,
3
7
317 330
3
355
25
图 3.2 板的有效计算宽度示意图
翼缘板有效宽度： bs min(80000 / 3,3000,600 12 250) 3000mm ；
,
将混凝土板按与主梁钢材的刚度比进行换算截面： n0
钢-混凝土连续梁桥设计计算书
1 工程结构概况
本设计桥梁为某高速公路跨线桥，设计车道数为双向四车道，设计车速为 120km/h，设计荷载 采用 1.3 倍公路-Ⅰ级荷载。桥梁为跨径布置 50m+80m+50m 的连续梁桥，桥宽为 25.5m。通过综合 分析比较各类桥型，本桥梁采用钢-混凝土组合梁桥结构形式对跨线桥进行初步设计，并进行结构设 计验算。本文先后分别进行截面设计，抗弯强度计算，以及抗剪强度设计。本文设计过程先采用手 工计算，再运用有限元软件进行复核。
目
录
钢-混凝土连续梁桥设计计算书 ............................................................................1 1 工程结构概况 ........................................................................................................... 1 2 结构设计参数及设计原理 ....................................................................................... 1 3 截面特性计算 ........................................................................................................... 2 3.1 钢梁截面特性 ................................................................................................. 3 3.2 混凝土截面特性 ............................................................................................. 3 3.3 组合截面特性 ................................................................................................. 4 4 横向连接系的设计 ................................................................................................... 5 4.1 横向联结系的设计 ......................................................................................... 5 4.2 钢主梁腹板加劲肋的设计 ............................................................................. 6 4.3 主梁荷载的横向分布系数计算 ..................................................................... 7 5 内力计算 ................................................................................................................. 10 5.1 恒载内力计算 ............................................................................................... 10 5.2 活载内力的计算 ........................................................................................... 11 6 主梁作用效应组合与应力验算 ............................................................................. 13 6.1 应力验算 ....................................................................................................... 13 6.2 最不利荷载组合及应力组合 ....................................................................... 18 6.3 负弯矩区混凝土板的配筋计算 ................................................................... 20 6.4 剪力连接件的计算 ....................................................................................... 21 6.5 横隔梁的内力计算 ....................................................................................... 23 7 有限元软件分析计算 ............................................................................................. 26 7.1 有限元建模与计算 ....................................................................................... 26 7.2 结构内力计算结果 ....................................................................................... 27 7.3 结构挠度计算结果 ....................................................................................... 29
6
60
90
图 3.1 组合截面图（单位：cm）
3.2 混凝土截面特性
由于组合梁在弯矩作用下会使上翼板产生剪力滞现象，故根据《公路桥涵钢结构及木结构设计 规范》规定，计算其有效分布宽度：受压混凝土板的计算宽度 bi 。 《公路桥规》规定，组合梁中钢筋 混凝土板的计算宽度，取以下三者中最小者： （1）梁的计算跨径的 1／3； （2）相邻两主梁轴线间的距离 s； （3）承托的宽度 b1(无承托时则为钢梁上翼板的宽度)加 12 倍的板厚度 t，即 b1+12t。
边中跨分界
横向连梁
边中跨分界
75 8×300
3.1 钢梁截面特性
钢主梁截面面积： As 600 60 3170 30 900 70 194100mm ；
2
截面形心： ys
600 60 30 3170 30 1645 900 70 3265 1871.3mm ， 194100
3 截面特性计算
在结构的设计计算及后期的结构验算中会用到结构的横截面特性，由于本设计采用的钢-混凝 土叠合梁的形式，因此需要分别计算钢主梁、混凝土板以及组合截截面的各部分尺寸如图所示。
2
75
纵梁G1 纵梁G2 纵梁G3 纵梁G4 纵梁G5 纵梁G6 纵梁G7 纵梁G8 纵梁G9
图 2.3 桥梁结构整体布置图（单位：cm）
设计原理及设计规范：钢—混凝土组合梁的计算方法，可分为按弹性理论计算方法以及考虑截 面塑性变形发展的塑性计算方法。在桥梁工程中，可采用容许应力法（弹性理论）进行设计。 《公路 桥规》对钢—混凝土组合梁，采用的弹性理论设计方法，即容许应力法。其强度表达式为：σ<[σ] 式中：σ—梁截面或连接中的计算应力，如法向应力、剪应力等； [σ]—材料的容许应力值。 设计依据的规范有： 《公路桥梁设计通用规范》 （JTJ021—89） 《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》 （JTJ025—86） 《公路桥梁钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 （JTJ022—85）等。
2 结构设计参数及设计原理
结构形式：采用连续有承托焊接工字型板梁方案，横桥向为等间距并排 9 个焊接工字梁，钢主 梁的上翼缘顶部通过栓钉与现浇混凝土桥面板相连接，形成钢 -混凝土组合结构共同承受外荷载作 用。桥梁沿桥跨方向，主跨等间距布置 14 道横隔梁，边跨布置 9 道横隔梁，以提高钢主梁的整体稳 定性，保证各根主梁整体承载，三跨的横隔梁标准间距为 6.00m，结构立面如图 2.1 所示，桥梁桥跨 方向的横断面如图 2.2 所示，结构钢主梁及横隔梁布置形式如图 2.3 所示。 计算跨径： l 50m 80m 50m 180m ； 桥面宽度： B 3.75 4 4.5 3.0 2 25.5m ； 等截面梁高：3.55m（高跨比为 1/22.5 在 1/16~1/26 之间） ； 主梁间距：3m； 设计荷载：汽车荷载，1.3 倍公路-Ⅰ级荷载； 桥面系构造：250mm 厚钢筋混凝土板，80mm 厚防水层及 20mm 厚沥青混凝土铺装层，防撞墩 和栏杆，其中栏杆沿桥横向宽度为 30cm。 材料参数：钢材(16Mn):弹性模量 E 2.1 105 MPa ，容重 78.5kN / m ，泊松比 0.3 ,