桁架橋設(shè)計論文1最新

1、可伸縮桁架橋的設(shè)計系別：專業(yè)：姓名：學(xué)號：摘 要論文內(nèi)容主要包括：對桁架橋的歷史和發(fā)展的介紹，在設(shè)計的初期通過手算，對主桁的受力進行了分析，包括對主桁、平縱聯(lián)、橋面系的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算。然后根據(jù)采用了橋梁規(guī)范和HA兩種加載方式對模型進行加載和進行計算，最后對計算結(jié)果做出分析并得出結(jié)論。從而達到對桁架橋的強度驗算的目的。關(guān)鍵詞：折疊 伸縮 桁架橋 結(jié)構(gòu)設(shè)計、強度驗算AbstractPaper content mainly includes：Introduces the history of steel truss bridge and the development of steel truss b

2、ridge，in the early design by hand to calculate，analyzes the main truss stress，including the main truss, flat longitudinal coupon, the structure design and calculation of bridge. In the final analysis, the result, and draw the conclusion. So as to achieve the purpose that calculating the intensity of

3、 steel truss bridge.Key words: folding，retractable，truss bridge，structural design, intensity checking目錄1、緒論41.1課題的背景41.2課題的內(nèi)容42、桁架橋的總體設(shè)計42.1主桁的結(jié)構(gòu)形式、基本尺寸及總體布置方案5主桁結(jié)構(gòu)形式的選擇5主桁的基本尺寸62.2桁橋的總體布置方案73、主桁結(jié)構(gòu)計算與設(shè)計73.1主桁桿的內(nèi)力分析與計算7恒載假定7外部載荷73.1.3 主桁桿件的內(nèi)力計算73.2主桁桿件的截面選擇與設(shè)計10主桁桿件的截面選擇10主桁桿件的設(shè)計124、橋面系計算與設(shè)計134.1縱梁及橫

4、梁的計算與設(shè)計13縱梁的設(shè)計與計算13橫梁的設(shè)計與計算154.2聯(lián)結(jié)系的設(shè)計與計算16風(fēng)力強度17上平縱聯(lián)的設(shè)計18下平縱聯(lián)的設(shè)計185、桁架橋的使用前景186、桁架橋的預(yù)期效益分析18總結(jié)19參考文獻201、緒論1.1課題的背景近年來，桁架結(jié)構(gòu)不僅在海洋工程、橋梁工程中得到了廣泛應(yīng)用，而且在工業(yè)及民用建筑中的應(yīng)用日益廣泛，桁架 結(jié)構(gòu)在我國建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用也越來越多。桁架結(jié)構(gòu)因其具有優(yōu)美的外觀、合理的受力特點以及優(yōu)越的經(jīng)濟性，在現(xiàn)代工業(yè)廠房、倉庫、體育館、展覽館、會場、航站樓、車站及辦公樓、商住樓、賓館等建筑中得到了廣泛的應(yīng)用，如上海體育場、上?？萍汲恰⑹锥紮C場新航站樓、廣州新白云及長航站樓廣

5、州國際會展中心、上海新國際博覽中心、南京國際會展中心、南京奧林匹克體育場、江蘇省南通市體育會展中心等大型工程中均采用了鋼管結(jié)構(gòu)。工程實際表明，桁架結(jié)構(gòu)、既可以很好地滿足建筑要求，又能夠使結(jié)構(gòu)達到安全、適用、經(jīng)濟等性能指標，符合鋼結(jié)構(gòu)的最新設(shè)計觀念。1.2課題的內(nèi)容本次設(shè)計所涉及的可折疊伸縮式桁架橋。設(shè)計內(nèi)容按照進行的過程依次包括主桁桿件構(gòu)造、橋面系梁格構(gòu)造與連結(jié)、聯(lián)結(jié)系構(gòu)造、并進行強度、剛度、穩(wěn)定性校核。其中，主桁桿件設(shè)計重點是主桁桿件的截面選擇與設(shè)計。強度計算所涉及的內(nèi)容是在各桿件設(shè)計的基礎(chǔ)上，針對設(shè)計要求進行相關(guān)的校核。2、桁架橋的總體設(shè)計 下承式簡支桁架橋由五個部分組成：橋面、橋面系、主

