钢箱梁焊缝强度及疲劳验算

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1、榕江大桥全桥结构仿真分析专题报告分报告(五)钢箱梁焊缝强度及疲劳验算广东潮惠高速公路有限公司上海贝英吉工程咨询有限公司2015-04-20i目录1概述11.1工程概况11.1.1项目概况11.1.2主要技术标准11.1.3主桥设计方案21.2专题研究内容51.3分报告内容和计算分析方法62分析参数和计算方法82.1技术标准和规范82.2计算参数82.2.1材料性能参数82.2.2计算荷载92.3疲劳计算方法113钢箱梁标准段焊缝疲劳性能分析143.1计算模型143.2计算结果分析153.3本章结论19i榕江大桥全桥结构仿真分

2、析专题报告（六）关键部位疲劳受力性能分析1概述1.1工程概况1.1.1项目概况榕江大桥是广东省潮州至惠州高速公路（潮汕机场进场路共线段）的重要节点工程，大桥方案受到两岸大堤、通航净空、机场控高、河床断面形式及水文情况、防撞、防洪、抗震、抗风、耐久性、景观和环保等条件的复杂影响。桥型方案约束条件多，且相互制约，设计工作难度较大。初步设计中对6种矮塔斜拉桥方案（变截面钢-砼混合梁固结体系矮塔斜拉桥方案、变截面钢箱梁支承体系矮塔斜拉桥方案、变截面钢箱梁双索面半飘体系矮塔斜拉桥方案、等截面混合梁矮塔斜拉桥方案、等截面钢砼叠合梁矮塔斜

3、拉桥方案、等截面混合梁高低塔矮塔斜拉桥方案）进行了技术、经济比选，最终选定了结构体系上最合理的主跨380m的等截面钢－砼混合主梁斜拉桥方案。在各项设计控制条件中，机场控高和通航净空成为限制榕江大桥主桥设计的最主要条件。在现有条件下，榕江大桥索塔较矮，桥面以上的索塔高度只有50m左右，索塔高度与跨径的比例介于传统斜拉桥与矮塔斜拉桥之间，称为低塔斜拉桥。这种桥型是最大特点是斜拉索与水平面间的夹角较小，斜拉索的水平分力较大，拉索利用率比传统斜拉桥要低，索塔受到的水平力作用也较大。较为新颖的低塔斜拉桥桥型结构形式，以及钢－砼混合主梁

4、、桁腹式钢箱梁、整体钢锚箱式索塔锚固区等构造形式的采用，使得榕江大桥主桥在设计、施工、运营过程中体现出一系列新特性，设计难度较大。1.1.2主要技术标准（1）公路等级：六车道高速公路（2）荷载标准：公路-Ⅰ级（3）设计速度：100km/h（4）桥梁设计基准期：100年18榕江大桥全桥结构仿真分析专题报告（六）关键部位疲劳受力性能分析（5）桥面宽度：33.5m，其中行车道宽2×（3×3.75）m（6）设计洪水频率：1/300（7）主桥设计水位：最高设计水位：4.31m（国家85高程，下同）最高设计通航水位：2.89m最低设计通

5、航水位：-0.64m（8）通航净空尺度：主航道净347×38米，单孔双向通航（9）地震动峰值加速度：0.183g（50年10%）（10）抗震设防标准：榕江大桥抗震设防类别为A类，抗震设防目标：E1地震作用（中震，重现期约为475年）一般不受损坏或不需修复可继续使用，E2地震作用（大震，重现期约为2000年）可发生局部轻微损伤，不需修复或经简单修复可继续使用。（11）船撞力：主墩横桥向设计撞击力为36MN，辅助墩横桥向设计撞击力为12.7MN，纵桥向防撞力取横桥向50%。（12）抗风设计标准：使用阶段设计重现期为100年，基本

6、风速39.4m/s；施工阶段设计重现期为30年，基本风速33.0m/s。1.1.1主桥设计方案1．总体设计本桥采用双塔混合梁斜拉桥，跨径布置为60+70+380+70+60=640m。中跨及次边跨主梁采用流线型扁平钢箱梁，边跨采用流线型扁平混凝土箱梁，钢混结合点设置在辅助墩墩顶处；中跨及边跨均布设斜拉索，斜拉索采用准辐射形布置，双索面，在主梁外侧锚固。索塔采用门式框架索塔，塔柱为钢筋混凝土构件，上、下横梁均为预应力混凝土构件，横梁底缘皆呈圆弧线形的变高度结构；塔柱断面形式考虑了结构受力需要和建筑景观效果的要求。全桥采用半漂浮

7、体系。在桥塔下横梁18榕江大桥全桥结构仿真分析专题报告（六）关键部位疲劳受力性能分析处设置竖向球型钢支座，纵向活动，横桥向设带有横向静力限位功能的E型钢阻尼器装置，为控制顺桥向位移和地震效应，纵向同时设置带静力限位功能的粘滞阻尼器装置；过渡墩和辅助墩设置竖向球型钢支座，纵向活动，横桥向设带有横向静力限位功能的E型钢阻尼器装置。图1-1为主桥桥型布置图。图1-1主桥桥型布置图2．主梁榕江大桥主桥采用钢箱梁和混凝土箱梁的混合梁结构，钢混结合段设置在边跨辅助墩墩顶位置附近。主梁钢箱梁部分采用带风嘴的整体式扁平流线型断面，其标准断面

8、见图1-2。钢箱梁全宽38.7m，顶宽34.7m（不含风嘴），底板宽19.2m，梁高3.5m，风嘴长度2.0m。箱梁内设置2道桁架式中腹板（索塔两侧附近加强为实腹式中腹板），间距14m。斜底板同时兼底板、腹板的功能，拉索锚固于边腹板。根据构造不同，全桥钢箱梁划分为A~E、O和J共7种类型，