ES匝道钢箱梁上部结构计算书2017.11目录一、 概述 11.1桥梁简介 11.2模型概况 11设计规范 12参考规范 13主要材料及性能指标 14荷载 2二、 模型概述 32.1第一体系建模 32.2第二体系建模 4三、 结果验算 53.1顶底板强度验算 51计算结果 52强度验算 63.2腹板验算 71厚度验算 72腹板强度验算 73腹板纵向加劲肋构造验算 84腹板横向加劲肋构造验算 83.3构件设计验算 91加劲肋构造验算 92受压板加劲肋刚度验算 103闭「I肋几何尺寸验算 104支承加劲肋验算 113.4刚度验算 111车道荷载挠度值 112正交异形板桥面顶板挠跨比 123横隔板刚度验算 133.5整体稳定验算 133.6疲劳验算 13四、 结论 14一、概述1.1桥梁简介ES匝道桥为一单跨42m简支钢箱梁桥截面采用等截面形式，梁宽10.2m,梁高2m 主梁线型为圆曲线，中心线位于半径R=682m的圆弧上顶板厚18mm,腹板和底板厚20mm, 顶板U肋厚8mm,开口肋厚20mmo材料釆用Q345C材质1设计规范《公路工程结构可靠度设计统一标准》(GB/T 50283-1999);《公路工程技术标准》(JTGB01-2014)《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2015)《公路钢结构桥梁设计规范》(JTGD64-2015)《钢结构设计规范》(GB50017-2014)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)2参考规范《道路桥示方书伺解说》(日本道路协会，平成8年12月)3主要材料及性能指标主梁釆用Q345C钢材，其主要力学性能见下表。
表1.1钢材力学性能表钢种力学性能Q345C弹性模量E (MPa)206000剪切模量G (MPa)79000泊松比丫0.31拉压弯容许应力［］(MPa)275 (<16nim)拉压弯容许应力［］(MPa)270 (> 16mm, <40min)剪切容许应力［t］ (MPa)160屈服强度os( MPa)345线膨胀系数(1/°C)0.0000124荷载恒荷载：包括自重和二期荷载横隔板和加劲肋重力以点荷载形式加在实际位置二期 荷载包括9cm沥青铺装和2道防撞墙，均布荷载分别按23.4kN/m和18.2kN/m考虑温度作用：升温按25°C考虑，降温按-25°C考虑；由于中国规范未对钢箱梁桥温度梯度有 明确规定，故参考BS5400,正温度梯度为2.08°C,负温度梯度为-1.04°Co支座沉降：支座沉降取-0.5cm并按照每个地基及基础的最大沉降量的最不利的荷载组合 进行计算汽车荷载：公路-I级对于汽车荷载纵向整体冲击系数p，按照《公路桥涵通用设计规范》第4.3.2条, 冲击系数卩可按下式计算：当 fV 1.5Hz 时，卩=0.05；当 1.5HzMS14Hz 时，p=0.17671ii(f)-0.0157：当 f>14Hz 时，p=0.45；根据程序计算的基频为0.12Hz,计算得汽午荷载冲击系数为0.05。
I U U U l J U U U U U LJ LJ U U U I图1.2车道布载离心力：根据《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2015)第4.3.3条，离心力系数：v2C = 127R由v=60km/h, R=682ni算得C=0.042将离心力也均布于全跨，方向为径向向外算得 q=0.78kN/im二、模型概述2.1第一体系建模第一体系整体模型采用Midas Civil 2017软件建立，主梁工划分为34个单元,38个节点, 桥梁采用盆式支座，以弹性连接中输入各方向刚度模拟，支座径向布置，支座与主梁采用刚 性连接支座布置和计算模型如图所示图2.2整体计算模型示意图图2.3钢箱梁标准断面模型示意图考虑剪力滞影响计算，根据《公路钢结构桥梁设计规范》(JTGD64-2015) 5.1.8条，计 算剪力滞有效分布宽度表2.1顶板考虑剪力滞后有效宽度计算表bi1bi/1beibe/b12010420000.048201021545420000.037154531545420000.037154541545420000.037154551545420000.037154562010420000.0482010求和10200102001.000表2.2底板考虑剪力滞后有效宽度计算表bi1bi/1beibe/b11545420000.037154521545420000.037154531545420000.037154541545420000.0371545求和618061801.000经过上述计算可知，有效宽度仍然为截面翼缘宽度，截面刚度未折减。
