浅谈钢混结合段实用构造及计算方法
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浅谈铁路混合梁斜拉桥钢混结合段施工技术一、前言混合梁结构通过对钢板和混凝土两种材料的合理利用,在受力性能、跨越能力、经济性能等方面得到改善,在桥梁建设中得到广泛的应用[1-3]。
甬江主桥为全长909.1m的铁路钢箱梁混合梁斜拉桥,跨径布置为(54.5+50+50+66+468+66+50+50+54.5)m,边跨及部分中跨主梁为预应力混凝土箱梁,其余中跨主梁为钢箱梁,中间通过钢混结合段连接,钢-混分界点位于主跨侧距索塔中心24.5m处,采用阶梯状填充混凝土前后承压板式钢-混接头。
二、钢混结合段设计概况钢混结合段长14.05m、宽21m、高5m,结合点设置在2m厚的横隔梁处,两侧梁体通过该实心梁段传力。
它包含3m顶底腹板变厚混凝土箱梁过渡段、2m 混凝土横隔梁、4.05m顶底腹板变厚钢混过渡段、5m顶底板U(V)肋加焊变高T肋钢箱梁过度段。
如图1所示。
钢混结合段构造为钢箱梁壳体、传剪板及回形件围成的钢格室、纵横向预应力筋、剪力键、剪力钉等构件,其中钢箱梁底板上盖板及顶板上开有混凝土浇筑孔、出气孔。
三、钢混结合段施工方法钢混结合段采用模块制作钢箱梁、桥位模块组拼、安装剪力键和预应力筋后浇筑补偿收缩混凝土的方法施工。
1、支架设计及施工承重支架结构体系从下往上依次为,钻孔桩基础、条形基础、钢管支架、型钢分配梁、贝雷梁支架、胎架系统。
以甬江北岸为例分别在塔座、围护桩冠梁和甬江大堤外侧布设530×10mm的钢管作为支撑,采用219×5mm钢管为支架平联。
钢管顶部设砂筒和HW400×400mm型钢分配梁,其上铺设贝雷梁,预压后安装钢混结合段钢箱梁拼装胎架。
2、钢混结合段钢箱梁模块组拼钢混结合段钢箱梁划分为7块钢箱梁模块组拼,分块后最大尺寸为4.8×11.4×5.026m,自重72.65t。
模块间设置若干粗调匹配件和精调匹配件,(图3所示)完成加工制造和匹配连接的钢混结合段钢箱梁模块采用挂车运输至施工现场,350吨履带吊吊装至施工平台,分为七个步骤匹配连接滑移到位。
钢混组合桥梁结构计算方法探讨摘要:随着科技水平的不断提升,桥梁结构正朝着组合式的现代化桥梁方向发展。
在桥梁结构设计计算方面提出了以组合单元为基础,配合多单元协作的一种分析方法。
本文主要探讨钢混组合桥梁传统的分析方法,分析多梁法模拟组合截面,阐述钢混结构在结构分析中的特殊性。
关键词:钢混组合桥梁;多梁法模拟组合截面;计算方法钢混组合桥梁中的混凝土板与钢梁相结合形成整体,比单纯的钢梁增大了截面高度,提高了结构性能。
钢混组合桥梁主要是通过剪力键使得钢筋混凝土板和钢结构主梁共同承载荷载,优于传统的桥梁结构,可以采用多单元协作、多梁法模拟等进行计算,掌握结构的特性,保障施工质量。
1.钢混组合桥梁传统的分析方法钢混组合桥梁的结构比较复杂,因此解析法的方法应用难以进行详细的分析,因此通常采用有限单元法这一传统分析方法,而最常见的分析方法为用梁单元模拟。
采用用梁单元模拟时,一般会用一根梁单元来模拟桥梁的组合结构。
在模拟时还需要充分考虑到组合梁的施工特点,根据不同的施工工况所采取的截面也并不相同。
针对钢混组合桥梁的计算方法,也存在一定的差异,在剪力键安装之前,计算截面面积为钢梁的截面,而安装之后由于是钢梁和混凝土板共同受力,因此进行计算时,需要计算的是组合截面面积。
2.多梁法模拟组合截面在进行钢混组合,桥梁结构计算分析时,可以尝试使用多梁法模拟组合截面。
