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单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计 1 单单单线线线铁铁铁路路路下下下承承承式式式栓栓栓焊焊焊简简简支支支钢钢钢桁桁桁梁梁梁桥桥桥 目 录 第一章 设计资料 3 第一节基本资料 3 第二节 设计内容 4 第三节 设计要求 4 第二章 杆件内力计算 5 第一节 主力作用下主桁杆件内力计算 5 第二节 横向风力作用下的主桁杆件附加内力计算 9 第三节 制动力作用下的主桁杆件附加内力计算 12 单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计 2 第四节 疲劳内力计算 13 第五节 主桁杆件内力组合 16 第三章 主桁杆件截面设计 20 第一节 下弦杆计算 20 第二节 上弦杆的计算 24 第三节 端斜杆的计算 25 第四节 中间斜杆计算 28 第五节 吊杆计算 30 第六节 腹杆高强度螺栓计算 33 第四章 拼接板和节点板的计算 35 第一节 弦杆拼接计算 35 第二节 节点板计算 38 第五章 挠度计算及预拱度设计 39 第一节 挠度计算 39 第二节 钢桁梁预拱度设计 40 第六章 桁架梁桥空间模型计算 42 第六章 设计总结 46 第一章 设计资料 第一章 设计资料 第一节 基本资料 第一节 基本资料 1 设计规范 铁路桥涵设计基本规范 TB10002 1 2005 铁路桥 梁钢结构设计规范 TB10002 2 2005 2 结构轮廓尺寸 计算跨度 L 74 6m 钢梁分 10 个节间 节间 单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计 3 长度 d L 10 主桁高度 H 11d 8 主桁中心距 B 5 75m 纵梁 中心距 b 2 0m 纵联计算宽度 B0 5 30m 采用明桥面 双侧人 行道 3 材料 主桁杆件材料 Q345q 板厚 40mm 高强度螺栓采用 40B 精制螺栓采用 BL3 支座铸件采用 ZG35II 辊轴采用 35 号锻钢 4 活载等级 中 荷载 5 恒载 1 主桁计算 桥面 p1 10kN m 桥面系 p2 6 29kN m 主桁架 p3 14 51kN m 联结系 p4 2 74kN m 检查设备 p5 1 02kN m 螺栓 螺母和垫圈 p6 0 02 p2 p3 p4 焊 缝 p7 0 015 p2 p3 p4 2 纵梁 横梁计算 纵梁 每线 p8 4 73kN m 未包括桥面 横梁 每 片 p9 2 10kN m 6 风力强度 W0 1 25kPa K1K2K3 1 0 7 连接 工厂采用焊接 工地采用高强度螺栓连接 人行道托架采 用精制螺栓 栓径均为 22mm 孔径均为23mm 高强度螺栓设计预拉 力 P 200kN 抗滑移系数 0 0 45 单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计 4 第二节 设计内容 第二节 设计内容 1 主桁各杆件内力计算 2 主桁各杆件截面设计 3 挠度验算及上拱度设计 4 绘制 E0 节点图 5 建立空间计算模型计算全桥 第三节 设计要求 第三节 设计要求 1 主桁内力计算 设计汇总成表格 2 主桁内力计算表格项目包括 加载长度 l 顶点位 面积 总面积 Np k Nk k 1 1 Nk a amax a 1 Nk NS 平纵联风力 Nw 桥门架风力 Nw 制动力 NT 主力 NI Np 1 Nk Ns 主 风 NII NI Nw Nw 主 风弯 矩 MII 主 制 NIII NI NT 主 制弯矩 MIII Nc max NI NII 1 2 NIII 1 25 1 f Nn Np 1 f Nk 吊杆下端弯矩 MB 3 主桁内力计算推荐采用 Microsoft Excel 电子表格辅助 单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计 5 4 步骤清楚 计算正确 文图工整 装订成册 第二章第二章 杆件内力计算杆件内力计算 第一节 主力作用下主桁杆件内力计算 第一节 主力作用下主桁杆件内力计算 1 恒载 恒载 桥面 p1 10kN m 桥面系 p2 6 29kN m 主桁架 p3 14 51 联结系 p4 2 74kN m 检查设备 p5 1 02kN m 栓 母和垫圈 p6 0 02 p2 p3 p4 焊 缝 p7 0 015 p2 p3 p4 每片主桁所受恒载强 单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计 6 p 10 6 29 14 51 2 74 1 02 0 02 6 29 14 51 2 74 0 015 6 29 14 5 1 2 74 2 17 69 kN m 近似采用 p 18 kN m 2 影响线面积计算 影响线面积计算 1 弦杆 影响线最大纵距 Hl ll y 21 影响线面积yl 2 1 A1A3 16 1 26 106 74 68 5992 14 68 59 92 14 21 y ll 39 43 16 1 6 74 2 1 E2E4 526 126 26 106 74 22 5238 22 22 52 38 22 21 yll 2 95 56526 16 74 2 1 m 其余弦杆计算方法同上 计算结果列于下表中 2 斜杆 236 1 tan 1 1 sin 1 sin 1 sin 1 2 2 2 l l y l l y 