簡支鋼桁梁橋課程設(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L86.8 m，鋼梁分10個節(jié)間，節(jié)間長度d8.68m，主桁高度H11.935m，主桁中心距B5.75m，縱梁

3、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)力強(qiáng)度W01.2

4、5kPa，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、制動力NT、主力NI

5、Np(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、正文(包括表格、插

6、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)定時間內(nèi)提交，提交方式為電郵至LIHGs，郵件主題統(tǒng)一為組號。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+1.02+0.02(

7、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 =A1A3：l1=17.36, l2=69.44, =0.2y= =-1.16, =86.8(-1.16)=-50.50mE2E4：l1=26.04, l2=60.76, =0.3y= =1.53, =86.81.53=66.28m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+l2）y, = （l1+l2）y 式中，=,l1=E0A1：l18.6

8、8，l278.12，0.1,y=-1.236=-1.11， =-86.81.11=-48.17mA3E4： l252.08，l2=26.04，y=1.236=0.74，y=-1.236=-0.37,l1=5.79, =0.1l1=2.89, =0.1=(5.79+52.08)0.74=21.46m，=(2.89+26.04) (-0.37)=-5.36m,=21.46-5.36=16.09m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，=117.36=8.68m3 恒載內(nèi)力Np= p ，例如E0E2：Np=18.0 28.41= 511.38 kNE4A5：Np=18.0

9、 （-5.36）=-96.48 kNA5E5：Np=18.0 8.68=156.24 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=86.8, k=44.578kN/m (每片主桁) E4A5：=0.1，l=48.22，k=51.51kN/m(用內(nèi)插法求得) =0.1, l=38.58, k=53.395kN/mA5E5：=0.5，l=17.36，k=57.932kN/m(2) 沖擊系數(shù)弦桿、斜桿：1+=1+=1+=1.221吊桿：1+=1+=1.488(3) 靜活載內(nèi)力NkNk= k，例如E0E2：Nk=46.60228.41=1323.963kN

10、E4A5：Nk=51.51（-14.9）=-767.499kN Nk=53,3959.54=509.388kNA5E5：Nk=57.9328.68=502.850kN(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，max =0.338 , 可計(jì)算各桿件，例如E0E2：=0.316，=1+(0.338-0.316)=1.001E4E5：=0.103，=1+(0.338-0.103)=1.039 =-0.1551，=1+(0.338+0.1551)=1.082A5E5：=0.2088，=1+(0.338-0.2088)=1.0215其余桿件計(jì)算同

11、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0.210020kN,下平縱聯(lián)所受的荷載S下1.0100100kN。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長度為兩個節(jié)間，受力較大的為第二個節(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=1.645 Ns=yS=1.64520=32.9kN同理對A3A5：Ns20=59.

12、439kN下弦桿E0E2: y=1.9247, Ns=yS=1.9247100=192.47kNE2E4：Ns=100=343.426kN, E4E4：Ns=100=373.617kN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)書要求，風(fēng)壓WK1K2K3W01.01.25kPa, 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H11.935m，h縱梁高+鋼軌軌木高1.29+0.41.69mw下0.50.4H+ (1-0.4)(h+3)W0.50.411.935+ (1-0.4)(1.69+3)1.05.201kN/m(2) 上平縱聯(lián)的有

13、車均布風(fēng)荷載w上0.50.4H+ 0.2(1-0.4)(h+3)W 0.50.411.935+ 0.2(1-0.4)(1.69+3)1.02.95kN/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=69.442.95=188.4397kNA3A5: Nw上w上yLw上69.442.95=304.404kN下弦桿E0E2: Nw下w下yLw下86.85.201=434.45kNE2E4: Nw下w下yLw下86.85.201=775.193kNE4E4: Nw下w下yLw下86.85.201=843.

