无锡西钢箱梁桥计算书new.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流无锡西钢箱梁桥计算书new.精品文档.无锡西互通钢箱梁桥结构计算书2006年2月21日无锡西互通钢箱梁桥结构计算第一部分 全桥结构整体计算一 计算软件与模型1、计算简图及箱梁截面(图1、2)图 1 全桥结构计算简图(单位:cm)图 2 箱梁截面(单位:cm)2、计算软件与单元:采用大型通用空间有限元程序进行计算。钢箱梁块件采用壳体单元模拟。3、计算模型:约束条件:A、B、D点处简支(仅约束竖向线位移),C点约束三向线位移。考虑横坡(2%)影响,按实际尺寸取右半桥横桥向矮半箱梁建立空间实体模型。空间模型见图3;有限元模型见图4。二 材料及参数钢
2、箱梁(截面图见图2):弹性模量Ec=2.061011Pa,剪切模量G=0.791011Pa,泊松比=0.3,密度=8000/m3(钢材密度为7850/m3,这里考虑焊缝及部分未建模装饰板的增重取8000/m3),线膨胀系数=1.210-5。三 作用及组合因全桥整体模型较大,为节省计算时间,因此依靠人为判断来确定对结构最不利的作用组合。在仅考虑恒载作用下,顺桥向最大应力出现在第2跨跨中下缘,因此车道荷载布于第2跨最不利;全桥(不包括支座处)在恒载作用下,箱梁下缘出现的拉应力较上缘出现的压应力大,因此对中跨跨中不利温度作用为顶板升温;使中跨下缘产生不利拉应力的不均匀沉降为B、C处不均匀沉降。图 3
3、 空间模型图 4 有限元模型因此,对全桥结构最不利组合如下:自重:重力加速度取9.81m/s2;二期恒载:1.68103 N/m2;车道荷载:布置于第2跨,单向四车道,按公路级横向折减计算值的1.15倍考虑,集中荷载P=1.109106N,均布荷载q=1.876103 N/m2;B、C处不均匀沉降2cm;顶板升温20。四 计算结果1、支座反力(1)一、二期恒载作用下的支座反力(见表1):表 1 一、二期恒载作用下支座反力表位 置ABCD数值(kN)1521.85946.862221735.8(2)支座最大反力(见表2):表 2支座最大反力表位 置ABCD数值(kN)3031.98622.490
4、10.83313.4考虑横桥向四车道的车辆荷载偏载后,单个支座(无拉力出现,均为压力支座)最大设计反力如下:表 3单个支座最大设计反力表位 置ABCD数值(kN)1690.94808.75025.31847.92、挠度计算车道荷载布于中跨时,中跨产生最大竖向位移为-0.047m;车道荷载布于两边跨时,中跨产生最大竖向位移为0.015m。中跨最大挠度值为0.047+0.015=0.062mL/800=66/800=0.083m。车道荷载布于中跨时,第1跨产生最大竖向位移为0.009m;车道荷载布于两边跨时,第1跨产生最大竖向位移为-0.024m。第1跨最大挠度值为0.009+0.024=0.03
5、3mL/800=45.5/800=0.057m。车道荷载布于中跨时,第3跨产生最大竖向位移为0.010m;车道荷载布于两边跨时,第3跨产生最大竖向位移为-0.030m。第1跨最大挠度值为0.010+0.030=0.040mL/800=50/800=0.063m。挠度值图见图5、图6。图 5 车道荷载布于中跨挠度图(单位:m)图 6 车道荷载布于边跨挠度图(单位:m)3、应力计算结果(1)顶板应力云图图 7 顶板顺桥向应力(单位:Pa)图 8 顶板横桥向应力(单位:Pa)图 9 顶板主拉应力(单位:Pa)图 10 顶板主压应力(单位:Pa)图 11 顶板等效应力(单位:Pa)图 12 顶板最大剪
6、应力(单位:Pa)(2)顶板加劲U肋应力云图图 13 顶板加劲U肋顺桥向应力(单位:Pa)图 14 顶板加劲U肋横桥向应力(单位:Pa)图 15 顶板加劲U肋主拉应力(单位:Pa)图 16 顶板加劲U肋主压应力(单位:Pa)图 17 顶板加劲U肋等效应力(单位:Pa)图 18 顶板加劲U肋最大剪应力(单位:Pa)(3)顶板加劲条肋应力云图图 19 顶板加劲条肋顺桥向应力(单位:Pa)图 20 顶板加劲条肋横桥向应力(单位:Pa)图 21 顶板加劲条肋主拉应力(单位:Pa)图 22 顶板加劲条肋主压应力(单位:Pa)图 23 顶板加劲条肋等效应力(单位:Pa)图 24 顶板加劲条肋最大剪应力(单
