下承式鋼桁梁橋設計(DOC)

1、單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計第一章設計資料 .1第一*節(jié)基本資料 .1第二節(jié) 設計內(nèi)容設計內(nèi)容 .1第三節(jié)設計要求 .2第二章 主桁桿件內(nèi)力計算 .3第一節(jié) 主力作用下主桁桿件內(nèi)力計算 .3第二節(jié) 橫向風力作用下的主桁桿件附加內(nèi)力計算 .6第三節(jié)制動力作用下的主桁桿件附加內(nèi)力計算 .8第四節(jié)疲勞內(nèi)力計算 . 9第五節(jié) 主桁桿件內(nèi)力組合 .11第三章 主桁桿件截面設計 .13第一節(jié)下弦桿截面設計 .13第二節(jié)上弦桿截面設計 .15第三節(jié)端斜桿截面設計 .16第四節(jié) 中間斜桿截面設計 .17第五節(jié)吊桿截面設計 .19第六節(jié) 腹桿高強螺栓數(shù)量計算 . 21第四章 弦桿拼接計算和下弦端節(jié)點設

2、計 .22第一節(jié) E2 節(jié)點弦桿拼接計算 .22第二節(jié) E0 節(jié)點弦桿拼接計算 .23第三節(jié)下弦端節(jié)點設計 .24第五章?lián)隙扔嬎慵邦A拱度設計 .25第一節(jié)撓度計算 .25第二節(jié)預拱度設計 .26第六章 桁架梁橋空間模型計算 .27第一節(jié)建立空間詳細模型 .27第二節(jié)恒載豎向變形計算 .28第三節(jié)恒載和活載內(nèi)力和應力計算 . 28第四節(jié)自振特性計算 .29第七章設計總結 .30下弦端節(jié)點設計圖 .32單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計1第一章設計資料第一節(jié)基本資料1 設計規(guī)范：鐵路橋涵設計基本規(guī)范(TB10002.1-2005),鐵路橋梁鋼結構設 計規(guī)范(TB10002.2-2005)。2

3、結構輪廓尺寸：計算跨度 L = x m,鋼梁分 y 個節(jié)間，節(jié)間長度 d = x/y，主 桁高度H = ?，主桁中心距 B = ?m,縱梁中心距 b= 2.0m,縱聯(lián)計算寬度 B= 5.30m, 采用明橋面、雙側人行道。3 材料：主桁桿件材料 Q345q,板厚4mm,高強度螺栓采用 40B，精制螺 栓采用BL3，支座鑄件采用 ZG35 II、輥軸采用 35 號鍛鋼。4 活載等級：中荷載。5 恒載(1)主桁計算橋面 p1= 10kN/m，橋面系 p2= 6.29kN/m，主桁架 p3= 14.51kN/m, 聯(lián)結系 p4=2.74kN/m，檢查設備 p5= 1.02kN/m,螺栓、螺母和墊圈 P

4、6= 0.02(P2+ P3+ P4)，焊縫 P7= 0.015(P2+ P3+ g)；(2)縱梁、橫梁計算縱梁(每線)P8= 4.73kN/m(未包括橋面)，橫梁(每片)2.10kN/m。6 風力強度 Wg= 1.25kPa, K1K2K3= 1.0。7 工廠采用焊接，工地采用高強度螺栓連接，人行道托架采用精制螺栓， 栓徑均為22mm、孔徑均為 23mm。高強度螺栓設計預拉力 P= 200kN,抗滑移系 數(shù)曠 0.45。第二節(jié)設計內(nèi)容1 主桁桿件內(nèi)力計算;單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計22 主桁桿件截面設計；3 弦桿拼接計算和下弦端節(jié)點設計；4 撓度驗算和上拱度設計；5 空間分析模型

5、的全橋計算。第三節(jié)設計要求1 主桁內(nèi)力計算結果和截面設計計算結果匯總成表格。2 主桁內(nèi)力計算表格項目包括：加載長度 I、頂點位a面積Q、總面積EQNp、k、Nk= kQ、 1 + 口、(1+ )N、a、amax-an n(1+a) NNs、平縱聯(lián)風力 Nw、橋門架風力 Nw、制動力 NT、主力 NI= Np+n(1+a)N Ns、主+風 N = NI+ Nw(Nw、主+風彎矩 MII、主 +制 NIII= NI+ NT、主 + 制彎矩 MIII、Nc= maxNi, NII/1.2, NIII/1.25、1+fNn= Np+ (1+f)Nk、吊桿下端彎矩 MB。3 主桁內(nèi)力計算和截面設計計算推

6、薦采用Microsoft Excel 電子表格輔助完成。4 步驟清楚，計算正確，文圖工整。5 設計文件排版格式嚴格要求如下：(1) 版面按照 A4 紙張設置，豎排(個別表格可以橫排)，頁邊距推薦為上 2cm、 下2cm、左 2.5cm、右 1.5cm，頁眉 1.5cm、頁腳 1.75cm。(2) 設計文件要求采用 notebook，按封面、正文(包括表格、插圖)、節(jié)點圖 順序。(3) 字體要求按模板(4) 特別要求正文內(nèi)的表格完整、表格排版符合頁寬要求。(5) 特別要求正文內(nèi)的圖形和節(jié)點圖完整、清晰。6 設計文件在規(guī)定時間內(nèi)提交，提交方式為電郵至LIHG ,郵件主題統(tǒng)一為組號。單線鐵路下承式栓

