下承式鋼桁梁橋設(shè)計(jì)

1、單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設(shè)計(jì)目 錄第一章 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)容設(shè)計(jì)內(nèi)容1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內(nèi)力計(jì)算6第三節(jié) 制動(dòng)力作用下的主桁桿件附加內(nèi)力計(jì)算8第四節(jié) 疲勞內(nèi)力計(jì)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(shè)計(jì)13第一節(jié) 下弦桿截面設(shè)計(jì)13第二節(jié) 上弦桿截面設(shè)計(jì)15第三節(jié) 端斜桿截面設(shè)計(jì)16第四節(jié) 中間斜桿截面設(shè)計(jì)17第五節(jié) 吊桿截面設(shè)計(jì)19第六節(jié) 腹桿高強(qiáng)螺栓數(shù)量計(jì)算21第四章 弦桿拼接計(jì)算和下弦端節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)22第一節(jié) E2節(jié)點(diǎn)弦桿拼接計(jì)算22第二節(jié) E0

2、節(jié)點(diǎn)弦桿拼接計(jì)算23第三節(jié) 下弦端節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)24第五章 撓度計(jì)算及預(yù)拱度設(shè)計(jì)25第一節(jié) 撓度計(jì)算25第二節(jié) 預(yù)拱度設(shè)計(jì)26第六章 桁架梁橋空間模型計(jì)算27第一節(jié) 建立空間詳細(xì)模型27第二節(jié) 恒載豎向變形計(jì)算28第三節(jié) 恒載和活載內(nèi)力和應(yīng)力計(jì)算28第四節(jié) 自振特性計(jì)算29第七章 設(shè)計(jì)總結(jié)30下弦端節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)圖32單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設(shè)計(jì) 12 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)輪廓尺寸：計(jì)算跨度Lx m，鋼梁分y個(gè)節(jié)間，節(jié)間長度dx/y，主桁高度H?，主桁中

3、心距B?m，縱梁中心距b2.0m，縱聯(lián)計(jì)算寬度B05.30m，采用明橋面、雙側(cè)人行道。3 材料：主桁桿件材料Q345q，板厚45mm，高強(qiáng)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(hào)鍛鋼。4 活載等級：中荷載。5 恒載(1) 主桁計(jì)算橋面p110kN/m，橋面系p26.29kN/m，主桁架p314.51kN/m，聯(lián)結(jié)系p42.74kN/m，檢查設(shè)備p51.02kN/m，螺栓、螺母和墊圈p60.02(p2p3p4)，焊縫p70.015(p2p3p4)；(2) 縱梁、橫梁計(jì)算縱梁(每線)p84.73kN/m(未包括橋面)，橫梁(每片)p92.10kN/m。6 風(fēng)

4、力強(qiáng)度W01.25kPa，K1K2K31.0。7 工廠采用焊接，工地采用高強(qiáng)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(qiáng)度螺栓設(shè)計(jì)預(yù)拉力P200kN，抗滑移系數(shù)00.45。第二節(jié) 設(shè)計(jì)內(nèi)容1 主桁桿件內(nèi)力計(jì)算；2 主桁桿件截面設(shè)計(jì)；3 弦桿拼接計(jì)算和下弦端節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)；4 撓度驗(yàn)算和上拱度設(shè)計(jì)；5 空間分析模型的全橋計(jì)算。第三節(jié) 設(shè)計(jì)要求1 主桁內(nèi)力計(jì)算結(jié)果和截面設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總成表格。2 主桁內(nèi)力計(jì)算表格項(xiàng)目包括：加載長度l、頂點(diǎn)位、面積、總面積、Np 、k、Nkk、 1+、(1+)Nk、a、amax-a、(1+) Nk、NS、平縱聯(lián)風(fēng)力Nw、橋門架風(fēng)力Nw、制動(dòng)

