结构力学课程设计计算书.doc

结构力学课程设计桥梁检修平台设计计算书姓名：学号：学院：班级：一、背景要求针对湖北鄂东长江公路大桥（黄石长江二桥）设计一个桥梁底面悬挂检修工作平台，工作平台两端用吊绳悬挂，吊绳可以沿桥梁纵向移动。设计条件如下：1）工作平台由两榀钢桁架组成，平台宽2.5m，长38m，高2.53.5m。工作平台面满铺5cm厚木板，沿平台长度方向承担0.5kN/m活荷载。恒载分项系数1.2，活载分项系数1.4，平台升降动力系数2.0。为简化计算，忽略风荷载。2）桁架构件选用型钢，钢材选用Q235-B，为简化设计，本工作平台暂不考虑钢桁架节点的设计和计算。3）桁架弦杆和拉、压腹杆可以各变截面一次。根据设计条件对检修工作平台进行结构选型、构件布置、取计算简图，依据规范进行荷载组合，荷载组合如下：I）全跨永久荷载+全跨活荷载 II）全跨永久荷载+半跨活荷载 III）全跨永久荷载升降计算结构在自重、活荷载和动力荷载作用下的内力，进行强度、稳定性复核，并对平台进行变形校核。在方便制作和满足规范要求的前提下，以工作平台重量最轻为最优。二、设计初稿根据实际工程要求，初步选取如图所示对称钢桁架（单位：m）。正视图俯视图仰视图左右侧视图实际工程中，两榀钢桁架左右对称，只需设计并校核一个单榀桁架。桁架结构所受弯矩较小，可忽略弯矩的影响。将桁架所受荷载（除杆件自重）全部转化节点荷载，杆件全部用圆形截面钢管。连接两个单榀桁架的连接杆只受木板的重力，所需截面面积小，忽略连接杆自重对单榀桁架的影响。采用USSCAD软件进行杆件截面的优化设计。为保证安全，设计初步选择较大的荷载进行计算。总荷载 。 弯矩 端部杆件剪力最大 下弦杆横截面积上弦杆横截面积端部力腹杆最大受力拉腹杆横截面积压腹杆横截面积根据上述计算结果进行杆件选取。三、全跨永久荷载+全跨活荷载第一节 计算简图模型计算简图单元实体图节点编号图单元编号图：单元截面号图：单元材料号图：第二节 几何信息节点属性信息 节点编号 x坐标(m) y坐标(m) z坐标(m) 节点编号 x坐标(m) y坐标(m) z坐标(m) 1 32.06 0.00 0.89 2 35.26 0.00 -2.31 3 28.86 0.00 -2.31 4 25.66 0.00 0.89 5 22.46 0.00 -2.31 6 19.26 0.00 0.89 7 16.06 0.00 -2.31 8 12.86 0.00 0.89 9 9.66 0.00 -2.31 10 6.46 0.00 0.89 11 3.26 0.00 -2.31 12 38.26 0.00 0.89 13 0.26 0.00 0.89 14 35.26 0.00 0.89 15 28.86 0.00 0.89 16 22.46 0.00 0.89 17 16.06 0.00 0.89 18 9.66 0.00 0.89被引用截面信息 截面编号 类型 型号 面积(cm2) ir2(cm) ir3(cm) I2(cm4) I3(cm4) 3 热轧无缝钢管 70.02.0 4.27 2.41 2.41 24.72 24.72 6 热轧无缝钢管 95.02.0 5.84 3.29 3.29 63.20 63.20 7 热轧无缝钢管 102.02.0 6.28 3.54 3.54 78.57 78.57 13 热轧无缝钢管 133.03.5 14.24 4.58 4.58 298.71 298.71被引用材料信息 编号 材料号 标号 D(t/m3) E(MPa) 泊松比 线膨胀系数 fy(N/mm2) f(N/mm2) fv(N/mm2) 1 10C,A4A,AE0 7.85 206,000.00 0.30 1.20/100000 235.00 215.00 125.00单元属性信息 单元编号 i端节点号 j端节点号 单元长度(m) 材料 截面 绕2轴计算长度系数 绕3轴计算长度系数 1 1 2 4.53 1 13 1.00 1.00 2 3 1 4.53 1 3 1.00 1.00 3 4 3 4.53 1 13 1.00 1.00 4 5 4 4.53 1 3 1.00 1.00 5 6 5 4.53 1 13 1.00 1.00 6 7 6 4.53 1 13 1.00 1.00 7 8 7 4.53 1 3 1.00 1.00 8 9 8 4.53 1 13 1.00 1.00 9 10 9 4.53 1 3 1.00 1.00 10 11 10 4.53 1 13 1.00 1.00 11 2 12 4.39 1 3 1.00 1.00 12 3 2 6.40 1 6 1.00 1.00 13 5 3 6.40 1 6 1.00 1.00 14 7 5 6.40 1 6 1.00 1.00 15 9 7 6.40 1 6 1.00 1.00 16 11 9 6.40 1 6 1.00 1.00 17 13 11 4.39 1 3 1.00 1.00 18 14 2 3.20 1 7 1.00 1.00 19 15 3 3.20 1 7 1.00 1.00 20 16 5 3.20 1 7 1.00 1.00 21 17 7 3.20 1 7 1.00 1.00 22 18 9 3.20 1 7 1.00 1.00 23 19 11 3.20 1 7 