土木工程重载运输下铁路简支钢桁梁桥加固设计说明

1、XXXX 大学大学毕业设计设计名称设计名称重载运输下的铁路简支钢桁梁桥加固设计重载运输下的铁路简支钢桁梁桥加固设计姓 名 _学 号 _学 院 土木工程学院专业班级 桥梁工程班_指导教师 重载运输下铁路简支钢桁梁桥加固设计专业：土木工程 ：XX 指导老师：XX 2 / 115摘 要 该铁路桥位于省嘉峪关市境，建于上世纪 60 年代，共三跨，全长184 米，其中两跨为上承式简支钢桁梁桥，跨度均为 64 米。一跨为预应力混凝土简支梁桥，跨度为 28.7 米。由于钢桥服役年限较长，且桥上交通运输量的逐年增长与运输速度的不断提高，桥梁安全运营可能存在隐患。本设计根据铁路桥梁标准中活载与今后将施行的重载运

2、营要求,依照铁路桥梁检定规对此钢桁桥的各受力杆件强度、连接点强度、横向刚度等进行相关检算、分析。通过计算得出此钢桥在重载作用下，下弦杆与部分节点板承载力不足。依据铁路桥涵设计基本规与铁路桥梁钢结构设计规对该钢桥采用增加重力式桥墩的方法进行加固，并给出相应的加固设计计算。经分析验算每片上承式简支钢桁梁加固方案合理、能够实现预定的加固要求，加固后该桥的承载力能满足目前与今后重载运营指标，符合设计任务的要求。关键词 铁路钢桁梁桥，承载力验算，加固设计，增加重力式桥墩，节点板ABSTRACTABSTRACTWithin the territory of the railway bridge is lo

3、cated in the city of Jia Yu Guan in gansu province, built in the 1960s, a total of three cross, two of the cross for the simply supported steel 3 / 115truss bearing type, a cross for prestressed concrete beam bridge. Because the service life of steel bridge is longer, and traffic on the bridge incre

4、ased year by year, and the constant improvement of the transportation speed. Bridges safety operation there may be a hidden danger. According to the railway bridge standard live load and the future will be implemented overload operation requirements and in accordance withthe railway bridge verificat

5、ion code, we checked the main girder of steel bridge bar,and vertical and horizontal beams, longitudinal and transverse stiffness etc related check computation analysis. Found the steel bridge under the effect of overloading, the bearing capacity of the bottom chord and partial node plate. According

6、 tohe basic specifications for design of railway bridgesandthe railway bridge girder steel structure design specification,we shall increase in main girder of the steel bridge reinforcement scheme, and gives the corresponding reinforcement design. Through analysis and calculation, the calculation of

7、this reinforcement scheme is correct and reasonable .After strengthening, the bridge bearing capacity and lateral stiffness is strong enough to meet current and future load safety operational indicators, and is in line with the requirements of design task.KeyKey words:words: Railway steel truss Bear

8、ing capacity Is checked and reinforcement Increase in main girder Prestreessing 目录前言前言 6 61.1 国现役钢桥概况 61.2 本课题在国外的研究状况与发展趋势 61.3 课题目的与意义 71.4 工程概况 81.5 设计主要容 9第一章全桥结构与构件图第一章全桥结构与构件图 10101.1 全桥构造布置 101.2 主桁杆件截面组成表 121.3 上下平纵联杆件截面组成与尺寸表 141.4 端、中横联杆件截面组成与尺寸表 161.5 纵横梁截面组成与尺寸表 17 4 / 1151.6 纵梁间横联杆件截面组成

9、与尺寸 181.7 小结 18第二章桥梁各杆件截面几何特性计算第二章桥梁各杆件截面几何特性计算 19192.1 主桁杆件截面几何特性计算 192.2 纵梁与横梁截面几何特性计算 272.3 上下平纵联杆件截面几何特性计算 302.4 主桁杆件与纵横梁毛截面几何特性值汇总表 312.5 主桁杆件因栓孔损失的截面几何特性值计算 322.6 主桁杆件与纵横梁净截面几何特性值计算表 342.7 小结 35第三章桥梁结构检算中构件有效面积计算第三章桥梁结构检算中构件有效面积计算 36363.1 无缀板受压杆件有效面积计算 363.2 有缀板受压杆件有效面积计算 403.3 受压杆件按缀板强度检算时杆件有

10、效面积计算 433.4 主桁受拉杆件有效面积计算 453.5 各杆件连接或接头的有效面积计算 48第四章主桁各杆件影响线面积计算第四章主桁各杆件影响线面积计算 57574.1 各杆件影响线图 57第五章主桁杆件承载力检定计算第五章主桁杆件承载力检定计算 61615.1 主桁杆件检定容许换算均布活载K计算 615.2 主桁杆件与连接接头检定承载系数 K 值计算表 61第六章主桁节点板的承载力检定计算第六章主桁节点板的承载力检定计算 65656.1 节点板的抗撕裂强度检算 656.2 节点板的法向应力检定计算 696.2.2 节点板法向应力检算 746.3 节点板水平剪应力检定计算 75第七章纵横