7、焊簡支鋼桁梁橋課程設計3第二章 主桁桿件內(nèi)力計算第一節(jié) 主力作用下主桁桿件內(nèi)力計算1 恒載橋面 pi= 10kN/m，橋面系 p2= 6.29kN/m,主桁架 ps= 14.51 kN/m，聯(lián)結系 P4=2.74kN/m,檢查設備 p5= 1.02kN/m,螺栓、螺母和墊圈 P6= 0.02(P2+p3+p4)，焊縫 P7= O.O15(P2+P3+P4)每片主桁所受恒載強度P= 10+6.29+14.51+2.74+1.02+0.02(6.29+14.51+2.74)+0.015(6.29+14.51+2.74)/2=17.69 kN/m,近似采用 P= 18 kN/m。2 影響線面積計算(

8、1)弦桿影響線最大縱距=九lH1 影響線面積Q=IyA1A3：h=15.52, 12=62.08,a=0.2-15.52X62.08y=-1 16y77.6X10.671Q=2X77.6X-1.16)=-45.15mE2E4:h=23.28, 12=54.32,a=0.323.28X4.321y= 77.6X0.67 =1.527,Q=2其余弦桿計算方法同上，計算結果列于下表 2.忡 斜桿X77.6X1.527=59.25m單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計4=_ = 1吃y=sin0I, y= sin0I,1 I21sin011+耐珂1+(7.76、210.67)=1.236Q=21(I

9、1+I2)y,Q= 2(I1+I2)y式中,I17.76-I18y=I1= y yy+yEoA1:I1=7.76,l2=69.84,a=0.1,y=1.236XT =1.11,Q=2X77.6 *11=43.07mA3E4：I2=46.56,12=23.28,y=1.236X76? =0.742,23.28 ,7.76X.742 5.17門，y=-1.236另：=-0.371,I1=0.742+0.371=5.17,=5.17+46.56=0.1I1=7.76-5.17=2.59,=a8=0.1Q=2X5.17+46.56) 0X42=19.19m,Q=2 x(2.59+23.28) (-0.

10、371)=-4.79m,E=19.19-4.79=14.39m其余斜桿按上述方法計算并將其結果列于表中。(3)吊桿y=1.0,Q=2XX5.52=7.76m3 恒載內(nèi)力Np= pEQ，例如E0E2： Np=18.0 25.40 = 457.20kNE4A5：Np=18.0X-4.80)=-86.40 kNA5E5：Np=18.0X76=139.68kN4 活載內(nèi)力(1)換算均布活載 k按a及加載長度 I 查表求得 例如單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計590 464a=0.3, 1=77.6, k= 2=45.232kN/m (每片王桁)104 92a=0.1, 1=43.11, k= 2

11、=52.458kN/m(用內(nèi)插法求得)I =34.49, k=172=54.358kN/m120 74l=15.52, k= 2=60.372kN/m沖擊系數(shù)/ / 28281+=1+40+L =1+40+77.6=1.238靜活載內(nèi)力 NkNk= kQ,例如E0E2： Nk=47.434 老 5.40=1204.65kNE4A5： Nk=52.458 (-13.32) =-698.79kNNk=54.358 8526=463.44kNA5E5： Nk=60.372：7.76=468.49kN(4)活載發(fā)展均衡系數(shù)1活載發(fā)展均衡系數(shù)：1=1+1 (amax-a)Npa=(1+Nk ,amax為

12、跨中弦桿 E4E4的a(直，amax=0.330 ,可計算各桿件1,例 如k_ _457.131E0E2：a=1491 473 =0.306, 1=1+6 (0.330-0.306)=1.0036-86.321E4E5：a=865 106 =0.0998,1=1+6 (0.330-0.0998)=1.038186.321a= 573 739 =-0.1505,年1十6 (0.330-0.1505)=1.0798139.681A5E5：a=704 755=0.1982,1=1+6 (0.330-0.1982)=1.0217吊桿：. , 28 1+尸1+40+15.52 =1.504E2E4：E4

13、A5：A5E5:a=0.1,0=0.5,弦桿、斜桿:單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計6其余桿件計算同上，并將其計算結果列于表2.1 中單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計75 列車橫向搖擺力產(chǎn)生的弦桿內(nèi)力橫向搖擺力取 S= 100kN 作為一個集中荷載取最不利位置加載，水平作用在 鋼軌頂面。搖擺力在上下平縱聯(lián)的分配系數(shù)如下：橋面系所在平面分配系數(shù)為 1.0，另一平面為 0.2。上平縱聯(lián)所受的荷載 S= 0.2X00= 20kN, 下平縱聯(lián)所受的荷載 ST= 1.0X00= 100kN。 搖擺力作用下的弦桿內(nèi)力Ns=yS, y為弦桿在 簡支平縱聯(lián)桁架的影響線縱距，例如：上弦桿 A1A3長