1.00 1.00 24 14 12 3.00 1 6 1.00 1.00 25 1 14 3.20 1 6 1.00 1.00 26 15 1 3.20 1 6 1.00 1.00 27 4 15 3.20 1 6 1.00 1.00 28 16 4 3.20 1 7 1.00 1.00 29 6 16 3.20 1 7 1.00 1.00 30 17 6 3.20 1 7 1.00 1.00 31 8 17 3.20 1 7 1.00 1.00 32 18 8 3.20 1 6 1.00 1.00 33 10 18 3.20 1 6 1.00 1.00 34 19 10 3.20 1 6 1.00 1.00 35 13 19 3.00 1 6 1.00 1.00支座信息 支座编号 节点号 x向约束 y向约束 z向约束 绕x约束 绕y约束 绕z约束 1 1 0 1 0 - - - 2 2 0 1 0 - - - 3 3 0 1 0 - - - 4 4 0 1 0 - - - 5 5 0 1 0 - - - 6 6 0 1 0 - - - 7 7 0 1 0 - - - 8 8 0 1 0 - - - 9 9 0 1 0 - - - 10 10 0 1 0 - - - 11 11 0 1 0 - - - 12 12 0 1 1 - - - 13 13 1 1 1 - - - 14 14 0 1 0 - - - 15 15 0 1 0 - - - 16 16 0 1 0 - - - 17 17 0 1 0 - - - 18 18 0 1 0 - - - 19 19 0 1 0 - - -说明：1表示约束，0表示无约束，若为弹性约束则输出刚度值。第三节 荷载信息荷载类型及类型号：5 永久荷载 6 活载 荷载组合及组合号：1 1.201.00永久荷载+1.401.00活载节点荷载汇总： 节点编号 荷载类型号 Fx(kN) Fy(kN) Fz(kN) Mx(kN*m) My(kN*m) Mz(kN*m) 1 5 0.00 0.00 -1.00 0.00 0.00 0.00 - 6 0.00 0.00 -0.80 0.00 0.00 0.00 2 3 4 5 0.00 0.00 -1.00 0.00 0.00 0.00 - 6 0.00 0.00 -0.80 0.00 0.00 0.00 5 6 5 0.00 0.00 -1.00 0.00 0.00 0.00 - 6 0.00 0.00 -0.80 0.00 0.00 0.00 7 8 5 0.00 0.00 -1.00 0.00 0.00 0.00 - 6 0.00 0.00 -0.80 0.00 0.00 0.00 9 10 5 0.00 0.00 -1.00 0.00 0.00 0.00 - 6 0.00 0.00 -0.80 0.00 0.00 0.00 11 12 5 0.00 0.00 -0.47 0.00 0.00 0.00 - 6 0.00 0.00 -0.38 0.00 0.00 0.00 13 5 0.00 0.00 -0.47 0.00 0.00 0.00 - 6 0.00 0.00 -0.38 0.00 0.00 0.00 14 5 0.00 0.00 -0.97 0.00 0.00 0.00 - 6 0.00 0.00 -0.78 0.00 0.00 0.00 15 5 0.00 0.00 -1.00 0.00 0.00 0.00 - 6 0.00 0.00 -0.80 0.00 0.00 0.00 16 5 0.00 0.00 -1.00 0.00 0.00 0.00 - 6 0.00 0.00 -0.80 0.00 0.00 0.00 17 5 0.00 0.00 -1.00 0.00 0.00 0.00 - 6 0.00 0.00 -0.80 0.00 0.00 0.00 18 5 0.00 0.00 -1.00 0.00 0.00 0.00 - 6 0.00 0.00 -0.80 0.00 0.00 0.00 19 5 0.00 0.00 -0.97 0.00 0.00 0.00 - 6 0.00 0.00 -0.78 0.00 0.00 0.00永久荷载节点荷载图活载节点荷载图第四节 内力永久荷载单元内力： 单元编号 Fx(kN) 单元编号 Fx(kN) 单元编号 Fx(kN) 单元编号 Fx(kN) 1 -10.73 2 8.66 3 -5.96 4 3.88 5 -1.17 6 -1.17 7 3.88 8 -5.96 9 8.66 10 -10.73 11 12.77 12 16.33 13 26.67 14 30.24 15 26.67 16 16.33 17 12.77 18 -1.19 19 -1.22 20 -1.23 21 -1.23 22 -1.22 23 -1.19 24 -8.73 25 -8.73 26 -22.45 27 -22.45 28 -29.41 29 -29.41 30 -29.41 31 -29.41 32 -22.45 33 -22.45 34 -8.73 35 -8.73活载单元内力： 单元编号 Fx(kN) 单元编号 Fx(kN) 单元编号 Fx(kN) 单元编号 Fx(kN) 1 -5.09 2 3.96 3 -2.83 