5、力NT、主力NINp(1+)NkNs、主+風(fēng)NIININw(Nw)、主+風(fēng)彎矩MII、主+制NIIININT、主+制彎矩MIII、NcmaxNI, NII/1.2, NIII/1.25、1+f、NnNp+ (1+f)Nk、吊桿下端彎矩MB。3 主桁內(nèi)力計(jì)算和截面設(shè)計(jì)計(jì)算推薦采用Microsoft Excel 電子表格輔助完成。4 步驟清楚，計(jì)算正確，文圖工整。5 設(shè)計(jì)文件排版格式嚴(yán)格要求如下：(1) 版面按照A4 紙張?jiān)O(shè)置，豎排(個(gè)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(shè)計(jì)文件要求采用notebook，按封面、正

6、文(包括表格、插圖)、節(jié)點(diǎn)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(diǎn)圖完整、清晰。6 設(shè)計(jì)文件在規(guī)定時(shí)間內(nèi)提交，提交方式為電郵至LIHG，郵件主題統(tǒng)一為組號(hào)。 第二章 主桁桿件內(nèi)力計(jì)算第一節(jié) 主力作用下主桁桿件內(nèi)力計(jì)算1 恒載橋面p110kN/m，橋面系p26.29kN/m, 主桁架 p314.51 kN/m，聯(lián)結(jié)系p42.74kN/m，檢查設(shè)備p51.02kN/m，螺栓、螺母和墊圈p60.02(p2+p3+p4)，焊縫p70.015(p2+p3+p4)每片主桁所受恒載強(qiáng)度p10+6.29+14.51+2.74+1.

7、02+0.02(6.29+14.51+2.74)+0.015(6.29+14.51+2.74)/217.69 kN/m，近似采用 p18 kN/m。2 影響線面積計(jì)算(1) 弦桿影響線最大縱距y= 影響線面積 =lyA1A3：l1=15.52, l2=62.08, =0.2y= =-1.16, =×77.6×(-1.16)=-45.15mE2E4：l1=23.28, l2=54.32, =0.3y= =1.527, =×77.6×1.527=59.25m其余弦桿計(jì)算方法同上，計(jì)算結(jié)果列于下表2.1中。 (2) 斜桿y=, y=, = =1.236=（l1

8、+l2）y, = （l1+l2）y 式中，=,l1=E0A1：l17.76，l269.84，0.1,y=1.236×=1.11， =×77.6×1.11=43.07mA3E4： l246.56，l2'=23.28，y=1.236×=0.742，y=-1.236×=-0.371,l1=5.17, =0.1l1'=7.76-5.17=2.59, =0.1=×(5.17+46.56)×0.742=19.19m，=×(2.59+23.28) ×(-0.371)=-4.79m,=19.19-4.79

9、=14.39m其余斜桿按上述方法計(jì)算 并將其結(jié)果列于表中。(3) 吊桿y=1.0，=×1×15.52=7.76m3 恒載內(nèi)力Np= p ，例如E0E2：Np=18.0 ×25.40 = 457.20 kNE4A5：Np=18.0 ×（-4.80）=-86.40 kNA5E5：Np=18.0 ×7.76=139.68 kN4 活載內(nèi)力(1) 換算均布活載k按及加載長度l查表求得 例如E2E4：=0.3，l=77.6, k=45.232kN/m (每片主桁) E4A5：=0.1，l=43.11，k=52.458kN/m(用內(nèi)插法求得) =0.1,

10、l=34.49, k=54.358kN/mA5E5：=0.5，l=15.52，k=60.372kN/m(2) 沖擊系數(shù)弦桿、斜桿：1+=1+=1+=1.238吊桿：1+=1+=1.504(3) 靜活載內(nèi)力NkNk= k，例如E0E2：Nk=47.434×25.40=1204.65kNE4A5：Nk=52.458×（-13.32）=-698.79kN Nk=54.358×8.526=463.44kNA5E5：Nk=60.372×7.76=468.49kN(4) 活載發(fā)展均衡系數(shù)活載發(fā)展均衡系數(shù): =1+(max-)=,max 為跨中弦桿E4E4 的值，ma

11、x =0.330 , 可計(jì)算各桿件，例如E0E2：=0.306，=1+(0.330-0.306)=1.0036E4E5：=0.0998，=1+(0.330-0.0998)=1.0381 =-0.1505，=1+(0.330-0.1505)=1.0798A5E5：=0.1982，=1+(0.330-0.1982)=1.0217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S100kN 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.

