Midas-Civil计算书(钢箱梁)

40+60+40m(13m宽)钢箱梁MidasCivil计算书编制人：校核人：审核人：二零一七年十二月ZC·陕西·西安北三环北线第48联钢箱（40+60+40）计算书目录1．钢箱概述.......................................................................................................................................12．计算参数.......................................................................................................................................12.1材料.....................................................................................................................................12.2作用取值.............................................................................................................................12.3作用效应组合.....................................................................................................................12.4规范容许值.........................................................................................................................22.5复核计算标准、规范及其它依据....................................................................................23．计算模型.......................................................................................................................................33.1结构离散.............................................................................................................................34．结果分析.......................................................................................................................................44.1刚度判定.............................................................................................................................44.2疲劳验算.............................................................................................................................54.3强度验算.............................................................................................................................54.4稳定性验算.........................................................................................................................74.5抗倾覆验算.........................................................................................................................75．验算结论.......................................................................................................................................9北三环北线第48联钢箱（40+60+40）计算书11钢箱梁概况北三环主线北线第48联为三跨一联的连续钢箱梁，位于半径R=4921.806m、2465.605m的平面圆曲线上，跨径布置为(40+60+40)m，桥宽13m，梁高2.6m，采用单箱双室闭合截面。钢箱梁桥面铺装采用9cm厚沥青混凝土铺装+10cmC50现浇钢纤维混凝土。钢箱梁为正交异性板,一般截面:顶面板厚16mm；底面板厚16mm底板加厚段厚度为25mm；设1道竖直腹板、2道斜腹板,厚度14mm；顶底板采用U型加劲肋，厚8mm、高260mm、间距600mm；顶板T型加劲肋,竖肋厚14mm、高120mm、间距30cm；水平肋厚10mm、100mm宽；顶板I型加劲肋,竖肋厚10mm、高120mm、间距30cm；腹板加劲肋厚度12mm、高度150mm，横隔板采用板结构,间距3m,板厚为14mm。图1.1钢箱梁立面图1.2钢箱梁标准断面2．计算参数2.1材料Q345钢材，弹性模量Ec=2.06×1011Pa，剪切模量G=0.79×1011Pa，泊松比γ=0.3，钢材容重76.98kN/m。2.2作用取值（1）永久作用上部结构的沥青混凝土铺装自重计算采用容重24kN/m3；钢纤维混凝土铺装自重计算采用容重26kN/m3；联端配重两端总重1501.6KN（若不配重在联端可能会出现支座脱空现象）；北三环北线第48联钢箱（40+60+40）计算书2钢材采用容重76.98kN/m3；防撞护栏横截面为0.46m2，两侧共取23.92kN/m；支座不均匀沉降按L/3500计算。（2）可变作用公路I级车道荷载；均匀温度：设计基准温度为0℃，体系升温46℃，体系降温-21℃；梯度温度：梯度温度模式按照规范JTGD60-2004第4.3.10条取用。2.3作用效应组合根据GB50017-2003《钢结构设计规范》的要求，采用荷载设计值（荷载标准值乘以相应的荷载分项系数）验算结构或构件的强度、稳定性、以及连接强度；采用荷载标准值验算疲劳。按照构造图设计文本建立的结构计算模型，以JTG021-89规范的作用效应进行上部结构分析。2.4规范容许值（1）钢结构的容许应力参照JTJ025-86中的规定，容许应力如下取值：轴向应力[σ]=200MPa弯曲应力[σw]=210MPa剪应力[τ]=120MPa在验算时不考虑容许应力提高系数作为安全储备。（2）主梁的挠度在汽车荷载作用下，主梁在同一工况下的正负挠度最大绝对值之和不应大于L/600，此处L为的计算跨径:边跨L/600=40000/600=66.7mm，中跨L/600=60000/600=100mm2.5复核计算标准、规范及其它依据（1）《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）（2）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）（3）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）（4）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）（5）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）北三环北线第48联钢箱（40+60+40）计算书3（6）《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）（7）《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）（8）《铁路桥涵钢结构设计规范》（TB10002.2-2005）3．计算模型3.1结构离散计算采用MIDAS/Civil2010有限元软件建立单梁模型。钢箱梁采用箱型截面梁单元，支座采用一般支承和弹性连接模拟。结构计算模型见图3.1，结构标准横截面见图3.2。移动荷载通过程序对桥梁各构件按3车道最不利情况进行影响线加载。温度作用考虑整体升温46℃、降温-21℃和梯度温度。永久支承按结构连续梁支承条件进行约束。图3.1结构计算模型北三环北线第48联钢箱（40+60+40）计算书4图3.2结构标准横截面4．结果分析4.1箱梁刚度判定根据《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）第1.1.5条规定：由汽车荷载所引起的竖向挠度对于连续梁不超过L/600，边跨L/600=40000/600=66.7mm，中跨L/600=60000/600=100mm；经计算移动荷载作用下正、负挠度如图4.1、4.2所示：图4.1活载正挠度图4.1活载负挠度《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）第1.1.5条规定：如果车辆荷载在一个桥跨范围内移动产生正负两个方向的挠度时，计算挠度应为其正负挠度的最大绝对值之和，边跨和中跨最大挠度均位于跨中分别为：22.6mm、40.8mm结构刚度满足规范要求。北三环北线第48联钢箱（40+60+40）计算书54.2疲劳验算参考《钢结构设计规范》（GB50017-2003）及《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB1002.2-2005）规定：直接承受动力荷载重复作用的钢结构构件及其连接，当应力变化的循环次数n等于或大于5×104次时，应进行疲劳计算。因无实测循环次数，按循环次数为2×106次等效为常应力幅进行验算，参考《钢结构设计规范》GB50017-2003第3.1.5条荷载采用荷载标准值常幅疲劳应按下式进行计算：Δσ≤[Δσ]Δσ=σmax-σmin[Δσ]＝（C/n）1/β表4.1钢结构构件疲劳验算：位置计算应力幅(Mpa)容许应力幅(Mpa)顶板边跨跨中68.5144墩顶53.9144中跨跨中55.9144底板边跨跨中98.8144墩顶72.5144中跨跨中76.3144经过验算，钢结构构件的计算应力幅度均小于应力幅限值，符合规范要求。4.3强度验算根据GB50017-2003《钢结构设计规范》的要求，验算结构或构件的强度、稳定性、以及连接强度采用荷载设计值（荷载标准值乘以相应的荷载分项系数）。现以JTG021-89规范的作用效应进行上部结构分析。（1）弯曲应力验算。考虑作用效应：结构重力（包括二期和配重）、基础变位、公路I级、体系温变影响力、梯度温变影响力。经计算采用上述效应设计值相组合所得弯矩作用应力包络如下图4.3所示：北三环北线第48联钢箱（40+60+40）计算书6图4.3承载能力极限状态下钢箱梁纵向正应力（MPa）在持久状况承载能力极限状态下钢箱梁弯矩作用正应力包络为-132MPa～130MPa，小于弯曲容许应力[σw]=210MPa，构件符合规范要求。（2）剪应力验算。考虑作用效应：结构重力（包括二期和配重）、基础变位、公路I级、体系温变影响力、梯度温变影响力。经计算采用上述效应设计值相组合所得剪切作用应力包络如下图4.4所示：图4.4承载能力极限状态下钢箱梁剪切应力（MPa）软件计算剪应力包络在-86Mpa～85Mpa120MPa，满足规