长安大学钢结构课程设计

钢结构课程设计钢结构课程设计 班级 班级 姓名 姓名 学号 学号 指导老师 指导老师 1 设计资料 1 跨度和桥面宽度 1 标准跨径 30m 2 计算跨径 29 2m 3 桥面宽度 12 6 2 0 5m 采用混凝土防撞护栏 线荷载按 7 5kN m 2 技术标准 设计荷载 公路 I 级 3 主要材料 1 混凝土标号为 C40 2 钢材为 Q345c 3 螺栓与栓钉按规范要求设计 2 设计要求 1 结构要求 1 仅考虑自重与活载内力 施工按先架设钢梁 在现场浇筑混凝土桥面 板 2 桥面铺装为 60mm 混凝土桥面铺装 3 横截面图与立面图 如下图 2 设计参数 1 C40 混凝土材料特性 密度为 2600kg m3 fck 26 8MPa fcd 18 4MPa ftk 2 40MPa ftd 1 65MPa 弹性模量 Ec 3 25 104MPa 2 Q345c 钢材的材料特性 弹性模量 Es 2 1 105MPa 密度为 7850kg m3 轴向容许应力 200MPa 弯曲应力 w 210MPa 剪应力 120MPa 端部承压应力 300MPa 3 本设计中重力加速度 g 10N kg 3 截面拟定及顶板有效宽度的计算 按照要求钢箱梁截面采用下图所示形式 根据 公路桥涵钢结构设计规范 JTJ025 86 规定 钢筋混凝土翼缘板有效分布宽度采用下列三种宽度中 的最小值 be min l0 3 S b1 12hf min 10000 2500 3700 2500mm 4 截面几何性质 1 有效分布宽度混凝土顶板截面积 Ac 0 25 25 0 625m2 有效分布宽度范围内混凝土顶板对自身截面形心的惯性矩 Ic 1 12 25 0 252 0 00326m4 钢梁截面积 As 700 16 45 2 1500 16 85560mm2 钢梁对自身截面形心的惯性矩 Ic 1 12 700 452 700 45 7252 2 1 12 16 14003 3 6784 1010m m4 2 截面换算 46 6 c s E E E 混凝土翼缘板的换算面积 则换算截面如下图 mm b b E e eq 387 组合梁换算截面面积 2 0 182 0m A AA E c s 混凝土板和钢梁形心之间的距离 mma875 2 250 750 组合梁截面形心至混凝土板形心的距离 ma A A a s c 411 0 0 组合梁截面形心至钢梁形心的距离 ma A A a E c s 465 0 0 组合梁换算截面惯性矩 4 00 0787 0 maaA I II cs E c s 换算截面中和轴距截面下缘距离 a 1215mm 换算截面抗扭惯性矩 IT4 1 168 109mm4 5 作用效应计算 1 永久作用效应计算 1 一期恒载 G1 钢梁自重和未硬化现浇混凝土重量 G1 23kN m 2 二期恒载 G2 本设计采用混凝土防撞护栏 按单侧 7 5kN m 线荷载计 全桥宽每延米桥面铺装重量为 0 06 26 12 6 19 656kN m 为了设计方便 近似按钢梁平均分配重量考虑 则 G2 8 664kN m 由上述计算得每片组合梁每延米总重为 G G1 G2 23 8 664 31 664kN m 由此计算出简支组合梁永久作用效应 如下表 永久作用效应计算表 弯矩 kN m 剪力 kN 作用种类 作用集度 kN m 计算跨径 m 跨中L 4 跨支点L 4 跨 G1232451 341838 505335 8167 9 G28 664923 4692 56126 563 25 G31 664 29 2 3374 752531 06462 3231 15 2 可变作用效应计算 公路 I 级车道荷载的均布荷载标准值 qk 和集中荷载标准值 Pk 为 qk 10 5kN m 计算弯矩时 Pk 560 180 50 5 29 2 5 180 kN 384 36kN 计算剪力时 Pk 384 36 1 2kN 461 232kN 1 冲击系数计算 结构的基频 f 4 11Hz 由于 1 5Hz f 14Hz 则 0 1767lnf 0 0157 0 234 2 汽车荷载横向分布系数 1 跨中及 L 4 处荷载横向分布系数计算 修正的刚性横梁法 ai2 12502 37502 2 则 0 94 1 号梁影响线 173 0 3750 94 0 4 1 109 0 12503750 94 0 4 1 391 0 12503750 94 0 4 1 673 0 3750 94 0 4 1 2 2 14 2 13 2 12 2 2 11 i i i i a a a a 车辆荷载最不利布载方式如下图 0 5P 4 0 5 0 701 0 148 P mcq1 解得 mcq1 0 849 2 号梁影响线 109 0 12503750 94 0 4 1 203 0 1250 94 0 4 1 297 0 1250 94 0 4 1 391 0 12503750 94 0 4 1 2 24 2 2 23 2 2 22 2 21 i i i i a a a a 车辆荷载最不利布载方式如下图 0 5P 4 0 5 0 400 0 216 P mcq2 解得 mcq2 0 616 2 支点处荷载横向分布系数 杠杆法 1 号梁影响线 0 5P 1 10 0 5P 0 38 P mop1 得 mop1 0 74 2 号梁影响线 0 5P 1 00 0 5P 0 28 0 5P 0 48 P mop2 得 mop2 0 88 0 5P 0 12 0 5P 0 64 P mop2 得 mop2 0 764 则 f 215kN mm2 1 67 单个栓钉抗剪承载力 mmmmam T Nn a N I VVV T NfAfEAN NfA NfEA mmA fAfEAN n V n QGG sccsV s ccs s sccsV 266200266 0 3 1 722355 63957 7 0 43 0 min 639577 0 8461643 0 47 254 7 043 0 0 21 2 取 个栓钉 则排布置由截面图 每片钢梁每 本设计栓钉沿桥轴线方向间距 200mm 横桥方向间距 175mm 栓钉到钢 梁翼缘板边缘的净距离为 175mm 满足规范要求 栓钉沿跨度方向均匀布置 每片梁单位长度内栓钉布置如下图 8 组合梁挠度验算 1 第一受力阶段 施工阶段 钢梁的挠度计算按荷载组合短期效应 因此仅考虑施工阶段的恒载 g1 简 支梁在均布荷载下的挠度计算按下公式 mmf l IE ql IE lqq f cscs 67 48 600 29200 80 28 600384 5 384 5 44 21 即 满足要求 2 第二受力阶段 使用阶段 考虑一期 二期恒载和车辆活载的作用 使用阶段挠度按下式计算 mmf l IE ql IE lqq f ss 67 48 600 29200 60 33 600384 5 384 5 0 4 0 4 21 即 满足要求 9 组合梁整体稳定性验算 主梁换算截面绕纵轴惯性矩 i 1 12 45 7003 2 1 12 1400