钢梁和混凝土板进行组合,共同发挥荷载作用,在模拟中也可以分别采用不同的梁单元进行模拟。
运用多梁法模拟组合截面构建钢筋混凝土组合结构模型时,需要注意应当避免将组合截面换算成同一截面单元进行模拟分析。
多梁法可以定义为上下层单元为任意的材料形状和安装阶段,能够用于分析两个单元之间的相互作用,以及混凝土板收缩情况给组合截面带来的影响。
运用多梁法进行模拟分析和计算,能够分析出组合结构中各个构件的工作状态,也可以用于模拟剪力键作用。
3.多单元协作多单元协作方法是一种空间上的有限元分析方法,它能够将结构中所涉及到的各个单元在整体上分为主体单元和辅助单元两种形式,这样在计算中可以根据不同的形式进行计算,掌握了钢混组合桥梁结构的具体情况。
浅谈钢混结合段实用构造及计算方法摘要:以开原市大清河大桥主拱钢混结合段为例,分析钢混结合段的实用构造及计算方法,综合运用空间分析和平面计算相结合的方法,准确高效地进行结构受力变化分析,保证结构受力安全合理。
关键词:主拱钢混结合1、情况简介大清河大桥主桥采用梁拱组合结构,主梁为70+120+90+50=330m的变截面预应力混凝土连续梁,主跨钢拱在120m+90m的主跨范围内设置,钢拱外倾为展翅形。
梁拱组合部分桥型布置图如下图。
图1梁拱组合部分桥型布置图2、设计与计算2.1、要点本桥由于跨径大,且为不对称跨径,所以主桥主跨采用梁拱组合共同受力结构。
由于主跨钢拱为异形拱,本桥受力难点之一为拱梁相接位置钢混结合段的受力分析。
由于主跨钢拱异形外倾,所以受弯剪扭作用效应均很大,故本次设计对该部位进行了细致的分析。
S0位置钢混段预应力布置图2.2、钢混结合段内力表使用《MIDAS》软件建立整体空间模型,计算分析并得出钢混结合段位置的内力结果,为后续的计算分析提供设计依据,具体计算结果见下表。
钢混结合段内力表2.3、平面分析计算通过excel编制的计算表格,对钢混结合面钢结构部分和混凝土部分分别进行计算分析。
钢截面验算:混凝土截面验算:2.3、空间分析计算采用Midas Civil 2010 ( V7.8.0 Release No.1) 对所计算部位进行建模分析。
结构计算模型图钢结构应力结果来看,最大峰值应力为117Mpa,整个结构多数应力均低于100Mpa,S0钢混段钢结构受力良好。
混凝土结构结果来看,最大峰值拉应力为3.67Mpa,但是以上应力只在很小的区域出现,且扩散较快;最大峰值压应力为23.19Mpa,且扩展较快,整个混凝土结构普遍应力在2Mpa~20Mpa之间,满足规范要求。
4、结语该桥的钢混结合段受力复杂,同时受到弯、剪、扭共同作用,且轴力很小,属于大偏心受弯构件。
因此我们采用了空间分析和平面分析相结合的计算分析方式,充分利用了空间分析和平面分析各自的优点,为类似结构的计算分析提供了一定参考。
钢混结合梁结合部设计摘要:钢混结合梁跨越能力强,有较强的竞争力,在大跨度桥梁工程中正得到越来越广泛的应用。
钢混结合梁结合部是钢结构和混凝土结构梁体之间的连接节点,合理的刚度过渡设计是保证梁体内力顺畅传递的关键所在。
本文结合深圳华为荔枝园员工宿舍项目人行天桥工程,介绍了结合梁结构在人行天桥中的应用, 并对钢混结合梁结合部的细部设计及施工方法进行了一些探讨。
关键词:工程概况、结合部、结构、设计钢混结合梁结构是指梁结构沿梁的长度方向由两种不同材料组成, 主跨梁体为钢结构梁,边跨( 或伸入主跨一部分)的梁体为混凝土或预应力混凝土梁。
结合梁桥由于其主跨采用钢梁,所以具有跨越能力大的优点;而边跨采用混凝土梁,从而起到了很好的锚固作用且兼有可降低建桥成本的特点。
