鋼箱梁設(shè)計流程

1、鋼箱梁設(shè)計流程 鋼箱梁 1 / 10 鋼箱梁設(shè)計流程 、薄壁扁平鋼箱梁構(gòu)造 1、總體布置 2、頂?shù)装鍢?gòu)造 3、縱隔板構(gòu)造 4、橫隔板構(gòu)造 5、懸臂翼緣構(gòu)造 二、項目簡介 三、計算內(nèi)容 1、縱向計算 2、橫向計算 3、支承加勁肋計算 四、細部構(gòu)造 1、翼緣處縱向加勁肋的焊接 2、支承加勁肋的布置 3、翼緣底板對應(yīng)加勁肋 4、頂?shù)装寮案拱宓募雍駞^(qū)長度 五、小結(jié) 10 1、鋼箱梁構(gòu)造確定方法 10 2、鋼箱梁總體指標(biāo) 10 鋼箱梁設(shè)計流程 、薄壁扁平鋼箱梁構(gòu)造 1、總體布置 薄壁扁平鋼箱梁（梁高與橋?qū)捴群苄。┦怯身敯濉⒌装?、橫隔板和縱隔板等板件通過全焊接 的方式連接而成，扁平鋼箱梁的頂?shù)装逋ㄟ^橫隔

2、板及縱隔板等橫縱向聯(lián)結(jié)桿件聯(lián)成整體受力體系。 箱梁的頂板通常按橋面橫坡要求設(shè)置，底板多采用平底板的構(gòu)造形式。 11 / 10 亠込嚴(yán) rd 17 廿 53ITU 訂匕 TTT T 藪茂冃比（ n門口邛I n n jJl 0空1 TTrg-X： q 1 cr右P TTP Tm - a門門珥n n I 仝弓)廠ilk zo 珥n門門門a * 3 2、頂?shù)装鍢?gòu)造 鋼箱梁頂?shù)装逵删姘寮翱v肋組成，由于頂?shù)装宓膶挾扰c板厚之比（寬厚比）較大，設(shè)置縱肋 的主要目的是防止頂?shù)装逶趶澢鷫簯?yīng)力或者制作、運輸、安裝架設(shè)中不可預(yù)料的壓應(yīng)力作用下的局 部失穩(wěn)。另外對鋼箱梁頂板而言，設(shè)置縱肋可將單橋面板變?yōu)檎划愋伟澹?/p>

3、大增加橋面板的抵抗 能力，使橋面承受的豎向荷載有效地傳遞到橫隔板及腹板上。 縱肋的主要形式有開口加勁肋與閉口加勁肋兩種，兩者的區(qū)別如下: 形式 優(yōu)點 缺點 適用部位 基本形式 開口加勁肋 易于加工制造，加勁肋 與母板之間連接方便 抗彎、抗扭剛度小，用 鋼梁較多，焊接工作量 大 常用在鋼箱梁縱膈板、橫隔板 、斜腹板及頂板翼緣部分 閉口加勁肋 抗彎、抗扭剛度的大， 穩(wěn)定性好，焊接工作量 小，焊接變形小，用鋼 量小 對接接頭復(fù)雜，軋制精 度要求高， 常用在頂、底板 由上表可知，頂?shù)装宓目v肋主要用閉口加勁肋，但翼緣頂板加勁肋也可采用開口加勁肋。一般的閉 T形截面，間距一般為 口加勁肋采用 U肋，間距一

4、般為 600mm 左右，開口加勁肋采用平鋼板或倒 300mm左右。 3、縱隔板構(gòu)造 縱隔板，即鋼箱梁腹板，有斜腹板與直腹板兩種形式。單箱多室鋼箱梁中，外側(cè)腹板一般為斜 腹板，其與頂?shù)装骞餐瑯?gòu)成單箱截面，箱梁內(nèi)部多采用直腹板，將箱梁分為多室。 豎向間距500mm 左右; 在彎矩和剪力作用下，縱隔板同時存在彎曲應(yīng)力和剪應(yīng)力，為防止腹板在彎曲壓應(yīng)力作用下的 彎曲失穩(wěn)，在縱隔板上設(shè)有縱向加勁肋， 縱向加勁肋一般采用平鋼板截面, 為防止腹板在剪應(yīng)力作用下的剪切失穩(wěn)，在縱隔板上設(shè)有豎向加勁肋，豎向加勁肋一般采用倒截面，縱向間距 2m 左右?？v向加勁肋縱向連續(xù)，在橫隔板與豎向加勁肋處穿孔而過，豎向加勁肋 與

