钢-混凝土组合连续梁桥设计计算.doc

设计计算书 概述 设计特点 钢-混凝土组合连续梁桥以其结构重量轻，跨越能力大，施工速度快，造型美观等优点得到广泛的应用。钢-混组合结构具有以下特点：1. 适应大跨径，高桥的快速施工，施工未影响桥下高速路通行。2钢筋混凝土板通过剪力连接件（采用圆柱型焊钉）与钢箱梁组合在一起形成组合结构，可以充分发挥钢材抗拉性能好，混凝土抗压性能好的特点。3.对连续梁负弯矩区，利用高强钢材改善受拉区混凝土板的工作条件。4.自重轻，刚度大，这种结构的刚度略低于预应力混凝土箱梁，但较全钢梁大得多。 由结构力学的知识可知：分孔比较合理的连续梁结构与同跨径的简支梁相比，其跨中截面的弯矩可减少50%左右，而在中支点截面的弯矩增加量一般要大于跨中弯矩的减少量。对于钢-混凝土组合梁而言，如果采用连续结构，将使得中支点截面承受负弯矩。也就是使钢筋混凝土桥面板置于受拉区，而将钢梁的下翼缘处于受压区，从理论上讲这样的布局并没有很好的利用混凝土和钢筋的力学特性，钢筋混凝土板受拉与钢梁受压是不利的。不过，可以通过工程来改进。 钢-混凝土组合连续梁的内力分析方法可以分为弹性设计法和塑性设计法。由于目前国内对于塑性分析法用的不多，且无系统性的总结。因此本桥涵设计中采用弹性设计分析法确定钢-混凝土组合连续梁的内力，并按相关公路桥涵设计规范进行内力组合。 弹性分析法是基于一般的结构力学或有限元分析法。用弹性分析时，须考虑钢梁下面是否有临时支撑。有临时支撑且达到一定的支承密度时，全部恒载和活载均由组合梁的全断面承担。而无临时支承时，钢梁自重，混凝土翼缘板自重均由钢梁承担，桥面板二期恒载和活载则由组合断面承担。 在连续组合梁的负弯矩区，混凝土翼缘板受拉开裂。因为该区段的截面刚度要比正弯矩区段小一些，所以连续组合梁在内力分析时，应按照变截面考虑欧洲规范（ＥＵＲＯＣＯＤＥ　ＮＯ．４）规定，在据支座０．１５ｌ的范围内（ｌ为梁的跨度），在确定主梁的截面刚度时不应考虑混凝土翼缘板的存在，但应计入混凝土板中钢筋的面积。在其余跨中区段，按考虑混凝土翼缘板的换算截面确定截面刚度。 对于负弯矩区混凝土受拉易造成裂缝，一般采用对混凝土施加于应力的方法。不过，施加预应力会由于混凝土的收缩和徐变及加载令期不可能太长，预应力损失大半，且操作和构造不太方便。因此，参照国外和芜湖长江大桥的经验，本桥在负弯矩处采用高配筋率的混凝土来限制裂缝的宽度。 本桥梁设计采用悬臂吊装的施工方法，不设临时支承。利用MIDAS软件基于平面杆系理论计算其内力。第一施工阶段主梁均为单一钢截面；第二阶段组合截面的混凝土桥面板均换算为钢截面，根据《钢混结合梁设计规定》计算恒载和活载时钢与混凝土的弹性模量比分别采用15和10，因此设计将混凝土桥面板换算为不同厚度的钢板，采用2个数据文件分别计算恒活载效应，再将结果自组合得出各控制截面的剪力和弯矩，然后进行验算。 对于连续组合梁桥，既可以采用工字形钢梁，也可以采用闭口或开口箱梁截面；既可以采用等高截面，也可以采用变高截面。鉴于本桥梁设计采用42+60+42米跨度，采用开口的钢箱梁截面，为保证支点处的整体稳定性，在支点处采用闭口钢箱梁。 1.1.2 设计基本资料 （一）桥梁线性布置 1、平曲线半径：无平曲线。 2、竖曲线半径：无竖曲线，纵坡为3％。 （二）主要技术标准 1、设计荷载：公路I级荷载。 2、桥面净宽：10m。 3、通航要求：无。 （三）主要材料 1、混凝土：混凝土桥面板采用C50混凝土，基桩采用C25混凝土。 3、普通钢筋：采用符合GB 1499－84标准的钢筋，直径≥12mm者采用Ⅱ级20MnSi热轧螺纹钢；直径12mm者采用I级A3热轧圆钢筋。 4、钢材：钢箱主梁采用16mn钢。 7、支座：采用GJZ和GJZF4系列橡胶支座。 8、伸缩缝：采用SSF80A大变位伸缩缝。 9、焊条：对于A3钢采用T420型焊条，20MnSi钢采用T500型焊条。 （四）桥面铺装 采用8cm防水混凝土。 （五）施工方式 悬臂吊装施工法。 （六）设计规范 1、《公路工程技术标准》(JTG B01－2003) 2、《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004) 3、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004） 4、《公路钢结构及木结构桥涵设计规范》 （七）支座强迫位移 边支座：下沉0.5cm。 （八）温度影响 主梁混凝土桥面板和钢箱梁温差1。 1.1.3 桥型及纵、横断面布置 （一）桥型布置及孔径划分 该设计为某高速公路的大桥。为缩短工期，提高行车舒适性，综合分析比较各类桥型后最终采用钢-混凝土组合连续梁桥，跨径为42+60+42m，施工方法为悬臂吊装施工方法。 考虑伸缩缝的设置，实际桥跨长为143.88m，即在桥的两头各设6cm的伸缩缝，桥