鋼橋 課件 第5章 鋼箱梁橋

《鋼橋》——鋼箱梁橋鋼箱梁橋概況Contents.本章內(nèi)容提綱2023/6/12《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋總體布置結(jié)構構造結(jié)構分析鋼箱梁橋設計檢算鋼箱梁橋概況3《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋鋼箱梁橋概況5.15.1.1基本組成上部結(jié)構主要由主梁、橫向聯(lián)結(jié)系和橋面系組成縱梁主梁橫梁鋼橋面板4《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋主梁：通常采用上、下翼緣和兩側(cè)腹板形成的閉口截面，板件內(nèi)側(cè)布置加勁構件，包括縱向(順橋向)和橫向(垂直于橋軸線方向)加勁肋以及橫隔板；起到了整個橋梁的承重作用，把由橋面系傳來的荷載傳遞到支座。5.1鋼箱梁橋概況a)b)c)d)e)f)g)受壓翼緣的局部屈曲壓皺截面變形垂直加勁肋腹板底板橫肋腹板橋面板MMDDDTT防止翼緣局部失穩(wěn)、腹板壓皺破壞，應分別在受壓翼緣設置縱肋，腹板設置縱肋、橫肋。防止彎矩和扭矩作用下，主梁截面畸變和橫彎，應設置一定數(shù)量橫隔板。防止制作、運輸及安裝過程中，受拉翼緣局部變形，應設置縱肋。5《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋橫向聯(lián)結(jié)系：實腹式梁和空腹式桁架形式橫向聯(lián)結(jié)系的作用是把各個主梁連接成整體，使得荷載橫向分布更均勻，承受水平荷載與偏心荷載引起的扭矩作用。倘若與橋面板相連，還兼作橋面系。6《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋?qū)嵏故搅骸獧M梁空腹式桁架——橫聯(lián)5.1鋼箱梁橋概況橋面系：主要是提供橋梁的行車部分，把橋面荷載傳遞到主梁；橋面系主要承力部件包括正交異性鋼橋面板以及支撐橋面板的縱、橫梁。5.1鋼箱梁橋概況橫肋縱肋蓋板縱梁橫梁（兼作橫向聯(lián)結(jié)系及橋面系）正交異性鋼橋面板7《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋鋼箱梁橋概況5.1鋼箱梁橋的結(jié)構特點材盡其用，自重輕：跨徑越大越節(jié)約鋼材，有效降低下部結(jié)構造價；翼緣寬度大，抗彎能力強：能增大跨越能力；抗扭剛度大，橫向受力均勻：適用于彎橋和承受較大偏心荷載的直線橋；橫向剛度大、穩(wěn)定性好：省去縱向聯(lián)結(jié)系，對于單箱結(jié)構不需要橫向聯(lián)結(jié)系；8《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋鋼箱梁橋概況5.1安裝迅速，自動化程度高：提高了架設效率，縮短工期；功能多樣，適應性好：箱內(nèi)可容納管線附屬設備，也是維修管理通道。整體密閉，抗銹蝕能力強：有利于延長涂裝壽命；外觀輕巧，線條流暢：既美觀，也能取得更好的抗風效果；梁高?。哼m合于建筑高度受限橋梁，可縮短引橋長度，降低整體造價。9《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋總體布置10《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋5.2總體布置立面布置跨徑布置鋼箱梁橋的跨徑布置彈性很大，邊中跨比分布在0.5~1.0，但以0.6~0.8區(qū)間內(nèi)取值最為常見。為了方便工廠模塊化制造，跨徑與橫隔系間距保持倍數(shù)關系德國及日本部分連續(xù)鋼箱梁橋的邊中跨比統(tǒng)計11《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋梁高布置5.2總體布置等高度梁便于工廠化制造、運輸與安裝，適合頂推法施工變高度梁12《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋有效減少鋼材用量，適應截面抗彎需要5.2梁高取值鋼箱梁橋的梁高與結(jié)構體系、跨徑布置、截面形式及施工方法等因素相關綜合已有工程實例：簡支梁梁高一般取為跨徑的1/25~1/20連續(xù)梁梁高一般取為跨徑的1/30~1/25日本鋼箱梁橋高跨比取值13《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋變高度梁中支點 跨中等高度梁1/30~1/201/30~1/201/80~1/30總體布置單箱連續(xù)鋼箱梁橋高跨比5.2總體布置橫斷面布置按照所采用鋼箱主梁根數(shù)分為單箱和雙(多)箱截面。單箱截面橋?qū)捿^小時(通常在3車道以內(nèi))，采用單箱結(jié)構較經(jīng)濟。崇啟大橋14《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋單箱單室斷面(單幅橋梁3車道)5.2隨著橋?qū)捲龃?，可選擇增設橫肋/斜撐、倒梯形截面或者單箱多室橫肋單箱三室2502750