6、桁、聯(lián)結(jié)系和支座。主桁是桁梁橋的主要承重結(jié)構(gòu)，它由上、下弦桿和腹桿組成，各桁件交匯處用節(jié)點板連接，形成節(jié)點。由于節(jié)點的剛性，主桁架在受彎時，桿件將引起端部彎曲，產(chǎn)生二次應(yīng)力。要使主桁架形成空間穩(wěn)定的受力結(jié)構(gòu)，必須設(shè)置水平桁架把兩片或多片桁架連接成空間受力結(jié)構(gòu)，這個上、下水平桁架統(tǒng)稱為縱向聯(lián)結(jié)系。外部荷載首先通過橋面?zhèn)鞯娇v梁，然后由縱梁把力傳給橫梁，再由橫梁傳給主桁。由縱梁、橫梁及兩縱梁之間的聯(lián)結(jié)系組成橋面系。主桁由上、下弦桿及腹桿組成。傾斜的腹桿稱為斜桿；豎直的腹桿稱為豎桿。由橫梁傳來的力，通過主桁傳給支座，再由支座傳給墩臺。鋼桁梁除承受豎向荷載外，還承受橫向水平荷載。在兩主桁弦桿之間，加設(shè)若

7、干水平布置的撐桿，并與主桁弦桿共同組成一個水平桁架，以承受橫向水平力。這個桁架就叫水平縱向聯(lián)結(jié)系，簡稱平縱聯(lián)。在上弦平面的平縱聯(lián)稱為上平縱聯(lián)；在下弦平面的平縱聯(lián)稱為下平縱聯(lián)。下平縱聯(lián)與下弦桿組成的水平桁架的兩端與支座相連，橫向水平力可直接通過支座傳給墩臺；而上平縱聯(lián)與上弦桿組成的水平桁架的兩端則支承在橋門架兩端（橋門架由兩根端斜桿及其間的撐桿組成），橫向水平力先傳給橋門架，再由橋門架傳給支座和墩臺上去。2.1主桁的結(jié)構(gòu)形式、基本尺寸及總體布置方案主桁結(jié)構(gòu)形式的選擇主桁是桁架橋的主要組成部分，它的結(jié)構(gòu)選擇是否合理，對桁架的設(shè)計質(zhì)量起著重要的作用。在擬制主桁結(jié)構(gòu)形式時，應(yīng)根據(jù)橋位當?shù)氐木唧w情況（如

8、地形、地質(zhì)、水文、氣象、運輸條件等），選擇一個較為經(jīng)濟合理的方案。它不僅能滿足橋上運輸及橋下凈空的要求，而且還能節(jié)約鋼材，便于制造、運輸、安裝和養(yǎng)護等。本次設(shè)計采用下承式簡支栓焊桁架橋，橋跨64米，寬9米，屬于一中等跨度（L=48米80米）的桁架橋。此類桁架橋主桁的幾何結(jié)構(gòu)采用圖2.1中之（a）式，而不用（b）式。這兩者不同之處是斜桿的方向。也正由于這點，在豎向荷載作用下，圖式（a）較圖式（b）的豎桿受力較小，受壓斜桿的數(shù)量也較少，而且圖式（b）的弦桿內(nèi)力每個節(jié)間都得變化一次，而圖式（a）的弦桿內(nèi)力相對穩(wěn)定，因而圖式（a）的弦桿截面易于選擇，且較為經(jīng)濟合理。正因為如此，本次設(shè)計中采用圖式（a）

9、的結(jié)構(gòu)形式（三角形腹桿體系）。另外，此種結(jié)構(gòu)形式的桁架橋，其結(jié)構(gòu)簡單，部件類型較少，適應(yīng)設(shè)計定型化要求，也有利于加工制造與安裝。 圖2.1 主桁的幾種結(jié)構(gòu)形式圖主桁的基本尺寸主桁的基本尺寸是指：主桁高度（簡支桁高）、節(jié)間長度、斜桿傾斜及兩主桁的中心距離。這些尺寸的擬定，對桁架橋的技術(shù)經(jīng)濟指標起著重要的作用。（一） 桁高 桁高越大時弦桿受力越小，弦桿的用鋼量減少。但同時桁高加大帶來腹桿增長，因而腹桿的用鋼量又將有所增加。對于一定跨度的桁架橋，將有一定的桁高對用鋼量而言是較經(jīng)濟的，這個桁高我們稱為經(jīng)濟桁高。根據(jù)過去統(tǒng)計資料，并考慮到經(jīng)濟桁高，簡支桁架橋的桁高可參考表2.1。表2.1 簡支桁架橋經(jīng)濟

