單線鐵路下承式栓焊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)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(jì)算寬度B0=5.95m，采用明橋面、雙側(cè)人行道。3材料：主桁桿件材料Q345q，板厚40mm，高強(qiáng)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(jì)算橋面p1=10kN/m，橋面系p2=6.29kN/m，主桁架p3=14.51kN/m，聯(lián)結(jié)系p4=2.74kN/m，檢查設(shè)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(jì)算縱梁（每線）p8=4.73kN/m（未包括橋面），橫梁（每片）p9=2.10kN/m。6風(fēng)力強(qiáng)度W0=1.25kPa，K1K2K3=1.0。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23m

3、m。高強(qiáng)度螺栓設(shè)計(jì)預(yù)拉力P=200kN，抗滑移系數(shù)0=0.45。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)；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：l、p、Np、k、Nk、1、1f、(1)Nk、a、縱聯(lián)風(fēng)力、橋門架效應(yīng)風(fēng)力與彎矩、制動力與彎矩、NI、NII、NIII、NC、疲勞計(jì)算內(nèi)力Nnmin、Nnmax、彎矩Mnmin、Mnmax；3主桁內(nèi)力計(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。第二章 主桁桿件內(nèi)力計(jì)算第一節(jié) 主力作用

4、下主桁桿件內(nèi)力計(jì)算1恒載 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) 制動力作用下的主桁桿件附加力計(jì)算1下弦桿制動力計(jì)算解得x=8.588m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)，制動力按靜活載的7%計(jì)算：制動力弦，斜桿：吊桿：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=9.73KN|m由恒載產(chǎn)生縱梁對橫梁的作用力Np=72.5858KN當(dāng)L=14.92m和a=0.5時(shí)，k=60.988KNm由活載產(chǎn)生縱梁對橫梁的作用力由恒載產(chǎn)生的簡支梁彎矩由靜活載產(chǎn)生的簡支梁彎矩沖擊系數(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

5、 表2.1 主桁桿件內(nèi)力計(jì)算恒載搖擺力僅有軸力桿件加載長度l頂點(diǎn)位?面積?總面積?NpkNk=k?1+?(1+?)Nkaamax-a?(1+?)NkNS平縱聯(lián)風(fēng)力NW橋門架風(fēng)力NW'制動力NT主力NI=Np+(1+?)Nk+NS主+風(fēng)NII=NI+NW(NW')主+風(fēng)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(nèi)力組合581.22影響線活載附加力疲勞計(jì)算內(nèi)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(xiàng)次上弦桿-415.08249.12第三章 主桁桿件截面設(shè)計(jì)通過驗(yàn)算。無需驗(yàn)算。3 拉力強(qiáng)度驗(yàn)算拉拉桿件驗(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)拉拉桿件驗(yàn)算式：換算長細(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

12、用平面不一致。按鋼橋規(guī)范第條，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。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(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，見表3.1。第四節(jié) 中間斜桿截面設(shè)計(jì)(2) 腹板5 疲勞檢算可知 E4A5為以壓為主的拉壓桿件，驗(yàn)算公式為第六節(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：式中高強(qiáng)螺栓的容許抗滑承載力；高強(qiáng)螺栓連

13、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)，不大于0.45；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)度螺栓個數(shù)n應(yīng)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(jì)算和下弦端節(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， 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(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4-200×32 (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：一側(cè)節(jié)點(diǎn)板(外拼接板)所需高強(qiáng)螺栓 數(shù)：個(至少取12 排，共48 個)一側(cè)兩塊內(nèi)拼接板所需高強(qiáng)螺栓數(shù)：個(至少取12 排，共48 個)3 內(nèi)拼接板長度內(nèi)拼接板一側(cè)48個高強(qiáng)度螺栓，排成12排，端距取50mm，其長度為第二節(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，

15、E0E2 桿(2-460×16，1-428×12)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4-200×16 (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：一側(cè)節(jié)點(diǎn)板(外拼接板)所需高強(qiáng)螺栓：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)：個(至少取5 排，共20個)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)60.66個(至少取7排，共2×(6×6+1×4)80個)、節(jié)點(diǎn)板

16、(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18.63 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)如下圖第五章 撓度計(jì)算和預(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(shí)簡支桁架跨中撓度為：式中單位集中荷載作用在跨中時(shí)各桿件內(nèi)力；全橋滿布單位均布荷載時(shí)各桿內(nèi)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(nèi)力分別為弦桿斜桿吊桿：其余豎桿 。式中、 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5-1表3 鋼桁架單位均布荷載撓

17、度計(jì)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(chǎn)生的撓度：活載產(chǎn)生的撓度：式中 為影響線長、頂點(diǎn)時(shí)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