12、2×10020kN,下平縱聯(lián)所受的荷載S下1.0×100100kN。搖擺力作用下的弦桿內(nèi)力NsyS, 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)對應(yīng)于該節(jié)間交叉斜桿的交點(diǎn)O，影響線縱距：y=1.645Ns=yS=1.645×20=32.9kN同理對A3A5：Ns×20=53.14kN下弦桿E0E2: y=1.721, Ns=yS=1.721×100=172.07kNE2E4：Ns=×100=307.03kNE4E4：Ns=×100=334.02kN第二節(jié)

13、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)書要求，風(fēng)壓WK1K2K3W01.0×1.25kPa, 故有車風(fēng)壓W0.8W1.0kPa。(1) 下平縱聯(lián)的有車均布風(fēng)荷載桁高H10.67m，h縱梁高+鋼軌軌木高1.29+0.41.69mw下0.5×0.4×H+ (1-0.4)×(h+3)W0.5×0.4×10.67+ (1-0.4)×(1.69+3)×1.04.95kN/m(2) 上平縱聯(lián)的有車均布風(fēng)荷載w上0.5×0.4×H+ 0.2×(1-0.4)×

14、(h+3)W 0.5×0.4×10.67+ 0.2×(1-0.4)×(1.69+3)×1.02.70kN/m(3) 弦桿內(nèi)力弦桿橫向風(fēng)力影響線頂點(diǎn)對應(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w上作用下的內(nèi)力為：Nw上w上yLw上=××62.08×2.70=137.85kNA3A5: Nw上w上yLw上××62.08×2.70=222.67kN下弦桿E0E2: Nw下w下yLw下××77.6×4.95=330.48kNE2E4: Nw下w下

15、yLw下××77.6×4.95=589.67kNE4E4: Nw下w下yLw下××77.6×4.95=641.51kN2 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HwL w上=×62.08×2.70=83.81kN l=13.20m,c8.04m(課程設(shè)計(jì)可取此c值),端斜桿反彎點(diǎn)位置l0=4.73m端斜桿軸力V=123.46kN端斜桿軸力V 在下弦桿產(chǎn)生的分力NwVcos123.46×72.58kN端斜桿中部附加彎矩 MF(c-l0)= (8.04-4.73)=138.71kN.m端斜桿端部(

16、橫梁高度1.29m 的一半處)附加彎矩MK為MK(l0-)= (4.73-)=171.18 kN.m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，將活載作如圖所示的布置，根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)方法，當(dāng)三角形影響線頂點(diǎn)左邊的活載之和等于右邊之和時(shí)，為產(chǎn)生最大桿力的活載布置位置。=解得x=9.44m故橋上活載總重5× 220 + 30 × 92 + (24.32 +9.44) ×80 = 6560.8 kN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T6560.8×0.07459.26

17、kNE2E4 制動(dòng)力作用附加內(nèi)力NTT/2229.63kN其下弦桿件內(nèi)力見表2.1。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)7.76m，設(shè)將列車荷載的第4軸重Pl 置于影響線頂點(diǎn)處。因?yàn)橛绊懢€為三角形，故根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)所述的法則，若滿足下列條件，則該活載位置是產(chǎn)生最大桿力時(shí)的荷載=113.4>=84.87=85.05<=88.02將第3 軸重或第5 放到頂點(diǎn)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(shí)的活載。制動(dòng)力T=(5 ×220+30 ×92+80 ×36.84)=476.5kN制動(dòng)力所生的桿件內(nèi)力NT和M2：軸向力NT

