钢板梁桥的设计
跨径在10~25米的梁桥,采用单一成形的H型钢就行。超过此跨径的桥梁,单一构件不再适用,而需要采用由适当尺寸的钢板组合而成的钢板梁。其断面形式有:Ⅰ形断面、π形断面、箱形断面等。这里以最基本的Ⅰ形断面为例,讲解简支钢板梁桥的计算。
计算要点
主梁断面的设计----根据设计弯矩假定断面尺寸,计算
此断面的弯曲应力、剪应力,重新
确定断面;
主梁的断面变化----知道断面变化的原因,了解断面变
化和抵抗弯矩;
主梁的联接----------着眼于母材的应力分布,用高强螺
栓、摩擦结合方式进行设计;
加劲肋的设计--------知道加劲肋的意义,将其作为“柱”
进行长细比的计算,根据支持反力
可以决定断面尺寸。
、构造和设计流程1
简支钢梁桥的设计流程:
(1)设计条件
跨径、幅宽、活荷载、钢材种类、
甲方的要求等
(2)初步设计
根据设计条件确定个构件的大概尺
寸。初步设计中,最重要的是确定
主梁间距。
(3)桥面板的设计
桥面板的设计中,最重要的
是确定面板厚度和钢筋量。
(4)主梁的设计
主要确定主梁的断面、断面
变化、联接、加劲肋等。
(5)横梁(横联)的设计
分为“端横梁(联)”和“中
横梁(联)”两种,能使桥梁
成为一个整体。主要采用桁
架形式,构件采用槽钢或角
钢
(6)下平纵联的设计
平纵联主要是为了抵抗风荷载
等横向荷载而设置,所以平纵
联设置在边梁的内侧。一般采
用角钢。
(7)支承的设计
根据支点反力(剪力)设计。
2、设计条件:
形式
简支梁桥跨径(m)20~40
40~70
50~100
100~180
80~160
140~450(1)桥型:主要根据跨径决定;连续梁桥桁梁桥斜拉桥拱桥悬索桥
(2)活荷载:与道路等级有关
(4)使用的材料、材质:主要包括钢材和水泥
(5)采用的规范
3、初步设计:
(1)主梁及其他的间距主梁间隔由桥面板的跨径决定。主梁间隔大,桥面板增厚,会
导致恒载的增加;主梁间隔小,会导致主梁根数的增加。
(2)横梁(横联)的间距
(3)平纵联的间距
(4)竖向加劲肋的间距
(5)断面变化的位置
(6)主梁联结的位置
主梁在工厂制作,然后运到工地组装。因此首先要将主梁分段。一般道路为12米一段。现场联结位置要在强度有富余的位置处进行,要避开跨中位置。而且要在竖向加劲肋的中央位置处联结。
4:桥面板的设计
桥面板如下图所示,上面有铺装层,并直接受到车辆荷载的作用。本设计例以边梁上的桥面板悬出部为例进行设计。
桥面板厚的算式
当L>0.25m时
h=80L+210(mm);
当0<L<0.25m时
h=280L+160(mm);
(1)作用于桥面板的弯矩
作用于桥面板的荷载如下图所示,恒载有:铺装层、桥面板、栏杆的自重;活荷载有:T荷载的后轮重、冲击荷载以及作用于栏杆上的水平力。
铺装: 22.5 0.05 0.395 0.395/ 2 0.0878桥面板: 24.5 0.202 0.160 / 2 0.395 0.395/ 2 0.3459栏杆座: 24.5 0.41 0.40 0.595 2.3907栏杆: 0.65 0.695 0.4518 M d 3.2762 KN m
与行车方向垂直的桥面板主筋的计算用弯矩: PT L 100 0.145 M l i 33.0673KN m 包含了冲击荷载 1.30 L 0.25 1.30 0.145 0.25 栏杆上作用的水平力引起的弯矩: M H 2.5 1.10 0.05 0.202/ 2 3.1275 KN m
弯矩合计: M M d M l i M H 3.2762 33.0673 3.1275 39.4710 KN m 3.95 107 N mm配力筋采用的弯矩: M l i 0.15 L 0.13 PT
0.15 0.145 0.13 100 15.1750 KN m 1.52 107 N mm
(2)桥面板断面的确定断面决定的内容包括:单宽钢筋量As的确定、假定板厚下的有效高d的确定。
d C1σca (N/mm2) 8 9 10
M;As C2 M b bσsa=180 N/mm2 C1 0.8492 0.7778 0.7201 C2 0.00755 0.00833 0.00909σsa=200 N/mm2 C1 0.8729 0.7981 0.7379 C2 0.00655 0.00724 0.00791 C2 0.01055 0.01161 0.01263
σsa=140 N/mm2 C1 0.8001 0.7357 0.6835
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