波形钢腹板桥梁课程设计

波形钢腹板桥梁课程设计钢—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日第1页摘要：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；迈达斯目录第2页一：技术参数及设计内容....................................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=12.0m第3页4.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：2.15高强度低松弛钢绞线（抗拉强度标准值为MPafpk1860，抗拉强度设计值MPaftk1260，正常允许拉应力MPaftk1209。）7.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、第4页体外束等）；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：ckptkcf5.0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第5页应力应根据下式验算：][d，其中：d——设计荷载下（标准荷载）波形钢腹板的剪应力，TQd，Q为由竖向剪力引起的剪应力，T为由扭矩引起的剪应力，此处简化暂令0.0T；htQQ，其中Q为竖向剪力，h为波形钢腹板的高度，t为波形钢腹板的厚度）；MPa120][。二：材料及截面1.定义材料第6页2.定义截面波形钢腹板的厚度一般为8mm~22mm，借鉴Cognac桥，高跨比一般为1/20左右，因此梁高取2.3m第7页钢腹板中，h/a一般在0.4~0.6，直板段与斜板段宽度相等。故取a=0.46m，b=0.4m，h=0.23m第8页新泽西防护栏设计：混凝土标号采用C30，通过计算配筋，截面积A=0.2642m2三：建模第9页建模过程：（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导入。（3）设置材料，组合结构材料，混凝土C50，钢腹板Q345，钢绞线1860.（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。梁单元第10页边界条件（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31.5KN/mm/5408.31242642.0122209.01201.02KNq恒第11页二期恒载：横隔板简化为集中力钢束特性值第12页钢束形状第13页四：运行分析自重作用下的内力图：弯矩图第14页剪力图支座反力为2528KN.公路II级荷载下内力包络图弯矩包络图剪力包络图：第15页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-7377KPa板底应力；最大应力为6285KPa预应力的应力图：第16页板顶应力：由图最大应力为297KPa板底应力：由图最大应力为-8493KPa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截面混凝土最大压应力应符合下式规定：ckptkcf5.0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；a4.32MPfck。第17页根据公式ckptkcf5.0板顶、板底应力是否符合要求板顶应力验算：a.387-a3777-MPKPkcMPaKPpt297.0a297a2.164.325.0a5.7MPMPptkc；故符合要求.板底应力验算a29.6a6285MPKPkcMPaKPpt5.8a4938-a2.164.325.0a8.14MPMPptkc；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：第18页设计荷载作用下波形钢腹板的剪应力应根据下式验算：][d其中：d——设计荷载下（标准荷载）波形钢腹板的剪应力，TQd，Q为由竖向剪力引起的剪应力，T为由扭矩引起的剪应力，此处简化暂令0.0T；htQQ，其中Q为竖向剪力，h为波形钢腹板的高度，t为波形钢腹板的厚度）；MPa120][。根据前面设计的波形钢腹板的数据知：h=1.5m;t=0.018m故MPaMPhtQQ120][a9.100018.05.12724故符合要求。