7、位:Pa)(4)底板(支座附近处单元已去掉)应力云图图 25 底板顺桥向应力(单位:Pa)图 26 底板横桥向应力(单位:Pa)图 27 底板主拉应力(单位:Pa)图 28 底板主压应力(单位:Pa)图 29 底板等效应力(单位:Pa)图 30 底板最大剪应力(单位:Pa)(5)底板加劲U肋(支座附近处单元已去掉)应力云图图 31 底板加劲U肋顺桥向应力(单位:Pa)图 32 底板加劲U肋横桥向应力(单位:Pa)图 33 底板加劲U肋主拉应力(单位:Pa)图 34 底板加劲U肋主压应力(单位:Pa)图 35 底板加劲U肋等效应力(单位:Pa)图 36 底板加劲U肋最大剪应力(单位:Pa)(6)
8、腹板应力云图图 37 腹板顺桥向应力(单位:Pa)图 38 腹板横桥向应力(单位:Pa)图 39 腹板主拉应力(单位:Pa)图 40 腹板主压应力(单位:Pa)图 41 腹板等效应力(单位:Pa)图 42 腹板最大剪应力(单位:Pa)(7)腹板加劲肋应力云图图 43 腹板加劲肋顺桥向应力(单位:Pa)图 44 腹板加劲肋横桥向应力(单位:Pa)图 45 腹板加劲肋主拉应力(单位:Pa)图 46 腹板加劲肋主压应力(单位:Pa)图 47 腹板加劲肋等效应力(单位:Pa)图 48 腹板加劲肋最大剪应力(单位:Pa)(8)横隔板(支座附近处横隔板已去掉)应力云图图 49 横隔板顺桥向应力(单位:Pa
9、)图 50 横隔板横桥向应力(单位:Pa)图 51 横隔板主拉应力(单位:Pa)图 52 横隔板主压应力(单位:Pa)图 53 横隔板等效应力(单位:Pa)图 54 横隔板最大剪应力(单位:Pa)4、计算结果汇总(表4)表 4 全桥静力计算结果应力汇总表(单位:MPa) 应力值构 件顺桥向横桥向主拉应力主压应力等效应力剪应力压max拉max压max拉max1max3maxmises maxmax顶 板12797.480.865.597.412712637.3顶板加劲U肋89.411546.211313216415836.5顶板加劲条肋39.273.20073.239.272.56.70底 板1
10、5712117036.112117915848.2底板加劲U肋95.316240.771.116314015546.4腹 板1541220013516315359.6腹板加劲肋82.184.212.615.684.282.179.33.82横隔板0056.386.692.457.295.139.75、应力计算结果分析(1)顶板由顶板应力云图可看出:顶板在全桥最不利作用组合作用下,最大压应力为顺桥向正应力与主压应力,值为127MPa,出现于中跨跨中;最大拉应力为横桥向拉应力和主拉应力,值为97.4MPa,出现于中支点对应顶板区域;最大剪应力37.3 Mpa,出现于中支点中跨侧附近对应顶板区域。各
11、应力云图中应力变化较均匀, 应力分析结果表明顶板各应力皆小于所选钢材Q345D的容许应力。(2)顶板加劲肋(U肋和条肋)由顶板加劲肋(U肋和条肋)应力云图可看出:顶板加劲肋(U肋和条肋)在全桥最不利作用组合作用下,最大压应力为主压应力,值为164MPa,出现于中支点对应U肋和条肋区域;最大拉应力为主拉应力,值为132MPa,出现于中支点对应U肋和条肋区域;最大剪应力36.5 Mpa,出现于中支点对应U肋和条肋区域。各应力云图中应力变化较均匀,应力分析结果表明顶板加劲肋(U肋和条肋)各应力皆小于所选钢材Q345D的容许应力。(3)底板(中支点两侧20cm区域、边支点处35cm区域单元去掉)由底板
12、应力云图可看出:底板在全桥最不利作用组合作用下,最大压应力为主压应力,值为179MPa,出现于中支点附近底板区域;最大拉应力顺桥向正应力与主拉应力,值为121MPa,出现于中支点附近底板区域;最大剪应力48.2 Mpa,出现于中支点中跨侧附近底板区域。各应力云图中应力变化较均匀,应力分析结果表明底板各应力皆小于所选钢材Q345D的容许应力。 (4)底板加劲肋(中支点两侧20cm区域、边支点处35cm区域单元去掉)由底板加劲肋应力云图可看出:底板加劲肋在全桥最不利作用组合作用下,最大压应力为主压应力,值为140MPa,出现于端支点附近底板加劲肋区域;最大拉应力为主拉应力,值为163MPa,出现于
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