桥梁midas分解

1、  单线铁路下承式栓焊支钢桁梁桥空间分析计算 目 录第一章 计算资料1第一节 基本资料1第二节 计算内容1第二章 桁架梁桥空间模型2第一节 调整后的构件截面尺寸2第二节 空间模型3第三章 恒载和活载作用下竖向变形3第一节 恒载作用下的竖向变形4第二节 活载作用下的竖向变形4第四章 主力和各项附力单独作用下的受力5第一节 主力单独作用下的受力5第二节 横风荷载单独作用下的受力8第三节 制动力单独作用下的受力12第五章 主力和各项附力组合作用下的受力13第一节 主力和横向附力组合作用下的受力13第二节 主力和纵向附力组合作用下的受力17第六章 自振特性计算19第一节 一阶振型计算19第二

2、节 二阶振型计算20第三节 三阶振型计算20第四节 四阶振型计算21 第五节 五阶振型计算22第七章 总结22 第一章 计算资料第一节 基本资料1、设计规范：铁路桥涵设计基本规范（TB10002D1-2005），铁路桥梁钢结构设计规范（TB10002D2-2005）。2、 结构轮廓尺寸： 计算跨度 L= 106.5m， 钢梁分10个节间， 节间长度 d=L/10=10.65 m， 主桁高度 H=11d/8= 14.64 m， 主桁中心距 B=5.75 m， 纵梁中心距 b= 2.0m，纵联计算宽度 B0= 5.30 m，采用明桥面，双侧人行道。3、材料：主桁杆件材料 Q345q，板厚40mm，

3、高强度螺栓采用 40B，精致螺栓采用 BL3，支座铸件采用 ZG35,辊轴采用 35 号锻钢。4、活载等级：中活荷载。5、恒载：结构自重根据实际计算，明桥面恒载、横向力、纵向力均按照铁路桥涵设计基本规范（TB10002D1-2005）6、连接：工厂采用焊接，工地采用高强度螺栓连接，人行道托架采用精致螺栓，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。第二节 计算内容1、全桥建模，汇总各杆件调整后的截面。 2、计算恒载、活载作用下竖向变形（图示和数值说明）。 3、计算主力、各项附加力单独作用的构件轴力、弯矩、轴向应力、弯曲应力、组合应力、支座

4、反力（图示和数值说明）。 4、根据规范要求计算主力和各项附加力组合作用下的构件轴力、弯矩、轴向应力、弯曲应力、组合应力、支座反力（图示和数值说明）。 5、计算结构前 5 阶自振模态。第二章 桁架梁桥空间模型第一节 调整后的构件截面尺寸采用如下构件截面建立桁架梁桥空间模型。表 2-1 桁架梁桥构件截面特征值表（单位 m）杆号名称 类型 截面形状 H B1（B）tw Tf1（tf）B2tf2c1下弦杆 E0E2 用户 H 型截面 0.460.460.010.0120.460.0122下弦杆 E2E4 用户 H 型截面 0.460.460.0180.0240.460.0243下弦杆 E4E5 用户

5、H 型截面 0.460.460.0240.0240.460.0244上弦杆 A1A3 用户 H 型截面 0.460.460.0180.0240.460.0245上弦杆 A3A5 用户 H 型截面 0.460.460.0240.0360.460.0366斜杆 E0A1 用户 H 型截面 0.460.60.0180.0240.60.0247斜杆 A1E2 用户 H 型截面 0.460.460.010.0160.460.0168斜杆 E2A3 用户 H 型截面 0.460.460.0120.020.460.029斜杆 A3E4 用户 H 型截面 0.460.460.010.0160.460.0161

6、0斜杆 E4A5 用户 H 型截面 0.460.460.010.0160.460.01611竖杆 用户 H 型截面 0.460.260.010.0120.260.01212横梁 用户 H 型截面 1.290.240.0120.0240.240.02413纵梁 用户 H 型截面 1.290.240.010.0160.240.01614下平纵联斜杆 用户 H 型截面* 0.2130.180.010.0120.180.01215制动撑架 用户 H 型截面* 0.2130.180.010.0120.180.01216桥门架楣杆 用户 槽钢 0.250.10.010.010.10.0117横联上横撑（端

7、)用户 槽钢 0.250.10.010.010.10.0118横联上横撑（中)用户 H 型截面 0.250.180.010.010.180.0119横联楣杆 用户 双角钢截面 0.080.1250.010.01 0.0120上平纵联斜杆 用户 H 型截面 0.250.180.010.010.180.0121纵联间水平斜杆用户 角钢* 0.10.10.010.01 22纵联间横向连接用户 角钢* 0.090.090.010.01 第二节 空间模型 建立后的空间模型如下图所示： 提取研究的主桁杆件编号如下图所示：主桁杆件各构件特征值如下图所示：主桁杆件各构件特征值如下图所示：第三章 恒载和活载作用