500125006505250126005002750

250125006500 36005250 300363004000箱外加勁斜桿3600 30004200斜撐腹板滿足橋面板受力要求，減小下翼緣寬，降低墩及基礎尺寸通過斜撐滿足橋面橫向受力，適應橋?qū)捁δ苄枨罂v、橫向分段分塊后便于制作及運輸總體布置15《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋5.2總體布置雙(多)箱截面為了避免單箱尺寸過大，引起制作、運輸、安裝與架設困難，或者箱板有效寬度折減過多，采用雙箱或多箱截面更合理。箱間橫聯(lián)Rio-Niterói橋-世界跨度最大的連續(xù)鋼箱梁橋廣州市同德圍南北高架橋-30m組合鋼箱連續(xù)梁橋16《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋京港澳高速保定互通組合鋼箱連續(xù)梁橋5.2總體布置橋面鋪裝厚度保持不變，腹板和頂板兩側(cè)對稱，底板保持水平，調(diào)整頂板坡度實現(xiàn)橫坡設置17《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋鋼箱梁橋橫斷面通常設有橫坡雙向橫坡與組合鋼板梁橋橫坡設置的區(qū)別？5.2總體布置水平制造(頂、底板對稱，腹板等高)，成橋時旋轉(zhuǎn)斜置。制作簡單，需要額外施工輔助裝置單向橫坡整體斜置非對稱傾斜18《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋底板水平，頂板與橋面同坡度，而兩側(cè)腹板不等高。降低了安裝難度，需考慮腹板高度差結(jié)構構造19《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋5.3結(jié)構構造5.3.1正交異性鋼橋面鋼橋面板是由蓋板、縱肋(順橋向)和橫肋(橫橋向)焊連而成。相互垂直縱、橫肋截面和間距不同，橋面板縱橫向剛度有差異，稱為正交異性(Orthotropic)板傳力路徑橫肋縱肋蓋板蓋板輕薄，縱肋截面尺寸較小、布置較密，橫肋截面尺寸較大、布置較疏輪載P鋪裝蓋板縱肋橫肋(橫隔板)20《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋P5.3蓋板板材類型：包括平鋼板和波紋鋼板受力特點：剛度小，集中輪載下易產(chǎn)生過大的局部變形，并形成局部應力高峰，導致兩大頑疾-疲勞開裂和橋面鋪裝破損構造要求：控制板厚和撓跨比結(jié)構構造行車道的蓋板厚度

（t≥14mm）人行道的蓋板厚度

（t≥10mm）蓋板撓跨比

（D/L<1/700）21《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋《公路鋼結(jié)構橋梁設計規(guī)范》(JTG

D64-2015)5.3加勁肋截面類型：包括開口式(平鋼板、正/偏球頭鋼板、不等邊角鋼和倒T形截面)和閉口式(倒梯形、U形和V形)結(jié)構構造開口式22《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋閉口式截面尺寸：確保不發(fā)生局部失穩(wěn)5.3作為縱肋使用345syhstf

12345345bhf

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橫肋一般采用倒T形截面，最小板厚不應小于8mm23《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋a

300mm,bs

165mm8

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10mm，200

h

360mm結(jié)構構造5.3布置間距：避免兩個極端間距過大 難以發(fā)揮加勁蓋板作用間距過小 不便于橋面板的制作與安裝《公路鋼結(jié)構橋梁設計規(guī)范》(JTG

D64-2015)縱肋宜等間距布置。不得已時，最大間距不宜超過最小間距的1.2倍開口縱肋間距：300mm~400mm閉口縱肋間距：600mm~850mm橫肋間距不大于3m，當采用開口縱肋；不大于4m，當采用閉口縱肋結(jié)構構造24《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋5.3剛度要求根據(jù)加勁效果不同，加勁肋分為剛性加勁肋和柔性加勁肋。二者區(qū)別在于加勁板的失穩(wěn)模式不同。宜按剛性加勁肋設計，提高蓋板局部剛度，滿足使用需求加勁板臨界荷載-剛度比關系基本概念剛性加勁肋：蓋板局部失穩(wěn)時在加勁肋處形成節(jié)線柔性加勁肋：加勁肋與蓋板共同撓曲柔性肋剛性肋臨界剛度比25《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋剛性肋的判別標準(按彈性板的屈曲理論)

