54m鋼桁架橋課程畢業(yè)設(shè)計

1、54m鋼桁架橋課程設(shè)計一、設(shè)計目的： 跨度L=54米單線鐵路下承載式簡支栓焊鋼桁梁橋局部設(shè)計二、設(shè)計依據(jù)： 1. 設(shè)計?標(biāo)準(zhǔn)? 鐵道部1986TB12-85?鐵路橋涵設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?簡稱?橋規(guī)?。 2. 結(jié)構(gòu)根本尺寸 計算跨度L=54m；橋跨全長L=54.10m；節(jié)間長度d=9.00m； 主桁節(jié)間數(shù)n=6；主桁中心距B=；平縱聯(lián)寬B0=； 主桁高度H=12.00m；縱梁高度h=；縱梁中心距b=； 3. 鋼材及其根本容許應(yīng)力： 桿件及構(gòu)件16Mna；高強螺栓40B；精制螺栓ML3；螺母及墊圈45號碳素鋼；鑄件ZG25；輥軸鍛鋼35鋼材的根本容許應(yīng)力參照1986年公布的?鐵路橋涵設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?。 4. 結(jié)構(gòu)

2、的連接方式： 桁梁桿件及構(gòu)件，采用工廠焊接，工地高強螺栓連接； 人行道托架采用精制螺栓連接； 焊縫的最小正邊尺寸參照?橋規(guī)?； 高強螺栓和精制螺栓的桿徑為22，孔徑d=23mm； 5. 設(shè)計活載等級標(biāo)準(zhǔn)中活載 6. 設(shè)計恒載主桁P3=1kN/m；聯(lián)結(jié)系P4=2.85kN/m； 橋面系P2=7.39kN/m；高強螺栓P6=(P2+P3+P4)3%; 檢查設(shè)備；橋面； 焊縫P7=(P2+P3+P4)1.5%。 計算主桁恒載時，按每線恒載P=P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7。三、設(shè)計內(nèi)容： 1. 主桁桿件內(nèi)力計算，并將計算結(jié)果匯整于2號圖上； 2. 圍繞E2節(jié)點主桁桿件截面選擇及檢算； 3.

3、 主桁E2節(jié)點設(shè)計及檢算； 4. 繪制主桁E2節(jié)點圖(3號圖)。四、提交文件：1設(shè)計說明書； 2 2、3號圖各一張要求：計算正確，書寫條理清楚，語句通順；結(jié)構(gòu)圖繪制正確，圖紙采用的比例恰當(dāng)，線條粗細均勻，尺寸標(biāo)準(zhǔn)清晰。第一章 設(shè)計依據(jù)一、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 中華人民功和國鐵道部1986年?鐵道橋涵設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?TBJ285，以下簡稱?橋規(guī)?。二、鋼材 桿件 16錳橋16Mna 高強螺栓 40硼40B 螺母墊圈 甲45A45 焊縫 力學(xué)性能不低于基材精制螺栓 鉚螺3ML3 鑄件 鑄鋼25ZG25琨軸 35號緞鋼DG35三、連接方式 工廠連接采用焊接，工地連接采用高強螺栓連接，人行道托架工地連接采用精制螺栓連接

4、，螺栓孔徑一律為d=23mm,高強螺栓桿徑為22。四、容許應(yīng)力 16Mna鋼的根本容許應(yīng)力：軸向應(yīng)力 =200MPa 彎曲應(yīng)力 =210MPa剪應(yīng)力 =120MPa端部承壓磨光頂緊應(yīng)力=300 MPa。疲勞容許應(yīng)力及其它的容許應(yīng)力見?橋規(guī)?。五、計算恒載計算主桁時每線：主桁P3=1kN/m；聯(lián)結(jié)系P4=2.85kN/m； 橋面系P2=7.39kN/m；高強螺栓P6=(P2+P3+P4)3%; 檢查設(shè)備；橋面； 焊縫P7=(P2+P3+P4)1.5%。 計算主桁恒載時，按每線恒載P=P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7。六、活載等級按“中華人民共和國鐵路標(biāo)準(zhǔn)活載中活載。標(biāo)準(zhǔn)活載的計算圖式見?

