横隔板计算书

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1、崇启跨江通道工程施工图设计主航道桥上部结构设计计算书计算项目:钢箱梁横隔板受力分析设计人: 日期核对人: 日期审核人: 日期钢箱梁横隔板受力分析一、概述本桥共有6种横隔板形式，分别是:(1)中间墩实腹式横隔板(HABS、HCDS、HES)；(2)边墩支座处横隔板(HAS1)；(3)端横隔板(HAS2)；(4)X形横隔板；(5)V形横隔板；(6)横肋。其中中间墩实腹式横隔板(HABS、HCDS、HES)及边墩支座处横隔板(HAS1)已在支座处局部应力计算中做了分析，本次计算主要针对端横隔板(HAS2)、X形横隔板、V形横隔板及横肋。二、端横隔板(HAS2)采用有限元的计算方法，用Shell63模

2、拟钢箱梁各板件，Link8单元模拟桁架式横隔板。1.计算模型纵桥向取端横隔板附近共2.7m，模拟端横隔板各个加劲构件，不考虑人孔挖洞。图1. 端横隔板断面图2. Ansys计算模型(全)控制单元最大长度0.1m，局部模型如图2所示。约束:在支座处施加竖向约束UZ，在模型的另一端施加纵向约束UX和UY。2.荷载和计算工况自重按板件实际重量考虑，二期铺装:环氧沥青铺装及电缆等按2.14kN/m2，钢护栏按4.35kN/m2，作用于相应位置处。伸缩缝加载:（1） 伸缩缝自重按140kN考虑，作用在端横隔板上的荷载应为70kN。（2） 考虑横桥向4辆重车一个后轮同时作用在伸缩缝的端部，并计入冲击系数的

3、影响，则汽车荷载Q=1.3×4×140=728Kn,，考虑其偏心作用，仅在11.81m范围内加载，则q=728/11.81=61.64 kN/m。（3） 伸缩缝自重及汽车荷载均考虑0.12m的偏心作用。3.计算结果i. 横隔板应力横隔板节点mises如下图所示，由图可知，在端部伸缩缝处牛腿局部加载车轮荷载情况下，端横隔板最大mises应力32.9MPa，应力水平较低。图3. 横隔板mises应力(kN/m2)ii. 横隔板加劲应力横隔板加劲节点mises如下图所示，由图可知，在端部伸缩缝处牛腿局部加载车轮荷载情况下，端横隔板加劲最大mises应力21.94MPa，应力水平较

4、低。图4. 横隔板mises应力(kN/m2)4.计算结论由计算结果可以看出:在端部伸缩缝处牛腿局部加载车轮荷载情况下，端横隔板及其加劲的应力水平较低，均能满足规范要求。三、X型横隔板与V型横隔板1.计算模型对于X型横隔板与V型横隔板，其最不利受力情况应为对应截面处所受扭矩最大之时，为求得X型撑与V型撑的所受的最大轴力，建立了半桥板单元模型，而另一半采用梁单元代替。图5. X型横隔板断面图6. V型横隔板断面图7. Ansys计算模型(全)图8. Ansys计算模型(板单元)控制单元最大长度0.5m，全部模型如图7、8所示。约束:在支座处施加竖向约束UZ与横向约束UY，在中墩支座处施加竖向约束

5、UZ、纵向约束UX与横向约束UY。2.荷载和计算工况自重按板件实际重量考虑，二期铺装:环氧沥青铺装及电缆等按2.14kN/m2，钢护栏按4.35kN/m2，作用于相应位置处。活载加载:通过TDV梁单元模型找到各个横隔板位置处截面的最大扭矩对应的汽车加载方式。其中两车道偏载为其最不利加载方式。则梁单元均布载q=10.5×2×1.05×.97=21.609 kN /m,梁单元均布扭矩MX=21.609*4.55=131.815 Kn。板单元均布荷载q1=21.609/5.61=3.852 kN/m2，加载在图释区域，纵向按扭矩影响线加载。图9. 横向加载图示对于X撑与

6、V撑，设计共用了六种截面尺寸，对每个截面尺寸对应的最大扭矩截面均进行加载，得到各个尺寸对应的最大轴力，并分别求其应力。3.计算结果各个尺寸对应X撑与V撑的轴力及相应应力如下表所示。X撑与V撑轴力及应力表对应最大轴力(kN)对应应力(MPa)X撑450*32(280*32)118.195.06X撑380*28(220*28)136.338.11X撑380*24(140*24)148.4511.90X撑260*20(134*20)157.4419.98V撑L200*2099.0613.03V撑L200*14104.2319.294.计算结论由计算结果可以看出:X撑与V撑轴力与应力较小，能满足规范要

7、求。四、横肋1.计算模型对于横肋断面其最不利位置应为顶板最薄的地方，因此选取SA4节段进行分析。图10. 横肋断面图11. Ansys计算模型(全)控制单元最大长度0.1m，全部模型如图11所示。约束:在节段两端节点施加竖向约束UZ、纵向约束UX与横向约束UY。2.荷载和计算工况自重按板件实际重量考虑，二期铺装:环氧沥青铺装及电缆等按2.14kN/m2，钢护栏按4.35kN/m2，作用于相应位置处。活载加载:纵向考虑两个后轮的作用，其中一个后轮作用在横肋中心，一个后轮作用于横肋与横隔板之间的跨中位置。横向按横肋跨中截面最不利加载，其加载图式如下图所示。车载横桥向加载宽度.6+.055*2=.7

8、1m,纵桥向加载宽度.2+.055*2=.31m，则车轮一个荷载p=1.3×140/2/.31/.71=413.45 kN/m2。图12. 横向加载图示3.计算结果i. 横肋及横肋翼缘应力横肋及其翼缘节点横向应力SY如图13所示，由图可知，局部加载车轮荷载情况下，横肋及其翼缘最大压应力-49.2 MPa,最大拉应力38.6MPa，跨中最大拉应力30MPa左右，应力水平均较低。图13. 横肋及其翼缘横向应力SY(kN/m2)横肋及其翼缘节点mises应力如图14所示，由图可知，局部加载车轮荷载情况下，横肋及其翼缘最大mises应力61.2MPa，应力水平均较低。图14. 横肋及其翼缘横向应力SY(kN/m2)ii. 腹板、底板对应横向加劲应力腹板、底板对应横向加劲节点mises如图15所示，由图可知，局部加载车轮荷载情况下，其最大mises应力43.4MPa，应力水平较低。图15. 横隔板mises应力(kN/m2)4.计算结论由计算结果可以看出:横肋及其翼缘最大横向压应力-49.2 MPa,最大mises应力61.2 MPa，腹板、底板对应横向加劲最大mises应力43.4MPa，各个板件应力均能满足规范要求。