8、下竖向变形第一节 恒载作用下的竖向变形 恒载作用下的变形形状如下图所示，最大竖向位移在跨中处，为37.5mm。支座处竖向位移最小，为零。 第二节 活载作用下的竖向变形 活载作用下，桁梁的竖向变形如下图所示。最大值也发生在跨中，为92mm，据铁路桥涵设计基本规范TB10002D1-2005规定可知，简支钢桁梁在列车静活载作用下的竖向容许挠度值为L/900=109.9mm，故本钢桁梁桥满足容许挠度要求。第四章 主力和各项附力单独作用下的受力第一节 主力单独作用下的受力 由铁路桥涵基本规范TB10002D1-2005可知，主力包括桥梁恒载、列车静活载和横向摇摆力，横向附力主要是横向风力，纵向附力主要

9、是制动力（牵引力）。主力作用下的轴力 活载加载系数未考虑活载均衡发展系数，主力作用作用下主桁杆件的最大和最小轴力如下图由此可知，主桁杆件最大轴力为E4E5杆4170KN，最小轴力为A3A5杆5121KN。 4.1.2 主力作用下的轴向应力 主力作用下主桁杆件的最大和最小轴向应力如下图：由图可知，主力作用下主桁的最大轴向应力为E2E4杆 214MPa，最小轴向应力为A3A5杆 -120MPa。 4.1.3 主力作用下的弯矩 主力作用下的最大和最小弯矩如图所示：由此可知，主桁杆件最大弯矩为 A1A3杆 45KN·m，最小轴力为A1A3杆45 KN·m。 4.1.4 主力作用下的

10、弯曲应力 主力作用下主桁杆件的最大和最小弯曲应力如下图：由图可知，主力作用下主桁的最大轴向应力 E0E2杆 69MPa，最小轴向应力为 E0E2 杆-69MPa。 4.1.5 主力作用下的组合应力 主力作用下主桁杆件的最大和最小组合应力如下图：由图可知，主力作用下主桁的最大组合应力 E2E4 杆260MPa，最小轴向应力为 A1A3杆-155MPa。 4.1.6 主力作用下的支座反力 主力作用下支座的最大和最小反力如下图(单位：KN)：由图可知，在主力作用下，支座竖向反力最大为 3189KN，最小为 672KN。 由铁路桥梁钢结构设计规范 TB10002D2-2005，钢材 Q345q 的轴向

11、应力容许值为 200MPa，弯曲应力容许值为 210MPa，以上应力均满足规范要求。第二节 横风荷载单独作用下的受力4.2.1 横风荷载作用下的轴力 考虑横风荷载时，要区分桥上有车情况和无车情况。当桥上有车通过时，横向风力作用面积大，对结构受力的影响也就更大。因此，根据规范，分别计算无车横风荷载和有车横风荷载作用下的结构受力。无车横风荷载作用下的轴力如下图所示，最大轴力为 E0E2 杆371KN，最小轴力为E4E5杆-300KN。有车横风荷载作用下的轴力如下图所示，最大轴力为 E0E2 杆430KN，最小轴力为 E4E5杆394KN。4.2.2 横风荷载作用下的弯矩 无车横风荷载作用下的轴力如

12、下图所示，最大弯矩为 E0A1杆 124KN·m，最小弯矩为 E0A1杆-89KN·m。有车横风荷载作用下的轴力如下图所示，最大弯矩为 E0A1 杆 103KN·m，最小弯矩为 E0A1杆-105KN·m。4.2.3 横风荷载作用下的轴向应力 无车横风荷载作用下的轴向应力如下图所示，最大轴向应力为 E0E2 杆24MPa，最小轴向应力为 E2E4杆-18MPa。有车横风荷载作用下的轴向应力如下图所示，最大轴向应力为 E0E2 杆28MPa，最小轴向应力为 E2E42 杆-25MPa。4.2.4 横风荷载作用下的弯曲应力 无车横风荷载作用下的弯曲应力如下图

13、所示，最大弯曲应力为 E0A1 杆19MPa，最小弯曲应力为 E0A1杆-20MPa。有车横风荷载作用下的弯曲应力如下图所示，最大弯曲应力为 E0A1 杆16MPa，最小弯曲应力为 E0A1杆-16MPa。4.2.5 横风荷载作用下的组合应力 无车横风荷载作用下的组合应力如下图所示，最大组合应力为 E0E2 杆43MPa，最小组合应力为E1A0 杆-42MPa。有车横风荷载作用下的组合应力如下图所示，最大组合应力为 E0E2 杆44MPa，最小组合应力为 E1A1 杆-34MPa。4.2.6 横风荷载作用下的支座反力 无车横风荷载作用下的支座反力如下图所示(单位：KN)有车横风荷载作用下的支座

