單線鐵路下承式栓焊簡(jiǎn)支鋼桁梁橋課程設(shè)計(jì)

word文檔可自由復(fù)制編輯鋼橋課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師：********班級(jí)：土木****學(xué)號(hào)：********姓名：********目錄TOC\o"1-2"\h\z\u第一章設(shè)計(jì)資料 1第一節(jié)基本資料 1第二節(jié)設(shè)計(jì)內(nèi)容 2第三節(jié)設(shè)計(jì)要求 2第二章主桁桿件內(nèi)力計(jì)算 3第一節(jié)主力作用下主桁桿件內(nèi)力計(jì)算 3第二節(jié)橫向風(fēng)力作用下的主桁桿件附加力計(jì)算 7第三節(jié)制動(dòng)力作用下的主桁桿件附加力計(jì)算 8第四節(jié)疲勞內(nèi)力計(jì)算 10第五節(jié)主桁桿件內(nèi)力組合 11第三章主桁桿件截面設(shè)計(jì) 14第一節(jié)下弦桿截面設(shè)計(jì) 14第二節(jié)上弦桿截面設(shè)計(jì) 16第三節(jié)端斜桿截面設(shè)計(jì) 17第四節(jié)中間斜桿截面設(shè)計(jì) 19第五節(jié)吊桿截面設(shè)計(jì) 20第六節(jié)腹桿高強(qiáng)度螺栓計(jì)算 22第四章弦桿拼接計(jì)算和下弦端節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 23第一節(jié)E2節(jié)點(diǎn)弦桿拼接計(jì)算 23第二節(jié)E0節(jié)點(diǎn)弦桿拼接計(jì)算 24第三節(jié)下弦端節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 25第五章?lián)隙扔?jì)算和預(yù)拱度設(shè)計(jì) 27第一節(jié)撓度計(jì)算 27第二節(jié)預(yù)拱度設(shè)計(jì) 28第六章桁架橋梁空間模型計(jì)算 29第一節(jié)建立空間詳細(xì)模型 29第二節(jié)恒載豎向變形計(jì)算 30第三節(jié)活載內(nèi)力和應(yīng)力計(jì)算 30第四節(jié)自振特性計(jì)算 31第七章設(shè)計(jì)總結(jié) 32第一章設(shè)計(jì)資料第一節(jié)基本資料1設(shè)計(jì)規(guī)范：鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范（TB10002.1-2005），鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（TB10002.2-2005）。2結(jié)構(gòu)基本尺寸：計(jì)算跨度；橋跨全長(zhǎng)；節(jié)間長(zhǎng)度；主桁節(jié)間數(shù)；主桁中心距；平縱聯(lián)寬度；主桁高度；縱梁高度；縱梁中心距；主桁斜角傾角；采用明橋面、雙側(cè)人行道。3鋼材及基本容許應(yīng)力：桿件及構(gòu)件用Q345qD；高強(qiáng)度螺栓用20MnTiB鋼；精制螺栓用BL3；螺母及墊圈用45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼；鑄件用ZG25Ⅱ；輥軸用鍛鋼35。鋼材的基本容許應(yīng)力參照《鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》。4結(jié)構(gòu)的的連接方式及連接尺寸：連接方式：桁梁桿件及構(gòu)件采用工廠焊接，工地高強(qiáng)度螺栓連接；人行道托架采用精制螺栓連接。連接尺寸：焊縫的最小焊腳尺寸參照《橋規(guī)》；高強(qiáng)度螺栓和精制螺栓的桿徑為，孔徑為。5設(shè)計(jì)活載等級(jí)：標(biāo)準(zhǔn)中—活載。6設(shè)計(jì)恒載（1）主桁計(jì)算橋面，橋面系，主桁架，聯(lián)結(jié)系，檢查設(shè)備，螺栓、螺母和墊圈，焊縫;（2）計(jì)算主桁恒載時(shí)，按橋面全寬恒載7風(fēng)力強(qiáng)度，。