單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計

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結構輪廓尺寸：計算跨度L=80+(50-50) ×0.2=80，要求L=80m的改為L=92m，鋼梁分10個節(jié)間，節(jié)間長度d=L/10=9.2m，主桁高度H=11d/8=11×9.2/8=12.65m，主桁中心距B=6.4m，縱梁中心距b=2.0m，縱梁計算寬度B0=5.95m，采用明橋面、雙側人行道。3材料：主桁桿件材料Q345q，板厚40mm，高強度螺栓采用40B，精制螺栓采用B

2、L3，支座鑄件采用ZG35II、輥軸采用35號鍛鋼。4 活載等級：中活載。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p6=0.02（p2+ p3+ p4），焊縫p7=0.015（p2+ p3+ p4）;（2）縱梁、橫梁計算縱梁（每線）p8=4.73kN/m（未包括橋面），橫梁（每片）p9=2.10kN/m。6風力強度W0=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23m

3、m。高強度螺栓設計預拉力P=200kN，抗滑移系數(shù)0=0.45。第二節(jié) 設計內容1主桁桿件內力計算；2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；第三節(jié) 設計要求1 主桁內力計算結果和截面設計計算結果匯總成表格。2主桁內力計算表格項目包括：l、p、Np、k、Nk、1、1f、(1)Nk、a、縱聯(lián)風力、橋門架效應風力與彎矩、制動力與彎矩、NI、NII、NIII、NC、疲勞計算內力Nnmin、Nnmax、彎矩Mnmin、Mnmax；3主桁內力計算推薦采用Microsoft Excel電子表格輔助完成。4步驟清楚，計算正確，文圖工整。第二章 主桁桿件內力計算第一節(jié) 主力作用

4、下主桁桿件內力計算1恒載 2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下弦桿制動力計算解得x=8.588m故橋上活載總重=在主力作用下的內力已計入沖擊系數(shù)，制動力按靜活載的7%計算：制動力弦，斜桿：吊桿：其余計算內力見表2-1。2 吊桿疲勞彎矩作用在縱梁上的恒載p=9.73KN|m由恒載產生縱梁對橫梁的作用力Np=72.5858KN當L=14.92m和a=0.5時，k=60.988KNm由活載產生縱梁對橫梁的作用力由恒載產生的簡支梁彎矩由靜活載產生的簡支梁彎矩沖擊系數(shù) 第五節(jié) 主桁桿件內力組合1主力組合2主力和附加力組合

5、 表2.1 主桁桿件內力計算恒載搖擺力僅有軸力桿件加載長度l頂點位?面積?總面積?NpkNk=k?1+?(1+?)Nkaamax-a?(1+?)NkNS平縱聯(lián)風力NW橋門架風力NW'制動力NT主力NI=Np+(1+?)Nk+NS主+風NII=NI+NW(NW')主+風彎矩MII主+制NIII=NI+NT主+制彎矩MIIINC=maxNI,NII/1.2,NIII/1.251+?fNn=Np+(1+?f)Nk吊桿下端彎矩MBmmmkNkN/mkNkNkNkNkNkNkNkNkNkN?mkNkN?mkNkNkN?m1234567891011121314151617181920212

6、223242526A1A3000.200-43.40-43.40-781.2046.33-2010.721.244-2501.340.31230.01241.0021-2506.59-31.62-123.34-3319.41-3442.75-3319.41A3A574.600.400-65.11-65.11-1171.9845.03-2931.901.244-3647.280.32130.00341.0006-3649.47-51.09-199.24-4872.54-5071.77-4872.54E0E274.600.10024.4124.41439.3847.751165.581.24414

7、49.980.30300.02171.00361455.20165.42300.2163.94224.982060.002424.142284.9833.721.161791.45E2E474.600.30056.9756.971025.4645.402586.441.2443217.530.31870.00601.00103220.75295.16535.66220.084541.375077.034761.454541.371.164025.73E4E4'74.600.50067.8267.821220.7644.563022.061.2443759.440.32470.00001

8、.00003759.44321.10582.75214.485301.305884.055515.785301.301.164726.35E0A174.600.100-41.51-41.51-747.1847.75-1982.101.244-2465.730.30300.02171.0036-2474.61-108.69-3221.79-3330.48131.4959.0066.3132.8048.681596.701986.290.29260.03211.00541997.022578.242578.241.162433.398.29-0.5179.22-40.40-50.26-11.564

9、311.88902.9815-149.85-149.85-149.851.16534.3658.02-25.1149.81-1250.73-1555.910.26680.05791.0097-1571.00-1986.08-1986.081.16-1865.9316.582.0563.53130.24162.02-2.56192.88661.4811239.97239.97239.971.16-264.0049.7318.4551.20944.641175.130.21200.11271.01881197.221446.341446.341.161344.9024.87-4.6158.20-2