10、桁高橋 型鐵 路 橋公 路 橋平行弦桁架多邊形桁架平行弦桁架多邊形桁架下承式1/7L（1/51/6.5）L（1/71/10）L（1/5.51/8）L上承式(1/71/8)L(1/81/10)L本次設(shè)計考慮多種因素取為11米。（二） 節(jié)間長度考慮到我國鋼板等型材的標準化生產(chǎn)等因素，其節(jié)間長度宜取為8米。（三） 斜桿傾斜 斜桿傾斜角度會影響到節(jié)點的構(gòu)造。斜度設(shè)置不當，不僅會影響節(jié)點板的形狀及尺寸，而且使斜桿位置難以布置于靠近節(jié)點中心處，以致削弱節(jié)點剛度。根據(jù)以往設(shè)計經(jīng)驗，斜桿軸線與豎桿軸線的交角以在30°50°內(nèi)為宜。本次設(shè)計由桁高及節(jié)間距離確定其交角為54.10°。

11、（四） 主桁的中心距主桁的中心距，與桁架的橫向剛度有關(guān)。本次設(shè)計為一公路橋梁。按本次設(shè)計的鋼桁橋規(guī)格（橋面寬9米），主桁中心距為8米，不設(shè)人行道。主桁結(jié)構(gòu)形式及其基本尺寸如圖2.2所示：圖2.2桁架結(jié)構(gòu)形式及其基本尺寸圖2.2桁橋的總體布置方案鋼桁橋的總體布置主要包括：主桁、上平縱聯(lián)、下平縱聯(lián)、橋門架及中間橫梁（此次設(shè)計由于跨度小，沒有必要設(shè)置中間橫聯(lián)）。本次設(shè)計的鋼桁橋的總體布置如圖:圖2.3 鋼桁橋總體布置圖3、主桁結(jié)構(gòu)計算與設(shè)計3.1主桁桿的內(nèi)力分析與計算恒載假定參考以往鋼桁橋經(jīng)驗，取每片主桁架所受恒載：15kN/m。外部載荷按公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范第條，車道荷載的均布荷載標準值為qk=1

12、0.5kN/m，集中荷載為pk=360kN。由于是雙車道，結(jié)構(gòu)計算簡圖如下：圖3.1結(jié)構(gòu)計算簡圖 主桁桿件的內(nèi)力計算 圖3.13結(jié)構(gòu)簡圖F1反=F16反=996kN對于1節(jié)點則F12錯誤！未找到引用源。=F1反-102=(996-102)kN =894kN 則F12=894錯誤！未找到引用源。=1103.7 kN（壓桿）(其中sin=0.81 cos=0.59)F12錯誤！未找到引用源。=F13=1103.7 kN錯誤！未找到引用源。=651.18 kN（拉桿）對于3節(jié)點則F35=F13=651.18 kN（拉桿） F23=204 kN對于2節(jié)點則F12錯誤！未找到引用源。=F23+F25錯誤

13、！未找到引用源。 則F25= (F12錯誤！未找到引用源。-F23)錯誤！未找到引用源。=552.07 kN（拉桿）F24= F25錯誤！未找到引用源。+F12錯誤！未找到引用源。=976.90 kN（拉桿）對于4節(jié)點則F46=F24=976.90 kN（壓桿） F45=0 kN對于5節(jié)點則F25錯誤！未找到引用源。+F56錯誤！未找到引用源。=204 kN 則F56=204錯誤！未找到引用源。-F25=-300.22kN（壓桿）F25錯誤！未找到引用源。+F35=F56錯誤！未找到引用源。+F57 F57= F25錯誤！未找到引用源。- F56錯誤！未找到引用源。+ F35=1154.03

14、kN（拉桿）對于7節(jié)點則F79=F57=1154.03kN（拉桿） F67=204 kN對于6節(jié)點則F69錯誤！未找到引用源。+F56錯誤！未找到引用源。+F67=0 則F69= (F56錯誤！未找到引用源。+F67)錯誤！未找到引用源。=-48.37kN（壓桿）F46+F69錯誤！未找到引用源。=F86+F56錯誤！未找到引用源。 則F86= F69錯誤！未找到引用源。- F56錯誤！未找到引用源。+ F46=1125.49 kN（拉桿）對于8節(jié)點則F108=F86=1125.49 kN（拉桿） F89=0 kN由于是對稱的結(jié)構(gòu)，對稱的荷載，所以左半部分與右半部分是完全一樣的，因此只需要計算

15、左半部分結(jié)構(gòu)的桿件力即可！表3.3 主桁最大內(nèi)力值桿件最大內(nèi)力值(kN)上弦桿1125.49下弦桿1154.03端斜桿1103.7中斜桿-300.22552.07豎桿204表3.4 主桁各桿件容許應(yīng)力值桿件容許長細比有效高度系數(shù)疲勞容許應(yīng)力（MPa） 根數(shù)總長(m)上弦桿1000.4052001296下弦桿1300.40720016128端斜桿1000.399200454.4中斜桿100-0.639119.2712163.2豎桿1800.147180.96141543.2主桁桿件的截面選擇與設(shè)計主桁桿件的截面選擇桁架橋的桿件截面分為單壁式和雙壁式兩種。單壁式截面一般只用于內(nèi)力較小或次要桿件上。