21 21 2 1 2 1 yllyll 式中 yy y l y l y l y l 1 1 1 1 8 8 E0A1 2 21 40 4111 1 6 74 2 1 11 1 6 74 14 67 236 1 1 0 14 67 46 7 myll A3E4 371 0 6 74 38 22 236 1 742 0 6 74 76 44 236 1 38 22 76 44 22 yyll 1 0 76 4497 4 97 4 97 4 731 0 742 0 742 0 46 7 1 l 单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计 7 1 0 03 338 22 03 3 03 397 446 7 1 l 2 2 2 83 13613 445 18 613 4 371 0 38 2249 2 2 1 45 18742 0 76 4497 4 2 1 m mm 其余斜杆按上述方法计算 并将其结果列于表中 3 吊杆 2 8161 2 1 0 1my 3 恒载内力 恒载内力 例如 pNp KNNEE p 35 43941 240 18 20 KNNEE p 98 82 61 4 0 18 54 KNNEA p 28 13446 70 18 55 4 活载内力 活载内力 1 换算均布活载 k 按 及加载长度 l 查表求得 例如 m KN klEE47 45 2 94 90 6 74 3 0 42 mKNkl m KN klAE 80 54 2 60 109 16 33 1 0 79 52 2 58 105 44 41 1 0 54 mKNklEA21 61 2 42 122 92 14 5 0 55 2 冲击系数 弦杆 斜杆 24 1 6 7440 28 11 单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计 8 吊杆 51 1 92 1440 28 11 3 静活载内力 Nk 例如 kNk KNNEE k 58 116514 2475 47 20 KNN KNNEE k k 36 44920 880 54 23 676 81 12 79 52 54 KNNEA k 63 45646 721 61 55 4 活载发展均衡系数 值 6 1 1 man kp NN 1 max 为跨中弦杆 的 44E E值 max 0 326 克计算各杆 件的 例如 20E E 304 0 23 1445 35 439 210 0 304 0326 0 6 1 1 54E E 099 0 30 838 98 82 226 0 099 0326 0 6 1 1 149 0 94 556 98 82 474 0 149 0 326 0 6 1 1 55A A 195 0 51 689 28 134 130 0 195 0326 0 6 1 1 其余杆件计算同上 并将其计算结果列于表 2 1 中 5 列车横向摇摆力产生的弦杆内力 列车横向摇摆力产生的弦杆内力 横向摇摆力取 S 100kN 作为一个集中荷载取最不利位置加载 水平 作用在钢轨顶面 摇摆力在上下平纵联 的分配系数如下 桥面系所在 平面分配系数为 1 0 另一平面为 0 2 上平纵联所受的荷载 S 上 0 2 100 20kN 下平纵联所受的荷载 S 下 1 0 100 100kN 摇摆力作用下的弦杆内力 Ns yS y 为弦杆在简支平纵联桁架的 影响线纵距 例如 单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计 9 上弦杆 A1A3 长度为两个节间 受力较大的为第二个节间 其影响 线顶点对应于该节间交叉斜杆的交点 O 影响线纵距 581 1 75 568 59 49 4819 11 21 LB LL y kNySNs62 3120581 1 同理对 53A A kNNs12 5120 75 568 59 59 3311 26 下弦杆 20E E kNNs42 165100 75 56 74 41 6319 11 42E E kNNs16 295100 75 56 74 49 4811 26 44E E kNNs10 321100 75 56 74 57 3303 41 第二节 横向风力作用下的主桁杆件附加力计算 第二节 横向风力作用下的主桁杆件附加力计算 1 平纵联效应的弦杆附加力 1 平纵联效应的弦杆附加力 依设计任务书要求 风压 W K1K2K3W0 1 0 1 25kPa 故有车风 压 W 0 8W 1 0kPa 1 下平纵联的有车均布风荷载 w 下 桁高 H 10 26m h 纵梁高 钢轨轨木高 1 29 0 4 1 69m w 下 0 5 0 4 H 1 0 4 h 3 W 0 5 0 4 10 26 1 0 4 1 69 3 1 0 4 866kN m 2 上平纵联的有车均布风荷载 w 上 单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计 10 w 上 0 5 0 4 H 0 2 1 0 4 h 3 W 0 5 0 4 10 26 0 2 1 0 4 1 69 3 1 0 2 61kN m 3 弦杆内力 弦杆横向风力影响线顶点对应位置和纵距同 上述的摇摆力计算 上弦杆 31A A在均布风荷载 w 上作用下的内 力为 N LN WWW k14 12361 268 59 75 568 59 49 4819 11 5 0 y5 0 上上上 53A A N LN WWW k05 19961 268 59 75 568 59 59 