但是钢结构梁和混凝土结构梁的刚度差别较大, 连接部位容易出现应力集中、折角等构造上的弱点。
因此钢混结合梁结合部的处理在结合梁桥梁的设计和施工中尤为重要。
一、工程概况华为荔枝园员工宿舍天桥项目位于深圳龙岗坂雪岗工业区,横跨环城东路,仅为华为员工往来两地块间使用,原则上不考虑社会人流的穿行。
天桥桥跨布置为(5.17+24+64+22+3.37)m,总长度118.54m,为三跨连续梁,两端分别悬出5.17m和3.37m。
从桥梁景观方面考虑,天桥中跨采用64m大跨,主跨桥墩采用大体量椭圆形桥墩,其中,1号墩设置长悬臂斜塔和装饰性斜拉索。
天桥桥型立面图如下所示:天桥桥型立面图(单位:mm)二、桥梁设计特点为满足业主对于桥梁造型方面的要求,斜塔倾斜方向与拉索拉力方向相同,所以,即便斜拉索只是拉力很小的装饰索,但索塔根部仍然在自重和拉索拉力的共同作用下产生了巨大弯矩,斜塔受力更接近悬臂梁。
桥跨布置比例也并不协调,边中跨比仅约0.3。
桥梁极限状态设计基本组合弯矩包络图(kN.m)由于上述原因,桥梁结构方案设计将斜拉塔和中跨跨中段主梁设计成钢箱梁,塔座和边跨主梁则采用预应力钢筋混凝土结构。
钢混结合梁支架结构施工计算书第一部分计算说明一、计算依据1、《工程施工图设计》。
2、《公路桥涵施工技术规范》(JTG_TF50-2011)。
3、《建筑工程碗扣式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ166-2008)。
4、《路桥施工计算手册》。
5、《钢结构设计手册》(GB 50017)。
6、《木结构设计规范》(GB50005)。
7、《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ162-2008)。
第二部分桥面板支架计算书一、底模受力计算桥面板钢筋混凝土结构厚度为203——226.5cm ,底模采用15mm竹胶板,下方横铺10*10cm 方木,间距25cm,方木下方纵铺[12a 槽钢,间距为46.5cm ,槽钢下方设置站立式[12a 槽钢,高度26.5cm ,纵横向间距分别为65cm 和46.5cm ,站立式[12a 槽钢下方为I25a 工字钢,工字钢插入下塔柱立墙顶的预留槽内(在立墙浇筑时预留好),待钢混结合段施工完成后用C50砼填补。
1)荷载取值:(1)最不利位置:最不利荷载位置梁高h=2.26m,g=2.26m×26kN/m3 =58.8 kN/m2k1=0.2KN/m2(2)竹胶板自重标准值:gk2=2.5 kN/m2(3)施工人员及机械设备均布活荷载:qk1=2.0 kN/m2(4)振捣砼时产生的活荷载:qk22)模板力学性能模板材料为竹胶板,其力学指标值为f=13Mpa,弹性模量为:E=0.1*105Mpa,模板厚度d=0.015m。
模板截面抵抗矩和模板截面惯性矩取宽度为1m计算:模板截面抵抗矩W=bh2/6=1×0.0152/6=3.75×10-5m3模板截面惯性矩I =bh3/12=1×0.0153/12=2.812×10-7m43)强度计算(公式参照《路桥施工计算手册》)模板上的均布荷载设计值为:q 1=(1.2×(gk1+ gk2)+1.4×(qk1+ qk2))×1m=77.1KN/mMmax=0.1ql2=0.1×77.1×0.252KN.m=0.482KN.mσmax= M/W=0.482KN.m/3.75×10-5m3=12.86Mpa<f=13 Mpa 【可】4)刚度计算(公式参照《路桥施工计算手册》)q 1= (gk1+ gk2)×1m=(58.8+0.2)×1=59KN/m则挠度为:δ实=qL4/128EI=(59×0.254×103) /((128×0.1×105×106) ×(2.812×10-7))=6.4×10-4(m)<δ允=L/250=0.25/250=10×10-4m【可】二、横向内楞10*10cm 方木受力分析内楞方木间距为25cm,方木为10×10cm。