第二節(jié)設(shè)計(jì)內(nèi)容1主桁桿件內(nèi)力計(jì)算（全部），并將結(jié)果匯整于3號(hào)圖上；2主桁桿件截面設(shè)計(jì)與檢算（交匯于節(jié)點(diǎn)的桿件）；3弦桿拼接計(jì)算和下弦端節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)；4繪制主桁節(jié)點(diǎn)圖（3號(hào)圖）；第三節(jié)設(shè)計(jì)要求1提交文件包括：設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1份，3號(hào)圖紙2張；2計(jì)算書(shū)條理清楚、語(yǔ)句通順、計(jì)算正確；3結(jié)構(gòu)圖按制圖要求比例恰當(dāng)、粗細(xì)線條明確、尺寸標(biāo)注清楚、投影關(guān)系無(wú)誤。主桁桿件內(nèi)力計(jì)算主力作用下主桁桿件內(nèi)力計(jì)算一、內(nèi)力的組成主桁桿件的內(nèi)力有以下幾部分組成：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)力所產(chǎn)生的內(nèi)力僅作用在上下弦桿，列車搖擺力所產(chǎn)生的內(nèi)力也僅作用在上下弦桿，橫向風(fēng)力通過(guò)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(dòng)力產(chǎn)生內(nèi)力。根據(jù)《橋規(guī)》規(guī)定，設(shè)計(jì)時(shí)候桿件軸力應(yīng)該按下列情況考慮：主力主力加風(fēng)力主力+制動(dòng)力主桁桿件除述軸力外，還要受到彎矩作用，如節(jié)點(diǎn)剛性引起的次彎矩，風(fēng)力和制動(dòng)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(shí)應(yīng)和軸力一起考慮，由于本設(shè)計(jì)所有桿件的高度均不超過(guò)長(zhǎng)度的1/10，故根據(jù)《橋規(guī)》規(guī)定，不考慮節(jié)點(diǎn)剛性的次內(nèi)力。1恒載橋面，橋面系，主桁架，聯(lián)結(jié)系，檢查設(shè)備，螺栓、螺母和墊圈，焊縫;每片主桁所受恒載強(qiáng)度近似采用。2影響線面積計(jì)算（1）弦桿影響線最大縱距影響線面積：，，，：,,,：，，，：，，，（2）斜桿，，式中：，，：，：，：，(3)吊桿3恒載內(nèi)力4活載內(nèi)力 (1) 換算均布活載k按α及加載長(zhǎng)度l查表求得例如（2）沖擊系數(shù)根據(jù)《橋規(guī)》規(guī)定，鋼桁梁的沖擊系數(shù)1+按下式計(jì)算：【式中L對(duì)于主要桿件（弦桿、斜桿）為跨長(zhǎng)，對(duì)于次要桿件（掛桿、立桿）等于影響線長(zhǎng)度】對(duì)于弦桿，斜桿對(duì)于豎桿靜活載內(nèi)力:,計(jì)算結(jié)果整理在表2.1（4）活載發(fā)展均衡系數(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(jì)算主力的組合時(shí)，均應(yīng)以活載發(fā)展均衡系數(shù)：，式中為全部桿件ɑ值中代數(shù)值之最大者。其余桿件計(jì)算同上，并將其計(jì)算結(jié)果列于表2.1中5，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(gè)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上＝0.2×100＝20kN,下平縱聯(lián)所受的荷載S下＝1.0×100＝100kN。搖擺力作用下的弦桿內(nèi)力,y為弦桿在簡(jiǎn)支平縱聯(lián)桁架的影響線縱距,例如：上弦桿A1A3長(zhǎng)度為兩個(gè)節(jié)間，受力較大的為第二個(gè)節(jié)間，其影響線頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)于該節(jié)間交叉斜桿的交點(diǎn)O，影響線縱距：第二節(jié)橫向風(fēng)力作用下的主桁桿件附加力計(jì)算1.平縱聯(lián)效應(yīng)的弦桿附加力依設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)要求，風(fēng)壓W＝K1K2K3W0＝1.0×1.25kPa,故有車風(fēng)壓W’＝0.8W＝1.0kPa。