钢箱梁桥设计桥梁工程毕业设计.doc

XX 大学毕业设计 论文 1 目目 录录 1 绪论 3 2 设计概述 4 2 1 桥孔布置 5 2 2 截面尺寸及拟定 5 2 2 3 箱梁面板厚度设置 6 2 2 4 箱梁腹板宽度设置 7 3 主梁截面几何特性计算 7 4 主梁内力计算 8 4 1 恒载内力计算 8 4 1 1 一期恒载内力 9 4 1 2 二期恒载内力 10 4 1 3 总恒载内力 11 4 2 活载内力计算 12 4 2 1 横向分布系数的计算 12 4 2 2 主梁内力影响线及加载 13 4 3 内力组合 20 4 3 1 承载能力极限状态 20 5 第二体系的计算 21 5 1 桥面板的局部应力计算 21 5 2 截面几何特征值的计算 22 5 3 纵横肋的弯矩计算 26 5 3 1 活载的弯矩计算 26 5 3 2 恒载的弯矩计算 27 5 3 3 横肋弹性变形附加弯矩计算 28 5 4 纵肋截面的应力计算 30 6 应力检算 31 小结 33 参考文献 34 致谢 35 XX 大学毕业设计 论文 2 附录 A 36 BRIDGE TO THE FUTURE 36 桥梁走向未来 45 XX 大学毕业设计 论文 3 1 1 绪绪 论论 世界上第一钢箱梁桥是 1850 年英国建造的 britania 铁桥路桥 该桥架设在 Conway Britania 间的 Menai 海峡上 跨度 142m 可是由创始人 George Stephenson 提 出的薄避闭口截面形式的桥梁在 100 年间却很少再被采用 第 2 次世界大战后 在西 德 随着对被炸毁的莱茵河桥修复工程的展开 在 50 年代初期接连假设了若干近代的 箱梁桥 打破了 Britania 桥的跨长记录 箱梁桥的飞速增加主要是由于下述理由 由于箱梁桥的抗扭刚度和抗扭强度均较大 适用于曲线桥 直线桥在偏心活荷 载作用下 其横向的荷载分配是良好的 即在单室箱梁桥中 两个腹板弯曲应力相差 很少 上下翼缘弯曲应力也几乎相等 箱梁桥的翼缘宽度要比工形截面板梁桥大的多 因而 薄的翼缘也能很好的抵 抗弯曲应力 工形板梁桥随着跨度加大 翼缘板要加厚 且需要高强度钢 从而连接 就困难了 而箱梁因为翼缘薄这就不成其为问题了 一般来讲 箱梁和同跨度工形梁 桥相比 梁的高度低 且有轻快美感 梁高跨比较小就具有十分是用的价值 进来 随着安装机械大型化 分块架设法正在迅速发展 箱梁适于用分块架设 安装 可以提高安装效率 缩短工期 从箱梁的结构来看 无论是承受竖直偏心荷载 都能作为一个空间结构来抵抗 外力 能发挥各个杆件的理学性能 没有所谓的零杆 箱梁在所有荷载作用下 各杆 件按空间结构力分担作用力 一个杆件可以起几种作用 箱梁上翼缘起的作用有 钢桥面板作用 将车轮荷载传递给主梁 在竖直荷载作用下 作为主梁翼缘抵抗弯 曲 在偏心荷载作用下 作为闭口薄壁截面抵抗扭转 另一方面 下翼缘除了起 作用外 在水平荷载作用下 还起平纵联作用 因而力学性能好 设计可达到经济的效果 箱梁的内部作为维修管理用的通道是很和使得不需要特殊的脚手架便可在内部 进行观察 油漆和补修 电缆 水管 煤气管等附属设备容易在箱梁内部通过 箱梁不是密封的 与外面大气隔绝 不和海边 河上的湿气接触 有利于防止 锈蚀 由于加劲杆 横联 节点板等几乎全设置在内部 箱梁外部显得很平滑 因而 维修管理 油漆作业很容易 灰尘难以滞留 外观轻巧美观 由于梁的高度低 整个结构纤细 轻快而优美 XX 大学毕业设计 论文 4 连续钢箱梁桥的截面形式很多 一般应根据桥梁的跨径 宽度 梁高度 支撑形 式 总体布置和施工方法等方面综合确定 合理选择主梁的截面形式 对减轻桥梁自 重 节约材料 简化施工和改善截面受力性能是十分重要的 目前连续钢箱梁桥的截 面形式主要有 板式 肋梁式和箱形截面梁 其中 板式 肋梁式截面构造简单 施 工方便 箱形截面具有良好的抗弯和抗剪性能 是预应力混凝土连续梁桥的主要截面 形式 本设计采用箱 单厢三室 主要出于以下几点考虑 首先 箱形截面整体性好 结构刚度大 其次 抗扭能力强 同时箱形截面能提供较大的顶板翼缘悬臂 底板宽 度相应较窄 可大幅度减小下部结构工程量 采用变高度主要是适应连续梁内力变化 的需要 设计具体分为以下几步 桥式方案的比选及施工方案拟定 上部结构截面形式及截面尺寸的拟定 上部结构截面几何特性计算 上部结构计算图式及有限元单元的划分 上部结构永久作用效应的计算 一期横载 二期横载分开计算 上部结构可变作用效应的计算 影响线计算及绘制 影响线加载 上部结构内力组合的计算及包络图的绘制 主梁的各项检算 承载能力极限状态强度计算 正常使用极限状态应力计算 说明 本设计中影响线的绘制是通过 spap90 来进行检验 通过本次设计 对以前和专业知识进行了一次系统的复习 加深了我的理论知识 和水平 但由于时间关系 设计中还存在不少问题 恳请各位老师斧正 2 2 设计概述设计概述 连续钢箱梁桥 由于构造简单 预制和安装方便 在桥梁建设中得到了广泛的应 用 然而但这种简支体系的跨径超过 40 50m 时 跨中恒载弯矩和活载弯矩将会迅速增 大 致使梁的截面尺寸合自重显著增加 这样不但材料耗费大 并且给施工带来困难 因此 对于向本设计的较大跨径的桥梁 就宜采用在内力分布方面较为合理的结构体 XX 大学毕业设计 论文 5 系 