14、348kN2 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=69.442.95=102.424kN l=14.752m,c8.04m(課程設(shè)計(jì)可取此c值),端斜桿反彎點(diǎn)位置l0=4.895m端斜桿軸力V=175.581kN端斜桿軸力V 在下弦桿產(chǎn)生的分力NwVcos175.581103.311kN端斜桿中部附加彎矩 MF(c-l0)= (8.04-4.895)=162.905kN.m端斜桿端部(橫梁高度1.29m 的一半處)附加彎矩MK為MK(l0-)= (4.895-)=217.651 kN.m計(jì)算結(jié)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(jì)算1 下弦桿制動

15、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，為產(chǎn)生最大桿力的活載布置位置。=解得x=11.71m故橋上活載總重5 220 + 30 92 + (30.76+11.71) 80 = 7257.6 kN在主力作用下的內(nèi)力已計(jì)入沖擊系數(shù)，制動力按靜活載的7計(jì)算:制動力T7257.60.07508.032kNE2E4 制動力作用附加內(nèi)力NTT/2254.016kN其下弦桿件內(nèi)力見表2.1。2 端斜桿制動力計(jì)算E0E1 桿力影響線頂點(diǎn)位置離左端點(diǎn)支點(diǎn)8.68m，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

16、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)生最大桿力時的荷載=101.38=84.35=76.04=87.17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)生最大桿力時的活載。制動力T=(5 220+30 92+80 45.12)=552.872kN制動力所生的桿件內(nèi)力NT和M2：軸向力NT=261.436kNM =h=261.4360.37=96.731kN.m (下弦桿中線至支座下擺頂點(diǎn)的距離h0.37m)下弦桿彎矩M10.4M0.496.73138.69 kNm端斜桿彎矩M20.7M0.796.73167.71 kNm第四節(jié) 疲勞內(nèi)力計(jì)算1 疲勞軸力

17、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力作用時，應(yīng)將列車豎向靜活載乘以運(yùn)營動力系數(shù)(1+f)。同時，第 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，可不檢算疲勞。疲勞計(jì)算采用動力運(yùn)營系數(shù)弦、斜桿：1+f=1+= 1+=1.142吊桿：1+f= 1+=1.3138E2 E4 : Nmax=Np+(1+f) Nk=1193.04+1.1422954.63=4567.23kN Nmin= Np=1193.04kN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=9.73k

18、N/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 8.68 = 84.456 kN當(dāng)L17.36m 和0.5時，換算均布荷載k115.864/257.932kN/m由活載產(chǎn)生縱梁對橫梁的作用力Nk= k = 57.932 8.68 =502.85kN由恒載產(chǎn)生的簡支梁彎矩Mp=Np()=84.456()=158.355kNm由靜活載產(chǎn)生的簡支梁彎矩Mk= Nk()=502.85()=942.844 kNm沖擊系數(shù)1+=1+=1+=1.488橫梁：=0.113=1+(max-)= 1+(0.3379-0.113)=1.03748橫梁Mpk=Mp+(1+) Mk =

19、158.355+1.037481.488942.844=1613.89kNm=0.6739=0.5943橫梁、豎桿在框架面內(nèi)的剛度系數(shù)ib =1136.06Ecmis =56.97Ecm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=-909+1.0021.221(-2288.81)+（-36.796）=-3746.33kNE4A5：NI=-96.48+1.0391.221(-767.499)+0=-1070.3 kN

20、NI=-96.48+1.0821.221509.388+0=576.59kN2 主力和附加力組合以A1A3 、 E2 E4 為例A1A3 ：主力NI =-3746.33kN，附加風(fēng)力Nw=-188.44kN主力+橫向附加力N=-3746.33-188.44=-3934.77kNN=-3278.98-3746.33kN(絕對值取大，故主力控制設(shè)計(jì))。E2 E4：主力NI =5148.42kN，附加風(fēng)力Nw=775.19 kN主力+橫向附加力N=5148.42+775.19=5923.61kNN=4936.345148.42kN(主力控制)主力+縱向附加力(制動力) N =5148.42+ 254