*γ—單根加勁肋抗彎剛度與蓋板有效寬度內(nèi)抗彎剛度之比γ*—臨界剛度比結(jié)構構造剛性肋的構造要求5.3縱向加勁肋Il—單根縱肋繞Y-Y軸慣性矩It—單根橫肋繞X-X軸慣性矩μ—泊松比As,l—單根縱肋面積《公路鋼結(jié)構橋梁設計規(guī)范》(JTG

D64-2015)*l l1b橫向加勁肋*3 l t4

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1

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A10n,

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b蓋板26《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋XXYYYY結(jié)構構造5.3鋼橋面板連接連接類型：工廠連接和工地連接工廠連接是把蓋板、縱肋和橫肋焊接成正交異性橋面板單元蓋板和縱、橫肋連接一般用角焊縫；為避免蓋板和縱肋焊縫出現(xiàn)疲勞裂紋，用熔透焊代替角焊縫《公路鋼結(jié)構橋梁設計規(guī)范》(JTG

D64-2015)熔透深度不得小于縱肋厚度的80%，焊縫有效喉高不得小于縱肋的厚度縱肋與橫肋交匯時，橫肋開孔，而縱肋連續(xù)通過結(jié)構構造27《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋5.3工廠連接焊縫構造橫肋與蓋板焊縫在橫肋腹板頂部繞焊橫肋腹板開孔底部設置過焊孔受拉翼緣開口縱肋與橫肋連接橫肋與蓋板和U肋的焊接采取連續(xù)焊過過焊孔的堆焊方式進行填實橫肋腹板底部連續(xù)施焊繞過過焊孔受壓翼緣開口縱肋與橫肋連接縱肋與橫肋腹板單側(cè)角焊縫連接，防止縱肋壓屈閉口縱肋與橫肋連接結(jié)構構造28《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋5.3工地連接綜合考慮制作、運輸和施工架設等具體條件，決定橋面板單元如何劃分基本原則29《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋減少橋面板的工地連接；縱向接頭盡可能避開軌跡線，盡可能設置在中央隔離帶或安全帶；焊接接頭一般采取全熔透開坡口焊接，坡口表面需要打磨光滑蓋板工地連接應避免栓接，導致鋪裝層損壞結(jié)構構造5.3工地連接構造-適用于開口縱肋螺栓拼接單縫拼接雙縫拼接栓焊混合拼接30《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋結(jié)構構造5.3工地連接構造-適用于閉口縱肋焊接誤差容易調(diào)整改善接頭疲勞性能31《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋結(jié)構構造5.3控制主梁側(cè)向穩(wěn)定性高寬比大于6，且自由跨徑/寬度比大于65√345/fy時，需驗算整體穩(wěn)定性提高材料利用率，確保主梁全寬有效腹板間距不大于等效跨徑的1/5懸臂長度不大于等效跨徑的1/10等效跨徑如何確定？32《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋主梁整體構造主梁截面尺寸選擇應確保受力合理、用料經(jīng)濟，同時兼顧制作、運輸、安裝及維修養(yǎng)護等因素，注意控制截面高寬比和寬跨比結(jié)構構造5.3日本部分鋼箱梁橋主梁截面尺寸主梁節(jié)段運輸和安裝控制寬度和高度在3200~3600mm以內(nèi)主梁內(nèi)部維護與管理控制橫隔板過人孔寬度和高度不宜小于400×600mm高寬比控制在0.2~2.033《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋結(jié)構構造5.3翼緣與懸臂板主梁翼緣與懸臂板較薄，一般通過布置加勁肋，滿足安全與適用要求?？v向加勁肋布置條件《公路鋼結(jié)構橋梁設計規(guī)范》(JTG