2.2第二体系建模取第一体系中顶板应力较大的区段，进行第二体系应力计算桥面板体系通过考虑纵肋 和横肋的有效分布宽度，建立梁格模型计算纵肋和横肋的应力；纵肋和横肋的有效分布宽度 参考《现代钢桥》确定；1) 纵肋盖板有效分布宽度横隔板间距:L=3000 (mm)等效跨径:l=0.6*L=1800(nim)纵肋间距:2b=300 (mm),故 b=150 (mm)b/l=0.083可得 Cs=124 (mm)2) 横隔板盖板有效分布宽度腹板间距:L=3090 (mm)等效跨径23090 (mm)隔板间距:2b=3000 (mm),故 b=1500(nini)b/l=0.485可得 Cs=463.5 (mm)取最重轮轴140kN,考虑冲击系数0.4o轴重P=140*1.4=196kN顺桥向长度取跨中附近6m 长，横桥向取腹板间距3.1m宽范围内盖板建立有限元模型；车辆荷载按照车轮作用在实际位置按照影响线加载；纵肋和横隔板断面根据前面计算有效宽度取用模型见图2.4-2.5o三、结果验算3.1顶底板强度验算1计算结果由于桥面为正交异性钢板，在进行顶板强度验算时，尚应计入第二体系（桥面体系）在车辆单独作用 的应力影响。
整体模型计算结果罗列如下：由于桥面为正交异性钢板，在进行顶板强度验算时，尚应计入第二体系（桥面体系）在车辆单独作用的应力影响整体模型计算结果罗列如卜•:0.G3订6・16-24.5532.99-4L34«9・乃S8.13•€6.52-74.91-83.310.C0S1.70图3.1.1基本组合包络（all）作用梁体顶板最人压应力（MPa）图3.1.1基本组合包络（all）作用梁体顶板最人压应力（MPa）图3.1.3第二体系计算桥面顶板应力包络图(MPa)图3丄4第二体系计算U肋应力包络图(MPa)一 一一二—□■SSXJ973石161.1448Q36.2023.7311.26O.CO13.69-26.1638.63-S1.10123.53117.99106.11S4.22S2.3370.4498.5546.6634.7722.890.00•0.89图3丄2基本组合包络(all)作用梁体底板最人拉应力(MPa)可见第一体系计算中顶板最大压应力＞91.7MPa,底板最大拉应力129・88MPa第二体系模型计算结果罗列如下:31.2225.942O.6S15.3710.094.810.03•5.76 •1L04 ■16.32 -2L61•2689可见第二体系计算中，顶板最大拉应力31.2MPa,最大压应力-26.9MPa： U肋最大拉应 力96・09MPa，最大压应力-51.1MPao2强度验算1)顶板应力第一体系作用下，顶板最大拉应力：Ot=0(Mpa)；顶板压应力为：oc=-91.7 (Mpa)； 第二体系作用下，顶板最大拉应力：Ot=31.2(Mpa)；顶板压应力为：0c=-26.9(Mpa)； 第三体系应力较小，不予考虑则三体系叠加作用下，顶板拉应力:Ot =31.2(Mpa)；顶板压应力为:Oc=-155.9 (Mpa)； 根据《公路钢结构桥梁设计规范》QTG D64-2015)规定，当16
2)底板应力底板应力验算仅考虑第一体系作用下的应力第一体系作用下，底板压应力：ot=-129.88(Mpa)；底板拉应力为：ot=0(Mpa)； 根据《公路钢结构桥梁设计规范》QTG D64-2015)规定，当160.85x 1962/240=6.95nmi,腹板厚度满足规范要求2腹板强度验算1) 根据《公路钢结构桥梁设计规范》(JTGD64-2015) 5.3.1条，y0T
不考虑U肋分担车压oz=F/ (tlx) =140000/ (20x (50+2x90)) =30.43MPaYo0z=l.lx3O.43=33.48MPa^=275MPa：局部应力满足规范要求3) 腹板组合应力验算前面知道，在墩顶附近腹板剪应力最大，但墩顶儿乎没有正应力，经过验算满足规范要求现对跨中进行组合应力验算根据上述计算结果，跨中最大正应力为底板129.88MPao剪应力分布见图3.6：图3.2.2基本组合包络(max)作用下钢箱梁腹板剪应力图(MPa)可见跨中剪应力12.65MPao根据《公路钢结构桥梁设计规范》(JTGD64-2015) 5.3.1条：2 + (^)2 <1I I OQ 1 7 As即：1.1 {(帀丁)2+ (孟)2 =0.53 <1,腹板顶部组合应力满足规范要求3腹板纵向加劲肋构造验算根据《公路钢结构桥梁设计规范》(JTGD64-2015) 5.3.3 ^： Iz>Ii=§hwM，即：(1500/1962) 2x[2.5-0.45x (1500/1962) ]<1.5,取 §=1.5腹板单侧纵肋对腹板的惯性矩：Iz=2。