18、=238.25kNM =h=238.25×0.37=88.15 kN.m (下弦桿中線至支座下擺頂點(diǎn)的距離h0.37m)下弦桿彎矩M10.4M0.4×88.1535.26 kN·m端斜桿彎矩M20.7M0.7×88.1561.71 kN·m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)營動(dòng)力系數(shù)(1+f)。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

19、勞。疲勞計(jì)算采用動(dòng)力運(yùn)營系數(shù)弦、斜桿：1+f=1+= 1+=1.153吊桿：1+f= 1+=1.324E2 E4 : Nmax=Np+(1+f) Nk=1066.6+1.153×2680.37=4157.27kN Nmin= Np=1066.6kN其余計(jì)算內(nèi)力見表2-1。2 吊桿疲勞彎矩作用在縱梁上的恒載p=+p8=9.73kN/m由恒載產(chǎn)生縱梁對橫梁的作用力(即縱梁梁端剪力) Np = p × = 9.73× 7.76 = 75.50 kN當(dāng)L15.52m 和0.5時(shí)，換算均布荷載k120.74/260.372kN/m由活載產(chǎn)生縱梁對橫梁的作用力Nk= k &#

20、215; = 60.372 ×7.76 = 468.49kN由恒載產(chǎn)生的簡支梁彎矩Mp=Np()=75.5×()=141.56kN·m由靜活載產(chǎn)生的簡支梁彎矩Mk= Nk()=468.49×()=878.42 kN·m沖擊系數(shù)1+=1+=1+=1.504橫梁：=0.107=1+(max-)= 1+(0.330-0.107)=1.037橫梁Mpk=Mp+(1+) Mk =141.56+1.037×1.504×878.42=1511.59kN·m=0.6739=0.5431橫梁、豎桿在框架面內(nèi)的剛度系數(shù)ib =1136

21、.06Ecmis =70.20Ecm式中E 鋼的彈性模量；Ib、Is橫梁、豎桿在框架平面內(nèi)的慣性矩；L 橫聯(lián)門楣最下端節(jié)點(diǎn)到衡量重心軸的距離；L'上弦節(jié)點(diǎn)中心到橫梁重心的距離；第五節(jié) 主桁桿件內(nèi)力組合1 主力組合NINp+(1+)Nk +Ns，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 、 E2 E4 為例A1A3 ：主力NI =-3425.43kN，附加風(fēng)力Nw=-137.85

22、kN主力+橫向附加力N=-3425.43-137.85=-3563.28kNN=-2969.41<-3425.44kN(絕對值取大，故主力控制設(shè)計(jì))。E2 E4：主力NI =4695.98kN，附加風(fēng)力Nw=589.67 kN主力+橫向附加力N=4695.98+589.67=5285.65kNN=4404.71<4695.98kN(主力控制)主力+縱向附加力(制動(dòng)力) N =4695.98+ 229.63 = 4925.61kNN=3940.49<4695.98kN(主力控制)單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設(shè)計(jì) 12表2.1 主桁桿件內(nèi)力計(jì)算匯總表?xiàng)U件名稱影響線恒載活載搖

23、擺力附加力內(nèi)力組合僅有軸力桿件疲勞計(jì)算內(nèi)力加載長度l頂點(diǎn)位面積總面積NpkNk=k1+(1+)Nkaamax-a(1+)NkNs平縱聯(lián)風(fēng)力Nw橋門架風(fēng)力Nw'制動(dòng)力NT主力NINp(1+)NkNs主+風(fēng)NIININw(Nw)主+風(fēng)彎矩MII主+制NIIININT主+制彎矩MIIINcmaxNI,NII/1.2,NIII/1.251+fNnNp+ (1+f)Nk吊桿下端彎矩MB單位mmmkN/mkNkNkNkNkNkNkNkNkNkN·mkNkN·mkNkNkN·m項(xiàng)次1234567891011121314151617181920212223242526上弦