3311 26 5 0 y5 0 上上上 下弦杆 20E E N LN WWW k48 30087 46 74 75 56 74 41 6319 11 5 0 y5 0 上上上 42E E N LN WWW k16 53687 46 74 75 56 74 49 4811 26 5 0 y5 0 上上上 44E E N LN WWW k29 58387 46 74 75 56 74 57 3303 41 5 0 y5 0 上上上 2 桥门架效应的端斜杆和端下弦杆附加力 2 桥门架效应的端斜杆和端下弦杆附加力 桥门架所受总风力 单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计 11 kN LH WW 88 7761 268 595 0 5 0 上 L 13 60m c 8 04m 端斜杆反弯点位置 m c cc l77 4 6 1304 82 2 6 13204 8 04 8 21 2 21 0 端斜杆轴力N60 119 75 5 77 46 13 88 77 0 k B llH V W 端斜杆轴力 V 在下弦杆产生的分力 NVNWk35 706 13 04 86 119cos 端斜杆中部附加弯矩mkNlc H M W F 33 127 77 404 8 2 88 77 2 0 端斜杆端部 横梁高度 1 29m 的一半处 附加弯矩 MK 为 mkN h l H M W K 63 160 2 29 1 77 4 2 88 77 2 2 0 横 计算结果列在表 2 1 中 第三节 制动力作用下的主桁杆件附加力计算 第三节 制动力作用下的主桁杆件附加力计算 1 下弦杆制动力计算 1 下弦杆制动力计算 以下弦杆 E2E4 为例 将活载作如图所示的布置 根据结构力学 单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计 12 方法 当三角形影响线顶点左边的活载之和等于右边之和时 为产 生最大杆力的活载布置位置 22 52 26 6 74 30 92 38 22 922205xxx b R a R ba 解得 x 9 19m 故桥上活载总重 5 220 30 92 22 2 9 19 74 6 6203 19kN 在主力作用下的内力已计入冲击系数 制动力按静活载的 7 计算 制动力 T6203 19 0 07 434 22kN E2E4 的制动力作用附加内力 NT T 2 217 11kN 其下弦杆件内力见表 2 1 2 端斜杆制动力计算 2 端斜杆制动力计算 E0E1 杆力影响线顶点位置离左端点支点 8m 设将列车荷载的第 4 轴 重 Pl 置于影响线顶点处 因为影响线为 三角形 故根据结构力学所 述的法则 若满足下列条件 则该活载位置是产生最大杆力时的荷载 b pR a R b R a pR ba aa 1 1 87 91 14 67 4 771 379230220 41 88 46 7 2203 59 88 14 67 4 771 379230220 96 117 46 7 2202203 1 1 a pR b R b R a pR ab ba 单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计 13 将第 3 轴重或第 5 放到顶点位置上均不满足上述条件 故将上述 活载即为产生最大杆力时的活载 求制动力KNT96 477 19 374 7792302205 100 7 制动力所生的杆件内力 NT 和 M2 轴向力kN T NT98 238 2 96 477 2 点的距离下弦杆中至支座下摆顶mhmKNh T M37 0 42 8837 098 238 2 下弦杆弯矩 M1 0 4M 0 4 88 42 35 37 kN m 端斜杆弯矩 M2 0 7M 0 7 88 42 61 89 kN m 第四节 疲劳内力计算 第四节 疲劳内力计算 1 疲劳轴力计算 1 疲劳轴力计算 疲劳荷载组合包括设计载荷中的恒载和活载 包括冲击力 离 心力 但不考虑活载发展系数 列车竖向活载包括竖向动力作用 时 应将列车竖向静活载乘以运营动力系数 1 f 同时 第 4 3 5 条又规定 焊接及非焊接 栓 接 构件及连接均需进行疲劳 强度检算 当疲劳应力均为压应力时 可不检算疲劳 疲劳计算采用动力运营系数 弦 斜杆 16 1 6 7440 18 1 40 18 11 L f 单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计 14 吊杆 33 1 92 1440 18 11 E2 E4 KNNNN kfPn 18 402967 258916 116 1025 1 max KNNN pn 16 1025 min 其余计算内力见表 2 1 2 吊杆疲劳弯矩计算 2 吊杆疲劳弯矩计算 作用在纵梁上的恒载mKNP P P73 9 2 8 1 由恒载产生纵梁对横梁的作用力 即纵梁梁端剪力 KNpNp59 7246 773 9 当 L 16m 和 0 5 时 换算均布荷载mKNk21 61 2 42 122 由活载产生纵梁对横梁的作用力kNkNK63 45646 721 61 由恒载产生的简支梁弯矩 mkN cB NM PP 11 136 2 275 5 59 72 2 由静活载产生的简支梁弯矩 mkN cB NM KK 19 856 2 275 5 63 456 2 冲击系数51 1 92 1440 28 11 横梁105 0 51 163 456 59 72 1 K P N N 