D64-2015)34《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋主梁腹板間距大于受壓翼緣80倍受壓懸臂寬度大于其厚度12倍受拉懸臂寬度大于其厚度16倍縱向加勁肋構造要求受壓翼緣縱向肋間距小于板厚40倍，可放寬到80受拉翼緣縱向肋間距小于板厚80倍結(jié)構構造5.3主梁下翼緣加勁肋布置與上翼緣及橋面板布置要求略有不同縱向加勁肋開口肋閉口肋35《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋橫向加勁肋用于小跨徑直線箱梁及曲線箱梁間距為400-500mm用于中等跨徑及以上直線箱梁間距為800-1000mm下翼緣橫肋是箱內(nèi)橫向聯(lián)結(jié)系(橫隔板)一部分，間距與橫向聯(lián)系間距一致，采用T形截面結(jié)構構造5.3主梁下翼緣板構造-適應受力及功能需要下翼緣板寬下翼緣板厚在支座以外區(qū)域通常是等寬因支座布置需要，支點處對下翼緣局部加寬下翼緣寬度通常比腹板在下翼緣間距略大，便于與腹板焊連向箱外變厚36《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋向箱內(nèi)變厚

考慮節(jié)省鋼料，下翼緣板厚沿縱向通常是變化的向箱外變厚，使腹板以及橫隔板的尺寸標準化向箱內(nèi)變厚，施工方便且美觀結(jié)構構造5.3腹板鋼箱梁腹板與鋼板梁腹板受力狀態(tài)基本一致，腹板及其加勁肋構造要求可參考3.3.2和3.3.3節(jié)內(nèi)容橫隔板按位置分類：跨間橫隔板和支點橫隔板基本功能：限制主梁的畸變和橫向彎曲，支點橫隔板還將起到傳遞扭矩和分散支座反力的作用畸變37《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋橫向彎曲結(jié)構構造5.3跨間橫隔板的基本構造引入變量ρρ(0≤ρ≤1)反映橫隔板的挖空率bh38《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋A BH

=A

結(jié)構構造5.3按挖空率ρ的大小，跨間橫隔板分為實腹式、框架式和桁架式實腹式框架式桁架式0.4<ρ<0.8，橫隔板受力界于實腹式和桁架式ρ≥0.8，橫隔板退化為橫聯(lián)ρ≤0.4，橫隔板主要受剪適用于尺寸較小主梁39《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋?qū)τ诔叽巛^大主梁，可減輕自重結(jié)構構造5.3跨間橫隔板挖空部分構造結(jié)構簡單，加工制作方便，較常用加工制作困難，主要用于框架式橫隔板挖空部分留作通道，便于使用與維護，寬度不宜小于400mm，高度不宜小于600mm挖空區(qū)域周邊構造分為加勁式與包邊式。加勁式40《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋包邊式結(jié)構構造5.3跨間橫隔板的間距LD

6m,

L

50m

L

50m

LD

0.14L

1

且

20m,L—橋梁等效跨徑控制箱梁的翹曲應力與容許應力比為0.02~0.06，適用于跨徑小于200m的鋼箱梁橋《日本道路橋示方書》41《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋結(jié)構構造5.3支點橫隔板的基本構造多數(shù)采用實腹式橫隔板板厚大于跨間橫隔板，一般控制在50mm以內(nèi)橫隔板與底板的焊縫完全熔透支點橫隔板開口處采用外貼式鋼板進行加強結(jié)構構造42《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋5.3基本構造橫梁間距使用縱梁時，不超過6m不設縱梁時，最大間距為20m，跨中設置一道橫梁橫梁尺寸采用實腹式結(jié)構，梁高通常為主梁高度的3/4~4/5，不小于主梁高度的1/2，橫梁頂面與主梁同高43《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋橋面系的主要作用？5.3.3橋面系對于具有雙箱或多箱主梁的鋼箱梁橋，需要設置橋面系結(jié)構構造5.3中間橫梁縱梁