14、度為兩個節(jié)間，受力較大的為第 二個節(jié)間，其影響線頂點對應于該節(jié)間交叉斜桿的 交點 O影響線縱距：L1L211.64 50.44,y= IB = 62.08 5.75 =1.645Ns=yS=1.645X20=32.9kN第二節(jié) 橫向風力作用下的主桁桿件附加力計算1 平縱聯(lián)效應的弦桿附加力依設計任務書要求，風壓 W = K1K2K3W00.8W = 1.0kPa。(1)下平縱聯(lián)的有車均布風荷載下弦桿 EE2：y=776 575=1.721, Ns=yS=1.721 100=172.07kN同理對 A3A5：20=53.14kNE2E4:Ns/； ； ；J5； ；4X100=307.03kN:xx

15、xxxxZ111.64m50.44mNs= 273492Ns62.08 5.75E4E4:42.68 34.92Ns=Ns77.6 5.75X100=334.02kNAi Ai寸呦50.44單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計8桁高 H = 10.67m, h =縱梁高+鋼軌軌木高=1.29+0.4= 1.69mWT=0.5 0.4 粕+ (1-0.4)X(h+3)W=0.5單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計90.4 10.67+ (1-0.4) (1.69+3) 1.0= 4.95kN/m(2) 上平縱聯(lián)的有車均布風荷載w上=0.54 H 0.21-0.4)X(h+3)W=0.5 0.

16、4 10.67+ 0.2 (1-0.4) (1.69+3)敘0=2.70kN/m(3) 弦桿內(nèi)力弦桿橫向風力影響線頂點對應位置和縱距同上述的搖擺力計算。 上弦桿 A1A3在均布風荷載 w上作用下的內(nèi)力為：-1111.64 50.44_ _Nw=Qw=2 yLw上=2X62 08 7562.08 2.70=137.85kNNw上=Qw上=J yLw上=1琛需鶉 癥.08 2.70=222.67kN2J262.08 5.75端斜桿軸力 V 在下弦桿產(chǎn)生的分力7 7QNW= Vcos = 123.46= 72.58kNA3A5：下弦桿 E0E2：Nw下Qw下11.64 65.96- -X77.6 5

17、.75X77.6 4.95=330.48kNE2E4：1 1Nw下=Qw下=2 yLw下=227.16 50.44_ _776 57577.6 4.95=589.67kNE4E4：Nw下=1 1Qw下=2 yLw下=242.68 34.92 77.6 5.75燈7.6 4.95=641.51kN2 橋門架效應的端斜桿和端下弦桿附加力 橋門架所受總風力1 1Hw= L w上=2 62.08 2.70=83.81kNl=13.20m,c= 8.04m(課程設計可取此 c 值),端斜桿反彎點位置c(c+2l)2(2c+l)8.04(8.04+2 13.20)2(2 8.04+13.20)端斜桿軸力

18、V二Hwd-l0)B83.81(13.20-4.73)5.75=123.46kNtiw單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計10端斜桿中部附加彎矩 MF=H2w(c-lo)=娶畀(8.04-4.73)=138.71kN.m單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計11Ra+P1a3X220+220=1134具=220+30X90+36.84203b69.847.76=84.87端斜桿端部（橫梁高度 1.29m 的一半處）附加彎矩 MK為Hwh橫83.811.29MK=才（lo-空）=（4.73-三）=171.18 kN.m計算結果列在表 2.1 中。第三節(jié) 制動力作用下的主桁桿件附加力計算1 下弦

19、桿制動力計算以下弦桿 E2E4 為例，將活載作如圖所示的布置，根據(jù)結構力學方法，當三 角形影響線頂點左邊的活載之和等于右邊之和時，為產(chǎn)生最大桿力的活載布置 位置。5X220+92x _92X(30-X)+80 (忽 4.32+X)23.28=54.32解得 x=9.44mT=6560.8X0.07=459.26kNE2E4 制動力作用附加內(nèi)力 NT= T/2 = 229.63kN其下弦桿件內(nèi)力見表 2.1。2 端斜桿制動力計算E0E1桿力影響線頂點位置離左端點支點 7.76m,設將列車荷載的第 4軸重 Pl 置于影響線頂點處。因為影響線為三角形，故根據(jù)結構力學所述的法則，若滿 足下列條件，則該

20、活載位置是產(chǎn)生最大桿力時的荷載X. +昇:,盡Ja bI a bRaaRb故橋上活載總重=5X220 + 3092 + (24.32 +9.44) 80X6560.8 kN在主力作用下的內(nèi)力已計入沖擊系數(shù)，制動力按靜活載的 7%計算:制動力T5 220kN單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計12將第 3 軸重或第 5 放到頂點位置上均不滿足上述條件，故將上述活載即為 產(chǎn)生最大桿力時的活載。制動力 T=170 （5 220+30X2+80X6.84）=476.5kN制動力所生的桿件內(nèi)力 NT和 M2:軸向力 NT=2 =476 =238.25kNM =2 h=238.25 0.37=88.15