单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计 15 037 1 105 0326 0 6 1 1 6 1 1 max 横梁mkNMMM KPpk 78 147618 85651 1037 111 136 1 5577 0 5 1035 5 577 6739 0 575 2005 187 3 5 02 3 3 5 02 3 L L B ca M i i M M i i M pk s b Bpk P s b Bp 横梁 竖杆在框架面内的刚度系数 Ecm E L EI i Ecm E B EI i s s b b 19 66 5 577 38224 06 1136 575 653236 式中 E 钢的弹性模量 Ib Is 横梁 竖杆在框架平面内的惯性矩 L 横联门楣最下端节点到衡量重心轴的距离 L 上弦节点中心到横梁重心的距离 mkN E E M i i M mkN E E M i i M pk s b Bpk P s b Bp 83 9178 14166739 0 3 19 66 06 1136 5577 05 02 3 3 5 02 3 45 811 1366739 0 3 19 66 06 1136 5577 05 02 3 3 5 02 3 单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计 16 第五节 主桁杆件内力组合 第五节 主桁杆件内力组合 1 主力组合 1 主力组合 skPI NNNN 1 例如 kNNAA I 44 331062 31 4 2010 24 10019 108 781 31 kNNAA I 86 9520 05 676 24 1 0377 1 99 82 31 kNNI95 517014 44924 1079 199 82 2 主力和附加力组合 2 主力和附加力组合 以 4231 EEAA为例 kNNKNNAA I 14 12344 3310 31 附加风力 主力 主力 横向附加力kNN58 343314 12344 3310 kN N N33 343813 2861 2 1 58 3433 2 1 绝对值取大 故主力控 制设计 kNNKNNEE I 16 53859 4534 42 附加风力 主力 kNN75 207016 53859 4534 横向附加力主力 单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计 17 主力控制 kN N N59 453562 4225 2 1 75 5070 2 1 kNN99 475892 23859 4535 3 纵向附加力 制动力 主力 主力控制 kNN59 453419 3807 25 1 99 4758 3 单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计 19 影响线 恒载 活载 摇摆力附加力 内力组合 仅有轴力 杆件 疲劳计算内力 杆件名称 加载长 度 1 定点 位 面积 总面积 Np k kNk 1 k N 1 a aa max k N 1 s N 平纵联 风力 w N 桥门架 风力 w N 制动力 t N 主力 I N 主 风 II N 主 风 弯距 II M 主 制 III N 主 制 弯距 III M c N f 1 n N 吊杆 下端 弯距 B M 单位 m m m Kn kN m kN kN kN kN kN kN kN kN kN kN mkN kN mkN kN kN Kn m 项次 1 2 3 4 5 6 7 89 10 111213 14 15 16 17 18 19 20 21 2225 26 27 A1A3 74 60 0 20 43 39 43 39 781 08 46 33 2010 40 1 24 2492 90 0 31 0 01 1 00 2497 75 31 62 123 14 3310 44 3433 58 3310 44 74 60 0 20 43 39 43 39 781 08 46 33 2010 40 1 24 2492 90 0 31 0 01 1 00 2497 75 31 62 123 14 3310 44 3433 58 3310 44 上弦杆 A3A5 74 60 0 40 65 09 65 09 1171 61 44 98 2927 73 1 24 3630 38 0 32 0 00 1 00 3631 76 51 12 199 05 4854 49 5053 54 4854 49 74 60 0 40 65 09 65 09 1171 61 44 98 2927 73 1 24 3630 38 0 32 0 00 1 00 3631 76 51 12 199 05 4854 49 5053 54 4854 49 E0E2 74 60 0 10 24 41 24 41 439 35 47 75 1165 51 1 24 1445 23 0 30 0 02 1 00 1450 29 165 42 300 48 70 35 238 98 2055 07 2355 55 2294 05 33 72 1 16 1791 35 74 60 0 10 24 41 24 41 439 35 47 75 1165 51 1 24 1445 23 0 30 0 02 1 00 1450 29 165 42 300 48 70 35 238 98 2055 07 2355 55 2294 05 33 72 1 16 1791 35 E2E4 74 60 0 30 56 95 56 95 1025 