钢结构课程设计--简支钢板梁桥解析

1、本科生课程设计报告书教学单位专 业班 级学生姓名学 号指导教师钢结构设计原理课程设计一、设计目的1 、巩固、提高、充实和运用所学的钢结构课程有关理论知识；2 、培养和锻炼独立工作能力及分析和解决实际问题的能力；3 、为将来毕业设计打下基础。二、设计要求必须符合钢结构设计规范 GBJ17-88规定的有关设计公式及设计内容。三、设计题目按照表格中所给设计任务条件，进行简支钢板梁桥的主梁设计，截面都采用焊接双轴对 称工型截面。FH I H H | HHl H Id四、设计内容包括主梁的截面选择、变截面设计、截面校核、翼缘焊缝计算、腹板加劲肋配置、支座 处支承加劲肋设计等内容，并画出设计后的主梁构造图

2、。五、已知条件跨度：14米 钢号：Q345 焊条号：E50恒荷载标准值：88kN活载标准值：196kN集中荷载个数：6个集中荷载跨度C=2米六、其它说明1、恒、活荷载的分项系数分别为1.2、1.4 ；2、 表中恒荷载标准值包括主梁上的次梁自重，且集中荷载F是恒、活荷载通过次梁传 到主梁上；3、主梁自重估计值均为q =4kN/m，且主梁钢板采用手工焊接；4、主梁允许最大挠度值 Vt/H-1/400 ；5、主梁的截面建筑容许最大高度为 2500mm。七、设计过程主梁设计1、荷载和内力的计算及内力图的绘制何载标准值设计值恒荷载88kN88kNX 1.2 = 105.6kN活何载196kN196kNX

3、 1.4 = 274.4kN合计Fk= 284kNF= 380kN主梁自重标准值qGK =4kN/m，设计值为q =1.2 4kN/m = 4.8kN /m。则主梁最大剪力（支座处）为6ql （64.8汉14）Vmax = xF 十勺=Q80十kN =1173.6kN2 222 丿最大弯矩（跨中）为max2Rql；2 8I 7-F 5F 3F/ 21330F4 4.84* 22 一 86计算需要的截面模量为wf 籍曙mm /4342 10亦1 1 1HIJiU JhU J JiUhHliJZX1731 “绘上 *rnj6rCL13C.4-冋尸R,4_76(J,8b?0二 jr / t- 12J

4、jL2、试选截面确定腹板高度h) 建筑允许最大高度hmaX = 2500mm 按刚度条件，梁的最小高度为f|295hmin66400 14000mm = 1286 mm1.285 勺0Vt/I1.285 0 经济梁高，按经验公式hce =7 3 Wx - 300= 1401mm取梁的腹板高度为h0 = 1400mm确定腹板厚度tw按抗剪要求腹板厚度为匕九2嚅鷹mm=56mm按经验公式 tw _ ho /11 h：140/11cm = 1.1cm取腹板厚度 tw =12mm确定翼缘尺寸每个翼缘所需截面积为Wxtwh014342。0312140022Af Imm =7444mmh0614006丿翼

5、缘宽度为b h/5 h/3 =1400/5 1400/3mm = 280 467mm 取 b = 320mm翼缘厚度为t =Af/b =7444/320mm = 23.3mm 取 t = 26mm3、截面验算梁的截面几何参数h = h02 t = 1400 2 26 mm 二 1452mmh12 t/2 = 1400 2 26/2 mm = 1426mmIxLbh-b-twh031 32 145.230.8 1403 cm 1120419cm412 12Wx2Ix2 11204193cm145.23=15433cmA 二 twhb 2bt 二 1.2 140 2 32 2.6 cm = 344

6、.4cm2强度验算64442.4 101.05 15433 103 验算抗弯强度N/mm2 = 274.1N/mm2 f = 295N/ mm2 验算抗剪强度Vmaxs 1173.6 103320 26 713 700 12 35024 N /mmIxtw1120419 104 1222=77.4N/mm : fv =170N/mm 主梁的支承处以及支承次梁处均配置支承加劲肋，故不验算局部承压强度（即 验算折算应力（腹板端部）:1 匕2 2N /mm =277N/mmMmaxho/24442.4 106 1400/2lx1120419 104MkJ9010332026713n/VS1 =-1

7、xtw则折算应力为二zs -.； 】2 3 , = 2772 3 8.42 N / mm2 = 277.4N/mm2 ： 1.1 f = 324.5N/mm2 刚度验算全部永久荷载与可变荷载的标准值在梁跨中产生的最大弯矩为1只=丄 6 284284 4 15 kN=1024kN21120419 104 122 2mm = 8.4N /mmZ2930 汇 154 052 一 8-1 284 7.52284 6 -284 6-284 6 kN m=2389.5kN mV 5M kll 1.3 48EI5 2389.5 106 140001Vj 154 = V =1.3 48 2.06 105 11

8、20419 104 623l4004、变截面的设计l / 7处改变截面变截面位置和端部截面尺寸 梁的截面在半跨内通常做一次改变，可以节约钢材，一般在距支座 比较经济。此处的弯矩M：=2270.4kN m，剪力 VT130.4kN变截面所需的翼缘宽度2270.4 1061.05 2953 mm= 7.330 106mm3b t 二 Wh-twh03/6/h/ = 7.330 106 1452-12 14003/6 /14262 mm2 = 3143mm2令厚度t =26mm不变，采用b丄200mm仍满足各项要求。变截面后强度验算 变截面的几何参数Ix 200 14523 - 200 -12140

