波形钢腹板桥梁课程设计

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1、钢混凝土组合结构桥梁课程设计学 院： 土木工程学院专业班级：桥梁 1301姓名： 唐瑞龙学号： 201301010128指导老师： 刘志文2017 年 1 月 2 日摘要：钢混凝土组合结构桥梁是目前桥梁工程中应用十分广泛的一种结构，与混凝土桥 梁、钢桥并列齐名！在欧美、日本等国家，钢混凝土组合桥梁的应用十分广泛，国内最近 几年开始逐渐关注并建设。由于传统PC箱梁桥有跨中下挠、梁体开裂等缺点，经过大量的 研究，波形钢腹板桥梁得到了极大的发展，本次课设就是运用Midas软件对波形钢腹板简支 梁桥进行建模、分析，让我们熟悉波形钢腹板桥的变形及力学性能。关键词：波形钢腹板；内力分析；迈达斯目录一：技术

2、参数及设计内容2二：材料及截面3-5三：简支梁建模过程5-8四：运行结果9-11一：技术参数1. 荷载及公路等级：公路-II级，两车道，二级公路；2. 设计车速：80km/h。2. 结构形式：简支梁；3. 计算跨径：L=40.0m；桥宽：B=12.0m4. 防撞护栏采用新泽西护栏（宽度50cm,高100cm,具体重量请根据自己拟定的图纸 计算）；5. 桥面铺装采用：1cm厚的沥青改性防水层，9cm厚的沥青混凝土；6. 材料：混凝土：主梁顶、底板采用 C50 混凝土；钢 材：波形钢腹板采用Q345C （屈服应力：345MPa；设计荷载作用下 允许剪应力为 120MPa）；预应力钢束：015.2高

3、强度低松弛钢绞线（抗拉强度标准值为f = 1860MPa，pk抗拉强度设计值f = 1260MPa，正常允许拉应力f = 1209MPa。）tk tk7. 施工方法：满堂支架施工。设计及计算内容1. 根据所给技术参数拟定波形钢腹板PC预应力混凝土简支梁桥相关参数（主梁、 波形钢腹板以及顶、底板预应力钢束、体外束等）；2. 计算结构在自重（一期恒载+二期恒载）作用下支座反力和截面内力（弯矩、 剪力）；3计算结构在公路-II级荷载作用下的内力包络图（弯矩、剪力）；4. 对正常使用极限状态下跨中截面混凝土顶、底板外缘应力进行验算； 提示：根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第7.1.5条，使

4、用阶段预应力混凝土受弯构件正截面混凝土最大压应力应符合下式规定：G +G 0.5fkc pt ck GG其中：kc为荷载标准组合下截面边缘混凝土的压应力；pt为由预加力产生的 混凝土拉应力。5. 对正常使用极限状态下支点截面波形钢腹板的剪应力进行验算。提示：设计荷载作用下波形钢腹板的剪应力应根据下式验算p p d，pp = p +P其中：d 设计荷载下（标准荷载）波形钢腹板的剪应力，d Q T ,Q 为由竖向剪力引起的剪应力，为由扭矩引起的剪应力，此处简化暂令p = QT 0.0 ； Q ht，其中Q为竖向剪力，为波形钢腹板的高度，为波形钢腹 板的厚度）；p 二 120MPao二：材料及截面1

5、.定义材料材料号:弹性数据i殳计类型:JTG04tS)5 七r andl oSU规范:洞材 规范: 藪据库:售称：I高强度低松弛润姣线1勺规范1数据库:2.定义截面波形钢腹板的厚度一般为8mm22mm,借鉴Cognac桥，高跨比一般为1/20左右，因此梁 高取 2.3m钢腹板中， h/a 一般在 0.40.6，直板段与斜板段宽度相等。故取 a=0.46m， b=0.4m， h=0.23m新泽西防护栏设计：la50混凝土标号采用C30,通过计算配筋，截面积A=0.2642m2三：建模建模过程：1）建立项目2）建立节点，建立单元，建立节点单元可以直接在迈达斯里面建立，也可以通过建立节点单元表格然后

6、导入。（3）设置材料，组合结构材料，混凝土 C50，钢腹板Q345，钢绞线I860.4）截面特性设置，有两种方法，可以通过设计截面的设计用数值截面导入导入CAD的dxf格式，也可以直接输入尺寸（外部，内部轮廓尺寸）5）建立约束条件。6）施加荷载条件，包括自重，二期恒载，预应力荷载。7）运行分析。梁单元边界条件（一侧固定铰支座，一侧活动铰支座） 施加荷载条件已知桥面铺装采用 1cm 厚的沥青改性防水层，容重取 12KN/m3 ， 9cm 厚的沥青混凝土，容重22KN/m3, C30钢筋混凝土容重为26KN/m3,所以二期恒载q=（0.01 x 12 + 0.09x 22）x 12 + 0.264

