桥梁工程课程设计说明书.doc

90m铁路钢桁梁设计设计说明书一、设计资料1.结构概况本设计为下承式铁路钢桁梁设计，主跨为90m ,桁高12.6m，节间长度7.5m，所有连接均采用焊接。2.设计规范铁道部颁布的铁路桥涵设计规范(TBJ2-85).3设计标准及荷载a.桥梁限界：按“桥限2乙”（即电力牵引区段）办理b.活载：铁路标准活载，即中-活载c.线路按直线，平坡设计。4.材料和截面属性：钢桁梁桥的全部杆件采用钢材为Grade3 (GB-S)，截面类型及尺寸如下表所示截面名称截面类型H(m)B1(m)tw(m)tf1(m)B2(m)tf2(m)主桁下弦杆x1H0.4840.5280.0160.01200主桁下弦杆x2H0.5080.4960.0320.02400主桁下弦杆x3H0.5240.4960.0320.03200主桁上弦杆x4H0.640.5120.0240.0200主桁上弦杆x5H0.6640.4960.0320.03200主桁上弦杆x6H0.6720.4880.0360.03600端斜杆F1B0.5080.4960.0320.02400主桁斜杆F2H0.5120.5280.0160.01600主桁斜杆F3H0.5120.4960.0320.01600主桁斜杆F4H0.50.5280.0160.0100主桁斜杆F5H0.5120.5120.0240.01200主桁竖杆SH0.280.5120.0240.0100上平纵联斜杆L1H0.220.3960.0120.0100上平纵联斜杆L2H0.220.3960.0120.0100上平纵联撑杆L3H0.240.3960.0120.0100上平纵联撑杆L4H0.280.3960.0120.0100上平纵联撑杆L5H0.280.3960.0120.0100下平纵联斜杆L15/L20H0.220.230.010.0100桥门架LH1H2.9880.260.0160.0160.40.016横联LH2H2.7170.260.0160.0160.40.016纵梁Z2H1.290.240.0120.02400.02纵梁Z32L0.090.090.010.010.010纵梁Z5L0.090.090.010.0100纵梁Z6L0.10.10.010.0100横梁H1H1.550.240.0120.0240.360.032横梁H2H1.550.240.0120.0240.360.032横梁H3H1.550.240.0120.0240.360.032二、建模过程利用MIDAS软件建立90m单线钢桁梁桥模型，总跨度90米，桁高12.6米，共426个单元和180个节点。1、建立特性值第一步：建立材料模型，根据要求材料模型定为grade。（相关数据见附录）第二步：建立截面类型，除端斜杆采用箱型截面、纵梁支撑Z3 Z5 Z6采用角钢外，其余杆件均采用工字型截面，根据截面尺寸，建立27种截面。（相关数据见附录）2、建立模型第一步：利用结构建模助手建立桁架模型，输入跨度、桁高以及节间数量，单片主桁。第二步：利用单元复制和移动功能，将单片主桁复制为两片。第三步：建立上平纵联各个单元。第四步：建立下平纵联各个单元。第五步：建立桥面系各个单元。第六步：建立纵横梁各个单元。3、赋属性各杆件赋予相应的材料和截面属性。4、边界条件赋予一般支承：菜单栏模型边界条件一般支撑选择相应的限制位移方向（1节点限制XYZ方向，11节点限制YZ方向，21节点限制XZ方向，31节点限制Z方向）。 5、静力荷载第一步：添加静力荷载工况：菜单栏荷载静力荷载工况输入各静力荷载名称、自定义类型添加，自重沿z轴负方向，系数设为z=-1，恒载为-4.4KN/m ，加载在桁架下弦杆及纵横梁上，用鼠标在相应区间上点取。第二步：将荷载转化为质量：菜单栏模型质量将荷载转换成质量质量方向为Z、梁单元荷载、添加恒载及人群荷载、组合值系数为-1。6、移动荷载分析第一步：建立一条车道：移动荷载分析，选择移动荷载规范为China，添加车道，在模型上两节点区间点取。 第二步：添加车辆荷载：移动荷载分析车辆添加标准车辆类型为CH-NL(中国铁路桥涵荷载荷载（TB10002.1-98）)、名称为CH-NL。