5、橋規(guī)?。七、結(jié)構(gòu)尺寸 計算跨度L=54m；橋跨全長L=54.10m；節(jié)間長度d=9.00m； 主桁節(jié)間數(shù)n=6；主桁中心距B=；平縱聯(lián)寬B0=；主桁高度H=12.00m；縱梁高度h=1.45m；縱梁中心距b=2.00m；斜桿長度 S=10m 斜桿傾角 sin=0.8 cos=0.6 斜撐傾角 sin= cos617其它見尺寸圖：第二章 主桁架桿件內(nèi)力計算一、內(nèi)力的組成：主桁桿件的內(nèi)力有以下幾局部組成：豎向恒載所產(chǎn)生的內(nèi)力 靜活載內(nèi)力 豎向活載產(chǎn)生的內(nèi)力：橫向風(fēng)力或列車搖擺力所產(chǎn)生的內(nèi)力僅作用在上下弦桿，橫向風(fēng)力通過橋門架效應(yīng)在端斜桿和下弦桿所產(chǎn)生的內(nèi)力；縱向制動力所產(chǎn)生的內(nèi)力。根據(jù)?橋規(guī)?規(guī)定

6、，設(shè)計時候桿件軸力應(yīng)該按以下情況考慮：主力 =+主力加風(fēng)力或搖擺力 =主力+制動力 =主桁桿件除述軸力外，還要受到彎矩作用，如節(jié)點剛性引起的次彎矩，風(fēng)力和制動力在某些桿件中引起的彎矩等，這些彎矩在檢算桿件截面時應(yīng)和軸力一起考慮，由于本設(shè)計所有桿件的高度均不超過長度的1/10，故根據(jù)?橋規(guī)?規(guī)定。不考慮節(jié)點剛性的次內(nèi)力。主桁各桿的內(nèi)力圖2和表1。2、 影響線三、恒載所產(chǎn)生的內(nèi)力根據(jù)第一章所提供的資料，每片主桁所承受的恒載內(nèi)力：恒載布滿全跨，故恒載為：上弦桿：下弦桿：下弦桿：端斜桿：斜桿：斜桿：四、活載所產(chǎn)生的內(nèi)力：二者的函數(shù)，它們之間的函數(shù)關(guān)系反映在?橋規(guī)?附錄所列的公式以及表中，根據(jù)L與從該表

7、中查得每線換算的均布活載K，除以2得每片主桁承受的換算的均布活載。靜活載所產(chǎn)生的內(nèi)力如下：上弦桿： 下弦桿：下弦桿： 端斜桿：斜桿： 斜桿： 2.沖擊系數(shù) 1+根據(jù)?橋規(guī)?規(guī)定，鋼桁梁的沖擊系數(shù)1+按下式計算：1+=1+28/40+L【式中L對于主要桿件弦桿、斜桿為跨長，對于次要桿件掛桿、立桿等于影響線長度】弦桿，斜桿及支座沖擊系數(shù)為：1+=1+28/40+L=1.2979掛桿的沖擊系數(shù)：1+=1+28/40+L=1.48283.活載開展的均衡系數(shù)?橋規(guī)?要求：所有桿件因活載產(chǎn)生的軸向力，彎矩，剪力在計算主力的組合時：均應(yīng)乘以活載開展均衡系數(shù)，其中 上弦桿：0.3195，下弦桿：0.3245，