24、桿A1A377.60.200-45.15-45.15-812.6846.06-2079.41.238-2574.480.3160.0131.0021-2579.9-32.9-137.9-3425.43-3563.28-3425.43A3A577.60.400-67.72-67.72-121944.73-3029.51.238-3750.870.3250.0031.0005-3752.9-53.14-222.7-5025.04-5247.71-5025.04下弦桿E0E277.60.10025.39625.396457.13547.431204.651.2381491.4730.3060.022

25、1.00361496.87172.07330.4872.58233.462126.0722456.5492359.5435.261.1531846.17E2E477.60.30059.25859.2581066.6545.232680.371.2383318.5480.3210.0071.00113322.3307.03589.67229.634695.9765285.654925.614695.9761.1534157.27E4E4'77.60.50070.54570.5451269.8244.33125.451.2383869.60.3280.0001.00003869.6334.

26、02641.51223.385473.4386114.9525696.825473.4381.1534873.65斜桿E0A177.60.100-43.07-43.07-775.2647.43-20431.238-2529.410.3060.0221.0036-2538.6-123.5-3313.82-3437.28138.71-3313.861.71A1E268.980.10034.10333.57604.26248.361649.291.2382041.820.2960.0321.00542052.82657.0592657.0591.1532505.998.62-0.53378.26-4

27、1.703-51.6278-11.712.033.0054-155.16449.0996449.09961.153556.176E2A360.360.100-26.11-23.98-431.6149.43-1290.71.238-1597.880.270.0581.0097-1613.3-2044.96-2044.961.153-1919.917.242.131463.02134.323166.2918-2.62.9241.4873247.324-184.291-184.2911.153-276.73A3E451.730.10019.18314.387258.97150.86975.6671.

28、2381207.8750.2140.1141.0191230.781489.7551489.7551.1531383.9725.87-4.79657.74-276.91-342.819-0.761.0841.1806-404.73-145.761-145.7611.153-60.327E4A543.110.100-13.32-4.795-86.31552.46-698.791.238-865.1060.10.2281.0381-898.04-984.357-984.3571.153-892.0734.498.525754.36463.44573.7387-0.150.4791.0798619.

29、508533.1927533.19271.153448.059豎桿EiAi15.520.5007.767.76139.6860.37468.4871.504704.75520.1980.131.0217720.025859.7054859.70541.324760.0549.24,98.67單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設(shè)計(jì) 20 第三章 主桁桿件截面設(shè)計(jì) 第一節(jié) 下弦桿截面設(shè)計(jì) 一、中間下弦桿E4E41 初選桿件截面 選用腹板1-388×24 翼緣2-460×36 每側(cè)有4排栓孔，孔徑d23mm; 毛截面 Am2×46×3.638.8×2

30、.4424.32cm2栓孔削弱面積A2×4×3.6×2.366.24 cm2 凈截面面積AjAm-A424.32-66.24358.08 cm2 2 剛度驗(yàn)算 Iy2××3.6×463 ×38.8×2.4358446.30 cm 桿件自由長度ly776cm ry11.74 cm y 66.10100，通過驗(yàn)算。 xy，無需驗(yàn)算。3 拉力強(qiáng)度驗(yàn)算j152.86×200182.65MPa 式中為板厚的修正系數(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

31、厚315/3450.913。4 疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 由表2.1可知 Nmin1269.82kN、Nmax4873.65kN得min35.46MPamax136.11MP拉拉桿件驗(yàn)算式：rdrn(max-min)rt0 式中線路系數(shù)rd1.0， 損傷修正系數(shù)rn1.0， 板厚修正系數(shù)rt0.912， 查規(guī)范表3.27-2的桿件驗(yàn)算截面為第類疲勞等級， 查表3.27-1知其疲勞容許應(yīng)力0130.7MPa故1.0×1.0×(136.11-35.46)100.65MPa0.912×130.7119.20MPa，通過驗(yàn)算。二、端下弦桿E0E21 初選截面選用腹板1-428