11、梁检算第七章纵横梁检算 78787.1 横梁与主梁连接验算 78第八章桥梁平纵联、横联长细比检算第八章桥梁平纵联、横联长细比检算 80808.1 主桁平纵联长细比检算 808.2 横联长细比检算 81第九章建立有限元分析模型对结构检算分析第九章建立有限元分析模型对结构检算分析 84849.1 恒载的施加 849.2 横向附加力的施加 849.3 纵向附加力的施加 869.4 列车活载的施加 869.5 接触网杆荷载的施加 889.6 检算荷载组合与检算应力标准 909.7 中-活载加网杆作用下 MIDAS软件检算 91 5 / 1159.8 重载加网杆作用下 MIDAS软件检算 95第十章增加

12、桥墩的加固法第十章增加桥墩的加固法 10110110.1 加重力式桥墩 10110.2 对杆件进行验算与加固 10610.34H节点板加固后的检算 11010.4 施工方案 11310.5 小结 117参考文献参考文献 118118答答 119119 6 / 115前言1.1 国现役钢桥概况钢桥因其有许多优点如钢材的抗拉、抗剪、抗压强度高，自重轻，跨越能力强，钢桥施工速度快等而广泛的应用于各种领域，当钢结构服役到一定年限时，其强度、刚度与稳定性不满足现今运营要求，此时应对钢结构进行必要的检测、检算，找出结构存在的缺陷，并采取相应措施进行加固和修复。在桥梁工程中，钢结构得到广泛的应用。由于现今交

13、通运输量大幅增长、行车密度与车辆载重日益增加，现役钢桥中有相当一部分已满足不了承载能力和使用性能上的运营要求。据统计，我国现有铁路钢桥3300 多座，其中将近有一半是解放前建造的，而且其中绝大多数是中小跨度的桥梁，跨度小于 32m 的钢桥约占钢桥总数的 70 %，这些桥梁大多数修建时采用的设计荷载等级低，用现行的荷载等级检验大都承载力不足。为了能满足当前和今后的运输发展需要，提高桥梁设计荷载等级势在必行，这就需要对钢桥进行加固改造。1.2 本课题在国外的研究状况与发展趋势目前，我国加固钢桥的方法主要可分为：不改变原结构受力体系（如加大构件截面、采用新材料等） 、改变结构受力体系（简支变连续、施

14、加体外预应力、增加主桁片、增加支墩、施加斜拉索等） 。其中前种方法实际运用较多，理论和技术也相对比较成熟。改变结构体系的加固方法也有不少运用，如加桁片、增加支墩等对提高桥梁的刚度和竖向承载力有很大的作 7 / 115用，但用这些方法时还要考虑到实际状况是否允许，要因地制宜。预应力加固钢桥方面的实践在我国寥寥可数。目前国还没有关于预应力加固钢桥系统的研究成果，只有一两篇文章涉与到此容，且研究容的深度和广度还远远不够。而在国外预应力加固钢桁架桥已经被广泛的运用了。且有较完整的理论体系。英国的 Monmouth 铁路桥是一个上承式的锻铁桁架桥，其跨度为 45.27m。在桥建成之后一段时间，曾经采用增

15、加下部箱形截面对来原有结构进行了加固。但是后来箱形截面部产生严重腐蚀，导致横截面面积减小。因此 1957 年，对两根下弦杆利用四根高强钢筋施加了预应力。钢筋对称地布置在弦杆的周围，并在距离为 39.0m 的两个装配焊接锚固区间进行拉。八根钢筋用液压千斤顶同时进行拉。预应力增加了 5.56mm 的反拱度。为了减小钢筋的下垂，在中间每隔 4.47m 设置一个永久性的柔性支撑。为避免钢筋腐蚀，将其包裹在外包塑料的密封材料中，并将拉端突出的螺纹端也用塑料套管进行保护。1.3 课题目的与意义本设计是土木工程桥梁专业方向毕业生在校期间最后一次全面性、总结性的教学实践环节。它既是本专业学生在教师指导下运用所

16、学知识与技能解决具体问题的一次初步尝试，又是本专业学生走向工作岗位前的一次“实战演习” 。其目的主要有以下几个方面：（1）通过本次毕业设计，提高学生综合运用所学的基本理论知识解决实际工程问题的能力，使学生受到工程技术和科学技术的基本训练以与工程技术人员所必需的综合训练。（2）勇于创新，并能正确地将独创精神与科学态度相结合，培养学生 8 / 115实事、谦虚谨慎的科学态度和刻苦钻研、勇于创新的科学品质。（3）初步掌握钢桁梁桥检算、加固设计流程和方法，严格要求学生，使学生在步入工作岗位后，可以较快的适应工作，缩短理论到实践的过渡时间。1.4 工程概况此钢桁梁桥是一座上承式钢桁梁桥。该桥建于 196

