为 25kN/m3 普通钢筋：直径大于或等于 12mm 的用 HRB335，直径小于 12mm 的用 R235 施工工艺：分段预制主梁，施工现场临时支墩连接。考虑到主梁截面的变化以及 运输安装条件的需要，主梁节段工地连接处均设置在截面变化处1.51.5 总体布置总体布置1.5.1 立面图布置立面图布置本桥取伸缩缝半宽 30mm，梁端到支座中心线距离 600mm。设本桥位于 6度区，根据公路桥梁抗震设计细则（JTG.T B02-01-2008）11.2.1 简支梁梁端至墩、台帽或盖梁边缘应有一

7、定的距离，其最小值 a(cm)按下式计算：,式中：L梁的计算跨径(m)。本桥取 a=147 cm，满足此项要求。La5 . 070依据公路钢结构桥梁设计规范报批稿 7.4.2 条：“应设置横向联结系，并满足以下要求：1. 宜与梁的上、下翼缘连接，间距不宜大于受压翼缘宽度的30 倍。2. 支承处必须设置端横梁。”由于本桥桥宽较大， 为了加强桥梁整体横向联系，宜取较小的横联间距。拟定横联等间距 5.0m；采用实腹式。综上，本桥拟得立面图如下图。1.5.2 横断面布置横断面布置本桥拟定主梁间距 2.6 m；桥面板两边悬挑长度 1.1m；主梁根数 9。横断面 布置图如下图。1.5.3 平面图布置平面图

8、布置1.5.4 横截面沿梁长的变化横截面沿梁长的变化 为了减少用钢量，主梁应根据弯矩的大小调整主梁截面。在本例中，由于跨径较小，考 虑到制作安装和运输的方便，采用全桥等梁高布置，翼板宽度不变。2、桥面板设计、桥面板设计2.12.1 桥面板尺寸拟定桥面板尺寸拟定桥面板跨内厚度取 200mm，悬臂板根部板厚为 250mm 以上，悬臂板端部板 厚为 220mm。由于采用承托找横坡，因而承托高宽不等，高宽比接近 1:3 以减 小局部应力。边梁处承托宽度 300mm，高度 100mm。2.22.2 桥面板作用与组合桥面板作用与组合桥面板主要承受桥面板自重、二期恒载（桥面铺装）、活载（汽车荷载与人 群荷载

9、）等。采用承载能力极限状态基本组合验算，取结构安全系数 1.1，恒载 分项系数 1.2，活载分项系数 1.4，冲击系数 1.3。3、主梁设计、主梁设计3.13.1 设计原则与方法设计原则与方法本桥主梁设计主要依据经验跨高比拟定梁高，依据抗剪稳定性选定腹板高厚 比（此处假定只需设置腹板横向加劲肋），依据受压翼板稳定性选定翼板宽厚比， 同时兼顾截面的经济性。3.23.2 主梁尺寸拟定主梁尺寸拟定主梁跨中截面主要尺寸拟定如下： 简支梁跨径 30.0m，按照一般高跨比,取2512llh 梁高 h =1.90m，h/L=1/15.8。 根据钢桥设计规范第 7.2.1 条规定，焊接板梁受 压翼缘的伸出肢宽

10、不宜大于 40cm，也不应大于其厚度的倍，受拉翼缘的伸出肢宽不应大于其厚度的12 345/yf倍。考虑到本桥梁跨度为 30m，并且一般翼16 345/yf缘厚度不小于腹板厚度 1.1 倍。取上下翼缘宽度为 400（600）mm，上（下）翼缘厚度取 20（32）mm，腹 板厚度取 9mm。依据公路钢结构桥梁设计规范报批稿 5.3.3 条，腹板和腹板加劲肋设置应满足以下要求： 腹板最小厚度应满足表 5.3.3 的要求。表表 5.3.3 腹板最小厚度腹板最小厚度钢材品种 构造形式 Q235Q345备注不设横向加劲肋及纵向加劲肋时70wh 60wh仅设横向加劲肋，但不设纵向加劲肋时160wh 140w