5、頂?shù)装宀幌噙B，距離 50mm 左右。 4、橫隔板構(gòu)造 在鋼箱梁橋中，由于活載的偏心加載作用以及輪載直接作用在箱梁的頂板上，使得箱梁斷面發(fā) 生畸變和橫向彎曲變形，為了減少鋼箱梁的這種變形，增加整體剛度，防止過大的局部應(yīng)力，需要 在箱梁的支點處和跨間設(shè)置橫隔板。 橫隔板分為中間橫隔板和支點橫隔板，支點橫隔板除了上述作用外，還將承受支座處的局部荷 載，起到分散支座反力的作用。 2m 4.1 中間橫隔板 中間橫隔板被腹板斷開，每個箱室一塊隔板，與頂?shù)装寮案拱搴附?。橫隔板縱向間距一般 左右，與縱隔板豎向加勁肋交替布置。每塊橫隔板中間都設(shè)有進人洞，進人洞的洞口邊緣設(shè)有一塊 加勁板，寬度 100-200mm

6、 左右。 4.2 支點橫隔板 支點處的橫隔板比中間橫隔板厚，具體厚度及橫隔板數(shù)量由計算確定，一般 2-3 塊，間距 400- 支點 800mm 左右。 支點橫隔板橫向在兩塊斜腹板之間連續(xù)， 將直腹板斷開并焊接在支點橫隔板上。 橫隔板與頂?shù)装骞餐M成支點橫梁，進行計算，計算時頂?shù)装逵行挾扔傻罉蚴痉綍_定。支 點橫隔板上一般不設(shè)進人洞，但須設(shè)置水平加勁肋及豎向加勁肋以防止彎曲失穩(wěn)與剪切失穩(wěn)。 5、懸臂翼緣構(gòu)造 懸臂翼緣頂板處設(shè)置縱向加勁肋，在懸臂最外側(cè)橫向 1m 寬度左右，加勁肋形式多為平鋼板截 面（不受汽車活載），其它寬度范圍內(nèi)，加勁肋多為倒T形截面或U肋。翼緣橫隔板與主梁橫隔板對 應(yīng)設(shè)置，

7、厚度翼板與主梁橫隔板相同或略薄， 翼緣底板僅設(shè)在有橫隔板的位置， 寬度 200-300mm 左 右，底板之間用裝飾板焊接成整體。 二、項目例子 鋼箱梁結(jié)構(gòu)， 橋跨布置為 （28.5+41+24.25+24.25） 。本橋為變截面， 橋面標(biāo)準(zhǔn)寬度 26m ，變截面 中，最大寬度 35.5m ，最小寬度 30m ，按雙向六車道設(shè)計。采用單箱多室截面，梁高 1800mm ，箱 梁頂板厚度取 16mm ，底板及腹板厚度采用 14mm ，橫隔板的縱向布置間距為 2m ，頂板縱肋采用 U 肋、 I 肋及板肋， U 肋間距 600mm ，I 肋間距不超過 300mm ，板肋僅用于翼緣板外邊緣，鋼材材 質(zhì)為

8、Q345qC 。標(biāo)準(zhǔn)截面處箱梁橫向設(shè)雙支座， 支座中心距 10.5m ；變截面處， 箱梁橫向設(shè)三支座， 支座間距詳見支座布置圖。 橋面鋪裝層采用 8cmC50 鋼纖維混凝土， 5cm SBS 改性瀝青混凝土 AC-16C 及 4cm SBS 改性 瀝青馬蹄脂碎石混合料 SMA-13 （摻 0.25% 聚酯纖維），橋面鋪裝層總厚度為 17cm ，采用鋼結(jié)構(gòu)防 撞護欄。 本橋平面分別位于直線上，縱斷面分別位于 -0.3%的縱坡和R=4000m的豎曲線上。 箱梁斷面圖如下: : 蠻 打。xnj-cr V i- u irmrLrutr Gju dTS i_tui /uZ l_riL_Cj. 箱梁35.