17、0 年，该桥上部结构是由 2-64 米的简支上承式钢桁梁桥+1-27 米的预应力混凝土简支梁桥组成。每跨钢桥是由两个主桁片组成，通过上下平纵联、中间横联、端横联等构件将两片桁架连接成空间整体。两片主桁的中心间距为 4m，桁架高 8m，每跨钢桥有 8 个节间，每个节间长度 8m。桁架从端部起每隔 8m 在上弦节点处安装有横梁,横梁高 1.45m，纵梁安装在钢横梁上， ，纵梁中心距为 2m，梁高 1.45m。在纵梁腹板侧面每隔 4m 处安装有悬臂托架，人行道安装在悬臂托架上。预应力混凝土桥跨是由两片 27.7m 的预应力混凝土 T 型梁通过湿接缝和横隔板相连组成的。该桥下部结构是由一个工字型墩身截

18、面重力式桥墩、一个工字型墩身截面高墩与两个桥台组成。其中 1 号重力式桥墩高44.37m，2 号重力式桥墩高 78.13m，基础均为矩形截面的沉井基础。线路情况：该桥是单线、平坡（4）直线桥梁。荷载：该桥设计荷载采用中活载，基本风压强度取 800Pa，恒载，摇摆力，制动力，横纵向风力。地质情况：河床为卵石土，基本承载力=1000KPa。o近年来随着经济的快速发展，铁路运输量大大增加，列车荷载也随之增大，由于该桥建于上世纪六十年代，建设年代早，服役时间长，无电气 9 / 115化设施，设计荷载值也偏低，而今荷载增大车速提高，该桥出现承载力和横向刚度不足等安全隐患。具体表现为：钢桁梁部分节点板有撕

19、裂裂纹，部分铆钉脱落，较多铆钉有一定锈蚀，个别铆钉锈蚀非常严重。经采用有限元结构软件建模检算分析，该桥横向刚度偏低，还有部分杆件和节点板承载力不足，远不能满足重载运输的要求，因此需要进行加固改造。使该桥在重载运输作用时，能够安全运营并满足基本运营指标。1.5 设计主要容1 1计算容计算容1）桥梁整体结构竖向承载能力检算2）钢桁梁桥竖向承载力加固方案的选定3）结构加固前后的整体承载力计算；4）加固前后各个杆件与节点板的力和应力计算。2 2出图容出图容1）全桥加固总体布置图；2）节点构造图； 3）结构加固局部构造图。本设计中采取对于采取增加支墩的加固方法，因桥梁所处的地方河沟较窄，河面距离桥跨结构

20、下部有将近九十多米的高差，在此处进行下部结构的施工场地狭小且施工设备运到沟底相当困难。 10 / 115第一章 全桥结构与构件图1.1 全桥构造布置此铁路钢桥为 64m 上承式钢桁梁桥，共有 8 个节间，每个节间跨度为8m，主桁高度 8m。桥面系主要由纵梁、横梁与纵梁之间的连接系组成。纵梁间的中心距为 2m,梁高 1.45m，每跨 8m,共计 8 跨。该桥的纵梁安置于横梁的上翼缘上。在桁架的每个上弦节点处都安装有横梁，梁高 1.45m,共计9 片。主桁两端的端竖杆下方还安装有两片起重横梁，其与主桁上弦杆节点处的横梁尺寸一样。主桁由上弦杆、下弦杆、腹杆组成。上弦杆包括杆件X1 ，X2 ，X3，下

21、弦杆包括杆件 X4，X5 ,斜杆包括杆件 F1，F2，F3，F4，竖杆包括 S1，S2，S3，S4。上平纵联横撑代号，上平纵联斜杆代号，2015 ，制动横撑代号，. .下平纵联平面图下11161718191FC1FC平纵联横撑代号，下平纵联斜杆代号，2337()HS竖杆下方横撑2221。主桁的端部有端横联，中间每处的竖杆安装有中横联。为了方面说明，14现将桥梁的布置示意图列如下：图 1-1-1 桥面系 11 / 115图 1-1-2 纵横梁侧立面图图 1-1-3 上平纵联平面图图 1-1-4 主桁侧立面图图 1-1-5 上平纵联平面图图 1-1 桥梁的布置示意图 12 / 1151.2 主桁杆