21、.02 = 5402.44kNN=4321.955148.42kN(主力控制)表2.1 主桁桿件內(nèi)力計(jì)算匯總表第三章 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1-38824 翼緣2-46036 每側(cè)有4排栓孔，孔徑d23mm; 毛截面 Am2463.638.82.4424.32cm2栓孔削弱面積A243.62.366.24 cm2 凈截面面積AjAm-A358.08 cm2 2 剛度驗(yàn)算 58446.30 cm 桿件自由長度ly868cm ry11.74 cm ，通過驗(yàn)算。 xy，無需驗(yàn)算。3 拉力強(qiáng)度驗(yàn)算152.86200182.65MPa 式中

22、為板厚的修正系數(shù)，依鋼橋規(guī)范條及其條文說明，查“續(xù)說明表”，對于Q345q，35tmax50mm板厚315/3450.913。4 疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 由表2.1可知 Nmin1420.38kN、Nmax5351.57kN得= 39.67MPa=149.45MP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1.01.0(149.45-39.67)109.78MPa0.912130.7119.20MPa，通過驗(yàn)算。二

23、、端下弦桿E0E21 初選截面選用腹板1-42812翼緣2-46016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-Iy25962-1.62.34(92+172)20515.6cm42 剛度驗(yàn)算y75.91100，通過驗(yàn)算。3 拉力強(qiáng)度驗(yàn)算 （1）主力作用 NI2326.23kNIj=137.55MPa =1.0200=200MPa（2）主力+制動力作用 NII2570.53kN，制動力彎矩MII38.69kNm II j=+=+=195.37MPa=1.001.25200=250MPa1.25為主力+制動附加力作用驗(yàn)算的放大系數(shù)。4 疲勞強(qiáng)度計(jì)算 由表2.1可知Nmin51

24、1.38kN、Nmax2023.35kN 得min=30.24MPamax=119.64MPa拉拉桿件驗(yàn)算式：rdrn(max-min) rt0故1.001.00（119.64-30.24）=89.40 MPa1.00130.07=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 1-38824、翼緣 2-46036 2 剛度驗(yàn)算 y=73.96=100，通過驗(yàn)算。 3 總體穩(wěn)定驗(yàn)算由y=73.96，查表內(nèi)插求得1=0.5833=88.29 MPa1 = 0.5833200=116.66MPa，通過驗(yàn)算。 4 局部穩(wěn)定驗(yàn)算 （1）翼緣板 按照

25、鋼橋規(guī)范,當(dāng)50時，板件的寬厚比 0.14+5 翼緣板，= =6.060.1473.96+5=15.35，通過驗(yàn)算。 （2）腹板 按照鋼橋規(guī)范,當(dāng)50時，板件的寬厚比 0.4+10 腹板= =16.170.473.96+10=39.58，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1-40018，翼緣2-60030截面面積，慣性矩計(jì)算方法同上。 2 剛度驗(yàn)算 y=83.96，x=74=100，通過驗(yàn)算。 3 總體穩(wěn)定驗(yàn)算 （1）主力作用 由y=83.96，查表內(nèi)插求得1=0.52，Im=83.75 MPa1=0.52200=104Mpa，通過驗(yàn)算。 （2）

26、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，彎矩作用于主平面外。參照鋼橋規(guī)范第條規(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(jì)算公式為：=+1換算長細(xì)比，e=1.8=65.49查表得1=0.64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)平面為主桁平面，和彎矩作用平面不一致。按鋼橋規(guī)范第條，此1可以用作2=87.81MPa0.15 1 =19.2MPa 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-=0.675 構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的長細(xì)比；E鋼材的彈性