中間橫梁縱梁

橋面系構件連接構造魚形板搭接

2）腹橫端梁縱梁

橫端梁縱梁

1）腹板搭接2）腹板對接1）腹板縱梁與中間橫梁的連接板對接縱梁與端橫梁的連接橫梁與主梁的連接縱梁與橫梁及橫梁與主梁栓接縱梁端部上、下翼緣設置魚形板，傳遞彎矩結(jié)構構造44《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋5.3單箱梁橋直線橋支承斷面布置雙支座，且應對中布置連續(xù)彎梁橋支承斷面設置單支座，位置？理由？雙箱或多箱結(jié)構 各箱梁均需設置支座，注意控制各支座高差支座與臨時節(jié)點支座45《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋結(jié)構構造5.3臨時支點為了維修和更換支座方便，鋼箱梁橋應設置支承千斤頂?shù)呐R時支點加強結(jié)構支承加勁肋支承加勁肋構造參考3.3.3節(jié)46《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋結(jié)構構造結(jié)構分析47《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋結(jié)構分析48《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋5.4鋼箱梁橋結(jié)構分析方法概述鋼箱梁橋受力特點具有明顯的空間受力特征，上、下翼緣和腹板具有突出力學相關性與鋼板梁和鋼桁梁分析不同，需開展空間分析結(jié)構變形形態(tài)復雜，需考慮面內(nèi)和面外彎剪以及扭轉(zhuǎn)作用鋼箱梁橋空間分析方法精細化有限元分析結(jié)構分析5.4采用板殼單元和梁單元離散鋼箱梁橋各承力部件優(yōu)點 模擬部件力學行為及相互約束，結(jié)果可靠不足計算量大，耗時多用于設計校核完全板殼元模型49《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋板殼-梁混合單元模型鋼箱梁橋空間分析方法近似疊加分析結(jié)構分析5.4分開考慮鋼箱梁橋整體變形(橋面板視為箱梁上翼緣)和橋面板局部變形(橋面板視為支承在主梁腹板及橫梁上的二向受力部件)，再疊加各獨立變形產(chǎn)生的應力特點整體變形分析可采用梁格法，考慮荷載橫向分布的梁單元法橋面板局部變形分析可采用比擬正交異性板法、P.E.法、梁格法計算效率高，精度能滿足設計需要廣泛用于設計檢算50《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋結(jié)構分析5.4梁單元截面變形分析F按外荷載橫向分配后決定橫隔板布置滿足構造要求，則畸變和橫彎效應可忽略鋼箱梁橋近似疊加分析整體變形分析核心思想是將主梁(含鋼橋面板)模擬為空間梁單元51《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋結(jié)構分析5.4主要考慮面內(nèi)、外彎剪和扭轉(zhuǎn)作用梁的面內(nèi)、外彎剪力學分析已在《材料力學》介紹！梁的扭轉(zhuǎn)分析需考慮均勻扭轉(zhuǎn)假定(θ'為常數(shù))下自由扭轉(zhuǎn)分析以及考慮扭率變化的約束扭轉(zhuǎn)分析箱梁自由扭轉(zhuǎn) 截面可自由翹曲能量原理截面翹曲

u

d

x剛性扭轉(zhuǎn)切向位移dxv

xP點切應變x,sd

u

v

s

x

22xkAdAd

xd

M

Gdx 2

,s

dx

xuv

ρ θxzPykdxM

GJ

d

x

2,sAdAJ

dx扇性坐標扭轉(zhuǎn)常數(shù)P點切應力

,sM

k

J

空間梁內(nèi)力分析52《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋箱梁約束扭轉(zhuǎn)結(jié)構分析5.4截面翹曲受到約束截面任意P點存在翹曲正應力和切應力引入雙力矩B

d

dxB

EI截面凹凸參數(shù)截面翹曲

u

dxP點正應變

d

I

P點正應力

B

P點切應力

k,sMJ

dB

S

dxI

t自由扭轉(zhuǎn)剪應力約束扭轉(zhuǎn)剪應力綜上，箱梁扭轉(zhuǎn)分析的關鍵是確定彎剪內(nèi)力、扭矩Mk和雙力矩B廣義主扇性慣性矩薄壁梁分析的矩陣位移法注意：單元剛度矩陣見講義53《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋結(jié)構分析5.4考慮剪力滯效應箱梁正應力分布確定有效截面按經(jīng)典彎扭理論計算截面最大應力寬板局部屈曲后正應力分布板件平截面假定不成立！54《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋主梁壁板應力分析寬翼緣受剪力滯與局部屈曲效應影響，應力分布不均勻描述有效截面重要參數(shù)結(jié)構分析5.4板件有效寬度考慮剪力滯效應的板件有效寬度bse與原始寬度及受力狀態(tài)相關！snpssee,ibb

i

1ssnpnseff

,se,i

is,

jAA

b t

i

1

j

1bse,i,

ti—第i塊板有效寬度和實際厚度np

—翼緣板被腹板分割的板段數(shù)sAs,j,

ns—有效板寬內(nèi)第j根加勁肋面積和總數(shù)Aeff,s—有效截面積t

e1

e2 B bs

e3 b1

b2

b3bs

bs

bs/2 /2

e2 As如何確定？55《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋結(jié)構分析5.4考慮剪力滯效應的板件有效寬度近似公式《公路鋼結(jié)構橋梁設計規(guī)范》(JTG