7、2x 24 = 31.5408KN/m 31.5KN/m恒2二期恒载：UkLH彎横隔板简化为集中力钢束特性值mm . it，gi.*”、：ci=-!：?ll- - =-rilLF-：x:.i 蒯R:“二廿.：仁二岂十|芒上iiiv-.1計井巴Fit-|吹就dnfUl- :F|： il*zl|j 0021ni E“ i |rmVll -|L660D0O规飞pJI-kfl/p2制带再I旧专圭0卜邛、F匕工可卜- |l NI；逊二.J徊王忌面辺导官前P羽械弛犠厂超比工预应力胡肪抗拉强度就恒讪 可宜力田至匚总卫更旳圭鼠召曲 官舸米眉部備罡的摩疇扭緜硕 粧卜韬酬丈诵具珈头钢覇回歸和按璀压缩怕_旺 |7u

8、TT韦奇 师,|2.0311M 丄Imrri|.F；=HZ 二11060000Wn2I -7p. DMBrJdf/n-2址站癸却-泄纭广瑙结I确认 取消心 适用钢束形状结央:Tm芭幼单尹自统曲味甲7L1：)話或m)日riz(m)1洞束琳部百纹汗云匡 开蜡.Io-BS4(二|开如.|0O.ODDO0.0000渤时鞍锂莉緘蛆I即认肯二I .再扳祁应力 -n；r讯束藐里:结豆.CI用户宝岌长底旧户走义长度侗束輛 洞束特性值: ;囹给单元: 输入类型崩束茗称 嗣束特性恒 分幌结甲元 输几类型C 7-T-z-L22692 -0厂f淮说豆 尢山力场七度厂标朮洞巫无庖1场卡度曲绒类型C上:至 农可呱C肋脱布

9、蛊开縊 -0,22123 -布蛊世找 苧抽：y a.zGoe=|=122M23 -_-S.2M.S2 -0 E 1C耶.饌型C样匸：F M厂把也统侗束敎量-Q.ZK323S.ZifiSZa .GOOD0.0000O.OODDO.OODDZ 4.773(心22却U40.0002.2DDD -21500R(m)m)2 40.DD00.0000 -2 15DD2.2DDD-2.1500O.QOQD-2 15DD钢卑帘詈形狀运賢J f克板硕应力ltaSO化虫端邙氏纭環晟多 千 P:|aii吐束：|a名称 |特性If |单元号列克 底板1-21 to0底皈词申1T 底板谥JEZ _ 质皈方克械预应丈It

10、o创预祓丘旅祓预应丈Ito创压罪预应力索潮阪应力1 to2fl1 to0宜习I mm敎重 i四：运行分析自重作用下的内力图弯矩图剪力图-?5咸护谆亦比溯AW泌支座反力为 2528KN.公路II级荷载下内力包络图弯矩包络图剪力包络图：,5694H.2%：洱应力验算正常使用状态下跨中截面的应力板顶应力；最大应力为-7377KPaJy 聲 _申 段幻 0-1 d .37-31W前滿.郵5电屈加別J53 02,闻5 5.舸1.1板底应力；最大应力为6285KPa预应力的应力图：板顶应力：由图最大应力为297KPa根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第7.1.5条，使用阶段预应力混凝土受弯构件正

11、截面混凝土最大压应力应符合下式规定：G + G 0.5fkc pt ck其中：kc为荷载标准组合下截面边缘混凝土的压应力;pt为由预加力产生的混凝土拉应力;fck 二 32. 4MPa根据公式Qkc +Qpt - .5fck板顶、板底应力是否符合要求板顶应力验算：q 二-7377KPa 二-7.38MPa q = -297KPa = -0.297MPa kc ptQ +Q = 7.5MPa 0.5 x 32.4 = 16.2MPakc pt ；故符合要求.板底应力验算q 二 6285KPa 二 6.29MPa q = -8493KPa = -8.5MPa kc ptQ +Q = 14.8MPa

12、 0.5x32.4 = 16.2MPakc pt ；故符合要求.正常使用极限状态下支点截面波形钢腹板的剪应力进行验算 正常使用下的剪力：g.b272；设计荷载作用下波形钢腹板的剪应力应根据下式验算：p W d其中：pP = T +Ttd 设计荷载下（标准荷载）波形钢腹板的剪应力， d Q T ， Q 为由竖向剪力QT 引起的剪应力，T T为由扭矩引起的剪应力，此处简化暂令T T 0.0 ； Q ht ,其中Q为 竖向剪力，h为波形钢腹板的高度，为波形钢腹板的厚度）；T 120MPa。根据前面设计的波形钢腹板的数据知：h=1.5m; t=0.018m故T Q 2724 100.9MPa t 120MPa 故符合要求。Q ht 1.5x 0.018