本设计采用连续钢箱梁桥 连续钢箱梁桥由于跨越能力大 施工方法灵活 适应性 强 结构刚度大 抗地震能力强 通车平顺性好以及造型美观等特点 目前在世界各地 得到广泛的应用 2 12 1 桥孔布置桥孔布置 本桥为连续钢箱梁桥 从已建桥梁实例的统计资料分析 跨径大于 100m 的连 续钢箱梁桥有 90 以上是采用变截面梁 因为大跨桥梁在外载荷自重作用下 支点界面 将出现较大的负弯矩 从绝对值来看 支点截面的负弯矩大于跨中界面的正弯矩 因 此采用变截面梁能负荷量的内力分布规律 另外变高度梁使梁体外型和谐 节约材料 并赠大桥下净空 在跨径布置上 为了减少便跨跨中正弯矩 宜采用不等跨不止 这 样便于施工 孔径为 35m 45m 35m 实际桥长采用 115m 桥梁结构计算图示见图 2 1 图 2 1 桥梁计算图示 2 22 2 截面尺寸及拟定截面尺寸及拟定 2 2 12 2 1 截面形式及梁高截面形式及梁高 主梁高度通常是通过技术经济比较确定的 应考虑经济 梁重 建筑高度以及净 空要求等 在标准设计中还应考虑标准化 提高梁的互换性 桥梁上部结构横截面采用变截面箱型截面 截面形式为单厢三室 主要出于以下几点 考虑 首先 箱形截面整体性好 结构刚度大 其次 箱梁的顶 底板可以提供足够 活载变形 另外 抗扭能力强 同时箱形截面能提供较大的顶板翼缘悬臂 底板宽度 相应较窄 可大幅度减小下部结构工程量 箱形截面主要有顶板 底板 腹板与加劲构件组成 钢桥面板若仅考虑强度 则其厚度只需 6mm 左右 但薄板的刚度过小 在活载作 用下自身变形过大 因此设计时桥面板不小于 10mm 此桥设计顶班 底板均取 14mm 此桥为 6 车道 设计荷载 城 A 级 桥面较宽 荷载较大 应设计成单箱多室 箱梁桥合适 此桥采用单箱三室箱梁截面 XX 大学毕业设计 论文 6 此桥设计成 U 形闭口截面 内部截面纵肋受到保护 不易生锈板厚可用到 6mm 纵肋主要其起加劲作用 其间距与钢桥面板的厚度相关 此桥取 300mm 底板也 要设纵横肋 纵肋间距可校顶板纵肋间距大 取 400mm 横肋于顶板位置相同 以组 成横向联接系 增加横向刚度 箱梁设置一定数量的横隔板以增加其整体作用 横隔板的位置和尺寸由计算而定 一般其间距可达 10 15m 在跨中和支承处必须设置横隔板 此桥边跨的横隔板间距 为 2m 箱梁高度的确定方法 h l 25 所以此桥的箱高采用 2000mm 主梁横截面构造图如图 2 2 设计标高 8cm沥青混凝土 8cm 钢筋混凝土面板 1 5 1 5 图 2 2 主梁横截面构造图 单位 cm 2 2 22 2 2 箱梁板面曲线方程箱梁板面曲线方程 当按正交异性板分析第 结构体系的应力时 板曲面的微分方程为 2 1 2 1 2 4 4 22 4 4 4 yxp y D yx H x D yx 式中 x y 正交异性板的中间面内各点在 z 方向的挠度 mm P x y 垂直板面的分布荷载 MPa 板在 x 方向的抗弯刚度 t EI D x x mmNmm 2 板在 y 方向的抗弯刚度 a EI D y y mmNmm 2 H 正交异性板的有效抗弯刚度 mmNmm 2 E 钢材的弹性模量 mmN t a 横肋的间距及纵肋的间距 mm 2 2 32 2 3 箱梁面板厚度设置箱梁面板厚度设置 XX 大学毕业设计 论文 7 整体支架施工的连续梁桥 中撑处负弯矩比较大 箱梁底板厚度需要适当的加厚 以提供必要的受压面积 同时 跨中正弯矩比较大 应避免该区底板过厚而增加恒载 弯矩 支点处板面厚度 20cm 中孔其余部分底板厚度均按 14cm 设置 按上述思路设置的底板厚度如图 2 4 图 2 4 箱梁面板加厚示意图 单位 mm 2 2 42 2 4 箱梁腹板宽度设置箱梁腹板宽度设置 腹板 横隔板 图 2 5 箱梁腹板构造示意图 单位 mm 3 3 主梁截面几何特性计算主梁截面几何特性计算 截面几何特征的计算是结构内力计算 以及挠度计算的前提 以往的设计大都通 过手工计算来完成 其方法虽然简单但计算工作量很大 如果将这项工作编程通过计 算机来完成 不仅可以把设计者从繁重的简单计算中解放出来 而且有助于设计者习 惯于编程 同时也便于正确地应用或检验现有的一些桥梁设计软件 毛截面几何特征 的计算方法有很多种 常用的有节线法 分块面积法等 可以根据截面类型选用具体 的计算方法 本设计采用分块面积法 本设计所用的截面比较复杂 所以变成计算的 优点尤为明显 截面几何特征计算采用分块面积法 本桥为恒截面 截面特性相同 XX 大学毕业设计 论文 8 截面规则 截面特性可运用 Excel 来进行计算比较简单 截面特性计算结果见下表 3 1 表 3 1 截面几何特性计算结果 b cm h cm A cm Ixc 4 cmy cm Ix 4 cm I 4 cm 顶板 N1 12501 41750285 833371 55468960392 28960392 2 顶板肋 1N5 1 21518337 563 354672585 99614290343 9846 顶板肋 2N5 0 815 612 48253 094463 054649872 109011895140 142 顶板肋 3N4 9190 7557 454629710 029551128981 123 腹板 N3 1 4197 2276 08894679 