midas操作例题资料-单箱多室钢桥案例Civil＆Civil Designer⼀、单箱多室钢箱梁操作例题1概要钢桥是⾼强、轻型薄壁结构，截⾯和⾃重⽐混凝⼟桥⼩，跨越能⼒⼤，因⽽在实际⼯程中有⼴泛应⽤。
钢桥按形式可⼤致分为钢箱梁、钢板梁（⼯字钢）、钢桁梁、组合梁桥等类型。
钢桥在使⽤时不仅要求钢材具有较⾼的强度，⽽且还要求具有良好的塑性。
钢桥的刚度相对⽐较⼩，变形和振动⽐混凝⼟桥⼤。
为了保证车辆⾏驶安全和舒适性、避免过⼤的变形和振动对钢桥结构产⽣不利的影响，钢桥必须有⾜够的整体刚度[2] 。
钢桥缺点除容易腐蚀影响耐久性外，另⼀缺点是疲劳。
影响疲劳的因素很多，除钢材品质、连接的构造与⽅法等外，与荷载性质、疲劳细节关系也很⼤。
钢箱梁除钢材等⼒学特性外，还具有箱梁的受⼒特点，⼴泛应⽤于市政⾼架、匝道、⼤跨度斜拉桥、悬索桥、拱桥加劲梁、⼤跨连续钢箱梁及⼈⾏桥钢箱梁等⽅⾯。
本专题将通过介绍⼯程概况、结合规范构造检查、midas Civil详细建模过程以及midas Civil Designer设计平台及结果查看等操作流程，希望能为读者结合实际项⽬学习程序，通过程序了解钢箱梁提供帮助。
1 / 572 钢桥概况及构造检查2.1 钢桥概况本桥上部结构主梁为（35+60+35）m单箱双室正交变⾼钢箱梁，钢材为Q345；桥⾯宽为0.75m（护栏）+10.5m（⾏车道）+0.75m（护栏）=12.0m，梁⾼由2.0m变化为2.6m，曲线类型为⼆次抛物线。
钢箱梁顶板及翼缘板厚20mm、底板厚25mm、腹板厚20mm。
加劲肋布置形式包括T型加劲肋、板型加劲肋和U 型加劲肋，其中顶板设置闭⼝U型加劲肋、翼缘板与腹板均设置板型加劲肋、底板设置T型加劲肋。
另外，腹板纵向加劲肋数量在梁⾼较⾼处发⽣变化（建模时需注意）。
本桥结构⼀般构造详见图1.1-1~1.1-2所⽰。
建模之前，应按照《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG D64—2015)[1] （以下简称规范）对钢桥⾯板、加劲肋、翼缘板及腹板等尺⼨进⾏构造检查。
某钢箱梁复核计算报告目录1概述 (1)1.1钢箱梁概况 (1)1.2钢梁的安装及顶推 (1)2计算模型与方法 (2)2.1计算参数 (2)2.1.1材料 (2)2.1.2计算荷载 (2)2.2荷载组合 (2)2.3计算模型 (3)3主梁内力 (4)3.1.1顶推施工阶段 (4)3.1.2（恒载＋活载）组合一 (5)3.1.3（恒载＋活载＋支座沉降＋温度）组合二 (6)4主梁应力 (8)4.1控制断面内力 (8)4.1.1顶推施工阶段 (8)4.1.2（恒载＋活载）组合一 (8)4.1.3（恒载＋活载＋支座沉降＋温度）组合二 (8)4.2截面有效宽度 (8)4.3局部稳定系数 (9)4.4控制截面应力 (10)5加劲肋验算 (13)5.1主梁顶底板加劲肋 (13)5.2主梁腹板加劲肋 (15)5.3支座加劲肋 (16)5.3.1支座反力 (16)5.3.2支座加劲肋构造 (16)5.3.3支座加劲肋验算 (17)5.3.4顶推施工加劲肋验算 (20)6中间横隔板验算 (21)6.1横隔板构造 (21)6.2横隔板的开口率 (21)6.3横隔板最小刚度 (22)7挠度 (27)7.1恒载挠度 (27)7.2活载挠度 (27)1概述1.1钢箱梁概况主梁为四跨一联的连续钢箱梁，两幅桥错孔布置，位于半径R=1190m的平面圆曲线上，跨径布置为(25+35+35+25)m，每幅桥顶面宽17.25m，箱梁顶板为单向横坡2%，箱梁中心线位置梁高 1.8m，采用单箱三室闭合截面。