10、68.30-333.77-0.74641.07111.1785-393.35-393.35-393.351.16-62.1141.44-12.8152.79-676.24-841.240.09860.22611.0377-872.95-955.93-955.931.16-867.4233.168.2054.80449.36559.00-0.14840.47311.0789603.11603.11603.111.16438.28豎桿EiAi14.920.5007.467.46134.2860.99454.991.510687.030.19540.12931.0216701.87836.15836

11、.151.33739.428.38,87.26內力組合581.22影響線活載附加力疲勞計算內力A1E20.10032.291.244桿件名稱單位1.2440.100-23.061.244E4A50.100-4.611.244-82.98下弦桿斜桿A3E4E2A30.10013.84項次上弦桿-415.08249.12第三章 主桁桿件截面設計通過驗算。無需驗算。3 拉力強度驗算拉拉桿件驗算式：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)拉拉桿件驗算式：換算長細比，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

12、用平面不一致。按鋼橋規(guī)范第條，此可用作。所以應考慮彎矩因構件受壓而增大所引用的值式中構件在彎矩作用平面內的長細比； 鋼材的彈性模量（MPa）; 壓桿容許應力安全系數(shù)。主力組合時取用，應按主力組合采用；主力加附加力組合時取用，應按主力加附加力組合采用。主力+制動力作用依照鋼橋規(guī)范條規(guī)定，當驗算的失穩(wěn)平面和彎矩作用平面一致時，所以應考慮彎矩因構件受壓而增大所引用的值局部穩(wěn)定驗算同上，見表3.1。第四節(jié) 中間斜桿截面設計(2) 腹板5 疲勞檢算可知 E4A5為以壓為主的拉壓桿件，驗算公式為第六節(jié) 腹桿高強度螺栓計算按照鋼橋規(guī)范第條，高強度螺栓容許抗滑承載力為：式中高強螺栓的容許抗滑承載力；高強螺栓連

13、接處的抗滑面數(shù)；高強螺栓連接的鋼材表面抗滑移系數(shù)，不大于0.45；高強螺栓的設計預拉力，為；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。為桿件的承載力，對于主桁桿件：受拉桿件；受壓桿件；受拉壓桿件。一下各取一桿件舉例說明：1拉桿桿件承載力 螺栓數(shù)個；2壓桿桿件承載力 螺栓數(shù)個；（至少取7排，共80個）3拉壓桿桿件承載力 螺栓數(shù)個。第四章 弦桿拼接計算和下弦端節(jié)點設計第一節(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 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， 桿(2-460×16，1-428×12)一半凈面積

14、為桿(2-460×36，1-412×32)一半凈面積為節(jié)點板選用厚度一塊節(jié)點板作為外拼接板提供的面積(取桿件高度46cm 部分)初選內拼接板為4-200×32 (一側兩塊)，兩塊內拼接板凈面積為內外拼接板凈面積為通過驗算。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：一側節(jié)點板(外拼接板)所需高強螺栓 數(shù)：個(至少取12 排，共48 個)一側兩塊內拼接板所需高強螺栓數(shù)：個(至少取12 排，共48 個)3 內拼接板長度內拼接板一側48個高強度螺栓，排成12排，端距取50mm，其長度為第二節(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，

15、E0E2 桿(2-460×16，1-428×12)一半凈面積為節(jié)點板選用厚度一塊節(jié)點板作為外拼接板提供的面積(取桿件高度46cm 部分)初選內拼接板為4-200×16 (一側兩塊)，兩塊內拼接板凈面積為內外拼接板凈面積為通過驗算。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：一側節(jié)點板(外拼接板)所需高強螺栓：個(至少取5 排，共20個)一側兩塊內拼接板所需高強螺栓數(shù)：個(至少取5 排，共20個)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)60.66個(至少取7排，共2×(6×6+1×4)80個)、節(jié)點板

16、(弦桿一側外拼接板)計算高強螺栓數(shù)16.68個(至少取5排、共20個，實際取7排、共28個)、一側內拼接板計算高強螺栓數(shù)為18.63 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)點如下圖第五章 撓度計算和預拱度設計第一節(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：式中單位集中荷載作用在跨中時各桿件內力；全橋滿布單位均布荷載時各桿內力，即桿件影響線總面積；、桁架各桿長度和毛截面積；鋼材的彈性模量?？缰袉挝患泻奢d作用下各桿內力分別為弦桿斜桿吊桿：其余豎桿 。式中、 分別為影響線頂點位置及桁高；斜桿與弦桿夾角。撓度計算見表5-1表3 鋼桁架單位均布荷載撓

17、度計算表0.22951492-43.4-0.730.015 0.4426.241492-65.1-1.450.031 0.1154149224.410.360.008 0.3463.04149256.971.090.019 0.5393.2874667.821.820.022 0.1362.21268-41.5-0.620.009 0.1190126832.290.620.013 0.1234.41268-23.1-0.620.007 0.1190126813.840.620.005 0.11901268-4.61-0.620.002 0.510610267.4610.007 恒載產生的撓度：活載產生的撓度：式中 為影響線長、頂點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