16 45 47 2589 67 1 24 3211 19 0 32 0 01 1 00 3214 27 295 16 536 16 217 11 4534 59 5070 75 4751 70 4534 59 1 16 4029 18 74 60 0 30 56 95 56 95 1025 16 45 47 2589 67 1 24 3211 19 0 32 0 01 1 00 3214 27 295 16 536 16 217 11 4534 59 5070 75 4751 70 4534 59 1 16 4029 18 下弦杆 E4E4 74 60 0 50 67 80 67 80 1220 43 44 56 3021 24 1 24 3746 34 0 33 0 00 1 00 3746 34 321 10 583 29 224 70 5287 87 5871 16 5512 57 5287 87 1 16 4725 07 74 60 0 50 67 80 67 80 1220 43 44 56 3021 24 1 24 3746 34 0 33 0 00 1 00 3746 34 321 10 583 29 224 70 5287 87 5871 16 5512 57 5287 87 1 16 4725 07 E0A1 74 60 0 10 41 40 41 40 745 20 47 75 1976 85 1 24 2451 29 0 30 0 02 1 00 2459 87 119 60 3205 07 3324 67 134 65 3205 07 59 01 74 60 0 10 41 40 41 40 745 20 47 75 1976 85 1 24 2451 29 0 30 0 02 1 00 2459 87 119 60 3205 07 3324 67 134 65 3205 07 59 01 66 31 32 78 48 68 1595 94 1978 96 0 29 0 03 1 01 1989 34 2570 23 2570 23 1 16 2432 18 66 31 32 78 48 68 1595 94 1978 96 0 29 0 03 1 01 1989 34 2570 23 2570 23 1 16 2432 18 A1E2 8 29 0 10 0 51 32 27 580 90 80 06 41 01 1 24 50 85 11 42 11 75 2 96 150 42 430 47 430 47 1 16 533 32 8 29 0 10 0 51 32 27 580 90 80 06 41 01 1 24 50 85 11 42 11 75 2 96 150 42 430 47 430 47 1 16 533 32 58 02 25 10 49 81 1250 25 1550 31 0 27 0 06 1 01 1565 13 1980 06 1980 06 1 16 1865 2 58 02 25 10 49 81 1250 25 1550 31 0 27 0 06 1 01 1565 13 1980 06 1980 06 1 16 1865 2 E2A3 16 58 0 10 2 05 23 05 414 93 63 53 130 17 1 24 161 42 2 57 2 90 1 48 239 31 175 61 175 61 1 16 263 92 16 58 0 10 2 05 23 05 414 93 63 53 130 17 1 24 161 42 2 57 2 90 1 48 239 31 175 61 175 61 1 16 263 92 49 73 18 44 51 15 943 26 1169 65 0 21 0 11 1 02 1191 51 1440 46 1440 46 1 16 1343 14 49 73 18 44 51 15 943 26 1169 65 0 21 0 11 1 02 1191 51 1440 46 1440 46 1 16 1343 14 A3E4 24 87 0 10 4 61 13 83 248 96 58 13 268 00 1 24 332 31 0 75 1 07 1 18 391 81 142 85 142 85 1 16 61 92 24 87 0 10 4 61 13 83 248 96 58 13 268 00 1 24 332 31 0 75 1 07 1 18 391 81 142 85 142 85 1 16 61 92 41 44 12 81 52 79 676 05 838 30 0 10 0 23 1 04 869 87 952 86 952 86 1 16 867 20 41 44 12 81 52 79 676 05 838 30 0 10 0 23 1 04 869 87 952 86 952 86 1 16 867 20 斜杆 E4A5 33 16 0 10 8 20 4 61 82 99 54 80 449 14 1 24 556 94 0 15 0 47 1 08 600 94 517 95 517 95 1 16 438 02 33 16 0 10 8 20 4 61 82 99 54 80 449 14 1 24 556 94 0 15 0 47 1 08 600 94 517 95 517 95 1 16 438 02 8 45 8 45 竖杆 EiAi 14 92 0 5 7 46 7 46 134 28 61 21 456 63 1 51 689 51 0 19 0 