单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计

1、单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计第一章 设计资料第一节 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=80+(50-50) ×0.2=80，要求L=80m的改为L=92m，钢梁分10个节间，节间长度d=L/10=9.2m，主桁高度H=11d/8=11×9.2/8=12.65m，主桁中心距B=6.4m，纵梁中心距b=2.0m，纵梁计算宽度B0=5.95m，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B

2、L3，支座铸件采用ZG35II、辊轴采用35号锻钢。4 活载等级：中活载。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23m

3、m。高强度螺栓设计预拉力P=200kN，抗滑移系数0=0.45。第二节 设计内容1主桁杆件内力计算；2主桁杆件截面设计3弦杆拼接计算和下弦端节点设计；4挠度验算和上拱度设计；第三节 设计要求1 主桁内力计算结果和截面设计计算结果汇总成表格。2主桁内力计算表格项目包括：l、p、Np、k、Nk、1、1f、(1)Nk、a、纵联风力、桥门架效应风力与弯矩、制动力与弯矩、NI、NII、NIII、NC、疲劳计算内力Nnmin、Nnmax、弯矩Mnmin、Mnmax；3主桁内力计算推荐采用Microsoft Excel电子表格辅助完成。4步骤清楚，计算正确，文图工整。第二章 主桁杆件内力计算第一节 主力作用

4、下主桁杆件内力计算1恒载 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1下弦杆制动力计算解得x=8.588m故桥上活载总重=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：制动力弦，斜杆：吊杆：其余计算内力见表2-1。2 吊杆疲劳弯矩作用在纵梁上的恒载p=9.73KN|m由恒载产生纵梁对横梁的作用力Np=72.5858KN当L=14.92m和a=0.5时，k=60.988KNm由活载产生纵梁对横梁的作用力由恒载产生的简支梁弯矩由静活载产生的简支梁弯矩冲击系数 第五节 主桁杆件内力组合1主力组合2主力和附加力组合

5、 表2.1 主桁杆件内力计算恒载摇摆力仅有轴力杆件加载长度l顶点位?面积?总面积?NpkNk=k?1+?(1+?)Nkaamax-a?(1+?)NkNS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MIIINC=maxNI,NII/1.2,NIII/1.251+?fNn=Np+(1+?f)Nk吊杆下端弯矩MBmmmkNkN/mkNkNkNkNkNkNkNkNkNkN?mkNkN?mkNkNkN?m1234567891011121314151617181920212

6、223242526A1A3000.200-43.40-43.40-781.2046.33-2010.721.244-2501.340.31230.01241.0021-2506.59-31.62-123.34-3319.41-3442.75-3319.41A3A574.600.400-65.11-65.11-1171.9845.03-2931.901.244-3647.280.32130.00341.0006-3649.47-51.09-199.24-4872.54-5071.77-4872.54E0E274.600.10024.4124.41439.3847.751165.581.24414

7、49.980.30300.02171.00361455.20165.42300.2163.94224.982060.002424.142284.9833.721.161791.45E2E474.600.30056.9756.971025.4645.402586.441.2443217.530.31870.00601.00103220.75295.16535.66220.084541.375077.034761.454541.371.164025.73E4E4'74.600.50067.8267.821220.7644.563022.061.2443759.440.32470.00001

8、.00003759.44321.10582.75214.485301.305884.055515.785301.301.164726.35E0A174.600.100-41.51-41.51-747.1847.75-1982.101.244-2465.730.30300.02171.0036-2474.61-108.69-3221.79-3330.48131.4959.0066.3132.8048.681596.701986.290.29260.03211.00541997.022578.242578.241.162433.398.29-0.5179.22-40.40-50.26-11.564

9、311.88902.9815-149.85-149.85-149.851.16534.3658.02-25.1149.81-1250.73-1555.910.26680.05791.0097-1571.00-1986.08-1986.081.16-1865.9316.582.0563.53130.24162.02-2.56192.88661.4811239.97239.97239.971.16-264.0049.7318.4551.20944.641175.130.21200.11271.01881197.221446.341446.341.161344.9024.87-4.6158.20-2

10、68.30-333.77-0.74641.07111.1785-393.35-393.35-393.351.16-62.1141.44-12.8152.79-676.24-841.240.09860.22611.0377-872.95-955.93-955.931.16-867.4233.168.2054.80449.36559.00-0.14840.47311.0789603.11603.11603.111.16438.28竖杆EiAi14.920.5007.467.46134.2860.99454.991.510687.030.19540.12931.0216701.87836.15836

11、.151.33739.428.38,87.26内力组合581.22影响线活载附加力疲劳计算内力A1E20.10032.291.244杆件名称单位1.2440.100-23.061.244E4A50.100-4.611.244-82.98下弦杆斜杆A3E4E2A30.10013.84项次上弦杆-415.08249.12第三章 主桁杆件截面设计通过验算。无需验算。3 拉力强度验算拉拉杆件验算式：式中线路系数=1.0，损伤修正系数=1.0，板厚修正系数拉拉杆件验算式：换算长细比，查表得式中系数，焊接杆件取1.8；杆件两翼缘板外缘距离，即截面宽度，。因端斜杆采用H形截面，且失稳平面为主桁平面，和弯矩作