9、5m寬橫斷面 箱梁橋面板布置圖如下: 傳力路徑：橋面板一縱肋一橫隔板一腹板一支點橫梁一支座。 三、計算內(nèi)容 1、縱向計算 1.1第一體系應(yīng)力（主梁體系） 鋼箱梁沿縱向整體受力，其受力特性為連續(xù)梁特性，跨中正彎矩最大，支座負(fù)彎矩最大。因此 利用橋梁建立縱向單梁模型，計算箱梁上下緣的最大拉應(yīng)力及最大壓應(yīng)力。 1.2第二體系應(yīng)力（橋面體系） 鋼橋面板作為橋面系直接承受車輪荷載作用，因此由縱肋和頂板組成結(jié)構(gòu)系，把橋面上的荷載 傳遞到橫隔板上。針對這一體系，把橫隔板間的單根縱肋及一定寬度的橋面板作為整體（工字型截 面），將橫隔板作為支撐，計算其在外荷載作用下的應(yīng)力，橋面板寬度根據(jù)道橋示方書確定。因 為縱

10、肋是穿過橫隔板保持連續(xù)，因此縱肋具有連續(xù)梁特性。本橋中，橫隔板間距為2m，因此，將縱 2m 肋及橋面當(dāng)做跨度為 2m的簡支梁計算，可得到橋面的最大壓應(yīng)力；將縱肋及橋面當(dāng)做跨度為 的連續(xù)梁計算，可得到橋面的最大拉應(yīng)力。 本橋中承受汽車荷載的縱肋就有 U肋，又有I肋，因此需分別計算兩者， 取其中應(yīng)力的最大值。 U肋可以將兩腹板合在一起，也簡化為工字型截面。 ：221 I肋截面 ft 頂板既受第一體系應(yīng)力， 又受第二體系應(yīng)力, （拉 +拉，壓+壓）；底板僅受第一體系應(yīng)力，所以縱向單梁模型中的應(yīng)力即為底板的實際應(yīng)力。 應(yīng)力疊加過程如下表所示。 工況-位置 主力 主附 頂板 第一體系 最大拉應(yīng)力 57

11、75 最大壓應(yīng)力 -49 -85 第二體系（正彎矩） 最大拉應(yīng)力 62 62 最大壓應(yīng)力 -33 -33 第二體系（負(fù)彎矩） 最大拉應(yīng)力 50 50 最大壓應(yīng)力 -44 -44 第一體系+ 第二體系 最大拉應(yīng)力 119 137 最大壓應(yīng)力 -93 -129 底板 第一體系 最大拉應(yīng)力 65 79 最大壓應(yīng)力 -77 -88 剪應(yīng)力 第一體系 70 70 根據(jù)縱向正應(yīng)力計算結(jié)果，可判斷梁高、頂?shù)装搴穸仁欠窈线m，根據(jù)縱向剪應(yīng)力結(jié)果，可判斷 腹板厚度及腹板個數(shù)是否合適。 2、橫向計算 1.1普通橫隔板計算 普通位置橫隔板承受縱肋傳遞過來的力，再傳遞到兩側(cè)腹板上，橫隔板橫向受彎，可簡化為兩 端簡支于腹

12、板的簡支梁計算，直接承受車輛荷載，截面為工字型截面，頂?shù)装鍖挾劝吹罉蚴痉綍?計算。注意車輛荷載要按最不利位置加載。 圖中，q1+q2為自重+二恒，p2為車輛荷載的車輪作用點。 根據(jù)正應(yīng)力大小可判斷橫隔板間距是否合適（橫隔板間距影響頂?shù)装逵行挾龋?；根?jù)剪應(yīng)力大 小可判斷橫隔板厚度是否合適。 1.2支點橫梁計算 支點橫梁承受腹板傳遞的力，再傳遞給支座，支點橫梁橫向受彎，可簡化為簡支于支座上的簡 支梁或者連續(xù)梁，承受腹板的豎向力。支點橫梁為兩塊橫隔板或三塊橫隔板組成，截面為箱型截面, 頂?shù)装鍖挾劝吹罉蚴痉綍嬎?。腹板的豎向力大小按該支座處的總支反力平分（乘以一定的偏 載系數(shù)）。 11 9 r- 1