21、 kN.m （下弦桿中線至支座下擺頂點的距離 h= 0.37m）下弦桿彎矩 M1= 0.4M = 0.4X88.15= 35.26 kN m端斜桿彎矩 M2= 0.7M = 0.7X88.15= 61.71 kN m第四節(jié)疲勞內(nèi)力計算1 疲勞軸力疲勞荷載組合包括設計載荷中的恒載和活載（包括沖擊力、離心力，但不考 慮活載發(fā)展系數(shù)）。列車豎向活載包括豎向動力作用時，應將列車豎向靜活載乘 以運營動力系數(shù)（1 +出）。同時，第 4.3.5 條又規(guī)定，焊接及非焊接（栓接）構件及連 接均需進行疲勞強度檢算，當疲勞應力均為壓應力時，可不檢算疲勞。疲勞計算采用動力運營系數(shù)Ra3X220a = 7.76=85.

22、057.76 = 75.50kN當 L = 15.52m 和a=0.5 時，換算均布荷載 k = 120.74/2= 60.372kN/m 由活載產(chǎn)生縱梁對橫梁的作用力 2 二 kX Q60.372X76 = 468.49kNB-c5 75-2由恒載產(chǎn)生的簡支梁彎矩 Mp二Np（牙）=75.5 .22）=141.56kN m由靜活載產(chǎn)生的簡支梁彎矩Mk= Nk(號)=468.49 (55z2)=878.42 kN m28 28沖擊系數(shù)1 +=1+40+L=1+40+15.52=1.504橫梁：Np75.507=Nk(1+山=468.49化504 =0.107冃+舟(omax-a二1+6 (0.

23、330-0.107)=1.037橫梁 Mpk=Mp+町+山 Mk=141.56+1.037 1.504 878.42=1511.59kN m3uMBpiMp(2-0.5嚴3Is3uMBpkIMpk(2-0.5* 3Is橫梁、豎桿在框架面內(nèi)的剛度系數(shù).EIb653236Eib=_B_，= 575 =1136.06EcmEIs38224E= L =144 =70.20Ecm式中 E鋼的彈性模量；lb、Is橫梁、豎桿在框架平面內(nèi)的慣性矩；_a+c尸B=187.5+200=575=0.6739L = L滬0=1002.5= 544.5= 1002.5=0.5431單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計

24、15L 橫聯(lián)門楣最下端節(jié)點到衡量重心軸的距離;單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計16第五節(jié)主桁桿件內(nèi)力組合1 主力組合NI= Np+n(1+ %)NNs,例如A1A3： NI=-812.68+ (-2579.86) + (-32.9) =-3425.43kNE4A5： NI=-86.32+(-898.04)+0=-984.36 kNNI=-86.32+619.51+0=533.19kN2 主力和附加力組合以 A1A3、E2E4為例A1A3:主力 Ni=-3425.43kN，附加風力 Nw=-137.85kN主力 + 橫向附加力 Nn= -3425.43-137.85=-3563.28kNN

25、口3563 28N=-1 2.=-2969.41-3425.44kN(絕對值取大，故主力控制設計)。E2E4：主力 Ni=4695.98kN，附加風力 Nw=589.67 kN主力 + 橫向附加力 Nn=4695.98+589.67=5285.65kNNn =2 二52；：65=4404.714695.98kN 住力控制)主力+縱向附加力(制動力)N山=4695.98+ 229.63 = 4925.61kNN山1 25=3940.494695.98kN(主力控制)L上弦節(jié)點中心到橫梁重心的距離;MBpMBpk31136.06E (2 -0.5 0.5431)370.20E3：1136.06E(

26、2 -0.5 0.5431)370.20E0.6739 141.56 =9.24kN m0.6739 1511.59 =98.67kN m單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計17表 2.1 主桁桿件內(nèi)力計算匯總表桿件名稱影響線恒載活載搖擺力附加力內(nèi)力組合僅有軸力桿件疲勞計算內(nèi)力載度加長頂 點位a面積Q總面 積刀QkNk=kQ1+卩（1+ 卩)Nkaama)Tann(1+ 卩)NkNs平縱聯(lián)風力 NW橋門架風力 N制動力NT主力 N =N +n(1+卩)Nk+N主+風NI= N+NW(Nw)主+風彎矩MII主+制NIII= N+ Nr主+制彎矩MINc=maxN,NI/1.2,NIII/1.2

27、51+gfN=M+(1+gf)N吊桿下端彎矩MB單位mmmkN/mkNkNkNkNkNkNkNkNkNkN mkNkN mkNkNkN m項次1234567891011121314151617181920212223242526上弦桿A1A377.6 0.200 -45.15 -45.15 -812.68 46.06-2079.4 1.238-2574.48 0.3160.013 1.0021-2579.9-32.9-137.9-3425.43-3563.28-3425.43A3A577.6 0.400 -67.72 -67.72-1219 44.73-3029.5 1.238-3750.87