12、用平面不一致。按钢桥规范第条，此可用作。所以应考虑弯矩因构件受压而增大所引用的值式中构件在弯矩作用平面内的长细比； 钢材的弹性模量（MPa）; 压杆容许应力安全系数。主力组合时取用，应按主力组合采用；主力加附加力组合时取用，应按主力加附加力组合采用。主力+制动力作用依照钢桥规范条规定，当验算的失稳平面和弯矩作用平面一致时，所以应考虑弯矩因构件受压而增大所引用的值局部稳定验算同上，见表3.1。第四节 中间斜杆截面设计(2) 腹板5 疲劳检算可知 E4A5为以压为主的拉压杆件，验算公式为第六节 腹杆高强度螺栓计算按照钢桥规范第条，高强度螺栓容许抗滑承载力为：式中高强螺栓的容许抗滑承载力；高强螺栓连

13、接处的抗滑面数；高强螺栓连接的钢材表面抗滑移系数，不大于0.45；高强螺栓的设计预拉力，为；安全系数，采用1.7。主桁腹杆杆端高强度螺栓个数n应满足。为杆件的承载力，对于主桁杆件：受拉杆件；受压杆件；受拉压杆件。一下各取一杆件举例说明：1拉杆杆件承载力 螺栓数个；2压杆杆件承载力 螺栓数个；（至少取7排，共80个）3拉压杆杆件承载力 螺栓数个。第四章 弦杆拼接计算和下弦端节点设计第一节 E2节点弦杆拼接计算1 拼接板截面设计钢桥规范第 条规定，主桁受拉杆件拼接板净面积应比被拼接杆件净面积大10。根据前面表3-1 计算结果， 杆(2-460×16，1-428×12)一半净面积

14、为杆(2-460×36，1-412×32)一半净面积为节点板选用厚度一块节点板作为外拼接板提供的面积(取杆件高度46cm 部分)初选内拼接板为4-200×32 (一侧两块)，两块内拼接板净面积为内外拼接板净面积为通过验算。2 拼接螺栓和拼接板长度单抗滑面高强螺栓的容许承载力为：一侧节点板(外拼接板)所需高强螺栓 数：个(至少取12 排，共48 个)一侧两块内拼接板所需高强螺栓数：个(至少取12 排，共48 个)3 内拼接板长度内拼接板一侧48个高强度螺栓，排成12排，端距取50mm，其长度为第二节 E0节点弦杆拼接计算1 拼接板截面设计根据前面表3-1 计算结果，

15、E0E2 杆(2-460×16，1-428×12)一半净面积为节点板选用厚度一块节点板作为外拼接板提供的面积(取杆件高度46cm 部分)初选内拼接板为4-200×16 (一侧两块)，两块内拼接板净面积为内外拼接板净面积为通过验算。2 拼接螺栓和拼接板长度单抗滑面高强螺栓的容许承载力为：一侧节点板(外拼接板)所需高强螺栓：个(至少取5 排，共20个)一侧两块内拼接板所需高强螺栓数：个(至少取5 排，共20个)第三节 下弦端节点设计根据端横梁高度、端斜杆一侧计算高强度螺栓数60.66个(至少取7排，共2×(6×6+1×4)80个)、节点板

16、(弦杆一侧外拼接板)计算高强螺栓数16.68个(至少取5排、共20个，实际取7排、共28个)、一侧内拼接板计算高强螺栓数为18.63 个(至少取5排，共20个)、长度为940 mm 等要求，画图、布置、设计下弦端节点如下图第五章 挠度计算和预拱度设计第一节 挠度计算全桥满布单位均布荷载时简支桁架跨中挠度为：式中单位集中荷载作用在跨中时各杆件内力；全桥满布单位均布荷载时各杆内力，即杆件影响线总面积；、桁架各杆长度和毛截面积；钢材的弹性模量。跨中单位集中荷载作用下各杆内力分别为弦杆斜杆吊杆：其余竖杆 。式中、 分别为影响线顶点位置及桁高；斜杆与弦杆夹角。挠度计算见表5-1表3 钢桁架单位均布荷载挠

17、度计算表0.22951492-43.4-0.730.015 0.4426.241492-65.1-1.450.031 0.1154149224.410.360.008 0.3463.04149256.971.090.019 0.5393.2874667.821.820.022 0.1362.21268-41.5-0.620.009 0.1190126832.290.620.013 0.1234.41268-23.1-0.620.007 0.1190126813.840.620.005 0.11901268-4.61-0.620.002 0.510610267.4610.007 恒载产生的挠度：活载产生的挠度：式中 为影响线长、顶点时每片主桁的换算均布静活载。第二节 预拱度设计钢桥规范要求当恒载和静活载挠度超过跨度的