钢与砼组合梁计算基本数据输入:组合梁跨度: l=6000mm 梁间距a=2200mm 组合梁截面总高:h=490mm砼等级:C 25f c=12.5N/mm 2f cm =13.5N/mm 2E c = 2.80E+04N/mm 2楼承板型号:YX76楼承板特性:h c1=64mm h c 2=76mm h c =140mm b 0=150mmS 0=2050mm1.截面特性计算:(1)钢梁钢材:Q 345f =315N/mm 2fv =185N/mm 2断面:BH 350x6x150x8x150x8上翼缘:b 2=150mm t 2=8mm 下翼缘:b 1=150mm t 1=8mm 腹 板:h w =334mm t w =6mm 钢梁截面:A s=4404mm 2 重量34.6kg/m 钢梁中和轴的位置:y s =175mm钢梁截面惯性矩:I s =8.88E+07mm 4钢梁上翼缘的弹性抵抗矩:W s2= 5.08E+05mm 3钢梁下翼缘的弹性抵抗矩:W s1= 5.08E+05mm 3(2)组合梁钢与砼弹性模量比:αE =7.36钢筋砼翼缘板计算宽度:b e =l /6+l /6+b 0=2150mmb e =S 0/2+S 0/2+b 0=2200mmb e =6h c1+6h c1+b 0=918mm取b e =918mm b e,eq =124.8mm钢筋砼翼缘板的截面面积:A ce =58752mm 2换算成钢截面的组合梁截面面积:A 0=12390mm 2钢梁至组合梁截面中和轴的距离:y x =357mm>=h=350mm中和轴在混凝土板内!钢筋砼翼缘板的截面惯性矩:I ce = 2.01E+07mm 4组合梁换算成钢截面时的惯性矩:I 0= = 3.19E+08mm 4组合梁换算截面中的钢筋砼板顶边(点4)的截面抵抗矩:W 04= 2.40E+06mm 3组合梁换算截面中的钢筋砼板顶边(点3)的截面抵抗矩:W 03= 4.65E+06mm 3组合梁换算截面中的钢筋砼板顶边(点2)的截面抵抗矩:W 02= 4.31E+07mm3组合梁换算截面中的钢筋砼板顶边(点1)的截面抵抗矩:W 01=8.92E+05mm 3(3)考虑砼的徐变影响时,组合梁的截面特性换算钢截面组合梁的面积:A '0=8397mm 2钢筋砼翼板顶面至组合截面中和轴的距离:y 'x =310mm换算钢截面组合梁的惯性矩:I '0= 2.58E+08mm4 组合梁换算截面中的钢筋砼板顶边(点4)的截面抵抗矩:W '04= 1.43E+06mm 3组合梁换算截面中的钢筋砼板顶边(点3)的截面抵抗矩:W '03= 2.22E+06mm 3组合梁换算截面中的钢筋砼板顶边(点2)的截面抵抗矩:W '02=########mm 3组合梁换算截面中的钢筋砼板顶边(点1)的截面抵抗矩:W '01=8.33E+05mm32.