14、反力如下图所示(单位：KN)4.2.7 横风荷载作用下的桥门架效应 上平纵联所受的横向力是经由两端的桥门架传至下弦节点 ，使端斜杆和下弦杆产生附加内力，端斜杆受弯变形如图所示。（此图为无车横风荷载作用）第三节 制动力单独作用下的受力 制动力作用下的轴力 制动力作用下的轴力如下图所示，最大轴力为 E0E2杆 188KN，最小轴力为E0A1杆-4KN。4.3.2 制动力作用下的弯矩 制动力作用下的弯矩如下图所示，最大弯矩为 E0E2杆8KN·m，最小弯矩为E0E2 杆-5KN·m。4.3.3 制动力作用下的轴向应力制动力作用下的轴向应力如下图所示，最大轴向应力为 E0E2 杆1

15、2MPa.4.3.4 制动力作用下的弯曲应力 制动力作用下的弯曲应力如下图所示，最大弯曲应力为 E2E4 杆 4MPa.4.3.5 制动力作用下的组合应力 制动力作用下的组合应力如下图所示，最大组合应力为 E0E2 杆12MPa.4.3.6 制动力作用下的支座反力 制动力作用下的支座反力如下图所示(单位：KN):第五章 主力和各项附力组合作用下的受力第一节 主力和横向附力组合作用下的受力据铁路桥涵设计基本规范 TB10002D1-2005，桥梁设计时，应仅考虑主力与一个方向（横桥向或顺桥向）的附加力相结合。因此，在检验荷载组合效应时，分别将主力+横向附加力组合和主力+纵向附加力组合。 横向附力

16、主要为横向风荷载，因此主力+横向附力组合作用是恒载、活载、横向摇摆力和横向风力的组合作用。 5.1.1 主力+横向附力组合作用下的轴力 主力+横向附力组合作用下的最大和最小轴力如图所示，最大轴力为 E4E5杆3827KN，最小轴力为 A3A5杆-5403KN。5.1.2 主力+横向附力组合作用下的弯矩 主力+横向附力组合作用下的最大和最小弯矩如图所示，最大弯矩为 E0E2杆 40KN·m，最小弯矩为 E0E2杆-40 KN·m。5.1.3 主力+横向附力组合作用下的轴向应力 主力+横向附力组合作用下的最大和最小轴向应力如图所示，最大轴向应力为 A1E2 杆168MPa，最小

17、轴向应力为 E0E2杆-153MPa。 主力+横向附力组合作用下的弯曲应力 主力+横向附力组合作用下的最大和最小弯曲应力如图所示，最大弯曲应力为 E0E2 杆 16MPa，最小弯曲应力为 E0E2杆-16Mpa5.1.5 主力+横向附力组合作用下的组合应力 主力+横向附力组合作用下的最大和最小组合应力如图所示，最大组合应力为 E0E2 杆 136MPa，最小组合应力为 E0A1 杆-102MPa。5.1.6 恒载+活载+横向摇摆力组合作用下的支座反力 恒载+活载+横向摇摆力组合作用下的最大和最小支座反力如图所示（单位：KN）由规范可知，根据各种结构的不同荷载组合，应该将材料的基本容许应力乘以不

18、同的提高系数，主力+风力时，相应的容许应力为 1.2，钢材 Q345q的轴向应力基本容许值为 200MPa，弯曲应力基本容许值为 210MPa，提高后分别为 240 MPa 和 252 MPa，以上应力都小于容许应力，满足规范要求。 第二节 主力和纵向附力组合作用下的受力纵向附力主要为制动力，因此主力+纵向附力组合作用是恒载、活载、横向摇摆力和制动力的组合作用。 5.2.1 主力和纵向附力组合作用下的轴力 主力和纵向附力组合作用下的最大和最小轴力如图所示，最大轴力为 A1E2杆3083KN，最小轴力为 A3A5杆-5805KN。5.2.2 主力和纵向附力组合作用下的弯矩 主力和纵向附力组合作用下的最大和最小弯矩如图所示， 最大弯矩为 A1A3杆 41KN·m，最小弯矩为 A1A3杆-41 KN·m。5.2.3 主力和纵向附力组合作用下的轴向应力 主力和纵向附力组合作用下的最大和最小轴向应力如图所示，最大轴向应力为 A1E2杆 162MPa