4 1.70 5 -0.57 6 -0.57 7 1.70 8 -2.83 9 3.96 10 -5.09 11 6.00 12 7.70 13 12.50 14 14.10 15 12.50 16 7.70 17 6.00 18 -0.78 19 -0.80 20 -0.80 21 -0.80 22 -0.80 23 -0.78 24 -4.10 25 -4.10 26 -10.50 27 -10.50 28 -13.70 29 -13.70 30 -13.70 31 -13.70 32 -10.50 33 -10.50 34 -4.10 35 -4.10组合1单元内力： 单元编号 Fx(kN) 单元编号 Fx(kN) 单元编号 Fx(kN) 单元编号 Fx(kN) 1 -20.01 2 15.94 3 -11.11 4 7.03 5 -2.19 6 -2.19 7 7.03 8 -11.11 9 15.94 10 -20.01 11 23.72 12 30.37 13 49.50 14 56.02 15 49.50 16 30.37 17 23.72 18 -2.51 19 -2.59 20 -2.60 21 -2.60 22 -2.59 23 -2.51 24 -16.22 25 -16.22 26 -41.64 27 -41.64 28 -54.47 29 -54.47 30 -54.47 31 -54.47 32 -41.64 33 -41.64 34 -16.22 35 -16.22最不利内力表： 单元编号 内力项 最大内力 组合号 最小内力 组合号 1 N(kN) -20.01 1 -20.01 1 2 N(kN) 15.94 1 15.94 1 3 N(kN) -11.11 1 -11.11 1 4 N(kN) 7.03 1 7.03 1 5 N(kN) -2.19 1 -2.19 1 6 N(kN) -2.19 1 -2.19 1 7 N(kN) 7.03 1 7.03 1 8 N(kN) -11.11 1 -11.11 1 9 N(kN) 15.94 1 15.94 1 10 N(kN) -20.01 1 -20.01 1 11 N(kN) 23.72 1 23.72 1 12 N(kN) 30.37 1 30.37 1 13 N(kN) 49.50 1 49.50 1 14 N(kN) 56.02 1 56.02 1 15 N(kN) 49.50 1 49.50 1 16 N(kN) 30.37 1 30.37 1 17 N(kN) 23.72 1 23.72 1 18 N(kN) -2.51 1 -2.51 1 19 N(kN) -2.59 1 -2.59 1 20 N(kN) -2.60 1 -2.60 1 21 N(kN) -2.60 1 -2.60 1 22 N(kN) -2.59 1 -2.59 1 23 N(kN) -2.51 1 -2.51 1 24 N(kN) -16.22 1 -16.22 1 25 N(kN) -16.22 1 -16.22 1 26 N(kN) -41.64 1 -41.64 1 27 N(kN) -41.64 1 -41.64 1 28 N(kN) -54.47 1 -54.47 1 29 N(kN) -54.47 1 -54.47 1 30 N(kN) -54.47 1 -54.47 1 31 N(kN) -54.47 1 -54.47 1 32 N(kN) -41.64 1 -41.64 1 33 N(kN) -41.64 1 -41.64 1 34 N(kN) -16.22 1 -16.22 1 35 N(kN) -16.22 1 -16.22 1第五节 位移、变形永久荷载节点位移： 节点编号 Tx(mm) Ty(mm) Tz(mm) Rx Ry Rz 1 -5.75 0.00 -12.65 0.00 0.00 0.00 2 -0.01 0.00 -6.67 0.00 0.00 0.00 3 -0.88 0.00 -18.14 0.00 0.00 0.00 4 -4.55 0.00 -21.95 0.00 0.00 0.00 5 -2.29 0.00 -24.49 0.00 0.00 0.00 6 -3.10 0.00 -25.32 0.00 0.00 0.00 7 -3.90 0.00 -24.49 0.00 0.00 0.00 8 -1.64 0.00 -21.95 0.00 0.00 0.00 9 -5.32 0.00 -18.14 0.00 0.00 0.00 10 -0.45 0.00 -12.65 0.00 0.00 0.00 11 -6.19 0.00 -6.67 0.00 0.00 0.00 12 -6.20 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 13 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 14 -5.98 0.00 -6.70 0.00 0.00 0.00 15 -5.15 0.00 -18.17 0.00 0.00 0.00 16 -3.82 0.00 -24.52 0.00 0.00 0.00 17 -2.37 0.