13、T； 根據(jù)支點橫梁正應(yīng)力大小可判斷橫梁腹板（即橫隔板）間距、頂?shù)装搴穸仁欠窈线m（在支點處 頂?shù)装鍟雍瘢?，根?jù)支點橫梁剪應(yīng)力可判斷橫梁腹板厚度及橫梁腹板個數(shù)是否合適。 1.3懸臂翼緣計算 懸臂橫隔板橫向受彎，簡化為一端固結(jié)于主梁腹板的懸臂梁計算其彎曲應(yīng)力，計算截面取一工 字型截面，頂板按道橋示方書計算其有效寬度。 T S亠I 根據(jù)正應(yīng)力可判斷底板寬度及厚度是否合適，根據(jù)剪應(yīng)力判斷橫隔板厚度是否合適。注意翼緣 橫隔板被縱肋削弱的部分很大，剪應(yīng)力不應(yīng)過高。 3、支承加勁肋計算 鋼箱梁在支承處應(yīng)設(shè)置成對的豎向加勁肋。支承加勁肋直接承受支座反力的作用，不僅需要驗 算支承墊板處腹板和加勁肋的直接承壓應(yīng)力

14、，而且必須計算腹板和加勁肋中的豎向應(yīng)力。 3.1支點處承壓應(yīng)力計算 erb := db = db 式中：db局部承壓容許應(yīng)力; Rv支座反力; n單個支座豎向加勁肋個數(shù); t1 豎向加勁肋厚度; d 豎向加勁肋寬度; B 支座墊板橫向?qū)挾? t 下翼板厚度; td 橫隔板厚度。 3.2豎直方向應(yīng)力計算 cr := g n-tl d十B甲Y傭 d= de 式中：dc軸心受壓容許應(yīng)力; Bev 腹板豎直方向應(yīng)力有效計算寬度，按下式計算: Bev=bs+30*td(bs30*td ) Bs豎向加勁肋橫向間距。 四、細部構(gòu)造 1、翼緣處縱向加勁肋的焊接 翼緣處橫隔板高度較小，并且還要開孔以保證縱向加勁

15、肋穿過，因此在開孔截面橫隔板的剪力 將大大增加。為了防止剪力過大，翼緣處縱向加勁肋與橫隔板間的焊接須增加焊接墊板，以增大橫 隔板的受剪面積。 5：； =丄二 Nr 11 II It : -r _找 _| 2、支承加勁肋的布置 支承加勁肋的布置不僅與計算有關(guān)，同時也與支座的螺栓位置有關(guān)，在考慮支承加勁肋的橫 向間距時，應(yīng)注意不要與支座的螺栓位置沖突。 3、翼緣底板對應(yīng)加勁肋 翼緣底板的一端焊接于斜腹板外側(cè)，為防止腹板被頂彎，在腹板內(nèi)側(cè)與翼緣底板對應(yīng)的位置 應(yīng)設(shè)置一塊水平加勁肋，由于翼緣底板布置在翼緣橫隔板兩側(cè)，而翼緣橫隔板位置又與主梁橫隔板 對應(yīng)，因此該水平加勁肋也處于主梁橫隔板左右，其總寬度不

16、應(yīng)小于翼緣底板的總寬度，長度600mm 左右。 1 r廠丄丄丄1 1丄丄丄二1=丄“ 4、頂?shù)装寮案拱宓募雍駞^(qū)長度 在支點橫梁的計算中，箱梁頂?shù)装遄鳛榻孛娴囊徊糠謪⑴c了計算，為了減小支點橫梁的應(yīng)力, 參與計算的頂?shù)装鍟m當(dāng)加厚，其厚度大小由應(yīng)力控制，加厚長度應(yīng)大于參與計算的有效寬度的長 度；箱梁剪應(yīng)力在支點處最大，為了減小最大剪應(yīng)力，支點處的腹板也會適當(dāng)加厚。 五、小結(jié) 1、鋼箱梁構(gòu)造確定方法 序號 內(nèi)容 控制的計算 控制指標(biāo) 備注 1 梁高 縱向計算（第一體系） 主梁應(yīng)力 2 頂板厚度 縱向計算（第一、二體系） 頂板正應(yīng)力 3 底板厚度 縱向計算（第一體系） 底板正應(yīng)力 4 腹板個數(shù) 橫隔板計算 橫隔板應(yīng)力 腹板間距即為橫隔板跨度 5 腹板厚度 縱向計算（第一體系） 剪應(yīng)力 6 腹板個數(shù) 主梁總剪應(yīng)力由腹板均分 7 橫隔板厚度 橫隔板計算 橫隔板剪應(yīng)力 8 橫隔板縱向間距 縱向計算（第二體系） 頂板正應(yīng)力 橫隔