桥面铺装为防水粘结层(环氧粘结层+5mm碎石覆盖)+3.0cm环氧沥青混凝土+4cm高弹改性沥青SMA13钢箱梁为正交异性板,一般截面:顶面板厚14mm，底面板厚14mm,设4道竖直腹板,厚度12mm,顶板采用U型加劲肋，厚8mm、高260mm、间距600mm,底板采用T型加劲肋,竖肋厚8mm、高120mm；水平肋厚10mm、100mm宽，腹板加劲肋厚度14mm、高度160mm，横隔板采用板结构, 间距2m,板厚为10mm。
钢箱梁施工方案目录一、编制说明 (3)1.1编制依据 (3)1.2编制原则 (3)二、工程概述 (3)2.1工程概况 (3)2.2自然条件与施工环境 (2)2.3设计技术标准 (2)2.4主要工程数量表 (3)三、施工重难点分析 (3)3.1施工方案比选 (3)3.2施工重点、难点及其对策 (4)四、主要施工方案 (5)4.1钢箱梁施工测量方案 (7)4.2钢箱梁运输平台 (8)4.3钢箱梁提升系统 (9)4.4焊接拼装平台 (10)4.5钢箱梁顶推平台钢管桩施工 (12)4.5.1钢管桩施工 (12)4.5.2钢管桩联系施工 (13)4.6钢箱梁顶推支墩 (14)4.6.1顶推支墩钢管桩施工 (15)4.6.2钢管桩联系施工 (18)4.6.3顶推支墩钢管桩顶部构造 (18)4.7顶推导梁施工 (19)4.8钢箱梁顶推施工 (19)4.8.1钢箱梁运输、提升 (19)4.8.2钢箱梁首节段安装 (20)4.8.3钢箱梁焊接 (20)4.8.4钢箱梁顶推 (21)五、施工组织安排 (21)5.1组织机构 (21)5.2工期安排 (22)5.3物资、机械及劳动力配置表 (22)六、施工保证措施 (24)6.1安全保证措施 (24)6.1.1安全生产目标 (24)6.1.2安全生产保证体系 (24)6.1.3安全生产技术措施和保证制度 (25)6.2工程质量、技术保证措施 (27)6.2.1质量要求及技术目标 (27)6.2.2保障措施 (27)6.3环保措施 (29)6.3.1环保目标及要求 (29)6.3.2保障措施 (29)七、档案管理 (30)7.1档案目标及要求 (30)7.2保障措施 (30)一、编制说明1.1编制依据⑴国家及地方政策法规、行业标准、技术规程；⑵柳州市双拥大桥新建工程设计文件；⑶设计标准与国家现行公路桥涵施工技术规范、《钢结构设计规范》GB50017-2003、及相关验收规范与标准；⑷类似工程施工经验；⑸施工技术调查资料。
钢结构桥梁的入门级别小跨度与大跨度钢箱梁建国以来长江上几座里程牌式钢桥,高瞻远瞩,胸怀大志,入门开始武汉长江大桥(128m跨度,3号钢Q240)南京长江大桥(160m跨度,16Mnq Q345)九江长江大桥(216m跨度,15MnVNq Q420)芜湖长江大桥(312m跨度,14MnNbq Q345)天兴洲长江大桥(504m跨度,14MnNbq Q345)一、桥梁用钢牌号1、Q235qD Q345qD Q370qD Q420QD第一个Q为屈服拼音第一个字母,屈服之意; 数字235表示屈服强度(是一个应力数值),数字后q为桥梁第一个拼音q,表示为桥梁用结构钢;最后一个大写字母D 为钢材等级,钢材等级之分有A、B、C、D、E5个等级,A不做冲击功要求,B表示常温20゜冲击功,C为0゜冲击功,D表示-20゜是冲击功,E为-40独冲击功要求.