28、0.3250.003 1.0005-3752.9-53.14 -222.7-5025.04-5247.71-5025.04下弦桿E0E277.6 0.100 25.396 25.396 457.135 47.431204.65 1.2381491.473 0.3060.022 1.00361496.87172.07 330.48 72.58 233.462126.072 2456.5492359.5435.261.153 1846.17E2E477.6 0.300 59.258 59.258 1066.65 45.232680.37 1.2383318.548 0.3210.007 1.001

29、13322.3307.03 589.67229.634695.976 5285.654925.614695.976 1.153 4157.27E4E477.6 0.500 70.545 70.545 1269.82 44.3 3125.45 1.2383869.60.3280.000 1.00003869.6334.02 641.51223.385473.438 6114.9525696.825473.438 1.153 4873.65斜桿E0A177.6 0.100 -43.07 -43.07 -775.26 47.43-2043 1.238-2529.410.3060.022 1.0036

30、-2538.6-123.5-3313.82-3437.28 138.71-3313.861.71A1E268.980.10034.10333.57604.26248.361649.291.2382041.82 0.2960.032 1.00542052.82657.0592657.059 1.153 2505.998.62-0.53378.26-41.703-51.6278 -11.712.03 3.0054-155.16449.0996449.0996 1.153 556.176E2A350.360.100-26.11-23.98 -431.6149.43-1290.71.238-1597.

31、880.270.058 1.0097-1613.3-2044.96-2044.96 1.153 -1919.917.242.131463.02134.323166.2918-2.62.924 1.4873247.324-184.291-184.291 1.153 -276.73A3E451.730.10019.18314.387 258.97150.86975.6671.2381207.875 0.2140.114 1.0191230.781489.7551489.755 1.153 1383.9725.87-4.79657.74-276.91-342.819 -0.761.084 1.180

32、6-404.73-145.761-145.761 1.153 -60.327E4A543.110.100-13.32-4.795 -86.31552.46-698.791.238-865.1060.10.228 1.0381-898.04-984.357-984.357 1.153 -892.0734.498.525754.36463.44573.7387 -0.150.479 1.0798619.508533.1927533.1927 1.153 448.059單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計18豎桿EiAi15.520.5007.767.76139.68 60.37468.487 1

33、.504704.7552 0.1980.13 1.0217720.025859.7054859.7054 1.324 760.0549.24,98.67單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計19NminAj1269.82X000358.08X00=35.46MPa第三章主桁桿件截面設計第一節(jié)下弦桿截面設計一、中間下弦桿 E4E41 初選桿件截面選用腹板 1-388X24翼緣 2-460X36每側有 4 排栓孔，孔徑 d = 23mm;毛截面 Am= 2X46X3.6 + 38.8X2.4= 424.32cm2栓孔削弱面積 A = 2X4X3.6X2.3 = 66.24 cm2凈截面面積 Aj=

34、 Am- A = 424.32-66.24= 358.08cm22 剛度驗算ly=2X2X3.6X463+12X38.8X2.43=58446.30cm桿件自由長度 ly= 776cm人= = 17j774 = 66.10 = 0,通過驗算3 拉力強度驗算Ni5473.44X10315j=Aj=358.08=152.86 Yd =345式中丫為板厚的修正系數(shù)，依鋼橋規(guī)范3.2.1 條及其條文說明，查“續(xù)說明表 3.2.1,對于 Q345q, 35tmax50mm 板厚Y=315/345= 0.913。4 疲勞強度驗算由表 2.1 可知 Nmin= 1269.82kN、Nmax= 4873.65

35、kN 得58446.3424.32=11.74 cmX200=182.65MPa無需驗算單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計20拉一拉桿件驗算式：皿(cmax-qmin)斤咄式中線路系數(shù) rd= 1.0,損傷修正系數(shù) rn= 1.0,查規(guī)范表 3.27-2 的桿件驗算截面為第皿類疲勞等級, 容許應力咄=130.7MPa故 1.0X1.0X(136.11-35.46)= 100.65MPa 0.912X130.7=119.20MPa,通過驗算二、端下弦桿 E0E21 初選截面選用腹板 1-428X12翼緣 2-460X16毛、凈截面面積、毛截面慣性矩計算方法同上凈截面慣性矩 lyj= ly-A

36、y= 25962-1.6X2.3X4X(92+172) = 20515.6cm42 剛度驗算?y = 67.86 入=100,通過驗算3 拉力強度驗算(1)主力作用NI= 2126.07kNNI2126.07 10_qj=A =16912=125.71MPa Y d=1. 200=200MPa(2)主力+制動力作用NII= 2359.54kN，制動力彎矩 Mn= 35.26kN mNmaxAj4873.65 氷000358.08 氷 00查表 3.27-1 知其疲勞板厚修正系數(shù) rt=0.912,A單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計21NIIMII2359.54 10 35.26 230X