(1)下平縱聯(lián)的有車均布風(fēng)荷載桁高，(2)上平縱聯(lián)的有車均布風(fēng)荷載(3)弦桿內(nèi)力弦桿橫向風(fēng)力影響線頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置和縱距同上述的搖擺力計(jì)算。上弦桿A1A3在均布風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力為： 2橋門架效應(yīng)的端斜桿和端下弦桿附加力橋門架所受總風(fēng)力計(jì)算結(jié)果列在表2.1中。第三節(jié)制動(dòng)力作用下的主桁桿件附加力計(jì)算1下弦桿制動(dòng)力計(jì)算以下弦桿E2E4為例，換算均布荷載的求解：，故橋上活載總重=.在主力作用下的內(nèi)力已計(jì)入沖擊系數(shù)，制動(dòng)力按靜活載的7%計(jì)算：制動(dòng)力,則E2E4制動(dòng)力作用附加內(nèi)力2端斜桿制動(dòng)力計(jì)算E0E1桿力影響線頂點(diǎn)位置離左端點(diǎn)支點(diǎn)79.00m，換算均布荷載的求解：，故橋上活載總重=.在主力作用下的內(nèi)力已計(jì)入沖擊系數(shù)，制動(dòng)力按靜活載的7%計(jì)算：制動(dòng)力,則E2E4制動(dòng)力作用附加內(nèi)力下弦桿彎矩,端斜桿彎矩第四節(jié)疲勞內(nèi)力計(jì)算1.疲勞軸力疲勞荷載組合包括設(shè)計(jì)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(dòng)力作用時(shí)，應(yīng)將列車豎向靜活載乘以運(yùn)營(yíng)動(dòng)力系數(shù)(1+μf)。同時(shí)，第4.3.5條又規(guī)定，焊接及非焊接(栓接)構(gòu)件及連接均需進(jìn)行疲勞強(qiáng)度檢算，當(dāng)疲勞應(yīng)力均為壓應(yīng)力時(shí)，可不檢算疲勞。疲勞計(jì)算采用動(dòng)力運(yùn)營(yíng)系數(shù)弦，斜桿：吊桿：其余計(jì)算內(nèi)力見(jiàn)表2-1。2吊桿疲勞彎矩作用在縱梁上的恒載由恒載產(chǎn)生縱梁對(duì)橫梁的作用力當(dāng)和時(shí)，由活載產(chǎn)生縱梁對(duì)橫梁的作用力由恒載產(chǎn)生的簡(jiǎn)支梁彎矩由靜活載產(chǎn)生的簡(jiǎn)支梁彎矩沖擊系數(shù)第五節(jié)主桁桿件內(nèi)力組合1主力組合2主力和附加力組合表 2.1主桁桿件內(nèi)力計(jì)算第三章主桁桿件截面設(shè)計(jì)下弦桿截面設(shè)計(jì)一、中間下弦桿1 初選桿件截面選用腹板1-412×16翼緣2-460×24每側(cè)有4排栓孔，孔徑;毛截面栓孔削弱面積凈截面面積2 剛度驗(yàn)算桿件自由長(zhǎng)度，,,通過(guò)驗(yàn)算。無(wú)需驗(yàn)算。3拉力強(qiáng)度驗(yàn)算式中γ為板厚的修正系數(shù)，依《鋼橋規(guī)范》3.2.1條及其條文說(shuō)明，查“續(xù)說(shuō)明表3.2.1”，對(duì)于Q345q，35≤≤50mm板厚γ＝315/345＝0.913。疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算由表2.1可知得拉——拉桿件驗(yàn)算式：式中線路系數(shù)=1.0，損傷修正系數(shù)=1.0，板厚修正系數(shù)查規(guī)范表3.27-2的桿件驗(yàn)算截面為第Ⅲ類疲勞等級(jí)，查表3.27-1知其疲勞容許應(yīng)力[σ0]＝130.7MPa故，通過(guò)驗(yàn)算。二、端下弦桿E0E21 初選截面選用腹板1-428×12翼緣2-460×16每側(cè)有4排栓孔，孔徑;毛截面栓孔削弱面積凈截面面積2 剛度驗(yàn)算凈截面慣性矩桿件自由長(zhǎng)度,,通過(guò)驗(yàn)算。無(wú)需驗(yàn)算。