鋼箱梁設(shè)計驗算專題

鋼橋設(shè)計專題CDN后處理規(guī)范驗算3第二體系&板梁模型4目錄鋼箱梁常用的建模方法1構(gòu)造設(shè)計&建模要點2Ⅰ.鋼箱梁常用的建模方法建模方法單梁梁格體系梁格體系/板梁體系精細(xì)化程度建模難度Ⅰ.建模方法鋼箱梁常見的結(jié)構(gòu)形式匝道橋多主梁式結(jié)構(gòu)單箱多室寬橋Ⅰ.建模方法MIDAS鋼橋解決方案鋼橋分析常規(guī)結(jié)構(gòu)工字鋼梁箱型鋼梁異形結(jié)構(gòu)分叉箱梁寬彎箱梁斜交箱梁設(shè)計梁單元板單元強度驗算穩(wěn)定驗算疲勞驗算細(xì)部分析板單元第二體系疲勞分析火災(zāi)分析傾覆驗算撓度驗算單箱多室Ⅱ.構(gòu)造設(shè)計&建模要點Ⅱ.構(gòu)造設(shè)計橋面板通規(guī)：混凝土為0.3根據(jù)規(guī)范驗算：8.2.1/8.2.3/8.2.4對于正交異性橋面板的構(gòu)造要求。Ⅱ.構(gòu)造設(shè)計橋面板板厚縱肋尺寸橫肋/橫隔板最大間距行車道：母板t≥14mm，加勁肋腹板t≥8mm人行道：母板t≥10mm間距：宜等間距布置或dmax≤最小1.2×dmin尺寸：閉口肋閉口縱肋：dmax≤4m開口縱肋：dmax≤3mⅡ.構(gòu)造設(shè)計橋面板正交異性橋面板Ⅱ.構(gòu)造設(shè)計翼緣板剛性加勁肋：母板（被加勁板件）失穩(wěn)時在加勁肋處形成節(jié)線，為加勁間母板的局部失穩(wěn)，母板的受力近似于由簡支邊或加勁肋圍成的局部板件。柔性加勁肋：失穩(wěn)時加勁肋與母板共同變形，母板的受力與正交異性板較接近，為加勁板件整體失穩(wěn)。具有剛性加勁肋的母板，其歐拉應(yīng)力σcr隨加勁肋剛度的增加而保持不變；具有柔性加勁肋的母板，其歐拉應(yīng)力σcr隨加勁肋剛度的增加而增大。Ⅱ.構(gòu)造設(shè)計翼緣板臨界剛度翼緣板加勁肋類型的判定Ⅱ.構(gòu)造設(shè)計翼緣板8.3.2厚度與加勁肋間距驗算5.1.6加勁肋剛度驗算Ⅱ.構(gòu)造設(shè)計翼緣板Ⅱ.構(gòu)造設(shè)計不設(shè)加勁肋設(shè)置縱肋受壓：伸出肢寬L≤12t受拉：伸出肢寬L≤16t條件：腹板間距L＞80t或伸出肢寬＞16t間距尺寸：板端外緣肋應(yīng)為剛性加勁肋受壓：d≤40t，應(yīng)力很小d≤80t受拉：d≤80t設(shè)置縱、橫肋：宜按剛性加勁肋設(shè)計翼緣板翼緣板Ⅱ.構(gòu)造設(shè)計腹板、橫隔板按受力狀態(tài)設(shè)計構(gòu)造按受壓加勁肋設(shè)置尺寸和剛度Ⅱ.構(gòu)造設(shè)計腹板、橫隔板Ⅱ.構(gòu)造設(shè)計腹板、橫隔板Ⅱ.構(gòu)造設(shè)計受壓加勁肋5.1.5受壓加勁肋尺寸Ⅱ.構(gòu)造設(shè)計受壓加勁肋5.1.6受壓加勁肋剛度Ⅱ.構(gòu)造設(shè)計受壓加勁肋Ⅱ.構(gòu)造設(shè)計小結(jié)Ⅱ.工程概況多箱單室簡支鋼箱梁，跨徑40m，橋面寬度28.2m。雙向6車道，汽車等級為城市A級，設(shè)計等級：一級截面形式：分離式截面，橫向6片鋼箱梁。荷載信息荷載大小備注單個箱室隔板重0.408KN施工階段荷載橋面鋪裝（每片梁）11.75KN/m偏心2.75m防撞護欄9.42KN/m升降溫一致護欄偏心（距邊梁中線）2.9m按照規(guī)范加載建模信息Civil的通用建模流程Ⅱ.建模要點分析結(jié)果

