鋼箱梁設計流程

1、鋼箱梁設計流程一、薄壁扁平鋼箱梁構造31、總體布置32、頂?shù)装鍢嬙?3、縱隔板構造34、橫隔板構造45、懸臂翼緣構造4二、項目簡介4三、計算內(nèi)容51、縱向計算52、橫向計算63、支承加勁肋計算8四、細部構造81、翼緣處縱向加勁肋的焊接82、支承加勁肋的布置93、翼緣底板對應加勁肋94、頂?shù)装寮案拱宓募雍駞^(qū)長度9五、小結101、鋼箱梁構造確定方法102、鋼箱梁總體指標10一、薄壁扁平鋼箱梁構造 1、總體布置薄壁扁平鋼箱梁（梁高與橋?qū)捴群苄。┦怯身敯?、底板、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^橫隔板及縱隔板等橫縱向聯(lián)結桿件聯(lián)成整體受力體系。箱梁的頂板通常按橋面橫坡

2、要求設置，底板多采用平底板的構造形式。 2、頂?shù)装鍢嬙熹撓淞喉數(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，設置縱肋的主要目的是防止頂?shù)装逶趶澢鷫簯蛘咧谱鳌⑦\輸、安裝架設中不可預料的壓應力作用下的局部失穩(wěn)。另外對鋼箱梁頂板而言，設置縱肋可將單橋面板變?yōu)檎划愋伟澹蟠笤黾訕蛎姘宓牡挚鼓芰?，使橋面承受的豎向荷載有效地傳遞到橫隔板及腹板上?？v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： 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。一般的閉口加勁肋采用U肋，間距一般為600mm左右，開口加勁肋采用平鋼板或倒T形截面，間距一般為3

3、00mm左右。 3、縱隔板構造縱隔板，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，外側腹板一般為斜腹板，其與頂?shù)装骞餐瑯嫵蓡蜗浣孛妫淞簝?nèi)部多采用直腹板，將箱梁分為多室。在彎矩和剪力作用下，縱隔板同時存在彎曲應力和剪應力，為防止腹板在彎曲壓應力作用下的彎曲失穩(wěn)，在縱隔板上設有縱向加勁肋，縱向加勁肋一般采用平鋼板截面，豎向間距500mm左右；為防止腹板在剪應力作用下的剪切失穩(wěn)，在縱隔板上設有豎向加勁肋，豎向加勁肋一般采用倒T形截面，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，豎向加勁肋與頂?shù)装宀幌噙B，距離50mm左右。 4、橫隔板構造在鋼箱梁橋中，由于活載

4、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，防止過大的局部應力，需要在箱梁的支點處和跨間設置橫隔板。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。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2m左右，與縱隔板豎向加勁肋交替布置。每塊橫隔板中間都設有進人洞，進人洞的洞口邊緣設有一塊加勁板，寬度100-200mm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，

5、間距400-800mm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。支點橫隔板與頂?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進人洞，但須設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、懸臂翼緣構造懸臂翼緣頂板處設置縱向加勁肋，在懸臂最外側橫向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設置，厚度翼板與主梁橫隔板相同或略薄，翼緣底板僅設在有橫隔板的位置，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

6、構，橋跨布置為(28.5+41+24.25+24.25)。本橋為變截面，橋面標準寬度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Q345qC。標準截面處箱梁橫向設雙支座，支座中心距10.5m；變截面處，箱梁橫向設三支座，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

7、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，采用鋼結構防撞護欄。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：箱梁26m寬橫斷面箱梁35.5m寬橫斷面箱梁30m寬橫斷面箱梁橋面板布置圖如下：傳力路徑：橋面板縱肋橫隔板腹板支點橫梁支座。三、計算內(nèi)容1、縱向計算1.1第一體系應力（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力及最大壓應力。1.2第二體系應力（橋面體系）鋼橋面板作為橋面系直接承受車輪荷載作用，因

8、此由縱肋和頂板組成結構系，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力，橋面板寬度根據(jù)道橋示方書確定。因為縱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，將縱肋及橋面當做跨度為2m的簡支梁計算，可得到橋面的最大壓應力；將縱肋及橋面當做跨度為2m的連續(xù)梁計算，可得到橋面的最大拉應力。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。 I肋截面 U肋截面頂板既受第一體系應力，又受第

9、二體系應力，因此頂面總應力應將兩者的最大應力對應疊加（拉+拉，壓+壓）；底板僅受第一體系應力，所以縱向單梁模型中的應力即為底板的實際應力。應力疊加過程如下表所示。根據(jù)縱向正應力計算結果，可判斷梁高、頂?shù)装搴穸仁欠窈线m，根據(jù)縱向剪應力結果，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，再傳遞到兩側腹板上，橫隔板橫向受彎，可簡化為兩端簡支于腹板的簡支梁計算，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嬎?。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)正應力大小可判斷橫隔板間距是

10、否合適（橫隔板間距影響頂?shù)装逵行挾龋?；根?jù)剪應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)）。根據(jù)支點橫梁正應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鶕?jù)支點橫梁剪應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，簡化為一端固結于主梁腹板的懸臂梁計算

11、其彎曲應力，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。 根據(jù)正應力可判斷底板寬度及厚度是否合適，根據(jù)剪應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，剪應力不應過高。3、支承加勁肋計算鋼箱梁在支承處應設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力，而且必須計算腹板和加勁肋中的豎向應力。3.1支點處承壓應力計算bb式中：b局部承壓容許應力； 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)挾龋?t下翼板厚度； td橫隔板厚度。3.2豎直方向應力計算c式中：

12、c軸心受壓容許應力； Bev腹板豎直方向應力有效計算寬度，按下式計算：Bev=bs+30*td（bs<30*td）Bev=60*td（bs>30*td） Bs豎向加勁肋橫向間距。四、細部構造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。 2、支承加勁肋的布置 支承加勁肋的布置不僅與計算有關，同時也與支座的螺栓位置有關，在考慮支承加勁肋的橫向間距時，應注意不要與支座的螺栓位置沖突。3、翼緣底板對應加勁肋 翼緣底板的一端焊接于斜腹板外側，為防止腹板被頂彎，在腹板內(nèi)側與翼緣底板對應的位置應設置一塊水平加勁肋，由于翼緣底板布置在翼緣橫隔板兩側，而翼緣橫隔板位置又與主梁橫隔板對應，因此該水平加勁肋也處于主梁