627 74541107207 952214415 9 腹板上肋 N8 151 2182 1622 25468916 96998117833 93996 腹板中肋 N8 151 2182 1627 745413858 6899827717 37996 腹板下肋 N8 151 2182 16 77 7454108800 41217600 82 底板肋 1N7 0 815 612 48253 0944 118 545175634 68245269040 473 底板肋 2N6 9190 75 110 245109387 1843281615 52 底板肋 N2 6751 4945154 35 127 04515252958 6615252958 66 SUM 3086 04 38556040 14 2 SUM 6172 08 77112080 28 4 4 主梁内力计算主梁内力计算 鉴于满堂支架施工的连续梁桥产生的恒载徐变二次力的计算比较复杂 目前情况 下的主梁内力计算主要包括以下几个方面 恒载内力计算 活载内力计算 温度次内 力计算及支座沉降次内力计算 本设计主要考虑恒载内力计算 一期恒载 二期恒载 活载内力计算 不考虑温度次内力计算和支座沉降次内力计算 利用结构力学 力法原理 可计算出等截面连续梁在恒载 活载等作用下的内力 XX 大学毕业设计 论文 9 4 14 1 恒载内力计算恒载内力计算 主梁恒载内力包括主梁自重 前期恒载或一期恒载 引起的主梁自重内力 SG1和后 期恒载 如桥面铺装 人行道 灯柱和防护拦等桥面系 引起的主梁后期恒载内力 SG2 总称为主梁恒载内力 主梁自重是在结构逐步形成的过程中作用于桥上的 因而它的 计算于施工方法有密切的关系 特别是在大 中跨预应力混凝土超静定梁桥的施工中 不断有体系转换过程 在计算主梁自重内力时必须分阶段进行 有一定的复杂性 而 后期恒载作用于桥上时 主梁结构已形成最终体系 这部分内力可直接应用结构内力 影响线进行计算 随着预应力工艺 悬臂施工方法等的发展 预应力混凝土两瞧的施 工方法得到不断创新和发展 主梁自重内力计算方法可归为两大类 1 在施工过程中结构不发生体系转换 2 在施工过程中结构发生体系转换 本设计施工方法为满堂支架法 对于满堂支架建造过程没有体系转换 故恒载内 力可按结构力学方法计算 此设计采用有限元法计算 一期集度计算 5 78 1 Aq 1 2 78 5 94 2kN m 为均布荷载集度 一期恒载集度 1 q 4 1 14 1 1 一期恒载内力一期恒载内力 一期荷载内力由力法计算得出 其结果为下图所示 图 4 1 a 结构体系 单位 m XX 大学毕业设计 论文 10 b 剪力图 单位 kN c 弯矩图 单位 kN m 图 4 1 一期荷载内力图 4 1 24 1 2 二期恒载内力二期恒载内力 二期恒载集度计算 桥面铺装集度 防撞护栏集度 2 q 0 0 8 21 0 08 23 25 0 27 4 25 111 8 kN m 式中 A 截面面积 0 08 分别为铺装沥青混凝土厚度和钢筋混凝土面板铺装厚 度 0 27 表示护栏按每 10m 为 0 27m3混凝土计 二期荷载内力由力法计算得出 其结果为下图所示 图 4 2 a 结构体系 单位 m XX 大学毕业设计 论文 11 b 剪力图 单位 kN c 弯矩图 单位 kN m 图 4 2 二期荷载内力图 4 1 34 1 3 总恒载内力总恒载内力 总的恒载集度计算 i q 1 q 2 q 94 2 111 8 206 kN m 总的恒载 包括一期恒载和二期恒载 内力由力法计算得出 其大小如下图所示 图 4 3 a 结构体系 单位 m XX 大学毕业设计 论文 12 b 剪力图 单位 kN c 弯矩图 单位 kN m 图 4 3 总荷载内力图 4 24 2 活载内力计算活载内力计算 活载内力由基本可变荷载中的车辆荷载和人群产生 在使用阶段 结构以成为最 终体系 其纵向的力学计算图式是明确的 但此时主梁的横向也连成了整体 因此荷 载在横向对各片主梁的分配用横向分配系数 m 考虑 从而把一个空间结构的力学计算 问题转化成平面问题 主梁活载内力计算分为两步 第一步求某一主梁的横向分布系数 mi 第二步应用主梁内力影响线 给荷载乘以横向分布系数 4 2 14 2 1 横向分布系数的计算横向分布系数的计算 本梁为单箱三室 有四片腹板组成 可划分为四个单元 每片腹板作为一个主梁 求主梁 的横向分布系数 m 按照汽车车辆横向排列的规定 两列汽车横向位置如图 4 3s 所示 边轮离缘石 XX 大学毕业设计 论文 13 不小于 0 5m 因此 它离 号梁的距离为 5 75 1 4 75m 八个轮压的合力 R 4P 它的 位置离边轮为 6 85 1 5 85m 即距 号梁的距离为 6 85 5 75 1 1m 其合力 R 的影响线 纵标 可用 1和 4之间的线性内插求得 图 4 4 1 号梁荷载横向分布系数计算 尺寸单位 cm 则 mc0 0 626 考虑到箱梁按整体设计计算 故其做为整体等于受力二向分布系数为 mc 4 mc0 2 51 4 2 24 2 2 主梁内力影响线及加载主梁内力影响线及加载 连续梁桥为超静定结构 活载内力计算以影响线为基础 对等截面连续梁桥或截 面按某种规律变化的连续梁 可用有限元计算绘制影响线 