13 1 02 704 47 838 75 838 75 1 16 663 97 91 83 14 92 0 5 7 46 7 46 134 28 61 21 456 63 1 51 689 51 0 19 0 13 1 02 704 47 838 75 838 75 1 16 663 97 91 83 单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计 20 第二章 主桁杆件截面设计 第一节 下弦杆截面设计 第一节 下弦杆截面设计 一 中间下弦杆E4E4 1 初选杆件截面 一 中间下弦杆E4E4 1 初选杆件截面 选用腹板1 412 24 翼缘2 460 36 每侧有4 排栓孔 孔径d 23mm 毛截面Am 2 46 3 6 41 2 2 4 430 08cm2 栓孔削弱面积 A 2 4 3 6 2 3 66 24 cm2 净截面面积Aj Am A 430 08 66 24 363 84 cm2 2 刚度验算 2 刚度验算 433 06 584494 22 41 12 1 466 3 12 1 2cmIy 杆件自由长度ly 746cm cm A I r m y y 66 11 08 438 06 58449 100 98 63 66 11 746 y y y r l 通过验算 单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计 21 x y 无需验算 3 拉力强度验算 3 拉力强度验算 MPar A N j I j 65 182200 345 315 34 145 84 363 1087 5287 式中 为板厚的修正系数 依 钢桥规范 3 2 1 条及其条文说明 查 续说 明表3 2 1 对于Q345q 35 tmax 50mm 板厚 315 345 0 913 4 疲劳强度验算 4 疲劳强度验算 由表2 1 可知 Nmin 1220 43kN Nmax 4725 07kN 得 MPa A N j 54 33 84 363 1043 1220 min min MPa A N j 87 129 84 363 1007 4725 max max 拉 拉杆件验算式 rdrn max min rt 0 式中线路系数rd 1 0 损伤修正系数rn 1 0 板厚修正系数 912 0 36 2525 44 t rt 查规范表3 27 2 的杆件验算截面为第 类疲劳等级 查表3 27 1 知 其疲劳容许应力 0 130 7MPa 故1 0 1 0 129 87 33 54 96 33MPa 0 912 单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计 22 130 7 119 20MPa 通过验算 二 端下弦杆E0E2 1 初选截面 二 端下弦杆E0E2 1 初选截面 选用腹板1 428 12 翼缘2 460 16 每侧有4 排栓孔 孔径d 23mm 毛截面Am 2 46 1 6 42 8 1 2 198 56cm2 栓孔削弱面积 A 2 4 1 6 2 3 29 44 cm2 净截面面积Aj Am A 198 56 29 44 169 12 cm2 净截面惯性矩Iyj Iy Iy 25962 1 6 2 3 4 92 172 20515 6cm4 2 刚度验算 2 刚度验算 433 2 259622 18 42 12 1 466 1 12 1 2cmIy 杆件自由长度ly 746cm cm A I r m y y 44 11 56 198 2 25962 100 218 65 44 11 746 y y y r l 通过验算 x y 无需验算 单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计 23 3 拉力强度验算 3 拉力强度验算 1 主力作用 NI 2055 07kN MParMPa A N j I Ij 2002000 1 52 121 12 169 1007 2055 2 主力 制动力作用 NII 2294 05kN 制动力弯矩 MII 33 72kN m MPar MPa W M A N jj j 25020025 10 1 48 173 6 20515 10023072 33 12 169 1005 2294 IIII II 1 25 为主力 制动附加力作用验算的放大系数 4 疲劳强度验算 4 疲劳强度验算 由表2 1 可知 Nmin 439 35kN Nmax 1791 35kN 得 MPa A N j 98 25 12 169 1035 1439 min min MPa A N j 92 105 12 169 1035 1791 max max 拉 拉杆件验算式 rdrn max min rt 0 故1 00 1 00 105 92 25 98 79 94MPa 1 00 130 07 130 70MPa 通过验算 单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计 24 第二节 上弦杆截面设计 第二节 上弦杆截面设计 以上弦杆A1A3为例 1 初选截面 1 初选截面 选用腹板1 412 18 翼缘2 460 24 每侧有4 排栓孔 孔径d 23mm 毛截面Am 2 46 2 4 41 2 1 8 294 96cm2 栓孔削弱面积 A 2 4 2 4 2 3 44 16 cm2 净截面面积Aj Am A 294 96 44 16 250 80 cm2 2 刚度检算 2 刚度检算 433 42 389548 