27、模量（MPa）；n1壓桿容許應(yīng)力安全系數(shù)。主力組合時取用n1=1.7,按主力組合采用；主力加附加力組合時取n1=1.4，應(yīng)按主力加附加力組合采用。IIm=+ =114.08MPa0.521.20200=124.8 MPa，通過驗(yàn)算。（3）主力+制動力作用依照鋼橋規(guī)范條規(guī)定，當(dāng)驗(yàn)算的失穩(wěn)平面和彎矩作用平面一致時，2=1.0；=83.75MPa0.151 =19.2MPa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-=0.601IIIm=+ =100.02MPa 0.521.25200130MPa，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

28、 初選截面選用腹板1-42810、翼緣2-50016截面面積、慣性矩計(jì)算方法同上。2 剛度驗(yàn)算maxy92.05100，通過驗(yàn)算3 總體穩(wěn)定驗(yàn)算由maxy92.05，查表內(nèi)插得10.4709，m=52.78 MPa1= 0.4709200=94.18MPa，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，當(dāng)50 時，板件的寬厚比0.145翼緣板= =15.310.1492.05+5=17.89，通過驗(yàn)算。(2) 腹板按照鋼橋規(guī)范，查表，當(dāng)50 時，板件的寬厚比0.410腹板 = =42.80.492.05+10=46.82，通過驗(yàn)算。5 疲勞檢算由表2.1可知 Nmin-972.96

29、kN、Nmax485.24kN 得min=10=-56.12MPamax=10=27.99MPa=-2.0可知E4A5為以壓為主的拉壓桿件，驗(yàn)算公式為rd rnmax rt rp 0rd rnmax1.01.027.9927.99Mpa1.00.38130.7049.67MPa，通過驗(yàn)算。6 拉力強(qiáng)度驗(yàn)算桿件同時承受拉力，故還應(yīng)驗(yàn)算其凈截面的拉力強(qiáng)度j=33.26MPa=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1-43610、翼緣2-26012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x62

30、.85，y165.72180，通過驗(yàn)算。3 疲勞強(qiáng)度驗(yàn)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(yīng)檢算軸力與彎矩共同作用下的疲勞。由表2.1 可知 Nmax816.98kN、Nmin156.24kN，Mmax88.29kN.m、Mmin8.66kN.m吊桿A1E1 凈截面積Aj94.96cm2，毛慣性矩Imx38224 cm4。栓孔慣性矩Ix4(2.31.23+1.22.322.42)5541 cm4；凈慣性矩Ijx =Imx-Ix38224-554132683 cm4max=+=10+=148.62MPamin=+=10+=22.63MPa故rdrn(m

31、in-max)1.001.00(148.62-22.63)125.99MPart01.00130.70130.70 MPa，通過驗(yàn)算。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mmmmcm2cm2cm4cmcmMPaMPaMPaMPaMPakNm上弦桿A1A32-46036424.32358.0816089419.7986844.580.676.0616.1788.290.5833

32、116.661-388245844611.7486873.960.5015.3539.58A3A52-46038487.84417.9217305318.8386846.090.955.5810.67112.810.5627112.541-384366179511.2586877.120.5015.8040.85下弦桿E0E22-46016198.56169.128041820.1286843.130.7589.40130.70137.55200.001-428122596211.4386875.910.60195.37250.00E2E42-46024319.68275.5211902619

33、.3086844.981.00122.47130.70186.86200.001-412243898211.0486878.600.50E4E42-46036424.32358.0816089419.4786844.580.67109.79119.20167.48182.611-388245844611.7486873.960.50斜桿E0A12-60030432349.217166819.931475740.69.722.2283.750.521041-4001810801915.81132883.960.5016.7543.58114.080.52124.8100.020.52130A1E

34、22-50024314.1627012466319.92147574.060.7578.78130.70107.392001-412185002012.62118093.530.50E2A32-50024289.44245.2812116620.46147572.100.5010.1734.3377.080.484396.861-412125000613.14118089.790.5017.5745.91A3E42-50016202.8173.368542220.52147571.880.6315.3142.807.310.470994.1889.71130.7092.77200.001-42