9、0mm4 =8.03 109mm412 b h3 - b -tw ho I122lx2 8.03 1091452mm3 =1.106 107mm3S1 二匕1入/2 =200 26 1426/2 mm3 =3.71 10124 140003 54mm3卜 hsyho43.71 106140012 1400 mm3 = 6.65 106mm3 变截面强度验算a.验算抗弯强度2270.4 106_ M-xW1.05 1.106 107 *N / m m22 =195.5N / mm : f = 295N/mmb.验算抗剪强度VSI x tw1130.4 103 6.65 10698.03 1012

10、2 2 2N /mm =78.0N/mm : fv=170N/mmc. 验算折算应力（腹板端部）M h/2lx22704 106 T/2N/mm28.03 102= 197.91N /mmVS1I x tw1130.4 103 3.71 1068.03 1 09 1 22 2N / mm =43.52N/mm则折算应力为zs =巧 +3弓 =臼97912+3x43522N/mnf =211.8N/mnf 1.1f =3245N/mnf 变截面刚度验算跨中有6个间距（C =2m ）相等的集中荷载Fk =284kN,近似折算成均布荷载 qk =且 4 = 5 = 147kN /mm ,变截面位置在

11、距支座丨/ 7处，即-1/7。C2最大相对挠度为Vt _ 5 q3l 384 EIx-1+3.2L ： 3 4-3：Ix1 3.2112041 1049i 8.03X0!疋4-3沁73、5、翼缘焊缝设计支座处VmaxS1hf:1.4Ix ffw变截面处mm = 1.39mm1173.6 103 3.71 10691.4 8.03 109 200hf4lxffw1130.4 1 03 320 2 6 7131.4 1120419 104 200mm 二 2.14mm对于手工焊hfmin _1.5、tmax =1.5 . 26 = 7.65mm，采用 hf = 10mm。设计和布置其腹板加劲肋hg

12、/tw 400/12 =116.7 80、235/fy =66，并且 h/tw ： 170. 235/fy =140，应配置横向加劲肋。按构造要求横向加劲肋的间距应为a _ 0.5h0二0.5 1400mm二700mm，a乞2h。=2 1400mm = 2800mm。故在两个次梁与主梁连接处之间应增设一个横向加劲肋，加劲肋之间的间距取为a = 2000mm ,加劲肋成对布置于腹板两侧，如图所示，1、计算区格腹板的局部稳定仅布置横向加劲肋，由于 =0，故按公式+1 1进行计算Rr丿丿2、临界应力计算二cr的计算：由于主梁受压翼缘扭转受到约束h0/twfy1400/12X177345 二 0.79

13、9 ： 0.85235贝，二 cr =f =295N/mm2 cr 的计算：a/h。=2000/1400=1.4 1.0，故h/tw41 j5.34+4(h/a f1400/12X4仆 *5.34+4(1400/2000 2345235= 1.28 0.8贝U cr 二 1-0.59-0.8 % 二 1 -0.59 1.28-0.8 丨 170N /mm 121.856N/mm23、各区格计算腹板局部稳定计算区 格内力应力计算结果区 格I平均剪力V =(11736+1130.4 y2kN =1152kN平均弯矩M =(0+22704/2kN m=11352kN mT =V /(htw )= 1

14、152x103/(14002)N/mm2 =68.6N /mm2a =M /W1=11352 x 106/16005985MN/mnf = 709N/mnf满 足区 格 n平均剪力V =(817.6+760.8 y2kN =789.2kN平均弯矩M =(22704 +38036 y2kN m=303RN mT =V /(hotw )=789.2如03/(1400心2 N /mm2 = 47.0N /mm2r=M/W=3037106 /1600598N1N /mnf = 1897N/mm2满 足区 格平均剪力V =(428 + 351.2)/2kN =389.6kN平均弯矩M =08033十41

15、736y2kN m=3988BkN mt = V /(hotw )322= 389.6 汽10 /(1400 汉 12)N/mm = 23.2 N/mm =M /W1=39886汇 10 /16005985MN /mnf = 249.1N / mnf满 足区 格IV平均剪力V=(384+0)/2KN=142KN平均弯矩M=(4173.6+4442.4)=4308KN.m=V /(h0tw )322=1420 心400X2 )N/mm =8.45N/mmM /W=4308兀 106 /1600598571N / mm2 = 269.1N/mm1公式日 FL(“0，叭,295，“121.856)S

16、丿 E丿4、加劲肋的设计横向加劲肋采用对称布置，其尺寸为 外伸宽度为bs 兰仏+40 J1400+40 mm=86.7mm30I 30 丿取 bs =90mm。厚度为、bs 90ts _mm = 6mm1515取 ts =6mm。5、支座支承加劲肋的设计 支座加劲肋的宽度为支座处翼缘的宽度*e = 200mm ,则支座支承加劲肋采用200mm 16mm 支座支承加加劲肋计算，如图所示16 048.5A 二 1.6 20 14.85 1.2 cm2 = 49.82cm21J21.6 2031 、+ 疋 14.85 汉 1.23 Cm4 12=1068.81cm4查表得,=0.935，（ b类）R _1237.2 103A 0.935 49.82 102N/mm2=265.6N / mm2 :二 295N / mm2支座加劲肋端部刨平顶紧，其端部承压应力，得Cce1237.2 10316 200N/mm2=