冲击功与钢材韧性相关,Q345qE 联合起来意为:屈服强度为345MPa应力的桥梁用钢,-40゜有冲击功要求,一般不小于47J.钢材安全系数一般取为1.7,那么Q345钢材容许应力为345/1.7=202.9MPa,规范中采用200MPa.Q345中345为屈服强度,抗拉强度更大,一般为容许应力的2.5倍,所以Q345抗拉强度为200*2.5=500MPa,规范中取值510MPa.抗剪容许应力为基本容许应力的0.6倍,局部承压为基本容许应力的1.5倍,规范中Q345钢材抗剪容许应力120MPa,局部承压容许应力为300MPa.二、钢结构桥梁的设计方法公路钢结构桥梁设计规范2015没出来之前,公路钢结构桥梁仍然采用容许应力法设计:各项荷载系数为1,荷载组合下外力应力只要小于容许应力200MPa 即可.现在新出钢桥规范为了与混凝土统一采用两个极限状态设计法一致,钢结构桥梁也采用了极限状态设计法,以Q345qD钢为例说明问题的实质性:1)容许应力法外荷载组合系数:1x恒载+1x活载+1x其它可变活载荷载组合下的应力小于规范中的容许应力200MPa (345/1.7=203)2)极限状态法外荷载组合系数:1.2x恒载+1.4x活载+1.4x其它可变活载X0.75综合起来极限状态法相比于容许应力法荷载综合系数采用了1.35荷载组合下的应力小于规范中的容许应力275MPa (345/1.7x1.35=274) 所以极限状态法相当于外荷载系数乘了个1.35的数值,相对于容许应力法中的容许应力相应同时乘以1.35的数值,本质一样,游戏而已.三、钢结构桥梁几个主体问题钢结构核心问题为强度、稳定、疲劳1)强度受拉杆件或者弯矩中的受拉部位:应力小于容许应力即可,假如为螺栓连接,计算应力时采用净面积计算2)稳定稳定问题转为强度模式控制,只不过将容许的压应力转换为容许应力x小于1的一个数字,此数字结合杆件的计算长度与杆件回转半径相结合的长细比,如下表稳定问题还包括整体稳定与局部稳定之分,只要构件受压,终究不能离开稳定问题的困扰,这也是拱桥跨径小于斜拉桥、斜拉桥跨径小于悬索桥的主体原因;整体稳定可按上述的稳定应力小于强度容许应力乘以相应于长细比的小于1的折减系数控制,局部稳定按照下表宽厚比控制受压杆件设置的局部加劲肋,解决宽厚比过大的局部稳定问题.上表为压杆的局部稳定控制指标,对于受弯构件的腹板的抗剪稳定,也有相应的要求,防止腹板受剪失稳,控制指标为腹板的高厚比简支梁受力的横梁腹板加劲肋设置,竖向设置间距不大于2m的加劲板,正弯矩上缘受压部位设置水平向加劲肋.3)疲劳只要受拉,构件就有疲劳问题,裂纹随着拉应力的变化扩展,所以受压构件不需检算疲劳,受拉或者是拉压交替就会有裂纹扩展的危险,就需检算疲劳稳定,疲劳主要与应力变化幅密切相关,疲劳检算主要是检算应力幅四、钢结构桥梁与混凝土箱梁类比钢箱梁截面混凝土截面对于一个3x30m混凝土现浇预应力匝道箱梁,荷载传力途径:荷载--------传力途径1:横向通过顶板传递给纵腹板(对应纵向1m板条桥面板横向计算(车辆中车轮荷载)) ---组成横框的桥面板的横向受力-------传力途径2:通过顶底板及腹板纵向传递给横梁(对应于纵向单梁主梁计算,顶底板抗弯,腹板抗剪,车道荷载计算,受拉部位设置预应力钢束保证混凝土抗裂,同时钢束的设置不能使混凝土受压过大)---纵向受力------传立途径3(通过横梁由横梁与纵腹板相交之点传至支座)(对应于横梁计算,根据横梁跨度决定是否采用预应力)-----横梁的横向受力对于3x30m钢箱梁,16mm厚顶板及顶板位置的纵向加劲肋(U肋、倒T肋、板肋)相当于25cm厚混凝土顶板,14mm厚底板及其加劲肋相当于25cm厚混凝土底板,两块14mm厚腹板类式于45cm厚腹板.