內(nèi)力應(yīng)力變形反力結(jié)構(gòu)剛度邊界條件荷載材料、截面、節(jié)點單元外部邊界、內(nèi)部邊界自重、二期預(yù)應(yīng)力荷載收縮徐變溫度荷載支座沉降移動荷載設(shè)計結(jié)果

承載能力正常使用彈性階段建模流程PSCRC施工成橋求解前處理后處理驗算JTGD64-2015鋼材材料1、材料物理性能及強度參考《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計規(guī)范》(JTGD64)、《碳素結(jié)構(gòu)鋼》(GB/T700-2006)、《低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼》(GB/T1591-2008)

2、強度與厚度有關(guān)，計算不同應(yīng)力點所采用的強度值可能不同。采用“公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計規(guī)范（JTGD64-2015）”材料Ⅱ.建模要點Civil和CDN中可添加新材料，在CDN中可修改材料等級。強度與厚度有關(guān)，CDN將根據(jù)不同應(yīng)力點對應(yīng)的板厚調(diào)用不同的材料強度值。JTGD64-2015鋼材材料Ⅱ.建模要點JTGD64-2015鋼梁截面1、截面中任意設(shè)置縱向加勁肋，計算截面特性值時考慮縱向加勁肋剛度2、箱型鋼梁截面中B1~B6之間的分界線指的是腹板內(nèi)側(cè)與頂?shù)装宓慕稽c支持鋼結(jié)構(gòu)橋梁最常用的箱形鋼梁、工形鋼梁、單箱多室鋼箱梁。截面支持板肋、T形肋、U形肋等加勁肋形式，可以自動計算截面特性。3、加勁肋間隔以加勁肋中心為基準(zhǔn)點布置4、規(guī)范中第7章鋼板梁使用工字鋼梁，第8章鋼箱梁使用箱型鋼梁Ⅱ.建模要點鋼梁截面的定義橋面1橋面3橋面2左腹板右腹板Ⅱ.建模要點導(dǎo)入CAD文件Ⅱ.建模要點dwgdxfmcb將每片梁的中心線作為主梁單元線橫隔板及翼緣板下的橫肋構(gòu)造均對橫向聯(lián)系有貢獻，需建立橫向聯(lián)系梁模擬橫向聯(lián)系梁頂板的重疊區(qū)域，通過材料容重來折減疲勞車輛荷載車輛荷載名稱：車輛荷載類型：車輛荷載名稱：車輛荷載類型：車輛荷載名稱：車輛荷載類型：Ⅱ.建模要點疲勞模型Ⅱ的多車道折減，體現(xiàn)在損傷系數(shù)r4溫度梯度荷載Ⅱ.建模要點英國規(guī)范（BS5400）對溫度梯度的規(guī)定梯度升溫梯度降溫CDN的設(shè)計流程Ⅱ.模型建立導(dǎo)入模型信息及分析結(jié)果根據(jù)D64-15設(shè)計驗算建模分析生成分析結(jié)果定義鋼梁截面，考慮縱向加勁肋計算截面特性增加三個疲勞荷載模型，用于疲勞分析分析計算內(nèi)力、撓度及支反力值調(diào)用civil的分析結(jié)果調(diào)用civil的內(nèi)力值，判定截面受力狀態(tài)，調(diào)用相應(yīng)有效截面。計算應(yīng)力值，進行各截面驗算。調(diào)用civil的支反力及撓度值們進行抗傾覆及撓度驗算、預(yù)拱度計算。Civil無法輸出鋼梁的剪應(yīng)力Ⅲ.CDN后處理規(guī)范驗算公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計規(guī)范（JTGD64-2015）Ⅲ.規(guī)范驗算243傾覆要求：①支座始終受壓