D64-2015)《鐵路橋梁鋼結(jié)構設計規(guī)范》(TB

10091-2017)e,i

ie,i

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bibsbbbsbbs

b

0.05

(1.1

2

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)b0.05

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i

0.30

i

0.15

簡支、連續(xù)、懸臂箱梁跨中斷面e,i ie,i

e,i

bsbsbs

b

0.02

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3.2

bi

4.5(bi

)2

]b 0.02

bi

0.30

bi

0.30

0.15

bi

簡支、連續(xù)、懸臂箱梁中支點斷面tbs/2bs

e1

e2 b2b1Bbsb3bs/2

e2

e3 As等效跨徑l與有效截面位置和支承情況相關56《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋結(jié)構分析5.4有效截面所屬等效跨徑《公路鋼結(jié)構橋梁設計規(guī)范》(JTG

D64-2015)《鐵路橋梁鋼結(jié)構設計規(guī)范》(TB

10091-2017)跨中斷面57《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋跨中斷面中支點斷面中支點斷面中支點斷面跨中斷面結(jié)構分析5.4考慮板件局部屈曲后強度的有效寬度bpenpnseff

,ce,i

is,

jAi

1 j

1A

b t

bp

,

b

,t

—第i塊板有效寬度、原始寬度和厚度e,i i inp—受壓翼緣板被腹板/剛性縱肋分割的板段數(shù)As,j,

n—有效板寬內(nèi)第j根加勁肋面積和總數(shù)Aeff,c—有效截面積ρi—第i塊板的局部穩(wěn)定折減系數(shù)npppee,i

i

ii

1b

np

i

1b

b剛性加勁板的有效截面58《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋柔性加勁板的有效截面如何確定？結(jié)構分析5.4受壓翼緣板件局部穩(wěn)定折減系數(shù)ρ《公路鋼結(jié)構橋梁設計規(guī)范》(JTG

D64-2015)板件越寬/薄，因局部失穩(wěn)所致材料利用率低！

00221-2ppp

1

p

0.4

2

1

14

1

1

1

1

p

0.4

2

1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.10.0010203060708040 50寬厚比（b/t）局部穩(wěn)定折減系數(shù)σcr,

k,

fy—加勁板彈性屈曲應力、屈曲系數(shù)和鋼材屈服強度bp—計算寬度ff

cr

b

y

1.05

p

y

1

E

k

t

ε0—系數(shù)

0.8

p

0.4

p

—相對寬厚比

p

=開口剛性肋閉口剛性肋柔性肋取加勁肋間距bi取加勁肋腹板間距取相鄰腹板間距或腹板到懸臂端距離ρ與寬厚比關系59《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋結(jié)構分析5.4考慮剪力滯和局部穩(wěn)定雙重影響的板件有效寬度besnpee,ibb

i

1snpne,i

is,

jAeffA

b t

i

1

j

1b —同時考慮剪力滯和局部穩(wěn)定影響的受壓e,i翼緣第i塊板有效寬度e,ie,iibse,j

bpbb

體現(xiàn)剪力滯效應的全段板寬折減因子60《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋受拉翼緣有效寬度？結(jié)構分析5.4l61《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋uhc

dullc

dB MxBu2

ActdMx2

A

tB MxB 2

A

t

td—橫隔板厚度cA

—橫隔板周邊圍成區(qū)域面積主梁橫隔板應力分析橫隔板受力特征取決于結(jié)構形式！實腹式橫隔板 橫隔板面內(nèi)受剪結(jié)構分析5.4框架式橫隔板確定橫向框架外荷載P1與P2，再進行彎曲應力復核P1表示框架上翼緣承受面內(nèi)切應力合力u lBl Mx=

Mx

B

+B

h

2hP1

utd

Bu

P2用于計算因橫梁/肋彎曲引起腹板局部撓曲確定框架上、下翼緣和腹板內(nèi)最大應力！62《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋結(jié)構分析5.4桁架式橫隔板桁架斜桿內(nèi)力保持為軸線方向b63《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋c bb x bc bM