钢箱与混凝土承受荷载比较,相应采用Q345qD钢材与C50混凝土类比:混凝土顶板承受弯矩中的压力:7800mm*250mm*16.2MPa=31590kN钢箱梁顶板承受弯矩中的轴力:(7800mm*16mm+705mm*8mm*10)*200MPa=36240kN,可以看出钢结构承载能力更强.混凝土腹板抗剪:2000mm*450mm*2*0.17*32.6Mpa=9975kN钢箱梁腹板抗剪:2000mm*14mm*2*120Mpa=6720kN,抗剪混凝土强些,同等跨度的钢箱梁一恒只有混凝土的1/3.5左右30m跨径8m桥宽混凝土一恒荷载:8*0.7*26=146kN/m30m跨径8m桥宽钢箱梁一恒荷载:8*500kg/㎡=40kN/m=146/3.65kN钢箱梁相对于混凝土箱梁,上面讲述了几个类同性,类同性1: 16mm厚顶板及顶板位置的纵向加劲肋(U肋、倒T肋、板肋)相当于25cm厚混凝土顶板类同性2: 14mm厚底板及其加劲肋相当于25cm厚混凝土底板类同性3: 两块14mm厚腹板类式于45cm厚腹板本质的不同点在于钢箱梁纵向必须设置间距2m或者3m设置横隔板(正交各向异性板名称的由来,纵向顶板加劲肋加劲及横向横隔板加劲),以支承顶板上加劲肋的受力,减小顶板加劲肋计算跨度,同时减小较薄的钢板的畸变变形增强横向受弯能力,任何钢结构箱型杆件均需设置隔板,此构造类似与竹子中的隔板,大自然中生物是演化的最合理构造.钢箱梁的传力途径,相比于混凝土传力途径,多了一个横隔板间顶板纵肋的纵向传力,所以钢箱梁需要两个体系相加,原因在此!钢箱梁传力:荷载--------传力途径1:横向通过16mm厚顶板传给顶板纵向加劲肋(顶板传力,第三体系,薄膜力很大不用考虑)---------传力途径2:顶板纵向加劲肋传至隔板(纵向加劲肋及顶板组成的构件支撑在间距2m或者3m的横隔板上的受力,车辆中车轮荷载计算,多跨连续梁受力)---顶板纵向加劲肋及顶板的纵向受力,属于第二体系也叫桥面体系,由于是纵向受力,所以需要与第一应力体系相加-------传力途径3:横隔板传递给纵腹板(横隔板与其上下方顶板底板组成的构件在跨度为纵隔版之间间距的横向受力,也叫桥面体系)--- 横隔板与顶上16mm厚底下14mm厚的横向受力-------传力途径4:纵腹板传至横梁(对应于纵向单梁主梁计算,顶底板抗弯,腹板抗剪,车道荷载计算)---第一体系,也叫主梁体系,纵向受力,与混凝土完全一致------传力途径5(通过横梁由横梁与纵腹板相交之点传至支座)(对应于横梁计算,)-----横梁的横向受力,与混凝土完全类似理解纵向单梁模型------不包含顶板加劲肋的第二体系计算五、钢结构桥梁构造本章主要简述钢结构桥梁中钢箱梁构造,根据上一章钢箱梁传力其实大体可以确定钢箱梁构造了,本章单独提列,加强名称介绍,构造服务于受力薄壁扁平钢箱梁构造1、总体布置薄壁扁平钢箱梁（梁高与桥宽之比很小）是由顶板、底板、横隔板和纵隔板等板件通过全焊接的方式连接而成，扁平钢箱梁的顶底板通过横隔板及纵隔板等横纵向联结杆件联成整体受力体系。