第一受力阶段(施工阶段)的验算:(此时全部由钢梁受力)(1)弯矩及剪力的验算:钢梁自重:0.41KN/m221)()5.0(s x s s c x Ece E cey y A I h y h A I -++--+αα楼板自重: 3.50KN/m2g1k=8.11KN/m施工荷载:q c= 5.0KN/m2p2k=19.11KN/m p2=24.04KN/m弯矩:=108.17KN·mM1剪力:V1=72.11KN(2)钢梁的强度、稳定和挠度的验算:钢梁上翼缘应力:σ1=213.12N/mm2钢梁下翼缘应力:σ2=213.12N/mm2钢梁剪应力:τ=35.98N/mm2挠度:w=17.6mmw/l=1/3403.第二受力阶段(使用阶段)的验算:(1)弯矩及剪力的验算:找平层重:g2=0.5KN/m2活荷载:q2k= 5.0KN/m2梁上墙自重:g w=0.0KN/m=12.1KN/m p2=15.62KN/mp2k弯矩:M2=70.29KN·m剪力:=46.86KNV2(2)组合梁的抗弯强度计算:1)在垂直荷载作用下的正应力:钢筋砼翼缘板顶边(点4)的应力:σc4=-3.97N/mm2<=fcm=13.50N/mm2OK!钢筋砼翼缘板底边(点3)的应力:σc3=-2.06N/mm2<=fcm=13.5N/mm2OK!钢梁上翼缘(点2)应力:σs2=-84.7 N/mm 2<=0.9f=283.5N/mm 2OK!钢梁下翼缘(点1)应力:σs1=165.1 N/mm 2<=0.9f=283.5N/mm 2OK!2)钢梁的剪应力:τ=38.0N/mm 2<=fv=185N/mm 2OK!3)组合梁的挠度:p 2k1=8.8KN/mw =10.59 mmw / l=1/5664.连接件计算:截面在翼缘板与钢梁的接触面处的面积矩:S 0=8.03E+05mm 3v max =118.0N /mm选用圆柱头焊钉直径:υ19As=283.5mm 2每个栓钉的抗剪承载力设计值:N v c=0.7A s f=39694N梁上布置栓钉的列数:n =1该梁的半跨梁分为2区段1 区段:长度:2000mm 剪力 V =118.0 N /mm 每排栓钉间距 a 1=336.26 mm, 取为330 mm 2 区段:长度:2500mm 剪力 V =39.3 N /mm 每排栓钉间距 a 2=1,008.77 mm, 取为1,000 mm 3 区段:长度:-1500mm 剪力 V =-59.0 N /mm 每排栓钉间距 a 3=-672.51 mm, 取为-680 mm02I S V。
浅谈钢-混凝土组合结构设计摘要:钢-混凝土混合结构具有较好的受力性能,可以满足建筑各种造型要求,广泛应用于各类建筑及车站。
本文根据工程案例,对于钢-混凝土混合结构遇到的问题,采取分析措施,确保结构的准确可靠性。
关键词:钢-混凝土混合结构;杂交结构;振型阻尼比;钢结构设计一、工程概况某新建车站站房长约 240m,宽约72m,地下1层,地上4 层。
设计采用线侧式上进下出站型,地下室主要为出站通道、消防水泵房及消防水池,层高8.6m;首层主要为进站广场、广厅、候车厅、售票厅、出站厅及旅客服务设施屋面由混凝土壳、玻璃屋面及钢结构轻屋面组成,女儿墙檐口标高为26.15m,最高点标高为38.33m。
二、结构体系及设计参数站台雨棚被进站天桥分为南北两部分,导致整座建筑成为4个单元,结构体系比较复杂,站房钢筋混凝土框架及大跨钢结构屋盖构成的钢-混凝土混合结构,为确保结构体系合理,设计通过防震缝或橡胶支座将进站天桥,具体结构单元及平面布置见图 1,2。