16、主桁架桿件一般采用雙壁式截面形式。雙壁式截面主要分為H型截面和箱型截面。H型截面是由兩塊豎板（或稱翼板）和一塊水平板（或稱腹板）組合而成。這種截面的優(yōu)點是：構(gòu)造簡單，易于自動電焊機施焊，焊接變形較易控制和修整，工地安裝時也較箱型截面方便。但是，H型截面對x-x軸的回轉(zhuǎn)半徑比對y-y軸的小得多，當壓桿采用H型截面時，基本容許應(yīng)力的折減相當大。本次設(shè)計初步確定將弦桿截面選為H型截面。箱型截面由兩塊豎板和兩個水平板焊接或加角鋼鉚接而成。由于箱型截面對兩個主軸的回轉(zhuǎn)半徑相近，因此，它在承受縱向壓力方面較H型為佳。它通常用于內(nèi)力較大和長度較大的壓桿及拉-壓桿，箱型截面在力學(xué)性能上較H型好，但是，箱型截面

17、在工廠制造時比較費工，一般桁架橋中在H型截面不能滿足時使用。所以本次設(shè)計，我將主桁桿件盡量取為H型截面。 表3.5桿件容許最大長細比桿 件桿件類型長細比受壓桿件受壓或受壓拉腹桿主桁桿件100100僅受拉力的弦桿僅受拉力的腹桿主桁桿件130180縱向聯(lián)結(jié)系、支點處橫向聯(lián)結(jié)系和制動聯(lián)結(jié)系的受壓或受壓拉桿件聯(lián)結(jié)系桿件130中間橫向聯(lián)結(jié)系的受壓或受壓拉桿件中間橫向聯(lián)結(jié)系150各種聯(lián)結(jié)系的受拉桿件各種聯(lián)結(jié)系2003.2.2主桁桿件的設(shè)計選材：16Mnq鋼。由于此橋為二級公路橋，基本容許應(yīng)力：取。1.上弦桿的設(shè)計所需截面凈面積： 錯誤！未找到引用源。?。洪L細比 錯誤！未找到引用源。2.下弦桿的設(shè)計所需截面

18、凈面積：錯誤！未找到引用源。 考慮螺栓孔對截面的削弱： 錯誤！未找到引用源。于是，上下弦桿取工字形截面的截面尺寸見下表（單位為mm）：上下弦桿取工字形截面的截面尺寸HBtA（錯誤！未找到引用源。）412460162428672所以，實際的亦滿足強度及剛度的要求。3端斜桿的設(shè)計所需截面凈面積：錯誤！未找到引用源。預(yù)取長細比即考慮壓桿穩(wěn)定性，需：錯誤！未找到引用源。4斜桿的設(shè)計按壓桿設(shè)計：所需截面凈面積：錯誤！未找到引用源。預(yù)取即考慮壓桿穩(wěn)定性，需：錯誤！未找到引用源。5豎桿設(shè)計所需凈截面積：所需截面凈面積：錯誤！未找到引用源。預(yù)取長細比即考慮壓桿穩(wěn)定性，需：錯誤！未找到引用源。于是，端斜桿、斜桿

19、、豎桿取工字形截面的截面尺寸見下表（單位為mm）：端斜桿、斜桿、豎桿取工字形截面的截面尺寸HBtA（錯誤！未找到引用源。）416460142226064所以，實際的亦滿足強度及剛度的要求。4、橋面系計算與設(shè)計4.1縱梁及橫梁的計算與設(shè)計縱梁的設(shè)計與計算按公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范JTJ025-86規(guī)定：縱梁的跨中彎矩、剪力和反力，按跨徑等于橫梁中距的簡支梁計算。用螺栓或鉚接連接的支點彎矩，當有魚形板等能承受支點彎矩的結(jié)構(gòu)或連續(xù)通過的翼緣時，可采用簡支梁的最大彎矩的0.6倍，而剪力按簡支梁的最大剪力的1.1倍。1.縱梁的內(nèi)力計算公路1級荷載中的集中力,均布荷載為10.5kN/m。設(shè)橋面鋪裝層

