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 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 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 第 2 页

2、 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 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MPaf pk

3、1860， 抗拉强度设计值MPaf tk 1260，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、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

4、混凝土最大压应力应符合下式规定： ckptkc f5.0 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。 第 3 页 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： 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 ； ht Q Q ，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 4 页

5、 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 第 5 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 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 第 6 页 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. （

6、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 31.5KN/mm/5408.31242642.0122209.01201.0 2 KNq 恒 二期恒载： 第 7 页 横隔板简化为集中力 钢束特性值 第 8 页 钢束形状 第 9 页 四：运行分析 自重作用下的内力图： 弯矩图 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 10 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