8、1下弦桿：0.3073，端斜桿：0.3073，斜桿：，斜桿：，4.活載產(chǎn)生的內(nèi)力:考慮沖擊作用和活載開展的均衡系數(shù)在內(nèi)時,活載所產(chǎn)生的內(nèi)力為上弦桿件：=KN下弦桿件：=KN下弦桿件：=KN端斜桿：=KN斜桿：=斜桿：=五、橫向荷載(風(fēng)力或搖擺力)所產(chǎn)生的內(nèi)力主桁的上下弦桿兼為上下平縱聯(lián)的弦桿,端斜桿又是橋門架的腿桿, 橫向風(fēng)力或搖擺力作用在橋上時,將在這些桿件中產(chǎn)生內(nèi)力。=2.25KPa,橋上的有車風(fēng)壓強度用=1.25KPa.主桁桿件計算由橋上的有車時荷載組合控制,主桁架受風(fēng)面積按輪廓的40%計算，列車受風(fēng)面積按3m計算，車上風(fēng)力作用點在軌頂以上2m處，下承式橋梁列車、橋面系受風(fēng)面積扣除主桁架

9、遮擋局部。故本算例上下平縱聯(lián)單位長度上所受到的風(fēng)荷載和分別為:上平縱聯(lián): =3.7275KN/m下平縱聯(lián): =6.6375KN/m其中h=12m =1.45 =0.4m =3m按?橋規(guī)?得上平縱聯(lián)搖擺力 所以: =3.7275KN/m =6.6375KN/m風(fēng)力與搖擺力不同時計算，故在本算例中上，下平縱聯(lián)均為風(fēng)力控制設(shè)計。計算上平縱聯(lián)桁架時，可將橋門架做為其支點，計算下平縱聯(lián)桁架時，支座為其支點，均不考慮中間橫聯(lián)的彈性支承作用，縱聯(lián)為交叉形珩架時，取二斜撐的交點為力矩中心，于是可以算出影響線面積及內(nèi)力影響線面積： 弦桿內(nèi)力：下弦桿：下弦桿：上弦桿：上平縱聯(lián)作用于橋門架頂部的反力W：橋門架腿桿反

10、彎點距支座的距離 反力W在端斜桿產(chǎn)生的軸力和彎矩，=反力W通過支座斜反力R在下弦產(chǎn)生的軸力六、縱向荷載所產(chǎn)生的內(nèi)力加載長度 L=54m靜活載 W=5*220+30*92+16.5*80=5180KN制動力 T=0.07W=KN水平反力 1KN支座豎向力 桿件產(chǎn)生的軸力為0.5T=1KN 桿件產(chǎn)生的軸力為3/8T=1KN七、立柱內(nèi)力 立柱下端承受荷載與掛桿相同，上端在運營階段不承受豎向荷載。立柱作為減少上弦壓桿自由長度的支撐桿件，按?橋規(guī)?規(guī)定，應(yīng)以其所支撐的壓桿內(nèi)力的3%作為其內(nèi)力，予以檢算，表一中主柱在運營階段的內(nèi)力按上弦的最大內(nèi)力的3%算出，在安裝階段，立柱應(yīng)檢算在上弦的吊機壓力。八、豎向

11、荷載通過橫向剛架作用在掛桿與立柱中引起的彎矩 ?橋規(guī)?規(guī)定，對于主桁掛桿和立柱，應(yīng)考慮橫梁承受豎向荷載時，他們作為橫向閉合鋼架的腿桿所承受的彎矩。檢算它們在軸力和彎矩共同作用下的疲勞強度。豎向下端彎矩 豎桿中間彎矩 式中：B=575cm,a=187.5cm,b=200cm,c=577.5cm,l=1035.5cm,=0.558, =651000,=1132E,恒載與活載作用下豎桿彎矩下端 中間支點 九、主珩桿件的內(nèi)力組合以上算出的主桁桿件所受單項軸力列表1第1317項。按照?橋規(guī)?要求，各單項粥力應(yīng)按照表一第1820項進行組合，三種組合內(nèi)力中之大者為控制桿件強度與穩(wěn)定的計算內(nèi)力，列表于1第21