37、100門廠切j= Aj+Wj=169.12+20515.6=179.05MPa Y(T =1.00X1.25X200=2501.25 為主力+制動附加力作用驗算的放大系數(shù)。4 疲勞強度計算單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計22由表 2.1 可知 Nmin= 457.14kN、Nmax= 1846.17kN 得Nminomin_A，457.14X0= 169.12=27.03MPaNmaxomax=A，1846.17 10=169.12=109.16MPa拉一拉桿件驗算式：5 環(huán)(衍ax-omin) trd故 1.00 *00 x(109.16-27.03)=82.13 MPa 1.00X3

38、0.07=130.07MPs,通過驗算。第二節(jié)上弦桿截面設計以上弦桿 A1A3為例1 初選截面選用腹板 1-412 18、翼緣 2-460 242 剛度驗算?y=67.53 入=100 通過驗算。3 總體穩(wěn)定驗算由 滬 67.53，查表內(nèi)插求得 |1=0.6258Nc3425. 43W廠o=；= 294.96=11613 MPa200=125.16MPa,通過驗算4 局部穩(wěn)定驗算(1)翼緣板按照鋼橋規(guī)范5.3.3,當入50 時，板件的寬厚比 0.14 入+翼緣板，殳=”4：1：2=9.210.14 67.53+5=14.45,通過驗算。(2)腹板按照鋼橋規(guī)范5.3.3,當入50 時，板件的寬厚

39、比 0.4 入+10X單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計23b 41 2腹板 =彳 8 =22.88200=112.80Mpa,通過驗算(2)主力+橫向風力作用端斜桿 E0A1在主力作用下為受壓桿件，在主力與橫向力作用下為壓彎桿。附加力為橫向力時，彎矩作用于主平面外。參照鋼橋規(guī)范第422條規(guī)范，對受壓并在一個主平面內(nèi)受彎曲的桿件，總穩(wěn)定性計算公式為：N十血Am血換算長細比,入=盤 =1.8罟8；8=60.72 查表得 如=0.672式中a數(shù)，焊接桿件取 1.8；h- 桿件兩翼緣板外緣距離，即截面寬度，h=460mm。因端斜桿采用 H 形截面，且失穩(wěn)平面為主桁平面，和彎矩作用平面不一 致。按

40、鋼橋規(guī)范第 422 條，此咖可以用作 程=34372.8= 362.16=94.91MPa 0.15 詭（T 單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計252 2mN節(jié)1.4 塔 437.28 65.412X10W=1-nEAm=1-孑362.16=0.73單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計26入一一勾件在彎矩作用平面內(nèi)的長細比；E鋼材的彈性模量（MPa）;ni壓桿容許應力安全系數(shù)。主力組合時取用ni=1.7,按力組合采用；主力加附加力組合時取 ni=1.4, d應按主力加附加力組合采用。34372.80.564138.71 忽 30X100 “”一廠dIm= 362.16+0.73 0.67

41、2X147498=119.78MPa1.20X200=135.36 MPa,通過驗算(3)主力+制動力作用依照鋼橋規(guī)范422 條規(guī)定，當驗算的失穩(wěn)平面和彎矩作用平面一致 時，（2=1.0；=91.50 MPa0.151d =206MPa所以應考慮彎矩因構件受壓而增大所引用的值S_ mN 入2 1.4 3313.82 76.912X10 _ 尸1-nEAm=1-n210000X362.16=0.634=33138.20.564亦=362.16+0.634 1.010、翼緣 2-460 16截面面積、慣性矩計算方法同上。2 剛度驗算hax=?y= 90.34W100,通過驗算3 總體穩(wěn)定驗算N =

42、33138.2Am= 362.1661.71 300 XI00*- -=110.56MPa單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計27由入ax=入=90.34,查表內(nèi)插得 咖=0.4810,單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計28200=96.20MPa,通過驗算4 局部穩(wěn)定驗算(1)翼緣板按照鋼橋規(guī)范，查表 5.3.3，當 50 時，板件的寬厚比b0.14X5o翼緣板0=（篤罟2=14.06 0.14 90.34+5=17.65,通過驗算 (2)腹板按照鋼橋規(guī)范，查表 5.3.3，當待50 時，板件的寬厚比b0.4X丑 100腹板0=428=42.8 0.4 90.34+10=46.14,通

43、過驗算 5 疲勞檢算由表 2.1 可知 Nmin= -892.07kN、Nmax= 448.06kN 得Nmin尙in= Aj-892.07 _ _=160.56x10=-55.56MPaominP=-55.56=-1 9927.91可知 E4A5為以壓為主的拉壓桿件，驗算公式為rdn omaxWtlTp0rdrnomax=1.0X.0X7.91=27.91Mpa 1.0X.38X30.70= 49.67MPa,通過驗算。6 拉力強度驗算桿件同時承受拉力，故還應驗算其凈截面的拉力強度N 533.19X00=A =16056=33.21MPa10、翼緣 2-260 XI2截面面積，慣性矩計算方法