3拉力強(qiáng)度驗(yàn)算主力作用主力+制動(dòng)力作用,制動(dòng)力彎矩其中為主力+制動(dòng)附加力作用驗(yàn)算的放大系數(shù)4疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算由表2.1可知得拉——拉桿件驗(yàn)算式：式中線路系數(shù)=1.0，損傷修正系數(shù)=1.0，板厚修正系數(shù)查規(guī)范表3.27-2的桿件驗(yàn)算截面為第Ⅲ類疲勞等級(jí)，查表3.27-1知其疲勞容許應(yīng)力[σ0]＝130.7MPa故，通過(guò)驗(yàn)算。第二節(jié) 上弦桿截面設(shè)計(jì)一、上弦桿A1A31 初選截面選用腹板1-412×18、翼緣2-460×24毛截面2剛度檢算桿件自由長(zhǎng)度,,通過(guò)驗(yàn)算。3 總體穩(wěn)定驗(yàn)算由，查表內(nèi)插求得，通過(guò)驗(yàn)算局部穩(wěn)定驗(yàn)算翼緣板按照《鋼橋規(guī)范》，查表5.3.3，當(dāng)時(shí)，板件的寬厚比翼緣板，其中，滿足要求。(2)腹板按照《鋼橋規(guī)范》，查表5.3.3，當(dāng)時(shí)，板件的寬厚比腹板通過(guò)驗(yàn)算二、上弦桿A3A3'1 初選截面選用腹板1-388×24、翼緣2-460×36毛截面凈截面2剛度檢算桿件自由長(zhǎng)度，,,通過(guò)驗(yàn)算。3 總體穩(wěn)定驗(yàn)算由，查表內(nèi)插求得，通過(guò)驗(yàn)算4局部穩(wěn)定驗(yàn)算翼緣板按照《鋼橋規(guī)范》，查表5.3.3，當(dāng)時(shí)，板件的寬厚比翼緣板，其中，滿足要求。(2)腹板按照《鋼橋規(guī)范》，查表5.3.3，當(dāng)時(shí)，板件的寬厚比腹板通過(guò)驗(yàn)算第三節(jié)端斜桿截面設(shè)計(jì)1 初選截面端斜桿為選用腹板1-412×18、翼緣2-600×24毛截面2 剛度驗(yàn)算桿件自由長(zhǎng)度,,,,,,,通過(guò)驗(yàn)算。3 總體穩(wěn)定驗(yàn)算(1) 主力作用由，查表得(2) 主力＋橫向風(fēng)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(shí)，彎矩作用于主平面外。參照《鋼橋規(guī)范》第4.2.2條規(guī)定，對(duì)受壓并在一個(gè)主平面內(nèi)受彎曲的桿件，總穩(wěn)定性計(jì)算公式為換算長(zhǎng)細(xì)比，查表得式中——系數(shù)，焊接桿件取1.8；——桿件兩翼緣板外緣距離，即截面寬度，。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《鋼橋規(guī)范》第4.2.2條，此可用作。所以應(yīng)考慮彎矩因構(gòu)件受壓而增大所引用的值式中——構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的長(zhǎng)細(xì)比；——鋼材的彈性模量（MPa）;——壓桿容許應(yīng)力安全系數(shù)。主力組合時(shí)取用，應(yīng)按主力組合采用；主力加附加力組合時(shí)取用，應(yīng)按主力加附加力組合采用。(3)主力+制動(dòng)力作用依照《鋼橋規(guī)范》4.2.2條規(guī)定，當(dāng)驗(yàn)算的失穩(wěn)平面和彎矩作用平面一致時(shí)，所以應(yīng)考慮彎矩因構(gòu)件受壓而增大所引用的值局部穩(wěn)定驗(yàn)算,同上，見(jiàn)表3.1中間斜桿截面設(shè)計(jì)一、斜桿1初選截面選用腹板1-428×10、翼緣2-460×16毛截面凈截面2剛度驗(yàn)算桿件自由長(zhǎng)度 ,,,通過(guò)驗(yàn)算。3總體穩(wěn)定驗(yàn)算由，查表內(nèi)插得，通過(guò)驗(yàn)算4局部穩(wěn)定驗(yàn)算 (1)翼緣板按照《鋼橋規(guī)范》，查表5.3.3，當(dāng)λ≥50時(shí)，板件的寬厚比翼緣板，通過(guò)驗(yàn)算。腹板按照《鋼橋規(guī)范》，查表5.3.3，當(dāng)λ≥50時(shí)，板件的寬厚比腹板，通過(guò)驗(yàn)算。5壓力強(qiáng)度驗(yàn)算桿件承受壓力，故還應(yīng)驗(yàn)算其凈截面的拉力強(qiáng)度，通過(guò)驗(yàn)算。