也可用结构矩阵程序进行 计算绘制 进行影响线加载时 如采用手工计算 一般将车辆荷载的最大轮载质量置 于影响线的最大竖向坐标处 即可求出最大活载内力 当直接在内力影响线上加载时 4 1 式中 主梁最大活载内力 p S 汽车荷载冲击系数 对于本次设计取 1 3 1 1 汽车荷载折减系数 1 piii Sm Py XX 大学毕业设计 论文 14 荷载横向分布系数 i m 车队各轮载质量 i P 主梁内力影响线中纵坐标 i y 本设计加载的种类有城 A 级 上部结构可变作用效应组合的计算 均布荷载 q 4mc q 4 2 51 0 55 1 10 56 1kN m 集中荷载 P 4mc p 4 2 55 0 55 1 300 925 65 kN m 主梁内力影响线及加载如下图所示 图 4 5 a 主梁布置图 单位 m Mmax Mmin b B 截面弯矩最不利位置影响线加载图 Mmax Mmin c C 截面弯矩最不利位置影响线加载图 XX 大学毕业设计 论文 15 Mmax Mmin d D 截面弯矩最不利位置影响加载图 QA min QA max e A 截面剪力最不利位置影响线加载 QC min QC max f C 截面剪力最不利位置影响线加载 QB左 min QB左 max g B 左截面剪力最不利位置影响线加载 XX 大学毕业设计 论文 16 QB右 min QB右 max h B 右截面剪力最不利位置影响线加载 QD min QD max i D 截面剪力最不利位置影响线加载 图 4 5 弯矩 剪力最不利位置影响线加载 弯矩包络图计算如下图所示 图 4 6 a 梁的受力类型 位置 b 恒载弯矩图 XX 大学毕业设计 论文 17 c 集中荷载作用在左边跨夸中时梁弯矩图 d 集中荷载作用在中跨夸中时梁弯矩图 e 集中荷载作用在右边跨夸中时梁弯矩图 f 均布荷载作用在左边跨时梁弯矩图 g 均布荷载作用在中跨时梁弯矩图 XX 大学毕业设计 论文 18 h 均布荷载作用在右边跨时梁弯矩图 i 弯矩包络图 图 4 6 弯矩包络图 单位 kN m 剪力包络图计算如下图所示 图 4 7 a 荷载类型 位置 XX 大学毕业设计 论文 19 b 恒载剪力图 c 均布荷载作用在左边跨左部时剪力图 d 均布荷载作用在右边跨右部时剪力图 e 均布荷载作用在左边跨右部时剪力图 f 均布荷载作用在右边跨左部时剪力图 g 均布荷载作用在中跨左部时剪力图 XX 大学毕业设计 论文 20 h 均布荷载作用在中跨右部时剪力图 i 剪力包络图 图 4 7 剪力包络图 单位 kN 4 34 3 内力组合内力组合 结构内力是荷载效应的必然结果 桥梁结构按极限状态设计时 有正常使用极限 状态和承载能力极限状态两种设计方法 对于这两种极限状态 应按照相应的荷载组 合规律进行内力组合 对于预应力混凝土连续梁桥 同一截面因不同荷载作用所产生 的内力可能同号 也可能异号 所以要考虑不同的荷载安全系数进行内力组合 说明 对于混凝土连续梁来说 控制设计的常常是弯矩 它影响预应力钢筋的布置 因此 以下的内力组合均是按弯矩来进行计算 4 3 14 3 1 承载能力极限状态承载能力极限状态 当结构重力产生的效应与汽车 或挂车 荷载产生的效应同号时 XX 大学毕业设计 论文 21 组合 4 5 组合 4 6 组合 4 7 当结构重力产生的效应与汽车 或挂车 荷载产生的效应异号时 组合 4 8 组合 4 9 组合 4 10 其中 截面计算内力 J S 永久荷载中结构重力产生的效应 G S 基本可变荷载中汽车 包括冲击力 人群产生的效应 1Q S 基本可变荷载中平板挂车或履带车产生的效应 1Q S 其它可变荷载中温度影响和基础变位影响的一种或几种产生的效应 2Q S 对于本桥而言采用荷载组合 进行计算 5 5 第二体系的计算第二体系的计算 5 15 1 桥面板的局部应力计算桥面板的局部应力计算 由 桥规 可查得车轮的荷载分布宽度见下图所示 图 5 1 图 5 1 板上的轮重分布 单位 mm a2 20cm b2 2g0 60cm 1 1 21 4 I JGQ SSS 12 1 11 31 3 II JGQQ SSSS 1 1 21 1 III JGQ SSS 1 0 91 4 I JGQ SSS 12 0 81 31 3 II JGQQ SSSS 1 0 91 1 III JGQ SSS XX 大学毕业设计 论文 22 b1 2g0 2H 60 2 16 92cm a1 a2 2H 20 2 16 52cm 车轮与桥面板的接触面积 A b1 a1 92 52 4784cm2 0 4784 重车的轴重为 200KN 轮重为 100KN 轮压 P 271 7kN 包括 30 的冲击 A 1003 1 板的局部应力可以将板看作支承在一系列刚性支点上的弹性板进行分析确定 如 图 5 3 所示 图 5 2 连续板上的局部荷载 由公路设计手册 桥涵基本资料 下册查的影响线的面积 A 0 0536L12 0 0536 0 32 4 824 10 3 因此在支点处引起的弯矩为 M 2 A p L 2 4 824 10 3 271 7 0 3 0 786kN m 横向应力 24 06MPa W M 1014 0 6 1 786 0 2 纵向应力 1 0 3 24 06 7 22MPa 5 25 2 