12 41 12 1 464 2 12 1 2cmIy 杆件自由长度ly 746cm cm A I r m y y 49 11 96 294 42 38954 100 93 64 49 11 746 y y y r l 通过验算 3 总体稳定验算 3 总体稳定验算 由 y 64 93 查表内插求得 1 0 6435 单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计 25 MPa A N m c 7 1282006435 0 23 112 96 294 1044 3310 1 通过验算 4 局部稳定验算 4 局部稳定验算 1 翼缘板 按照 钢桥规范 查表5 3 3 当 50 时 板件的宽厚比 514 0 b 翼缘板09 14593 6414 021 9 4 2 2 8 146 b 通过验算 2 腹板 按照 钢桥规范 查表5 3 3 当 50 时 板件的宽厚比104 0 b 腹板97 351093 644 088 22 8 1 2 41 b 通过验算 同理 设计计算其它上弦杆 第三节 端斜杆截面设计 第三节 端斜杆截面设计 1 初选截面 1 初选截面 选用腹板1 412 18 翼缘2 600 24 截面面积 惯性矩计算方法同上 2 刚度验算 2 刚度验算 单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计 26 88 62 x 100 43 73 y 通过验算 3 总体稳定验算 3 总体稳定验算 1 主力作用 由43 73 y 查表得 1 0 587 MPaMPa A N m I 4 117200587 0 80 91 16 362 1067 3324 1Im 通过验 算 2 主力 横向风力作用 端斜杆E0A1在主力作用下为受压杆件 在主力与横向力作用下为 压弯杆 附加力为横向力时 弯矩作用于主平面外 参照 钢桥规范 第4 2 2 条规定 对受压并在一个主平面内受弯曲的杆件 总稳定性 计算公式为 1 21 1 W M A N m 换算长细比91 57 45 1546 18 201133 8 1 y xy e hr rL 查表得 1 0 691 式中 系数 焊接杆件取1 8 h 杆件两翼缘板外缘距离 即截面宽度 h 460mm 因端斜杆采用H 形截面 且失稳平面为主桁平面 和弯矩作用平面不 一致 按 钢桥规范 第4 2 2 条 此 1 可以用作 2 单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计 27 MPaMPa A N m 73 20200691 015 015 080 91 19 362 1067 3324 1 所以应考虑弯矩因构件受压而增大所引用的值 1 75 0 16 362210000 88 621067 33244 1 11 2 2 2 2 1 1 m x EA Nn 式中 构件在弯矩作用平面内的长细比 E 钢材的弹性模量 MPa n1 压杆容许应力安全系数 主力组合时取用n1 1 7 应按 主力组合采用 主力加附加力组合时取用n1 1 4 应按主力加 附加力组合采用 MPa MPa 88 14020020 1587 0 93 113 147498 10023065 134 691 076 0 587 0 16 326 1067 3324 1 IIm 通过验算 3 主力 制动力作用 依照 钢桥规范 4 2 2 条规定 当验算的失稳平面和弯矩作用平面 一致时 2 1 0 MPaMPa A N m 73 20200691 015 015 050 88 19 362 1007 3205 1 所以应 考虑弯矩因构件受压而增大所引用的值 1 68 0 16 362210000 73431007 32054 1 11 2 2 2 2 1 1 m x EA Nn 单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计 28 MPa MPa 75 14620025 1587 0 18 106 186420 10023001 59 691 068 0 587 0 16 326 1007 3205 1 IIIm 通过验算 4 局部稳定验算 4 局部稳定验算 同上 见表3 1 第四节 中间斜杆截面设计 第四节 中间斜杆截面设计 以斜杆E4A5 为例 1 初选截面 1 初选截面 选用腹板1 428 10 翼缘2 460 16 截面面积 惯性矩计算方法同上 2 刚度验算 2 刚度验算 max y 85 29 100 通过验算 3 总体稳定验算 3 总体稳定验算 由 max y 85 29 查表内插得 1 0 5125 MPaMPa A N m m 50 1022005125 0 15 50 190 1086 952 1 通过验算 单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计 29 4 局部稳定验算 4 局部稳定验算 1 翼缘板 按照 钢桥规范 查表5 3 3 当 50 时 板件的宽厚比 514 0 b 翼缘板94 16529 8514 006 14 6 1 2 0 146 b 通过验算 2 腹板 按照 钢桥规范 查表5 3 3 当 50 时 板件的宽厚比104 0 b 腹板12 441029 854 080 42 0 1 8 42 b 通过验算 5 疲劳检算 5 疲劳检算 由表2 1 可知 Nmin 867 20kN Nmax 438 02kN 得 MPa A N j 01 54 56 160 1020 867 min min