35、8103333712.82118092.050.6017.8946.82E4A52-50016202.8173.368542220.52147571.880.6315.3142.8052.780.470994.1827.9949.6733.26200.001-428103333712.82118092.050.6017.8946.82豎桿EiAi2-26012106.0094.963822418.99119462.850.8310.4243.60125.99130.7096.94200.001-4361035195.76954.8165.720.6028.2076.29表3.1 主桁桿件驗(yàn)算總

36、表第六節(jié) 腹桿高強(qiáng)度螺栓計(jì)算按照鋼橋規(guī)范第條，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=27010220010-3=5400kN螺栓數(shù)n= 102個。2 壓桿E0A1桿件承載力N=A m1=4320.5220=

37、4492.8kN螺栓數(shù)n=84.87個(至少取8排，共2(67+14)92個)。3 拉壓桿E4A5桿件承載力A j=173.3620=3467.2kNAm1=202.80.470920=1909.97kNN=max A j, A m1=3467.2kN螺栓數(shù)n=65.49個第四章 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(2-46016，1-42812)一半凈面積為Aj1= 169.1284.56cm2 E2E4桿(2-46024，1-41218)一半凈

38、面積為Aj2275.52137.76cm2 節(jié)點(diǎn)板選用厚度16mm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) Ap1(46-42.3)1.658.88 cm2 初選內(nèi)拼接板為4-20032（一側(cè)兩塊)，兩塊內(nèi)拼接板凈面積為 Ap2(220-42.3)3.298.56cm2 內(nèi)外拼接板凈面積為 ApAp1+ Ap258.88+98.56157.44cm21.1Aj21.1137.76151.536cm2，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=22.24個(至少取6排，共24個) 一

39、側(cè)兩塊內(nèi)拼接板所需高強(qiáng)螺栓數(shù)：n2=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(cè)40個高強(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(2-46016，1-42812)一半凈面積為Aj= 169.1284.56cm2 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) Ap1(46-42.3)1.244.16 cm2 初選內(nèi)拼接板為4-20016（一側(cè)兩塊)，兩塊內(nèi)拼接板凈面積為 Ap2(220-

40、42.3)1.649.28cm2 內(nèi)外拼接板凈面積為 ApAp1+ Ap244.16+49.2893.44cm21.1Aj1.184.5693.02cm2，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(至少取5排，共20個) 一側(cè)兩塊內(nèi)拼接板所需高強(qiáng)螺栓數(shù)n2=18.62個(至少取5排，共20個) 3 內(nèi)拼接板長度 內(nèi)拼接板一側(cè)20個高強(qiáng)度螺栓，排成5排，端距取50mm，其長度為L2(90+80+90+(5-3)80+50)940 mm根據(jù)節(jié)點(diǎn)布置的實(shí)際需要，最后兩塊上端內(nèi)側(cè)內(nèi)拼接板P1取2

41、0016940，兩塊下端內(nèi)側(cè)內(nèi)拼接板P4取21016940，滿足驗(yàn)算要求。第三節(jié) 下弦端節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)根據(jù)端橫梁高度、端斜桿一側(cè)計(jì)算高強(qiáng)度螺栓數(shù)84.87個(至少取8排，共2(67+14)92個)、節(jié)點(diǎn)板(弦桿一側(cè)外拼接板)計(jì)算高強(qiáng)螺栓數(shù)16.68個(至少取5排、共20個，實(shí)際取7排、共28個)、一側(cè)內(nèi)拼接板計(jì)算高強(qiáng)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(shè)計(jì)下弦端節(jié)點(diǎn)如附圖。第五章 撓度計(jì)算及預(yù)拱度設(shè)計(jì)第一節(jié) 撓度計(jì)算全橋滿布單位均布荷載時簡支桁架跨中撓度為：f1=式中 N1單位集中荷載作用在跨中時各桿件內(nèi)力；N0全橋滿布單位均布荷載時各桿內(nèi)力，即桿件影