主要设计参数为:站房上部结构按 50 年设计使用年限进行设计;建筑结构的安全等级为二级,结构重要性系数为 1.0;抗震设防基本烈度为8度,设计基本地震加速度为0.20g;设计地震分组为第一组,建筑抗震设防类别为丙类,场地特征周期为0.37s;基本风压为 0.65kN/m2,基本雪压为0.20kN/m2,具体风荷载取值结合风洞试验报告及风致振动分析报告确定;地基基础设计等级为乙级,结构的环境类别为地上一类,地下二 b 类。
图2 结构总平面示意图三、钢-混凝土混合结构的整体设计钢-混凝土混合结构的地震效应是钢结构与混凝土结构协同工作的结果,对较复杂的混合结构,若不考虑钢结构与混凝土结构的协同作用,会对钢结构的地震作用,特别是水平地震作用计算产生显著影响,甚至得出错误结论。
即便是在对屋顶大跨钢结构进行竖向地震作用计算时,当下部混凝土部分竖向刚度较弱或刚度分布不均匀时,按钢结构单独模型所计算的结果也会产生较大的误差,同时也会对下部混凝土结构的计算结果的准确度产生不利影响。
例谈大桥钢-混结合段施工技术1、引言将钢-混凝土组合梁与混凝土桥墩或组合结构桥墩相固结可以形成组合刚构桥。
刚构桥可以减少桥面系的受力,又能减少支座的试用,并具有桥下净空大、造型美观、桥面平顺性好等优点,可作为跨线桥试用,也适用于跨越深阔河谷等情况。
组合梁刚构桥的上部结构施工包括:混凝土箱梁施工、钢—混结合段施工和钢箱梁施工,其中,钢—混结合段施工又不同于组合梁斜拉桥、组合梁悬索桥中钢一混结合段施工。
组合刚构桥是超静定结构,相对于简支梁桥其抗震性能更高,不会发生落梁事故。
对于组合刚构桥,设计与施工时需要重点解决的问题是保证桥面的荷载能有效地传递到桥墩,即梁-墩节点处的构造。
在斜拉桥、悬索桥中由于结合段靠近桥塔附近,通常采用支架施工,结合段钢结构的定位、模板支设、混凝土浇筑都在支架上完成,施工较容易操作。
本文介绍了湖南某大桥工程,介绍其钢—混结合段施工方法。
2、工程概况湖南某大桥主桥为组合梁刚构桥,中跨跨中80 m主梁采用钢箱梁,其余部分采用混凝上箱梁,钢一混结合段采用有格室后承压板式。
该大桥大桥主桥为三孔一联的钢—混组合梁刚构桥,跨径布置为(80+180+80)m。
该大桥只有中跨跨中80 m主梁采用钢箱梁,其余部分均采用混凝土箱梁(见图1)。
主梁采用单箱单室斜腹板截面,双幅布置,单幅箱梁宽15.0m,桥面横坡为2%混凝土主梁纵向按全预应力混凝土结构设计,采用变高梁,中支点处梁高9.1 m,跨中梁高3.7 m[见图2(a)]。
钢箱梁为等高结构,梁宽15.0 m[见图2(b)],桥面板采用正交异性板,板厚16 mm,在不同部位分别采用U形肋、倒“T”肋及板肋纵向加劲。
顶板悬臂长3.38 m;箱梁腹板采用斜腹板,板厚22mm;底板全宽7.94 m,厚20 mm,采用U形肋纵向加劲。
該大桥采用有格室后承压板式钢—混凝土结合段构造形式(见图3)。
钢—混结合段位于中跨,其中钢与混凝土的交界而位于距离中间桥墩轴线58m处。
钢-混凝土组合梁计算原理及截面设计钢-混凝土组合梁计算原理及截面设计钢-混凝土组合梁是在钢结构和混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构型式。
它主要通过在钢梁和混凝土翼缘板之间设置剪力连接件(栓钉、槽钢、弯筋等),抵抗两者在交界面处的掀起及相对滑移,使之成为一个整体而共同工作。
钢-混凝土组合梁同钢筋混凝土梁相比,可以减轻结构自重,减小地震作用,减小截面尺寸,增加有效使用空间,节省支模工序和模板,缩短施工周期,增加梁的延性等。
同钢梁相比,可以减小用钢量,增大刚度,增加稳定性和整体性,增强结构抗火性和耐久性等。
近年来,钢-混凝土组合梁在我国城市立交桥梁及建筑结构中已得到了越来越广泛的应用,并且正朝着大跨方向发展。