二、斜桿A1E21 初選桿件截面選用腹板1-428×12翼緣2-460×16每側(cè)有4排栓孔，孔徑;毛截面栓孔削弱面積凈截面面積2 剛度驗(yàn)算桿件自由長(zhǎng)度,,通過(guò)驗(yàn)算。無(wú)需驗(yàn)算。3拉力強(qiáng)度驗(yàn)算4疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算由表2.1可知得拉——拉桿件驗(yàn)算式：式中線路系數(shù)=1.0，損傷修正系數(shù)=1.0，板厚修正系數(shù)查規(guī)范表3.27-2的桿件驗(yàn)算截面為第Ⅲ類疲勞等級(jí)，查表3.27-1知其疲勞容許應(yīng)力[σ0]＝130.7MPa故，通過(guò)驗(yàn)算。三、斜桿A3E41初選截面4選用腹板1-428×10、翼緣2-460×16截面面積、慣性矩計(jì)算方法同上。2剛度驗(yàn)算，通過(guò)驗(yàn)算3總體穩(wěn)定驗(yàn)算由，查表內(nèi)插得，通過(guò)驗(yàn)算4局部穩(wěn)定驗(yàn)算(1)翼緣板按照《鋼橋規(guī)范》，查表5.3.3，當(dāng)λ≥50時(shí)，板件的寬厚比翼緣板，通過(guò)驗(yàn)算。腹板按照《鋼橋規(guī)范》，查表5.3.3，當(dāng)λ≥50時(shí)，板件的寬厚比腹板，通過(guò)驗(yàn)算。疲勞檢算由表2.1可知得可知A3E4為以拉為主的拉壓桿件，驗(yàn)算公式為通過(guò)驗(yàn)算。6拉力強(qiáng)度驗(yàn)算桿件同時(shí)承受拉力，故還應(yīng)驗(yàn)算其凈截面的拉力強(qiáng)度，通過(guò)驗(yàn)算。吊桿截面設(shè)計(jì)1 初選截面選用腹板1-428×12、翼緣2-260×16毛截面凈截面2 剛度驗(yàn)算《鋼橋規(guī)范》規(guī)定僅受拉力且長(zhǎng)度≤16m的腹桿容許最大長(zhǎng)細(xì)比為180，由表3.1可知，通過(guò)驗(yàn)算。3 疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算吊桿無(wú)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(yīng)檢算軸力與彎矩共同作用下的疲勞。由表2.1可知，吊桿A凈截面積，毛慣性矩。栓孔慣性矩；凈慣性矩故，通過(guò)驗(yàn)算。表 3.1 主桁桿件驗(yàn)算總表第六節(jié)桿端高強(qiáng)度螺栓計(jì)算《橋規(guī)》規(guī)定，主桁桿件桿端高強(qiáng)度螺栓連接，按被連接桿件的承載力計(jì)算。按照《鋼橋規(guī)范》第6.1.1條，高強(qiáng)度螺栓容許抗滑承載力為：式中——高強(qiáng)螺栓的容許抗滑承載力；——高強(qiáng)螺栓連接處的抗滑面數(shù)；——高強(qiáng)螺栓連接的鋼材表面抗滑移系數(shù)，桿件鋼號(hào)為時(shí)取0.55；——高強(qiáng)螺栓的設(shè)計(jì)預(yù)拉力，為；——安全系數(shù)，采用1.7。主桁腹桿桿端高強(qiáng)度螺栓個(gè)數(shù)n應(yīng)滿足。為桿件的承載力，對(duì)于主桁桿件：受拉桿件；受壓桿件；受拉壓桿件。以下各取一桿件舉例說(shuō)明：1拉桿:桿件承載力螺栓數(shù)個(gè)；:桿件承載力螺栓數(shù)個(gè)；:桿件承載力螺栓數(shù)個(gè)；:桿件承載力螺栓數(shù)個(gè)；2壓桿桿件承載力螺栓數(shù)個(gè)3拉壓桿桿件承載力螺栓數(shù)個(gè)。第四章E2弦桿拼接計(jì)算和E2節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)第一節(jié)E2弦桿拼接計(jì)算1拼接板截面設(shè)計(jì)《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(yīng)比被拼接桿件凈面積大10％。根據(jù)前面表3-1計(jì)算結(jié)果，桿(2-460×16，1-428×12)一半凈面積為桿(2-460×24，1-412×16)一半凈面積為節(jié)點(diǎn)板選用厚度一塊節(jié)點(diǎn)板作為外拼接板提供的面積(取桿件高度46cm部分)初選內(nèi)拼接板為4-200×20(一側(cè)兩塊)，兩塊內(nèi)拼接板凈面積為內(nèi)外拼接板凈面積為通過(guò)