11、h设横向加劲肋和 1 段纵向加劲肋时280wh 240wh纵向加劲肋位于距受压翼缘 0.2hw附近，见图 5.3.3设横向加劲肋和 2 段纵向加劲肋时310wh 310wh纵向加劲肋位于距受压翼 缘 0.14hw和 0.36hw附近， 见图 5.3.3本桥拟采用仅设腹板横向加劲肋的形式，因此拟定腹板厚度 9mm，腹板净高 1900mm，高厚比为 211，设横向加劲肋和 1 段纵向加劲肋，纵向加劲肋位于距受压翼缘 0.2hw 附近。3.33.3 加劲肋尺寸拟定加劲肋尺寸拟定本桥加劲肋布置与尺寸如下表： 腹板高度mm1900腹板宽厚比211 厚度mm9设横向加劲肋，一道纵向加劲肋 横向加劲肋双侧布

12、置 肢宽mm150加劲肋宽厚比10 肢厚mm15 支承加劲肋设一对支承加劲肋 肢宽mm150加劲肋宽厚比10 肢厚mm103.43.4 联结系联结系横向联结系采用实腹式结构，横梁间距定为 5.00m，尺寸如下：横梁统一采 用实腹式工字形。翼缘宽度均为 300mm，上（下）翼缘厚度为 10mm；腹板厚 度 8mm；端横梁腹板高度 1525mm，中横梁腹板高度 1300mm。 纵向联结系采用桁架式连接结构。构件截面采用 L140x140x10。 横联的格子刚度为:,端部横联符合要求。333312.68 16003000012()=()3710122 50009 190012QIlZaI 4、主梁截

13、面特性及内力、主梁截面特性及内力计算计算4.14.1 主梁结构参数主梁结构参数内力计算考虑一期恒载（桥面板重量+钢梁重量）、二期恒载（铺装+栏杆）和汽车活载和人群荷载。内力按照公路桥涵设计通用规范第 4.1.6 条规定的承载能力极限状态下的基本组合进行组合。主梁结构参数主梁结构参数 计算跨径(m)30桥面板混凝土容重(kN/m3)26 桥宽(m)23 主梁间距(m)2.6铺装沥青容重(kN/m3)25 主梁根数9 计算车道数4 人行道宽（m)04.24.2 计算模型与方法计算模型与方法采用平面杆系分析方法，将桥梁的空间作用效应用荷载横向分布系数考虑。4.34.3 主梁截面特性计算主梁截面特性计

14、算 4.3.1.组合梁翼缘有效宽度计算组合梁翼缘有效宽度计算 （1）上翼缘板（跨中）上翼缘板（跨中） 组合梁混凝土翼缘板有效宽度计算按照报批稿附录 F 进行计算：F.0.1组合梁各跨跨中及中间支座处的混凝土板有效宽度按下式计算，且不应大于effb混凝土板实际宽度：(F.0.1-1)eff0efibbb(F.0.1-2)efe,6iiibLb式中：钢梁腹板上方最外侧剪力件的中心间距；0b钢梁腹板一侧的混凝土板有效宽度。其中为最外侧剪力件中心至efibib相邻钢梁腹板上方的最外侧剪力件中心距离的一半或最外侧剪力件中心至混凝土板自由边的距离；为等效跨径，简支梁应取计算e,iL跨径。bef1bef2b

15、effb1b2b0b0组合梁截面尺寸在本例中：Le=30m，Le/6=5mb=2.6m/2，故跨中全截面有效。（2）上）上翼缘板（支点）翼缘板（支点）根据报批稿F.0.2，简支梁支点和连续梁边支点处的混凝土板有效宽度按effb下式计算：(F.0.2-1)eff0efiibbb(F.0.2-2)e,0.550.0251.0iiiLb式中，取为边跨的等效跨径(mm)，如图 F.0.1 a)所示。e,iL，因此=1，即支点处混凝土也是全截面有效。0.550.025 30.1.13（26/ 2）i（3 3）下翼缘板）下翼缘板根据公路钢结构桥梁设计规范报批稿中 5.1.8 中第 2 条“I 形、 形和箱形梁桥的翼缘有效宽度按式（5.1.8-3）和（5.1.8-4）计算，其适用条件见表,s e ib5.1.8。（5.1.8-3）,0.05(1.12) 0.050.300.15 0.30si e iisii e iisi e ibbbbbbbbb （5.1.8-4）,2 ,0.021.063.24.5() 0.020.300.15 0.30si e iisiii e isi e ibbb