32、5;12翼緣2-460×16毛、凈截面面積、毛截面慣性矩計(jì)算方法同上凈截面慣性矩IyjIy-Iy25962-1.6×2.3×4×(92+172)20515.6cm42 剛度驗(yàn)算y67.86100，通過驗(yàn)算。3 拉力強(qiáng)度驗(yàn)算 （1）主力作用 NI2126.07kNIj=125.71MPa =1.0×200=200MPa（2）主力+制動(dòng)力作用 NII2359.54kN，制動(dòng)力彎矩MII35.26kN·m II j=+=+=179.05MPa=1.00×1.25×200=250MPa1.25為主力+制動(dòng)附加力作用驗(yàn)算的放

33、大系數(shù)。4 疲勞強(qiáng)度計(jì)算 由表2.1可知Nmin457.14kN、Nmax1846.17kN 得min=27.03MPamax=109.16MPa拉拉桿件驗(yàn)算式：rdrn(max-min) rt0故1.00×1.00×（109.16-27.03）=82.13 MPa1.00×130.07=130.07MPa，通過驗(yàn)算。第二節(jié) 上弦桿截面設(shè)計(jì) 以上弦桿A1A3為例。 1 初選截面 選用腹板 1-41218、翼緣 2-46024 2 剛度驗(yàn)算 y=67.53=100，通過驗(yàn)算。 3 總體穩(wěn)定驗(yàn)算由y=67.53，查表內(nèi)插求得1=0.6258=116.13 MPa1 =

34、 0.6258×200=125.16MPa，通過驗(yàn)算。 4 局部穩(wěn)定驗(yàn)算 （1）翼緣板 按照鋼橋規(guī)范5.3.3,當(dāng)50時(shí)，板件的寬厚比 0.14+5 翼緣板，= =9.21<0.14×67.53+5=14.45，通過驗(yàn)算。 （2）腹板 按照鋼橋規(guī)范5.3.3,當(dāng)50時(shí)，板件的寬厚比 0.4+10 腹板= =22.88<0.4×67.53+10=37.01，通過驗(yàn)算。 同理，設(shè)計(jì)計(jì)算其他上弦桿。第三節(jié) 端斜桿截面設(shè)計(jì) 1 初選截面選用腹板1-41218，翼緣2-60024截面面積，慣性矩計(jì)算方法同上。 2 剛度驗(yàn)算 y=76.91，x=65.41=100

35、，通過驗(yàn)算。 3 總體穩(wěn)定驗(yàn)算 （1）主力作用 由y=76.91，查表內(nèi)插求得1=0.564，Im=91.50 MPa1= 0.564×200=112.80Mpa，通過驗(yàn)算。 （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)范，對受壓并在一個(gè)主平面內(nèi)受彎曲的桿件，總穩(wěn)定性計(jì)算公式為：=+×1換算長細(xì)比，e=1.8×=60.72查表得1=0.672式中系數(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)

36、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1可以用作2=94.91MPa0.15 1 =20.16MPa 所以應(yīng)考慮彎矩因構(gòu)件受壓而增大所引用的值1=1-=1-=0.73 構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的長細(xì)比；E鋼材的彈性模量（MPa）；n1壓桿容許應(yīng)力安全系數(shù)。主力組合時(shí)取用n1=1.7,按主力組合采用；主力加附加力組合時(shí)取n1=1.4，應(yīng)按主力加附加力組合采用。IIm=+ ×=119.78MPa0.564×1.20×200=135.36 MPa，通過驗(yàn)算。（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)，