42、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)力分別為弦桿 N1=3.64斜桿 N1=0.618吊桿A5E5 N11.00其余豎桿 N10。式中、H 分別為影響線頂點(diǎn)位置及桁高； 斜桿與弦桿夾角。撓度計(jì)算見表51表5-1 鋼桁架單位均布荷載撓度計(jì)算表?xiàng)U件加載點(diǎn)位置毛截面面積Am桿件長度lN0=QN1單位cm2cmmk Ncm弦桿A1A30.2424.321736-50.5-0.7280.014325A3A50.4487.841736-75.75-1.4560.037379E0E20.1198.56173628.410.3640.008611E2E40

43、.3319.68173666.281.0920.037433E4E40.5424.3286878.911.820.02798斜桿E0A10.14321476-48.17-0.6180.009687A1E20.1314.12147637.550.6180.010384E2A30.1289.441476-26.83-0.6180.008053A3E40.1202.8147616.10.6180.006897E4A50.1202.81476-5.36-0.6180.002296吊桿A5E50.5106.0011948.861.000.009312總撓度 f1=0.1724恒載產(chǎn)生的撓度：fppf11

44、80.17243.078cm活載產(chǎn)生的撓度：fkk0.5f143.620.17247.52L/9008680/9009.64cm式中k0.5為影響線長L、頂點(diǎn)0.5 時每片主桁的換算均布靜活載。第二節(jié) 預(yù)拱度設(shè)計(jì)鋼橋規(guī)范要求當(dāng)恒載和靜活載撓度超過跨度的時，應(yīng)設(shè)上拱度。fp+fk3.103+7.5210.623cmL/16004.85cm，故應(yīng)設(shè)上拱度。按鋼橋規(guī)范規(guī)定，下弦各節(jié)點(diǎn)應(yīng)設(shè)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(diǎn)應(yīng)設(shè)拱度： fp+0.5fk3.103+0.57.526.863cm鋼桁架起拱方法，采用將弦上每個節(jié)間伸長d(利用調(diào)節(jié)上弦節(jié)點(diǎn)栓孔位置使上桿件伸長)，桿長不變，形成拱

45、度。由幾何關(guān)系，fm6.863-ax2x為節(jié)點(diǎn)到跨中的距離，x單位為m，fm單位為cma6.863/43.420.003644，故fm6.863-0.003644x2表5-2 中給出各節(jié)點(diǎn)實(shí)設(shè)上拱度。表5-2 下弦各節(jié)點(diǎn)預(yù)拱度設(shè)置節(jié)點(diǎn)E0E1E2E3E4E5E4，E3，E2，E1，E0，縱坐標(biāo)x(m)-43.4-34.72-26.04-17.36-8.6808.6817.3626.0434.7243.4fm(cm)0.002.474.395.766.596.866.595.764.392.470.00第六章 桁架梁橋空間模型計(jì)算第一節(jié) 建立空間詳細(xì)模型采用如下構(gòu)件截面建立桁架梁橋空間梁單元計(jì)算

46、模型：表6.1 桁架梁橋構(gòu)件截面特性值表?xiàng)U號haohaohao號名稱類型截面形狀HB1(B)twtf1(tf)B2tf2C1下弦桿E0E2用戶H型截面0.460.460.01240.0160.460.0162下弦桿E2E4用戶H型截面0.460.460.0240.0240.460.0243下弦桿E4E5用戶H型截面0.460.460.024.160.0360.460.0364上弦桿A1A3用戶H型截面0.460.460.0240.0360.460.0365上弦桿A3A5用戶H型截面0.460.460.0360.0380.460.0386斜桿E0A1用戶H型截面0.46460.60.0240.0300.60.0307斜桿A1E2用戶H型截面0.460.500.0180.0240.500.0248斜桿E2A3用戶H型截面0.460.500.01