12、項。反復(fù)荷載出現(xiàn)拉力作用桿件，應(yīng)檢算疲勞，控制計算內(nèi)力不考慮活載開展及附加力影響。端斜桿與掛桿在荷載作用下還受到彎-矩，應(yīng)與相應(yīng)荷載情況下的軸力一起檢算。第三章 主桁桿件設(shè)計一、 主桁桿件得檢算內(nèi)容及設(shè)計步驟主桁桿件根據(jù)受力性質(zhì)的不同，應(yīng)進行下表所列工程的檢算。各類桿件的檢算內(nèi)容表2工程檢算內(nèi)容檢算桿件1剛度各類桿件2局部穩(wěn)定壓桿3整體穩(wěn)定壓桿4強度各類桿件5疲勞出現(xiàn)拉應(yīng)力的受循環(huán)荷載桿件用試算法設(shè)計各類桿件的步驟：1. 參考性質(zhì)相近只內(nèi)力性質(zhì)及大小，桿長及截面式樣，材料和連接方式的已有設(shè)計資料，初步擬定截面尺寸；2. 根據(jù)初步擬定的截面尺寸，算出進行各類檢算所需的截面幾何特征數(shù)據(jù)；3. 按上

13、表要求進行各項檢算。如初選截面不適宜，那么進行修改，重新計算，直至符合要求；4. 為了減少桿件類型，以簡化制造，同類桿件的內(nèi)力相差不大者應(yīng)盡量采用相同的截面。二、 主桁桿件截面幾何特征計算由于H形截面在制造、安裝、運營等方面比擬優(yōu)越。本設(shè)計主桁桿件全部采用H形截面，桿寬為460mm，桿高最大為600mm，該值小于桿長的1/10，按?橋規(guī)?要求均可免算節(jié)點剛性次應(yīng)力。主桁桿件截面尺寸如以下圖：桿件幾何特征計算以端斜桿為例說明如下：E0A1截面組成為260020+142012，截面布置見表3。毛截面積：扣孔截面積：凈面積：毛慣矩：扣孔慣矩： 凈慣矩：回轉(zhuǎn)半徑：自由長度主桁平面內(nèi)：主桁平面外：長細比

14、：注：中間斜桿，；掛桿和立柱，表3所列截面尺寸全部符合?橋規(guī)?要求，以后不再檢算。三、 主桁桿件截面檢算主桁桿件截面檢算結(jié)果列于表41. 受拉桿件控制計算內(nèi)力由表1知NKN；疲勞檢算內(nèi)力值Nmax2KN；NminKN。1剛度計算由表2計算，桿件，x67.96，y39.43。max=1002強度計算凈面積Aj23疲勞檢算循環(huán)特征系數(shù)：按?橋規(guī)?栓焊桿件組合焊縫處及高強螺栓連接處的疲勞強度，前者疲勞容許應(yīng)力為，后者為，故由高強螺栓連接處疲勞強度控制桿件疲勞計算。2. 受壓桿件由表1計算知上弦桿在主力或附加力作用下均只受壓力。由表1得計算內(nèi)力為主力控制。N-KN（1） 剛度檢算根據(jù)表2計算，上弦桿x

15、67.69，y39.43。max=100（2） 強度檢算（3） 整體穩(wěn)定檢算由max查?橋規(guī)?得容許應(yīng)力： 4局部穩(wěn)定檢算按?橋規(guī)?規(guī)定，焊接H形桿件豎板伸出肢與水平板的容許寬厚比為：豎板，平板故 ，現(xiàn)豎板 平板 3. 掛桿由于本設(shè)計中無橋面系設(shè)計，即無掛桿的容許彎矩，略去。4. 壓拉桿件桿件的剛度、強度、總體穩(wěn)定性與局部穩(wěn)定性與單純受壓桿件相同如上弦桿，計算不再贅述，檢算結(jié)果見表3，但應(yīng)檢算拉力作用下的疲勞。其疲勞容許應(yīng)力與拉壓桿件不同。按?橋規(guī)?，以上條件必須滿足，即當(dāng)時，當(dāng)時，不必檢算受拉時的疲勞。，四、 桿端高強螺栓計算?橋規(guī)?規(guī)定主桁桿件桿端高強螺栓連接，按被連接桿件的承載力計算。受