37、2=1.0；=91.50 MPa0.151 =20.16MPa所以應(yīng)考慮彎矩因構(gòu)件受壓而增大所引用的值1=1-=1-=0.634IIIm=+ ×=110.56MPa 0.564×1.25×200141.0MPa，通過驗(yàn)算。4 局部穩(wěn)定驗(yàn)算 同上，見表3.1。第四節(jié) 中間斜桿截面設(shè)計(jì)以斜桿E4A5為例。1 初選截面選用腹板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maxy90.34100，通過驗(yàn)算3 總體穩(wěn)定驗(yàn)算由maxy90.34，查表內(nèi)插得10.4810，m=51.81 MPa1= 0.4810×

38、;200=96.20MPa，通過驗(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)50 時(shí)，板件的寬厚比0.14×5翼緣板= =14.060.14×90.34+5=17.65，通過驗(yàn)算。(2) 腹板按照鋼橋規(guī)范，查表5.3.3，當(dāng)50 時(shí)，板件的寬厚比0.4×10腹板 = =42.80.4×90.34+10=46.14，通過驗(yàn)算。5 疲勞檢算由表2.1可知 Nmin-892.07kN、Nmax448.06kN 得min=×10=-55.56MPamax=×10=27.91MPa=-1.99可知E4A5為以壓為主的拉壓桿

39、件，驗(yàn)算公式為rd rnmax rt rp 0rd rnmax1.0×1.0×27.9127.91Mpa1.0×0.38×130.7049.67MPa，通過驗(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j=33.21MPa=200MPa，通過驗(yàn)算。第五節(jié) 吊桿截面設(shè)計(jì)1 初選截面選用腹板1-436×10、翼緣2-260×12截面面積，慣性矩計(jì)算方法同上。2 剛度驗(yàn)算鋼橋規(guī)范規(guī)定僅受拉力且長度16m 的腹桿容許最大長細(xì)比為180，由表3.1 可知x56.19，y148.2180，通過驗(yàn)算。3 疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算吊桿無附加

40、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 Nmax760.05kN、Nmin139.68kN，Mmax98.67kN.m、Mmin9.24kN.m吊桿A1E1 凈截面積Aj94.96cm2，毛慣性矩Imx38224 cm4。栓孔慣性矩Ix4×(×2.3×1.23+1.2×2.3×22.42)5541 cm4；凈慣性矩Ijx =Imx-Ix38224-554132683 cm4max=+=×10+=149.48MPamin=+=×10+=21.29M

41、Pa故rdrn(min-max)1.00×1.00×(149.48-21.29)128.19MPart01.00×130.70130.70 MPa，通過驗(yàn)算。單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設(shè)計(jì) 20桿件名稱截面組合截面螺栓布置AmAjIx/ Iyrx/rylx/lyx/y構(gòu)造要求局部穩(wěn)定總體穩(wěn)定疲勞驗(yàn)算拉力強(qiáng)度翼緣腹板m11rdrn(max-min)/rdrnmaxrt 0/rt rp 0j項(xiàng)次123456789101112131415161718單位mm×mmcm2cm2cm4cmcmMPaMPaMPaMPaMPakN·m上弦桿A1A32

42、-460×24294.96250.811552919.7977639.210.759.2122.89116.130.63125.161-412×183895411.4977667.530.6014.4537.01A3A52-460×36424.32358.0816089419.4777639.850.676.0616.17118.430.64127.081-388×245844611.7477666.120.5014.2636.45下弦桿E0E22-460×16198.56169.128041820.1277638.560.7582.13130

43、.70125.71200.001-428×122596211.4377667.860.60179.05250.00E2E42-460×24294.96250.8011552919.7977639.210.75123.23130.70187.24200.001-412×183895411.4977667.530.60E4E4'2-460×36430.08363.8416319919.4877639.850.67100.64119.20152.86182.611-388×245844911.6677666.120.50斜桿E0A12-600

44、×24362.16295.9214749820.18132065.410.7512.1322.8991.500.56112.821-412×188642015.45118876.910.6015.7740.76119.780.56135.36110.560.56141.00A1E22-460×16190.00160.567911120.41132064.690.63121.44130.70165.492001-428×102596011.69105690.340.60E2A32-460×20234.40197.69652620.29136065

45、.050.6011.2035.0087.240.4896.901-420×123245111.77105689.750.6017.5645.90A3E42-460×16190.00160.567911120.41136064.690.6314.0642.8078.410.4896.2089.96130.7092.79200.001-428×102596011.69105690.340.6017.6546.14E4A52-460×16190.00160.567911120.41136064.690.6314.0642.8051.810.4896.2027.