MPa A N j 28 27 56 160 1002 438 max max 98 1 28 27 01 54 max min 可知E4A5 为以压为主的拉压杆件 验算公式为 rdrn max rt rp 0 rdrn max 1 0 1 0 27 28 27 28MPa 1 0 0 38 130 70 49 67MPa 通过验算 单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计 30 6 拉力强度验算 6 拉力强度验算 杆件同时承受拉力 故还应验算其净截面的拉力强度 MPaMPa A N j x J 20026 32 56 160 1095 517 通过验算 第五节 吊杆截面设计 第五节 吊杆截面设计 1 初选截面 1 初选截面 选用腹板1 436 10 翼缘2 260 12 截面面积 惯性矩计算方法同上 2 刚度验算 2 刚度验算 钢桥规范 规定仅受拉力且长度 16m 的腹杆容许最大长细比为 180 由表3 1 可知 x 57 93 y 152 73 180 通过验算 3 疲劳强度验算 3 疲劳强度验算 吊杆无附加力 在主力作用下 吊杆除受到轴力外 还受到横向钢架 作用产 生的弯矩 故应检算轴力与弯矩共同作用下的疲劳 由表2 1 可知 Nmax 663 97kN Nmin 134 28kN 单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计 31 Mmax 91 83kN m Mmin 8 45kN m 吊杆A1E1 净截面积 2 96 94cmAj 毛惯性矩 4 38224cmImx 栓孔惯性矩 423 5541 4 223 22 12 13 2 12 1 4cmIx 净惯性矩 4 32683554138224cmIII xmxjx MPa W M A N j n j nman 51 127 32683 231083 81 96 94 1097 663 3 max max MPa W M A N j n j n 09 20 32683 231045 8 96 94 1028 134 3 minmin min 故MParr nd 42 107 09 2051 127 00 100 1 minmax MPart70 13070 13000 1 0 通过验算 单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计 32 局部稳定 总体稳定 疲劳验算 拉力强度 杆件名称 截面组合截面螺栓布置 Am Aj Ix Iy rx rylx ly 构造要 求 翼缘 腹板 项次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 单位 mm mm Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa 2 460 24115529 19 79 746 37 69 0 75 9 21 22 89 A1A3 1 412 18 294 96 250 80 38954 11 49 746 64 91 0 60 14 09 35 97 112 23 0 64 128 70 2 460 36160894 19 47 746 38 31 0 67 6 06 16 17 上弦杆 A3A5 1 388 24 424 32 358 08 58446 11 74 746 63 56 0 50 13 90 30 43 114 41 0 65 130 96 2 460 1680418 20 12 746 37 07 0 75 121 52 200 00 E0E2 1 428 12 198 56 169 12 25962 11 43 746 65 24 0 60 79 94 130 70 173 48 250 00 2 460 24115529 19 79 746 37 69 0 75 E2E4 1 412 18 294 96 250 80 38954 11 49 746 64 91 0 60 117 78 130 70 180 81 200 00 2 460 36163199 19 48 746 38 30 0 67 下弦杆 E4E4 1 412 24 430 08 363 84 58449 11 66 746 63 99 0 50 96 32 119 20 145 34 182 65 2 600 24147498 20 18 1269 62 88 0 75 12 13 22 89 E0A1 1 412 18 362 16 295 92 86420 15 45 1133 73 35 0 60 15 27 39 34 91 80 0 59 117 46 2 460 1679111 20 41 1269 62 19 0 63 A1E2 1 428 10 190 00 160 56 25960 11 69 997 85 29 0 60 115 88 130 70 160 08 200 00 2 460 2096526 20 29 1269 62 53 0 60 11 20 35 00 E2A3 1 420 12 234 40 197 60 32451 11 77 997 84 73 0 60 16 86 43 89 84 47 0 52 103 02 2 460 1679111 20 41 1269 62 19 0 63 14 06 42 80 A3E4 1 428 10 190 00 160 56 25960 11 69 997 85 29 0 60 16 94 44 12 7