截面几何特征值的计算截面几何特征值的计算 计算纵肋有效宽度时分两个阶段 第一阶段计算时认为纵肋有一定的长度 横肋 间距乘一个系数即为纵肋长度 第二阶段计算时纵肋相对横截面尺寸很长 故可以认 为纵肋为无限长 XX 大学毕业设计 论文 23 第一阶段计算时的纵肋有效宽度 纵肋的长度计算 1 0 7 0 7 2 1 4m ll 07 3 3 0 8 0 3 0a B 轮胎宽度 查表得 18 1 a a 354 0 3 018 1 a 794 0 4 1 354 0 14 3 1 l a 查表得 96 0 0 a a 纵肋有效宽度 ma34 0 354 0 96 0 0 纵肋横截面第一阶段的几何尺寸如下图所示 图 5 3 计算第一阶段纵肋横截面几何特征值 图 5 3 纵肋的几何尺寸 尺寸单位 m 23 1076 4 014 0 34 0 mA 板 23 10248 1 156 0 008 0 mA 腹板 23 109 001 0 09 0 mA 翼板 3333 10908 6 109 010248 1 1076 4 翼板腹板板总 AAAA 中性轴的位置 m136 0 908 6 5 001 0 9 0 01 0 5 0156 0 248 1 01 0 156 0 5 0014 0 76 4 y XX 大学毕业设计 论文 24 45 23 3 23 3 23 3 10698 2 136 0007 0 01 0156 0 1076 4 12 014 0 34 0 136 0 01 0 2 156 0 10248 1 12 156 0 008 0 05 0 136 0 109 0 12 01 0 09 0 m I 34 5 10984 1 136 0 107 2 m y I W x x 34 5 10132 6 136 0 01 0 014 0 156 0 107 2 m y I W s s 第二阶段计算时的纵肋有效宽度 因为纵肋有效跨度很大 故近似的采用 1 l maa3 0 0 0 l a 查表得 0 时1 1 0 a a 有效宽度 ma a a a33 0 3 010 1 0 0 纵肋横截面第二阶段的几何尺寸如下图所示 图 5 4 计算第二阶段纵肋横截面几何特征值 图 5 4 柔性支承纵肋截面 尺寸单位 m 23 1062 4 014 0 33 0 mA 板 23 10248 1 mA 腹板 23 109 0mA 翼板 3333 10768 6 109 010248 1 1062 4 翼板腹板板总 AAAA 中性轴位置 XX 大学毕业设计 论文 25 m135 0 768 6 5 001 0 9 0 01 0 5 0156 0 248 1 01 0 156 0 5 0014 0 62 4 y 45 23 3 23 3 23 3 10724 2 135 0 007 0 01 0 156 0 1062 4 12 014 0 33 0 135 0 01 0 2 156 0 10248 1 12 156 0 008 0 05 0 135 0 109 0 12 01 0 09 0 m Ir 34 5 10018 2 135 0 10724 2 m y I W x r x 34 5 10053 6 135 001 0014 0156 0 10724 2 m y I W s r s 弹性支承影响下横肋的有效宽度 有效宽度 b b 4 5m mll2 m b l 4 1 5 4 214 3 查表得775 0 396 1 0 l l 时 mll55 1 2775 0 775 0 0 横肋的几何尺寸如下图所示 图 5 5 图 5 5 柔性支承横肋 尺寸单位 m 横肋截面的几何特性有 23 10 7 21014 0 55 1 mA 板 23 10688 4 008 0 586 0 mA 腹板 2333 m10388 2610688 4 10 7 21 腹板板总 AAA XX 大学毕业设计 论文 26 中性轴位置 m54 0 388 26 293 0 688 4 593 0 7 21 y 45 23 3 23 3 1015 48 247 0 10688 4 12 586 0 008 0 053 0 10 7 21 12 014 0 55 1 m It 32 5 10908 0 053 0 1015 48 m y I W x t x 34 5 1092 8 54 0 1015 48 m y I W s t s 45m 10724 2 II如前所算 抗弯刚度系数 0 01 435 45 43 4 3 021015 48 5 410724 2 alI bI t r 5 35 3 纵横肋的弯矩计算纵横肋的弯矩计算 5 3 15 3 1 活载的弯矩计算活载的弯矩计算 活载布置如下图所示 图 5 6 1 0 01232 3 4 5 4 30KN70KN70KN80KN 图 5 6 求纵肋跨中 m 时的汽车荷载 根据活载布置图计算纵横肋的弯矩 1 纵肋跨中弯矩计算 后轮 07 3 a B 查表得 38 0 1 0 P R KNP P R R 4 493 110038 0 1 1 1 0 0 5 号轮的轮胎宽度 B 0 92 07 3 3 0 92 0 a B XX 大学毕业设计 论文 27 查表得 38 0 1 0 P R kNP P R R52 393 18038 0 1 1 1 0 0 