20、厚度為0.1m，密度為24kN/。自重擬取為2kN/m。設(shè)橋面板的厚度為12mm，則由橋面板對縱梁產(chǎn)生的恒載為：綜合： 圖4.1.1縱梁結(jié)構(gòu)計算簡圖于是，跨中：2.縱梁截面設(shè)計 由上面的計算數(shù)值可知，需 縱梁的截面取工字形截面的截面尺寸見下表（單位為mm）：縱梁的截面取工字形截面的截面尺寸HBtA（）668240101614040縱梁產(chǎn)生的恒載集度 自重產(chǎn)生的均布力x方向慣性矩抗彎截面系數(shù)縱梁截面正應(yīng)力<276N/ 滿足強度要求。驗算梁端剪應(yīng)力：縱梁截面剪應(yīng)力而取。 故滿足剪應(yīng)力強度要求。橫梁的設(shè)計與計算設(shè)荷載以集中荷載的形式由縱梁傳遞于橫梁，按跨徑等于兩桁架間距的簡支梁計算。1 橫梁的

21、內(nèi)力計算公路1級荷載中的集中力,均布荷載為10.5kN/m。設(shè)橋面鋪裝層厚度為0.1m，密度為24kN/。自重擬取為2kN/m。設(shè)橋面板的厚度為12mm，則由橋面板對縱梁產(chǎn)生的恒載為：綜合： 圖4.1.2橫梁結(jié)構(gòu)計算簡圖于是，跨中：2 橫梁截面設(shè)計由前面的計算可知，需橫梁的截面取工字形截面的截面尺寸見下表（單位為mm）：橫梁的截面取工字形截面的截面尺寸HBtA（）948300142628144橫梁產(chǎn)生的恒載集度自重產(chǎn)生的均布力x方向慣性矩抗彎截面系數(shù)縱梁截面正應(yīng)力 滿足要求。驗算梁端剪應(yīng)力：而取。 故滿足剪力要求。4.2聯(lián)結(jié)系的設(shè)計與計算主桁架的平縱聯(lián)是由主桁弦桿及其間的腹桿體系所組成。在擬定

22、其結(jié)構(gòu)圖示時應(yīng)盡可能是結(jié)構(gòu)簡單并符合使用要求。綜合各種平縱聯(lián)腹桿體系（如：菱形系、三角形腹桿體系、交叉式腹桿體系等），最后選定交叉式腹桿體系。其主要優(yōu)點是：當弦桿伸長或縮短時，弦桿變形比較均勻，不會受到彎曲。圖4.3 交叉式腹桿體系風(fēng)力強度按橋規(guī)，式中：基本風(fēng)壓值，取為600 ：設(shè)計風(fēng)速頻率換算系數(shù)，取為1.0 ：風(fēng)載體型系數(shù)，取為1.3 ：風(fēng)壓高度變化系數(shù)，取為1.0 ：地形、地理條件系數(shù)取為1.4于是得：迎風(fēng)面積折減系數(shù)：鋼桁架：0.4 欄桿：0.2 實體：1.0欄桿高度預(yù)取為：1.2m橋面系高出弦桿部分的高度，取為： 0.80m主桁架高度：取為11.0m于是得各部分受風(fēng)力：鋼桁架 ： 欄

23、桿： 橋面系： 上平縱聯(lián)的設(shè)計對交叉式斜桿的平縱聯(lián)，要計算斜桿的內(nèi)力時，通常假設(shè)節(jié)間剪力由交叉斜桿各承受一半，一根受拉，一根受壓。因此，隨著風(fēng)向的改變，同一節(jié)間每根斜桿可能受拉，也可能受壓。上平縱聯(lián)端節(jié)間斜桿的計算與設(shè)計：上平縱聯(lián)結(jié)構(gòu)形式根據(jù)風(fēng)力大小值以及經(jīng)驗，上平聯(lián)的截面尺寸為（單位為mm）：上下弦桿取工字形截面的截面尺寸HBtA（）460416142226064但是根據(jù)實際工程經(jīng)驗，其實際所受荷載遠不及其承載能力，主要是其截面的設(shè)計主要是考慮到公路橋涵結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中所規(guī)定的容許長細比的要求，所以雖然比較浪費材料，但為安全起見還是合理的。下平縱聯(lián)的設(shè)計下平縱聯(lián)與上平縱聯(lián)一樣，主要應(yīng)滿足公路橋涵結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中所規(guī)定的容許長細比的要求，所以下平縱聯(lián)與上平縱聯(lián)采用相同的截面尺寸。5、桁架橋的使用前景可折疊伸縮式桁架橋，特殊之處在于不單單只是一座普通的鋼結(jié)構(gòu)人行橋，在需要時會伸展開形成人字形。適用于抗洪救災(zāi)，物料運輸。6、桁架橋的預(yù)期效益分析經(jīng)濟效益：橋梁建成后，將為抗洪搶險做出了