钢-混凝土组合梁在我国的应用实践表明,它兼有钢结构和混凝土结构的优点,具有显著的技术经济效益和社会效益,适合我国基本建设的国情,是未来结构体系的主要发展方向之一。
计算原理在钢-混凝土组合梁弹性分析中,采用以下假定:1、钢材与混凝土均为理想的弹性体。
2、钢筋混凝土翼缘板与钢梁之间有可靠的连接交互作用,相对滑移很小,可以忽略不计。
3、平截面假定依然成立。
4、不考虑混凝土翼缘板中的钢筋(该假设只在正弯矩承载力计算时成立,负弯矩承载力计算式需考虑钢筋作用[1])。
钢-混凝土组合梁弹性分析采用换算截面法。
(a)表示换算前截面,(b)表示换算后截面。
换算截面法的基本原理是:混凝土翼缘板按照总力不变及应变相同条件,换算成弹性模量为Es、应力为бs的与钢等价的换算截面面积。
具体计算时,为了混凝土截面重心高度换算前后保持不变,换算时混凝土翼缘板厚度不变而仅将翼缘板有效翼缘宽度be除以α E(钢材弹性模量与混凝土弹性模量的比值。
求得等价的钢梁截面后,可以按照材料力学的方法来计算截面的抗弯承载力。
设换算后截面的惯性矩为 I换算,换算截面形心轴距离钢梁底部为y 换算,组合梁总高为y换算作用在截面上的弯矩为M,而组合梁挠度的计算,则按照换算截面惯性矩计算组合梁截面刚度后,再由结构力学的方法计算梁的挠度。
浅谈钢混结合段实用构造及计算方法
摘要:以开原市大清河大桥主拱钢混结合段为例,分析钢混结合段的实用构造及计算方法,综合运用空间分析和平面计算相结合的方法,准确高效地进行结构受力变化分析,保证结构受力安全合理。
关键词:主拱钢混结合
1、情况简介
大清河大桥主桥采用梁拱组合结构,主梁为70+120+90+50=330m的变截面预应力混凝土连续梁,主跨钢拱在120m+90m的主跨范围内设置,钢拱外倾为展翅形。
梁拱组合部分桥型布置图如下图。
图1梁拱组合部分桥型布置图
2、设计与计算
2.1、要点
本桥由于跨径大,且为不对称跨径,所以主桥主跨采用梁拱组合共同受力结构。
由于主跨钢拱为异形拱,本桥受力难点之一为拱梁相接位置钢混结合段的受力分析。
由于主跨钢拱异形外倾,所以受弯剪扭作用效应均很大,故本次设计对该部位进行了细致的分析。
S0位置钢混段预应力布置图
2.2、钢混结合段内力表
使用《MIDAS》软件建立整体空间模型,计算分析并得出钢混结合段位置的内力结果,为后续的计算分析提供设计依据,具体计算结果见下表。
钢混结合段内力表
2.3、平面分析计算
通过excel编制的计算表格,对钢混结合面钢结构部分和混凝土部分分别进行计算分析。
钢截面验算:
混凝土截面验算:
2.3、空间分析计算
采用Midas Civil 2010 ( V7.8.0 Release No.1) 对所计算部位进行建模分析。
结构计算模型图
钢结构应力结果来看,最大峰值应力为117Mpa,整个结构多数应力均低于100Mpa,S0钢混段钢结构受力良好。
混凝土结构结果来看,最大峰值拉应力为3.67Mpa,但是以上应力只在很小的区域出现,且扩散较快;最大峰值压应力为23.19Mpa,且扩展较快,整个混凝土结构普遍应力在2Mpa~20Mpa之间,满足规范要求。
4、结语
该桥的钢混结合段受力复杂,同时受到弯、剪、扭共同作用,且轴力很小,属于大偏心受弯构件。
因此我们采用了空间分析和平面分析相结合的计算分析方式,充分利用了空间分析和平面分析各自的优点,为类似结构的计算分析提供了一定参考。
参考文献
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