16、拉桿件：受壓桿件：按一個摩擦面計算的單個高強度螺栓的承載力，由?橋規(guī)?知：拉桿：需要螺栓數(shù)：個拉桿：需要螺栓數(shù)：個拉桿：需要螺栓數(shù)：個壓桿：需要螺栓數(shù)：個壓桿：需要螺栓數(shù)：個第四章 弦桿拼接計算以下弦桿E0E2與E2E4在節(jié)點E2中心的拼接為例。由于弦桿截面對yy軸對稱，故只需取yy軸一側(cè)的半個截面進行計算。一、 計算依據(jù)根據(jù)第二章表3計算結(jié)果，：E0E2桿半凈面積：E2E2桿半凈面積：節(jié)點板選用厚度：節(jié)點板供應(yīng)拼接面積：二、 拼接板截面拼接板與節(jié)點板共需凈面積選用222020作為內(nèi)拼接板，供應(yīng)面積為：內(nèi)外拼接板合計：三、 拼接螺栓拼接板在E2節(jié)點中心截面承受循環(huán)拉力，其承載力應(yīng)按疲勞強度確定

17、，但?橋規(guī)?未給出弦桿拼接板及節(jié)點板的疲勞強度，用根本容許應(yīng)力計算，這樣計算的連接較平安。節(jié)點板每端需要高強螺栓數(shù)實際用40個。內(nèi)拼接板每端共需要高強螺栓數(shù)實際用32個。四、 內(nèi)拼接板長度內(nèi)拼接板實際用32個螺栓，排成4行8列，端距采用50mm，間距按節(jié)點板樣板標(biāo)準(zhǔn)栓孔布置，具體情況見以下圖，可以得知內(nèi)拼接板長度：拼接板螺栓布置示意圖第五章 節(jié)點板設(shè)計為保證橫梁長度一致，本設(shè)計節(jié)點的節(jié)點板均采用12mm。節(jié)點板的平面尺寸系先根據(jù)桿端連接螺栓排列需要擬定，再根據(jù)強度檢算確認(rèn)。以節(jié)點E2為例，節(jié)點板平面尺寸按外形方整，裁制簡便，根據(jù)等強度原那么，經(jīng)修改定案后，長2000mm，高1400mm。節(jié)點板

18、上實際螺栓個數(shù)確實定：在節(jié)點板最小輪廓線與設(shè)計輪廓線之間空下的栓孔位置，應(yīng)按?橋規(guī)?規(guī)定的容許最大栓距補上一定數(shù)量的螺栓。此時即可統(tǒng)計出節(jié)點板、拼接板和桿件上的實際螺栓個數(shù)。螺栓位置節(jié)點板上需要2121實際8484808040螺栓位置桿件上拼接板上 需要2實際8484120120232第六章 節(jié)點板強度檢算一、 節(jié)點板強度檢算的根本要求為了保證節(jié)點板在交匯桿件外力作用下有足夠的強度，對節(jié)點板的各個可能破壞截面應(yīng)進行強度檢算。?橋規(guī)?要求任何可能破壞截面的強度均應(yīng)比作用于該截面的桿件強度大10%，并規(guī)定了破壞截面的容許應(yīng)力：1.法向應(yīng)力，容許應(yīng)力為；。二、 斜桿所引起的節(jié)點板撕破強度檢算1. 計算依據(jù)由表4知，斜桿與的承載力桿 桿 由于節(jié)點板平面尺寸對稱，故只需檢算桿引起的撕裂。2. 強度檢算按?橋規(guī)?規(guī)定，撕裂面的強度應(yīng)滿足桿可能引起的撕裂方式有圖所示四種，各