分离式钢箱梁不同横梁构造方案计算和比选研究.pdf

2012年6月第6期 城市道桥与防洪 桥梁结构 115 计算分析采用ANSYS有限元软件 ，模型计算 梁段取 5个 吊杆间距长度 ，顶板、底板 、腹板 、加 劲肋和横隔板采用壳单元，吊杆采用杆单元。针对 3种不同横梁构造方案，计算分析在不同加载情 图3 车辆荷载纵向布置(单位：m) 况下横梁的应力和变形。钢横梁顶板、底板厚 14mm， 腹板厚 12mm，加劲肋厚 12mm，内设横隔板 ，厚 10mm。不同横梁构造方案如下。 方案 1：横梁顶底腹板加劲均不伸人钢纵主 梁箱体 ，横梁加劲肋不与两侧主梁箱体相焊接，与 图 4车辆 荷载横 向布置 (单位 ：m ) 主纵梁腹板留 100mm空隙。 横向应力、竖向变形和屈曲，计算结果如表 1表4 方案 2：横梁顶底腹板加劲均不伸人钢纵 所示，由此对分离式钢箱梁不同横梁构造方案在不 主梁箱体 ，横梁加劲肋与两侧 主梁箱体腹板相 同荷载作用下的受力性能有较清楚、全面的了解 。 焊接 。 方案 3：横梁顶底腹板加劲伸入钢纵主梁箱 表 1恒、活载作用下钢横梁与钢纵主梁连接处 体一定范围，加劲肋与两侧主梁箱体腹板相焊 横 向正应力 (单位 ：MPa) 接 ，并延伸至主纵梁 内与纵 向u肋形成纵横向 恒载 汽车荷载 应力部位 加劲 。 方案 1方案2 方案3方案 1方案2方案3 上述 3种不同构造方案所建立的三维有限元 模型如图2所示 。 (a)方案 1 (b)方案 2 注 ：表 中横 梁两侧项应力值合应力峰值 。 表 2 恒、活载作用下钢横梁中部与吊点竖向 相对挠度 (单位：mm) (c)方案3 图2 各方案横梁细部构造 2 结构计算分析 — 期恒载 自动十人；二期恒教桥面铺泼以l3kN／m2 表 3恒载作用下钢横梁与钢纵主梁连接处顶板横向 的均布面荷载 ，防撞护栏以 10kN／m的线荷载作 正应力扩散角(单位 ：(。)) 用在顶板上。汽车荷载采用车辆荷载，按最不利位 置加载 ，纵向和横 向加载方式如图3、图4所示。 冲击系数取 1．3，横向折减系数按 《公路桥涵设计 通用规范》(JTGD60—2004)取值。 表 4 钢横梁与钢纵主梁连接处屈 曲系数 边界条件为 ：吊杆顶端全固结，计算梁段两端 自由。 本文主要计算分离式钢箱梁在恒载、汽车荷 载组合作用下的受力和变形 ，重点分析横梁与两 侧钢纵主梁箱体连接处在不利汽车荷载作用下的 (1)从表 1可以看出，恒、活载作用下，各方案 116 桥梁结构 城市道桥与防洪 2012年6月第6期 横梁与两侧钢纵主梁箱体连接处横 向正应力较 有利于改善疲劳，但横向拉应力稍大；方案2底板 大。方案 1、方案 2的顶板横向压应力水平接近 ， 加劲与钢纵主梁焊接，此焊缝为T型接头