②穩(wěn)定性系數(shù)>2.5計算撓度值不超過限值撓度考慮有效截面強度&穩(wěn)定1疲勞模型I疲勞模型II疲勞類型序號驗算項規(guī)范條款承載能力極限狀態(tài)驗算1軸心受拉構(gòu)件強度驗算（法向應(yīng)力）5.2.1-12軸心受壓構(gòu)件強度驗算（法向應(yīng)力）5.2.2-13軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定驗算（法向應(yīng)力）5.2.2-24拉/壓彎構(gòu)件腹板應(yīng)力驗算（剪應(yīng)力、同時作用比）5.3.1-6～5.3.1-3~45拉/壓彎構(gòu)件腹板最小厚度驗算（剪應(yīng)力）5.3.36拉/壓彎構(gòu)件腹板加勁肋驗算（剪應(yīng)力、法向應(yīng)力）5.3.37拉/壓彎構(gòu)件翼緣板彎曲正應(yīng)力驗算（法向應(yīng)力）5.4.1/5.3.1-1~28拉/壓彎構(gòu)件整體穩(wěn)定驗算（法向應(yīng)力）5.4.2/5.3.2其他驗算9抗傾覆驗算4.2.210撓度驗算及預(yù)拱度4.2.3～4.2.411疲勞驗算5.5.1~5.5.9痛點一：計算有效截面–考慮局部穩(wěn)定Ⅲ.規(guī)范驗算程序根據(jù)毛截面應(yīng)力，判斷截面上下緣的受力狀態(tài)，對于受壓狀態(tài)翼緣考慮局部穩(wěn)定影響，計算有效截面。加勁板彈性屈曲系數(shù)k的計算局部穩(wěn)定折減系數(shù)ρ的計算Ⅲ.規(guī)范驗算計算局部穩(wěn)定影響的截面有效剛度計算局部穩(wěn)定影響的有效寬度/面積輸入彈性屈曲系數(shù)輸入加勁肋間距bi痛點一：計算有效截面–考慮局部穩(wěn)定Ⅲ.規(guī)范驗算痛點一：計算有效截面–考慮剪力滯Ⅲ.規(guī)范驗算輸入計算跨徑L計算等效跨徑l計算剪力滯影響的有效寬度/面積計算剪力滯影響的截面有效慣性矩痛點一：計算有效截面–考慮剪力滯Ⅲ.規(guī)范驗算痛點一：計算有效截面–同時考慮局部穩(wěn)定和剪力滯Ⅲ.規(guī)范驗算痛點一：計算有效截面–同時考慮局部穩(wěn)定和剪力滯程序根據(jù)規(guī)范計算生成三種有效截面：全截面受壓：考慮截面“上緣局穩(wěn)、下緣局穩(wěn)梁段向下彎曲：考慮截面“上緣局穩(wěn)+剪力滯、下緣局穩(wěn)梁端向上彎曲：考慮截面“上緣剪力滯、下緣局穩(wěn)+剪力滯Civil毛截面應(yīng)力計算，目的是確定應(yīng)力符號，判定截面的受力狀態(tài)，進而調(diào)用相應(yīng)的有效截面。點位坐標(biāo)根據(jù)毛截面特性值取值。CDNCivil根據(jù)規(guī)范計算出三種有效截面，對應(yīng)分別生成三個邊界組，可分不同施工階段激活。Ⅲ.規(guī)范驗算痛點二：整體穩(wěn)定折減系數(shù)軸壓構(gòu)件長細(xì)比彎曲相對長細(xì)比彎扭相對長細(xì)比痛點二：整體穩(wěn)定折減系數(shù)的確定彎扭模態(tài)整體穩(wěn)定折減系數(shù)單軸對稱雙軸對稱彎曲模態(tài)整體穩(wěn)定折減系數(shù)Ⅲ.規(guī)范驗算1、軸心受拉構(gòu)件強度驗算1.軸心受拉構(gòu)件強度驗算根據(jù)截面厚度確定fdⅢ.規(guī)范驗算2、軸心受壓構(gòu)件強度驗算—按5.1.7計算Ⅲ.規(guī)范驗算3、軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定驗算=Ⅲ.規(guī)范驗算4、拉/壓彎構(gòu)件腹板應(yīng)力驗算Ⅲ.規(guī)范驗算4、拉/壓彎構(gòu)件腹板應(yīng)力驗算根據(jù)10個成分（Fx-min、Fx-max、Fz-min、Fz-max、Mx-min、Mx-max、My-min、My-max、Mz-min、Mz-max），分別獲取基本組合類型下每個組成同時發(fā)生的內(nèi)力組。Ⅲ.規(guī)范驗算5、拉/壓彎構(gòu)件腹板最小厚度驗算根據(jù)截面參數(shù)，獲取腹板計算高度hw值：hw=H