由宽度为 2C 的 4 号轮荷载所产生的弯矩为 2 00 0 1057 0 250 0 1708 0 l c l c Pl M M0 0 49 4 2 0 1708 0 250 0 2 2 0 1057 0 2 2 2 19 45kN m 5 号轮集中荷载产生的弯矩 M0 3230 134 0 3170 0 183 0 2679 0 l y l y l y Pl M v 0 0192273 0 183 0 2 2 0 317 0 2 2 2 0 134 0 2 2 3 39 52 2 V M 0 0 023kN m 因为其他几个轮之一对 0 0 跨中的弯矩影响很小 所以只考虑宽度为 2c 的重车 的 4 号轮对纵肋夸中所产生的弯矩 M0 19 45kN m 肋 2 纵肋的活载支点弯矩 M0计算 计算作用于宽度 2c 的后轮荷载所产生的弯矩 2 max 0 1494 0 0850 0 l c pl M k 4 492 2 2 0 1494 0 0850 0 2 0 k M mkN 25 8 因为其他几个轮的集中荷载对 0 点弯矩影响很小 故近似取 M0 8 25kN m 5 3 25 3 2 恒载的弯矩计算恒载的弯矩计算 已知 桥面板厚 14mm 钢板重量 Q 0 014 25 115 7 85 3159 63kN 公路桥面铺装重 12827kN m 恒载的跨中弯矩 mkN gl M g 3 1 8224 247 639 8224 22 0 恒载支点弯矩 XX 大学毕业设计 论文 28 mkN gl M g 6 2 8212 247 639 8212 22 0 5 3 35 3 3 横肋弹性变形附加弯矩计算横肋弹性变形附加弯矩计算 1 纵肋弯矩计算 首先 假定横肋为刚性支承 从图所示之加载情况中 按下式求支点反力 Fm 3 2 100 10 0 1962 1 1962 2 1 l y l y v P A 在运用上式计算时 应以集中轮重 P0代替 A0 在节间 m m 1 内 0地计算公式为 10 1 0 mm mm P A 32 1 5885 0 3923 1 8038 0 2679 0 l y l y l y m 上式中地 m 是加载节间支点编号中数值较小的号数 根据下 图 5 7 图之加载情况 计算支点反力的影响线纵矩 计算过程如下表 所示 表 5 1 1 0 01232 3 4 5 4 30KN70KN70KN80KN 图 5 7 尺寸单位 m 表 5 1 的计算 lP F mm 支点 m 001234567 10 00100 00010 00000 00000 00000 00000 00000 0000 2 0 0048 0 00030 00010 00000 00000 00000 00000 0000 30 05450 0039 0 00100 0003 0 00010 00000 00000 0000 40 6005 0 20340 0545 0 01460 0039 0 00100 00030 0003 5 0 00480 01810 01800 97920 0931 0 02470 00660 0066 Fm P 小计 0 6463 0 18150 07150 96490 0969 0 02570 00690 0069 l 0 04468 0 03674 0 010150 001220 001550 00009 0 00007 0 00002 XX 大学毕业设计 论文 29 03582 0 lP F mm 考虑横肋挠度后地修正弯矩 在单一荷载 群 P 地作用下 弹性支承连续梁上任意一点 i 因支点垂直变位而产 生地附加弯矩 Mt为 tP K Q Q taQM immx 0 1 0t 式中 Mt 由于横梁的挠曲在每根纵肋上引起的附加弯矩 桥面板沿 x 方向单位宽度的水平轮压 g2 0 P Q 在用上式计算 Mt时必须先计算出 Qix Q0 图 5 8 求时的荷载位置 01 QQ x l P Fm 0 028880 00667 0 000730 001180 00015000 支点 m 0 1 2 3 4 5 6 7 10 0010 0 00380 0143 0 05330 20690 9217 0 11460 0307 2 0 00480 0180 0 06730 97920 0931 0 46770 1253 0 0336 30 0545 0 20340 60050 6005 0 20340 0545 0 01460 0039 40 6005 0 20340 0545 0 01460 0039 0 00100 0003 0 0001 50 0013 0 00030 000100000 Fm P 小计 0 6525 0 39290 60211 51180 10060 5075 0 00370 0010 l 0 04468 0 03674 0 010150 001220 001550 00009 0 00007 0 00002 l P Fm 0 029150 01443 0 006110 001840 000160 0000500 XX 大学毕业设计 论文 30 2g 0 8m g 0 4m e 0 9m x 12 6m b 25m b d b d b d b d b d b d b e b g Q Q x654321 