44、同上。2 剛度驗算鋼橋規(guī)范規(guī)定僅受拉力且長度w16m 的腹桿容許最大長細比為 180,由表3.1 可知人=56.19,148.2W180,通過驗算。3 疲勞強度驗算吊桿無附加力，在主力作用下，吊桿除受到軸力外，還受到橫向鋼架作用 產(chǎn)生的彎矩，故應檢算軸力與彎矩共同作用下的疲勞。由表 2.1 可知 Nmax= 760.05kN、Nmin= 139.68kN，Mmax= 98.67kN.m、Mmin=9.24kN.m吊桿 A1E1凈截面積 Aj= 94.96cm2，毛慣性矩 Imx= 38224 cm4。1栓孔慣性矩 4X2 疋.3X.23+1.2X.3X2.42) = 5541 cm4;凈慣性矩

45、 Ijx=Imx-X= 38224-5541= 32683 cm4NmaxMmax尙ax= Aj+Wj760.05 98.67 103X23=94.46X10+32683=149.48MPaNminMmin怖n= Aj+Wj：139.68 9.24 X03X23=94.46X10+32683=21.29MPa故笳(怖in-omax)=1.00 1.00 149.48-21.29)=128.19MPawrta = 1.00 海 30.70= 130.70 MPa,通過驗算單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計30表 3.1 主桁桿件驗算總表單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計31第六節(jié)腹桿高強

46、度螺栓計算按照鋼橋規(guī)范第 6.1.1 條，高強度螺栓容許抗滑承載力為：myoN 1 0.45 老 00P=K=1 7=52.94kN式中 p高強螺栓的容許抗滑承載力；m-高強螺栓連接處的抗滑面數(shù)；也- 高強螺栓連接的鋼材表面抗滑移系數(shù)，不大于 0.45;N高強螺栓的設計預拉力，M22 為 200kN;K 安全系數(shù)，采用 1.7。主桁腹桿桿端高強度螺栓個數(shù) n 應滿足 n。N為桿件的承載力，對于主桁桿件：受拉桿件N=Aj門受壓桿件N=Am恫門受拉壓桿件N=max Aj , A 枷 以下各取一桿件舉例說明：1 拉桿 A1E2桿件承載力N=Aj =60.56 02X200 0-3=3211.20kN

47、N3211.20人螺栓數(shù)二 5294 =60.66 個。2 壓桿 E0A1桿件承載力N=Am恫 =362.16X0.56 20=4056.19kN螺栓數(shù) n罟 二4；569=76.62 個(至少取 7 排，共 2X(6 6+14) = 80 個)。3 拉壓桿 E4A5桿件承載力 Aj =160.56X20=3211.20kNAm恤=190X0l.420=1827.80kNN=max Aj , A 恫 =3211.20kN單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計32N3211.20螺栓數(shù) n=60.66 個P 52.94單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計33第四章弦桿拼接計算和下弦桿節(jié)點設計第

48、一節(jié)E2節(jié)點弦桿拼接計算1 拼接板截面設計鋼橋規(guī)范第 9.0.7 條規(guī)定，主桁受拉桿件拼接板凈面積應比被拼接桿件 凈面積大 10%。根據(jù)前面表 3-1 計算結果，E0E2桿（2-460 海 6, 1-428 XI2）一半凈面積為Aji= 2 X169.12= 84.56cm2E2E4桿(2-460X4, 1-412X8)一半凈面積為Aj2=2X250.80=125.40cm2節(jié)點板選用厚度 A 12mm一塊節(jié)點板作為外拼接板提供的面積（取桿件高度 46cm 部分）Ap1=（46-4X.3）X.2=44.16 cm2初選內(nèi)拼接板為 4-200 32 （一側兩塊），兩塊內(nèi)拼接板凈面積為Ap2= （

49、2 20-4 2.3） 3.2 = 98.56cm2內(nèi)外拼接板凈面積為Ap= Ap1+ Ap2= 44.16+98.56= 142.72cm2 1.1Aj2= 1.1 為 25.4= 137.94cm2，通過驗算一側節(jié)點板（外拼接板）所需高強螺栓數(shù):一側兩塊內(nèi)拼接板所需高強螺栓數(shù):2 拼接螺栓和拼接板長度單抗滑面高強螺栓的容許承載力為:P=muoNK1X0.45200=1.7=52.94 kN=Nj：_Ap1 44.16 20n1= P = P = 52.94=16.68 個 （至少取 5 排， 共 20 個）單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計34一側兩塊內(nèi)拼接板所需高強螺栓數(shù)_ 凹 Ap

50、2門98.56 忽0n2=P= P =52.94=37.23 個（至少取 10 排，共 40個）3 內(nèi)拼接板長度內(nèi)拼接板一側 40 個高強度螺栓，排成 10 排，端距取 50mm，其長度為L=2X（90+80+90+（10-3） 80+50）=1740 mm第二節(jié) E0節(jié)點弦桿拼接計算1 拼接板截面設計根據(jù)前面表 3-1 計算結果，E0E2桿（2-460 X6, 1-428 12）一半凈面積為12節(jié)點板選用厚度8=12mm一塊節(jié)點板作為外拼接板提供的面積（取桿件高度 46cm 部分）Ap1= （46-4 2.3） 1.2=44.16 cm2初選內(nèi)拼接板為 4-200 16（一側兩塊），兩塊內(nèi)拼