Ⅲ.規(guī)范驗算6、拉/壓彎構(gòu)件腹板加勁肋驗算≥≥計算橫向加勁肋間距a的范圍：a≤1.5hw或計算值判定縱、橫向加勁肋慣性矩Ⅲ.規(guī)范驗算6、拉/壓彎構(gòu)件腹板加勁肋驗算a有三種值：“正值”表示橫向加勁肋最大間距。“-”表示，因未設(shè)置加勁肋，無需計算a。“-1”表示，需要改變加勁肋設(shè)置，在該加勁肋設(shè)置情況下，無法滿足應(yīng)力的要求。a≤1.5hw或計算值縱肋慣矩實際值縱肋慣矩最小值橫肋慣矩最小值根據(jù)截面縱向加勁肋尺寸計算如默認(rèn)值為0，表示在驗算過程中程序按照規(guī)范或書籍自動計算變量值。Ⅲ.規(guī)范驗算7、拉/壓彎構(gòu)件翼緣彎曲正應(yīng)力驗算頂板強度底板強度Ⅲ.規(guī)范驗算8、拉/壓彎構(gòu)件整體穩(wěn)定性驗算h/b0=2000/4057=0.49<=6L1/b0=38000/4057=9.4<=65Ⅲ.規(guī)范驗算8、拉/壓彎構(gòu)件整體穩(wěn)定性驗算彎扭相對長細(xì)比彎曲相對長細(xì)比Ⅲ.規(guī)范驗算8、拉/壓彎構(gòu)件整體穩(wěn)定性驗算彎曲相對長細(xì)比彎扭相對長細(xì)比軸壓構(gòu)件長細(xì)比Ⅲ.規(guī)范驗算9、抗傾覆驗算9.抗傾覆驗算同標(biāo)準(zhǔn)組合Ⅲ.規(guī)范驗算10、撓度驗算及

預(yù)拱度9.抗傾覆驗算10.撓度驗算及預(yù)拱度混規(guī)：人群+汽車混規(guī)：0.7混規(guī)：0.7鋼筋混凝土受彎構(gòu)件：可變荷載計算撓度設(shè)計值計算預(yù)拱度Ⅲ.規(guī)范驗算11、抗疲勞驗算Ⅲ.規(guī)范驗算11、抗疲勞驗算51/32×106/2百萬次5×106/5百萬次2×106/2百萬次1×108/1億次疲勞壽命與波動應(yīng)力、構(gòu)件幾何形狀、試驗條件相關(guān)。Ⅲ.規(guī)范驗算11、抗疲勞驗算可顯示疲勞參數(shù)表格，便于參數(shù)修改。定義疲勞細(xì)節(jié)參數(shù)可驗算縱向任意位置、截面任意點位。自動采用模型Ⅰ或模型Ⅱ進行疲勞驗算。用戶可自定義各點位疲勞應(yīng)力類型。疲勞正應(yīng)力驗算表格疲勞應(yīng)力包絡(luò)圖疲勞應(yīng)力幅Ⅳ.第二體系&板梁模型Ⅳ.第二體系正交異性橋面板的受力體系鋼橋面板除了有橋面板和橋面系作用之外，還作為主梁的一部分發(fā)揮作用。同時又作為主梁的上翼緣部分共同受力，其結(jié)構(gòu)行為非常復(fù)雜。傳統(tǒng)的分析方法是把它分成三個結(jié)構(gòu)體系加以研究由面板和縱肋組成主梁的上翼緣，與主梁一同構(gòu)成主要承重構(gòu)件——主梁體系第一體系：此體系產(chǎn)生的變形應(yīng)為鋼箱梁的整體變形?？梢园凑粘醯攘簭澢碚撚嬎?。由縱肋、橫肋和橋面板組成的結(jié)構(gòu)——橋面系第二體系：該部分變形包括沿橋縱向的變形和沿橋橫向的變形，變形后是一個曲面。橋面板，它被視作支承在縱肋和橫肋上的各向同性連續(xù)板——