0 1 sinsinsinsinsinsincossin 8 b x sin 0 358 纵肋跨间的弯矩修正值 2 M0 lP F Q Q alQ mmx 0 1 10 162 5 2 0 3 0 358 0 0358 0 7 0 875kN m 2 因横梁的变形所引起的支点弯矩修正值 M0 一般是减小支点弯矩 所以 横梁 变形的影响通常是略去不计 表 5 2 纵横肋的弯矩汇总 部 位 恒载弯矩 kN m 活载弯矩 包括冲击力 kN m 横肋弹性弯矩 的附加弯矩 kN m 合计 kN m 纵肋跨中 1 319 450 87521 625 纵肋支点 2 6 8 25010 85 5 45 4 纵肋截面的应力计算纵肋截面的应力计算 跨中截面的弯曲应力 44 10053 6 875 0 10132 6 45 193 1 上 aMMpa W p21029 35 446 1 839 33 44 10018 2 875 0 1094 1 45 193 1 下 m 5 162 8 0 1003 1 g2 0 kN P Q XX 大学毕业设计 论文 31 aMMpa W p21093 108 336 4 59 104 支点截面的弯曲应力 Mpa69 17 10132 6 85 10 4 上 Mpa69 54 984 1 85 10 下 6 6 应力检算应力检算 应力检算主要是对梁的控制截面的拉应力 压应力 折算应力 剪应力的检算 由于本桥为连续钢箱梁桥 故梁的稳定性一定能达到要求 不必再对箱梁的稳定性进 行检算 1 抗压应力检算 第一体系 跨中 2 6 3 max 1 mm 5 36 1077 0 10723 0 4 38920 I y N M 支点 2 2 6 3 max mm 6 63 1077 0 10723 0 3 67708 I y N M 第二体系 2 mm 3 35 N 总压应力 跨中处压应力 22 1 215mm 8 72 3 36 5 36mmNN 中 支点处压应力 2 2 6 63mmN 支 2 抗拉应力检算 第一体系 跨中 2 6 3 max 1 mm 6 64 1077 0 10278 1 4 38920 I y N M 支点 2 2 6 3 max mm 38 112 1077 0 10278 1 3 67708 I y N M 第二体系 XX 大学毕业设计 论文 32 2 mm 69 17N 总拉应力 跨中处拉应力 2 1 N 6 64mm 中 支点处拉应力 22 2 215mm 07 13069 1738 112mmNN 支 因此截面应力强度检验合格 3 折算应力验算 最大拉应力和最大剪应力都出现在支点处 故折算应力检算应取支点处截面作为 控制界面进行检算 腹板计算高度边缘处同时受到较大的正应力和剪应力时 钢材处于复杂受力状态 故取腹板边缘为检算点 检算点正应力 2 1 mm 2 128 200 2 197 07 130N 面积矩 3 cm62559 3 994504 1 S 检算点剪应力 2 8 33 1 mm 5 108 14101925 106255910 2 4675 N 折算应力 22222 1 2 1s2 mm 5 2362151 1mm 5 227 5 1083 2 1283NN 因此截面折算应力检算合格 4 支座处剪应力验算 面积矩 32 cm 4 693644 1 6 98 2 1 62559 S 剪应力 22 8 33 x max mm 125mm 120 14101925 10 4 6936410 2 4675 t NN I SV 因此梁的剪应力检算合格 XX 大学毕业设计 论文 33 小结小结 在 X 老师的辛勤指导下 通过近半个学期紧锣密鼓的设计 我的毕业设计终于按 预期的结果圆满完成了 这为我的大学生活画上了一个完美的句号 设计中的种种困 难现在都记忆犹新 我们刚刚拿到设计任务书时 我们一个组的每个同学都是一脸的茫然 不知道因 该从何开始以致刚开始的那段日子我们都没有任何的进展 在蔺老师的指导下 我们 终于了解了设计的基本内涵以及设计的基本程序 为我们的设计迈开了前进的步伐 这是我们设计能够顺利完成的最关键的一步 接下来的日子基本上都是在设计中度过的 遇到的困难可谓空前 首先 有限元 法我们只知道皮毛 而我们的设计起步就要用到有限元法进行单元的划分来计算各个 截面的几何特征 同样的工作重复了几次下来给人的感觉用大学里最时髦的话来说就 是郁闷的不得了 最终理智还是战胜了一切 这也是我们的设计能最终完成的关键 一步 在交上这本厚厚的设计论文时 我们真是感慨万分了啊 回想这一路走来的设计 历程 使我感觉到自己的知识一下丰富了了许多 最重要的是学会了如何去从容地面 对所遇到的困难 冷静地思考是最重要的 其次就是要多问多跟别的同学甚至是老师 交流 要学会勇敢的暴露自己的问题和缺点 这样才能使自己不断的完善 我坚信这 次的毕业设计所给我的启示能帮助我在以后的学习或者工作生活中完美地完成每一件 事 XX 大学毕业设计 论文 34 参考文献参考文献 1 公路桥梁电算程序 人民交通出版社 2 JTJ023 89 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 S 人民交通出版社 3 李廉琨 结构力学 上 M 北京 高等教育出版社 1996 5 4 