51、接板凈面積為Ap2= （2 20-4 2.3） 1.6 = 49.28cm2內(nèi)外拼接板凈面積為Ap= Ap1+ Ap2= 44.16+49.28= 93.44cm2 1.1Aj= 1.1X84.56= 93.02cm2，通過驗拼接螺栓和拼接板長度單抗滑面高強螺栓的容許承載力為:P=moNK1X0.45200=1.7一側節(jié)點板（外拼接板）所需高強螺栓數(shù):=NI _Ap1_44.16 20n1= P= P = 52.94=16.68 個 （至少取 5 排， 共 20 個）=N! _Ap2。 _49.28 20n2= P= P =52.94=18.62 個 （至少取 5 排， 共 20 個）=52.

52、94 kN單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計353 內(nèi)拼接板長度單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計36內(nèi)拼接板一側 20 個高強度螺栓，排成 5 非，端距取 50mm,其長度為L = 2X（90+80+90+（5-3） 80+50）= 940 mm根據(jù)節(jié)點布置的實際需要，最后兩塊上端內(nèi)側內(nèi)拼接板P1取200X16刈40,兩塊下端內(nèi)側內(nèi)拼接板 P4 取 210X16940,滿足驗算要求。第三節(jié)下弦端節(jié)點設計根據(jù)端橫梁高度、端斜桿一側計算高強度螺栓數(shù)76.62 個（至少取 7 排，共2X6X+1X4） = 80 個）、節(jié)點板（弦桿一側外拼接板）計算高強螺栓數(shù) 16.68 個（至少 取 5

53、排、共 20 個，實際取 7 排、共 28 個）、一側內(nèi)拼接板計算高強螺栓數(shù)為 18.62 個 （至少取 5 排，共 20 個）、長度為 940 mm 等要求，畫圖、布置、設計下弦端節(jié)點如 附圖。單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計37第五章?lián)隙扔嬎慵邦A拱度設計第一節(jié)撓度計算全橋滿布單位均布荷載時簡支桁架跨中撓度為:NoNilfi=EAm式中 Ni單位集中荷載作用在跨中時各桿件內(nèi)力；No全橋滿布單位均布荷載時各桿內(nèi)力，即桿件影響線總面積; L、Am桁架各桿長度和毛截面積；E鋼材的彈性模量。 跨中單位集中荷載作用下各桿內(nèi)力分別為1 1斜桿Nl=2sin0=2 0.8090 =0.618吊桿 A

54、5E5Ni= 1.00其余豎桿 Ni= 0。式中aH分別為影響線頂點位置及桁高;0斜桿與弦桿夾角。撓度計算見表 5 1表 5-1 鋼桁架單位均布荷載撓度計算表桿件加載點位置毛截面面積 Am桿件長度 1N0=EQN12N0N1IEAm單位a2 cmcmmk Ncm弦桿A1A30.2295.001552P -45.15-0.730.0165A3A50.4424.301552-67.72-1.450.0342E0E20.1198.56155225.400.360.0068E2E40.3295.00155259.261.090.0324E4E40.5424.3277670.551.820.0224斜桿

55、E0A10 1362 201320-43 07-0 620 0093A1E20.1190.00132033.570.620.0138E2A30.1234.401320-23.98-0.620.0080A3E40.1190.00132014.390.620.0059E4A50 1190 001320-4.80-0.620.0020:吊桿1A5E50.5106.0010677.761.000.0074弦桿Nl=_2H77a丄 2X0.59=3.64單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計38總撓度2N0N1I 心 EAm0.1586恒載產(chǎn)生的撓度：fp= pf1= 18X0.1586= 2.85cm

56、活載產(chǎn)生的撓度：fk= ko.5fi= 44.30X.1586= 7.03L/900 = 7760/900= 8.62cm 式中心5為影響線長 L、頂點a=0.5 時每片主桁的換算均布靜活載。第二節(jié)預拱度設計鋼橋規(guī)范要求當恒載和靜活載撓度超過跨度的1/1600時，應設上拱度。fp+fk= 2.85+7.03= 9.88cmL/1600 = 4.85cm,故應設上拱度。按鋼橋規(guī)范規(guī)定，下弦各節(jié)點應設拱度等于恒載加一半靜活載所產(chǎn)生 的撓度，跨中 E5節(jié)點應設拱度：fp+0.5fk=2.85+0.5X03=6.37cm鋼桁架起拱方法，采用將弦上每個節(jié)間伸長心(利用調(diào)節(jié)上弦節(jié)點栓孔位置 使上桿件伸長)，桿長不變，形成拱度。由幾何關系，fm= 6.37-ax2x 為節(jié)點到跨中的距離，x 單位為 m, fm單位為 cma= 6.37/38.82= 0.0042313,故fm= 6.37-0.0042313X2表 5-2 中給出各節(jié)點實設上拱度。表 5-2 下弦各節(jié)點預拱度設置節(jié)點E0E1E