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摘要：依据交通部颁发《公路工程技术标准》（JTGB01-2014），结合《公路钢结构桥梁设计规范》（JTGD64-2015），对钢箱梁进行整体静力计算分析及截面内力应力验算为理论分析基础；采用MidasCivil2013空间三维有限元程序对20m+30m+30m+20m跨径钢箱梁的工程实例进行应力及疲劳分析，得出相关结论，以供参考。
关键词：加筋肋；腹板；顶底板；Q345d钢材；抗疲劳中图
引言
交通部新颁发的《公路工程技术标准》（JTGB01-2014），对汽车荷载做了修改，相对于04规范，荷载有所提高，而对于钢结构桥面板，汽车荷载对其影响尤为突出，鉴于此，采用实例，并结合新颁发的钢结构桥梁设计规范对钢箱梁整体及局部进行验算，以得出设计差异，供从业者做分析参考。
1.工程概况
本次结构分析根据国内某工程实例，本桥为某高速公路项目互通匝道上跨主线桥，该桥全长106.06m，桥面全宽10.5m，桥面布置为0.5m（防撞护栏）+9.5m（行车道）+0.5m（防撞护栏），采用单箱双室截面，梁高1.6m，施工方法采用工厂加工，现场分节段吊装。典型横断面如图1
图3.结构模型图
2）计算荷载参数
a．恒载一期恒载：包括主梁梁体及横隔板（包括实腹式横隔板、框架式横隔板、中支点横隔板、边支点横隔板、封头横隔板、翼缘横隔板），钢材容重取78.5kN/m3。二期恒载：10cm厚沥青混凝土铺装，容重取24kN/m3；护栏，取10.9kN/m。
b．设计荷载：公路Ⅰ级。
c．温度作用：根据《公路桥涵设计通用规范》D60—2015，本项目位于寒冷地区，钢结构桥梁按最高温46度，最低温-21度。
d．汽车局部荷载作用冲击系数：0.4。
e．汽车偏载增大系数：1.1。
f．结构重要系数：1.1。
g．支座不均匀沉降：5mm。
3）荷载组合
根据《公路钢结构桥梁设计规范》（JTGD64-2015）的规定，钢结构桥梁主要采用容许应力法进行计算分析。由于本桥为钢结构，因此只考虑结构弹性状态，弹性工作状态又包含如下5种组合方式。
组合一：恒载+汽车+基础变位
组合二：恒载+基础变位+整体升温
组合三：恒载+基础变位+整体降温
组合四：恒载+汽车+基础变位+整体升温
组合五：恒载+汽车+基础变位+整体降温
3.2承载能力极限状态应力计算
本桥跨径组合为（20+30+30+20）m，对于钢桥只要如图4.所示的点满足使用要求，桥梁就可认为是安全的。
2）腹板抗弯惯性矩、抗剪面积、应力计算
该钢箱梁桥的横向联系很强且腹板间距较小，由于主梁全截面变形协调一致，可近似认为剪力是按腹板刚度并考虑剪力滞及局部稳定效应后的分配给各个腹板，这样简化处理能满足工程要求。采用MidasCivil2013空间三维有限元程序对各腹板考虑剪力滞后的抗弯惯性矩及抗剪面积、对应的应力进行计算，其结果如下所示：
4.2受压加劲肋刚度验算
注：以拉应力为负、压应力为正。
根据《公路钢桥结构桥梁设计规范（JTGD64-2015）》的5.3.1.4条规定，即 ，经计算，正应力与剪应力满足规范相关规定要求。
对于整体腹板，《日本道路桥示方书》规定其腹板最大换算应力应满足 =135.5MPa<fd=275MPa，最大剪应力fv<fvd=160MPa，所以腹板满足强度要求。在弯剪共同作用下，腹板不仅要满足强度要求，同时还应满足稳定要求。根据《日本道路桥示方书》及《现代钢桥》，腹板板件满足稳定要求时板件宽厚比需满足如下条件： 。取该桥梁体1#腹板为验算对象，其验算结果如下：验算项目验算结果
通过上述验算结果，说明该桥钢箱梁设计腹板最小厚度满足要求。
根据《公路钢桥结构桥梁设计规范（JTGD64-2015）》5.3.3.2条，腹板横向加劲肋的间距a=2m，小于1.5hw=2.4m，并满足5.3.3-2及5.3.3-3公式要求，即设置一道纵向加劲肋时
≤1，设置两道纵向加劲肋时 ≤1。对腹板加劲肋间距进行验算，其验算结果如下所示：验算项目验算结果
2号墩顶支点处腹板第3跨跨中处腹板
依据规范相关要求，采用MidasCivil2013空间三维有限元程序对2号墩顶支点处腹板厚度进行验算，其腹板横向加劲肋的惯性矩=0.000125505，腹板纵向加劲肋的惯性矩=0.000010972。腹板横向加劲肋及纵向加劲肋验算采用《公路钢结构桥梁设计规范（JTGD64-2015）》5.3.3-4~6条要求，即腹板横向加劲肋惯性矩满足 ≥ ，腹板纵向加劲肋惯性矩满足 ≤1.5。其验算加劲肋的惯性矩计算均小于1.5，说明腹板横纵向加劲肋满足要求。
根据《公路钢桥结构桥梁设计规范（JTGD64-2015）》5.3.4条，支承加劲肋应满足规范5.3.4-1及5.3.4-2公式要求，即 ≤ ； ≤ 。通过验算，说明该桥设计的支承加劲肋尺寸满足要求。
5．钢桥抗疲劳验算
根据《公路钢桥结构桥梁设计规范（JTGD64-2015）》对疲劳荷载计算模型Ⅰ验算，按照规范5.5.4条规定进行，即 ≤ ， ≤ ，其计算过程如下：位置ΔAγFfksΔσpΔτpγMfΔσDΔτLΔσp是否
满足Δτp是否
满足
边支点0.273113.223.31.356536满足满足
第一跨中01149.719.31.358043满足满足
中支点01145.618.91.356536满足满足
第二跨中01145.220.11.358043满足满足
通过计算可知，该桥疲劳荷载计算模型Ⅰ验算满足规范要求，可不进行疲劳荷载计算模型Ⅱ验算。综上，该桥钢箱梁梁体抗疲劳设计满足要求。
6．结论
通过对该桥钢箱梁梁体进行验算，顶板受压区纵加劲肋设计不满足规范要求，建议加密横隔板；根据《日本道路桥示方书》及《现代钢桥》要求，应对腹板进行加厚或增加腹板纵向加筋肋以提高腹板整体稳定性。
参考文献
[1]中华人民共和国交通运输部.JTGD64-2015.公路钢结构桥梁设计规范.[S]2015
[2]中华人民共和国交通运输部.JTGD62-2004.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范.[S]2004
[3]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50017-2003.钢结构设计规范.[S]2003
[4]吴冲.现代钢桥[S].人民交通出版社.2006
[5]日本道路桥示方书[S].日本
作者简介：周成斌：男，1971年6月，高级工程师，中铁八局集团有限公司，四川.成都，610036
论文作者:周成斌
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/19
标签：腹板论文; 荷载论文; 横隔论文; 应力论文; 桥梁论文; 组合论文; 设计规范论文; 《建筑学研究前沿》2017年第33期论文;