姚玲森 桥梁工程 M 中国铁道出版社 1994 6 5 黄棠 王效通 结构设计原理 上册 M 中国铁道出版社 1999 9 6 JTGB01 2003 公路工程技术标准 7 CJJ37 90 城市道路设计规范 8 JTJ021 89 公路桥涵设计通用规范 S 人民交通出版社 1989 8 9 CJJ77 98 城市桥梁设计荷载标准 10 JTJ11 93 城市桥梁设计准则 11 桥梁施工及组织管理 人民交通出版社 12 范立础 桥梁工程 上 下册 M 人民交通出版社 1990 13 JTJ041 2000 公路桥涵施工技术规范 14 周远隶 徐君兰 钢桥 15 郭向荣 陈政清 土木工程专业英语 S 北京 中国铁道出版社 2001 9 16 徐光辉 胡明义 公路桥涵设计手册 梁桥 M 北京 人民交通出版社 1996 XX 大学毕业设计 论文 35 致谢致谢 历时两个月的毕业设计结束了 我感觉到从未有过的轻松 欣喜之余 各种困难历 历在目 遇到困难时的沮丧 解决后的狂喜 挫败感 成就感交织交替 在此过程中煅炼了 处理事物的能力 受益颇多 首先感谢的精心指导和悉心关怀 这是我们小组每个成员能顺利完成设计的关键 因素 感谢各位小组成员的鼎力相助 本次毕业设得到了学校领导老师的高度重视以及同学的帮助和通力协作 尤其是 指导蔺老师的指导和帮助 在这两个多月设计期间 学校领导密切关注我们的毕业设计的进度与质量 许多 老师花费了大量的时间及精力 亲历监督和指导 我们的指导老师段老师不辞辛苦 帮着查找提供设计资料 答疑解惑 蔺老师对学生要求严格 考勤到位 对自己同样 要求严格 每天都按时到设计室 了解我们的设计进度 辅导设计内容 为我们提出 设计的方法 并指出了我们设计中的许多不足 在本次设计中还得到了学校和土木工 程学院的许多老师和同学的帮助和支持 可以说老师和同学的帮助是我们设计得以顺 利完成的有力保障 为此 在设计完成之际 我忠心感谢学校领导和老师的指导和帮助 经过紧张的 策划和设计 我从设计中受益非浅 但因能力有限 错误和不足在所难免 恳请老师 赐教和指正 我一定会全力改进 在以后工作中不断完善 经过四年美好的大学生活 我对交大的感情与日俱增 在即将毕业离校之际 深 感留恋 忠心感谢学校领导和老师的悉心培育 使我不断成长 成熟 在今后的工作 中我一定努力工作 为校争光 XX 大学毕业设计 论文 36 附录附录 A A BridgeBridge toto thethe FutureFuture The Chao Phraya River Bridge is designed to accommodate marine traffic The 500 m main span will provid 50 5 m of vertical clearance and the two towers will be situated away from the main navigation channel The final component of Thailand s new Outer Bangkok Ring Road the eight lane cable stayed Chao Phraya River Bridge will not only alleviate Bangkok s notoriously heavy traffic but also contribute a new architectural symbol to the capital city By Ruchu Hsu RE The bridge will carry four lanes of traffic in each direction The upper portion of each tower will have an enclosed chamber for cable anchors a 1 5 m square opening at the bottom providing easy access for maintenance and inspection For the past 20 years Thailand s capital Bangkok has been constructing expressways to lleviate traffic congestion Among the major expressway projects in the capital is the Outer Bangkok Ring Road a 170 km long highway encircling the city The road is nearly complete only the eastern half of the southern leg the Southern Outer Bangkok Ring Road or S XX 大学毕业设计 论文 37 OBRR remains to be constructed Scheduled for completion in 2007 the 21 km elevated viaduct will incorporate four major interchanges an