第三步：选择移动荷载工况：移动荷载分析移动荷载工况添加添加子荷载工况车辆组为第二步建立的CH-HL车辆组、车道为第一步建立的1车道。7.结果设置特征值分析控制：分析特征值分析控制振型数量为10 。三、运行分析四、输出结果输出离散图、十阶振形图、跨中位移、强度稳定性以及疲劳验算计算表格（其中包括各杆件内力和弯矩最大值）。附1 计算模型离散图图1 计算模型离散图图2 计算模型离散图附2 10阶振型图图3 第一阶振型图 图4 第二阶振型图 图5 第三阶振型图图6 第四阶振型图 图7 第五阶振型图图8 第六阶振型图图9 第七阶振型图图10 第八阶振型图图11 第九阶振型图图12 第十阶振型图附3 单元编号图图13 上平纵联图14 下平纵联图15 前视主桁图16 后视主桁图17 纵横梁横梁及桥门架各杆件尺寸杆名材料号钢号断面长度单元编号厚mm宽mm(mm)横梁H1N116Mnq24240250013 25 267 279N216Mnq1214942500N316Mnq323602500横梁H1N116Mnq24240200098 194 N216Mnq1214942000N316Mnq323602000横梁H2N116Mnq24240250014 15 17 18 19 20 21 23 24 268 269 271 272 273 274 275 277 278N216Mnq1214942500N316Mnq323602500横梁H2N116Mnq242402000106 114 130 138 146 154 162 178 186N216Mnq1214942000N316Mnq323602000横梁H3N116Mnq24240250016 22N216Mnq1214942500N316Mnq323602500横梁H3N116Mnq242402000122 170N216Mnq1214942000N316Mnq323602000桥门架LH1N116Mnq162607000342 343N216Mnq1629567000N316Mnq164007000横联LH2N116Mnq162607000338 339 340 341N216Mnq1626857000N316Mnq164007000横梁H113号单元强度计算：面积AWyWz轴力绝对值最大N弯矩-Y绝对值最大My弯矩-Z绝对值最大Mz强度计算0.03520.0165160.001666-243.145447.0436.857542.2738根据公式N/A+M/W=中：N= -243.145KN；A=0.0352m2；My=447.04KNm；Mz=36.8575KNm；Wy=0.016516m3；Wz=0.001666m3，=200 KNm2 ，可得-243.145/0.0352+447.04/0.016516+36.8575/0.001666=42.2738 KNm2因42.2738 200，所以强度满足要求。其它各单元验算过程同上，且都满足要求（详见附表）。横梁H113号单元稳定性验算：面积AWyWz轴力绝对值最大N弯矩-Y绝对值最大My弯矩-Z绝对值最大Mz0.03520.01650.0016-243.145447.0436.8575121总体稳定性计算20010310.90.9120014951.4262180000根据公式N/A+1M/12W=1中N= -243.145KN；A=0.0352m2；My=447.04KNm；Mz=36.8575KNm；Wy=0.016516m3；Wz=0.001666m3；1=0.9；2=0.9；1=1，其中N/A=0.151时，取1=1；长细比中y和z进行比较，取较大值作为长细比1，然后根据长细比1查表找出1；2是由公式1.8LiX/Hiy=得到的长细比2来进行查表找出。与此同时，在进行总体稳定性公式验算时所选用的M和W均随着1取值时所选用的值进行运用（如1=y时 ，则M取My，W取Wy），由此可验证其稳定性：-243.145/0.0352+0.9447.04/1/0.9/0.0165=14951.4262 KN/m因为14951.4262=-1时，运用公式rdrt( max- min)=rt0进行疲劳验算;当-1时,运用公式rdrn max=rtrp0进行疲劳验算。查表得：rd=