46、9149.6733.21200.001-428×102596011.69105690.340.6017.6546.14豎桿EiAi2-260×12106.0094.963822418.99106756.190.8310.4243.60127.43130.7090.53200.001-436×1035195.76853.6148.150.6025.7469.26表3.1 主桁桿件驗(yàn)算總表單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設(shè)計(jì) 31 第六節(jié) 腹桿高強(qiáng)度螺栓計(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：P=52.94kN式中p高強(qiáng)螺栓的容許抗滑承載力；m高

47、強(qiáng)螺栓連接處的抗滑面數(shù)；0高強(qiáng)螺栓連接的鋼材表面抗滑移系數(shù)，不大于0.45；N高強(qiáng)螺栓的設(shè)計(jì)預(yù)拉力，M22為200kN;K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n。N為桿件的承載力，對于主桁桿件：受拉桿件N=A j受壓桿件N=A m1受拉壓桿件N=max Aj, A m1以下各取一桿件舉例說明：1 拉桿A1E2桿件承載力N=Aj=160.56×102×200×10-3=3211.20kN螺栓數(shù)n=60.66個(gè)。2 壓桿E0A1桿件承載力N=A m1=362.16×0.56×20=4056.19kN螺栓數(shù)n=76.62個(gè)(至少取

48、7 排，共2×(6×6+1×4)80個(gè))。3 拉壓桿E4A5桿件承載力A j=160.56×20=3211.20kNAm1=190×0.481×20=1827.80kNN=max A j, A m1=3211.20kN螺栓數(shù)n=60.66個(gè)第四章 弦桿拼接計(jì)算和下弦桿節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)第一節(jié) E2節(jié)點(diǎn)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，E0E2桿(2-460×16，1-428×12)一半凈面積為Aj1= ×169.

49、1284.56cm2 E2E4桿(2-460×24，1-412×18)一半凈面積為Aj2×250.80125.40cm2 節(jié)點(diǎn)板選用厚度12mm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) A'p1(46-4×2.3)×1.244.16 cm2 初選內(nèi)拼接板為4-200×32（一側(cè)兩塊)，兩塊內(nèi)拼接板凈面積為 A'p2(2×20-4×2.3)×3.298.56cm2 內(nèi)外拼接板凈面積為 A'pA'p1+ A'p244.16+98.56142.72cm2

50、1.1Aj21.1×125.4137.94cm2，通過驗(yàn)算。2 拼接螺栓和拼接板長度 單抗滑面高強(qiáng)螺栓的容許承載力為： P=52.94 kN 一側(cè)節(jié)點(diǎn)板(外拼接板)所需高強(qiáng)螺栓數(shù)： n1=16.68個(gè)(至少取5排，共20個(gè)) 一側(cè)兩塊內(nèi)拼接板所需高強(qiáng)螺栓數(shù)：n2=37.23個(gè)(至少取10排，共40個(gè)) 3 內(nèi)拼接板長度 內(nèi)拼接板一側(cè)40個(gè)高強(qiáng)度螺栓，排成10排，端距取50mm，其長度為L2×(90+80+90+(10-3)×80+50)1740 mm第二節(jié) E0節(jié)點(diǎn)弦桿拼接計(jì)算1 拼接板截面設(shè)計(jì)根據(jù)前面表3-1計(jì)算結(jié)果，E0E2桿(2-460×16，1-428×