Mx

4

A

A

2A

A

L

, X形桁架L

，

V形桁架Lb—斜腹桿長度Ab—單根斜腹桿的截面積結(jié)構分析5.4經(jīng)典鋼橋面板分析橋面板受力的三個基本體系主梁體系橋面體系蓋板體系橋面板整體作為主梁上翼緣,所受應力由整體分析決定！考慮支承于相鄰腹板和橫梁的加勁板受力橋面板局部撓曲分析考慮支承于加勁肋上的各向同性連續(xù)板受力薄膜受力不控制設計！64《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋橋面板局部撓曲分析鋼橋面板局部撓曲分析的目的是確定加勁板在橋面荷載下局部變形及應力結(jié)構分析5.4主要考慮二維加勁板的彎扭變形比擬正交異性板方法比擬正交異形板方法、

P.E.法、梁格法計算方法M

yMTyMTxMxM

y+dM

yMx+dM

xV

yV

y+dV

yVx+dV

xxMTx+dMTxMTy+dMTyy

PVxa=dxb=dy把縱、橫肋分攤到蓋板上，將加勁板理想化為一個無肋而等厚的構造正交異性板建模思想板的平衡方程

4w

p

x,

y

4wDx

x4

2H

x2

y2

Dy

4w

y4a,

b—橫肋與縱肋的間距Ix,

Iy—相鄰縱、橫肋間板段繞其形心軸的慣性矩Jx0,Jy0—單根縱、橫肋的抗扭慣性矩h—蓋板原始厚度p,w—構造正交異性板橫向分布荷載及撓度xxEIbD

yyEIaD

JGh3G

J

H

+x0

y

0

6 2

b a

沿板縱向單位寬度抗彎剛度沿板橫向單位寬度抗彎剛度縱、橫向單位寬度抗扭剛度65《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋橋面體系應力分析結(jié)構分析5.4M

yMTyMTxMxM

y+dM

yMTy+dMTyMx+dM

xV

yV

y+dV

yVx+dV

xyxMTx+dMTxPVxa=dx

b=dy

引入邊界條件：1、構造正交異性板支承在主梁腹板上的兩條縱邊假定為簡支2、構造正交異性板支承在橫隔板上的兩條橫邊假定為簡支，而在橫梁上則為彈性支撐一般由數(shù)值法、級數(shù)展開近似計算撓度求解思路222x

2w G

JJ

y

0

2wMx

Dx

x0

x

2

ba

y

2w G

Jx0J

y

0

2wMy

Dy

y2

2

ba

Gh3

2wMxy

6

x

y單寬板內(nèi)力66《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋結(jié)構分析5.4P.E.法把縱肋均勻分攤到蓋板上，并將其考慮為簡支在腹板/橫肋上的正交異性連續(xù)板。基本思想計算步驟分為兩個階段：1、假定橫肋的剛度為無窮大（剛性支撐）閉口縱肋開口縱肋2、考慮橫肋的彈性變形影響，修正第1階段所得內(nèi)力Dy

0Dy

0，H

0階段1階段267《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋結(jié)構分析5.4梁格法實現(xiàn)完全數(shù)值分析，提高計算效率引入目的精度分析梁格法忽略板的面內(nèi)剪切剛度，只有梁格布置越密，計算結(jié)果更符合實際建模思想把加勁板從肋的中間分開，并歸并到縱、橫肋上去，構成格子梁體系，以此代替正交異性連續(xù)板每根縱、橫肋均采用與其中心線相重合的梁單元模擬通過桿系結(jié)構有限元分析逼近加勁板彎曲內(nèi)力68《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋鋼箱梁橋設計檢算69《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋鋼箱梁橋設計檢算5.5按結(jié)構組成，包括主梁、正交異性鋼橋面、橋面系檢算為滿足結(jié)構服役可靠性，應進行承載能力極限狀態(tài)與正常使用極限狀態(tài)檢算參考《公路鋼結(jié)構橋梁設計規(guī)范》(JTG

D64-2015)，《鐵路橋涵設計規(guī)范(極限狀態(tài)法)》(Q/CR9300-2018)70《鋼橋》第5章

鋼箱梁橋5.5.1

鋼箱梁檢算主要內(nèi)容鋼箱梁承載能力極限狀態(tài)檢算鋼箱主梁強度校核(彎曲正應力、剪應力、局部承壓應力以及復合應力分析)鋼箱主梁整體穩(wěn)定；加勁板件局部穩(wěn)定；鋼箱梁抗傾覆性能驗算；鋼箱梁抗疲勞性能驗算