22、件截面组成表主桁杆件均为组合杆件，杆件 F2，S2，S4，F4 均带缀板，为工字型截面，杆件 F3 带缀板为箱形截面，其它杆件均为实腹工字型截面杆件。杆件截面具体组成如下表 1-1：表 1-1 杆件截面组成表杆件图示尺寸杆1F4200 120 12腹1420 10 翼2600 12 2333.84mAcm杆2F（缀板厚10mm）24200162245.76mAcm杆2X4200 120 12腹1420 10 翼2600 14 2357.84mAcm杆3X4200 120 12腹1410 14 翼2600 9 翼2600 12 2457.24mAcm 13 / 115杆2S4S（空缀）4140

23、90 10288mAcm杆（实腹）3S4150 100 14腹1430 9 3625 2170.86mAcm杆（实腹）5X4200 120 124600 9 1410 14 2421.24mAcm杆（实腹）1S4150 100 141430 9 3625 2170.86mAcm杆1X4200 120 121420 9 2600 9 2293.64mAcm杆4X4200 120 121420 9 2600 9 2293.64mAcm杆3F2490102440 12 14 / 1152173.6mAcm杆4F（缀板厚10mm）4200 120 122147.84mAcm1.3 上下平纵联杆件截面组

24、成与尺寸表表 1-2 上平纵联杆件截面表 15缀板厚 16mm宽 210mm475 75 811缀板厚 16mm宽 210mm475 75 81619缀板厚 16mm宽 210mm475 75 817缀板厚 16mm宽 210mm475 75 818缀板厚 16mm宽 210mm475 75 8横撑20缀板厚 16mm宽 210mm4100 75 8表 1-3 下平纵联杆件截面表 15 / 11522缀板厚 10mm高 130mm2140 90 102114填板厚 10mm高 100mm2120 80 1223填板厚 10mm高 100mm2120 80 121.4 端、中横联杆件截面组成与尺

25、寸表表 1-4 端横联斜杆截面组成表1H缀板厚 10mm高 130mm表 1-5 端横联下方起重横梁截面组成表1H4100 100 1211440 102234.24mAcm4686301.40 xIcm41920.18yIcm表 1-6 中横联杆件截面组成表5H缀板厚 10mm高 130mm 16 / 1156H缀板厚 10mm高 80mm7H缀板厚 10mm高 110mm1.5 纵横梁截面组成与尺寸表表 1-7 纵梁、横梁截面组成表横梁截面图与栓孔位图4100 100 1211440 10纵梁截面图与栓孔位图4150 100 1411440 91.6 纵梁间横联杆件截面组成与尺寸表 1-8

26、 纵梁间横向联结系杆件截面组成（尺寸单位：mm）Z12Z12Z13Z13填板厚 12Z14Z1490 90 10Z15Z1590 90 10 17 / 1151.7 小结本章对全桥的杆件进行了系统的编号并对尺寸和拼接构成进行了提取，一一将其列表以方便以后章节的检算与设计。第二章 桥梁各杆件截面几何特性计算2.1 主桁杆件截面几何特性计算依据铁路桥梁检定规 （以后简称检规 ）对桁架各杆件检算时需要先求出杆件截面毛截面面积与对自身对称轴的惯性矩，在计算时将不规则截面划分成规则图形，可运用平行移轴定理求得。，杆件计算如下：1X4X图 2-1毛截面积：22 60 0.942 0.94 18.8 1.2

27、4 12 1.2293.64mAcm 对 x 轴惯性矩：3333220.9 6042 0.91.2 18.812 1.224 (1.2 18.8 110.5 )4 (12 1.2 1.05 )12121212xI 446149.37cm对 y 轴惯性矩：3333220.9 4260 0.918.8 1.21.2 1224 (18.8 1.2 21.5 )4 (12 1.2 16.1 )12121212yI 242 60 0.9 22.55117828.12cm 18 / 115栓孔损失惯性矩： 47162.18xIcm422311.05yIcm得净截面惯性矩： 438987.19xjIcm49

28、5517.07yjIcm杆件计算如下：2X图 2-2毛截面积：22 60 1.44 18.8 1.24 12 1.242357.84mAcm 对 x 轴惯性矩：33332242 11.4 601.2 18.812 1.2224 (1.2 18.8 11.1 )4 (12 1.2 1.1 )12121212xI 464256.45cm对 y 轴惯性矩：333221 4260 1.418.8 1.22 (60 1.4 22.3 )4 (18.8 1.2 21 )121212yI 3241.2 124 (12 1.2 15.6 )144261.5612cm 栓孔损失惯性矩： 48865.47xIcm

29、426093.45yIcm得净截面惯性矩： 455390.98xjIcm4118168.11yjIcm杆件计算如下：3X图 2-3 19 / 115毛截面积：24 (20 12 1.2) 1.241 1.42 60 0.92 60 1.2457.24mAcm 对 x 轴惯性矩：3332233441 1.410.8 1.21.2 204410.71212120.9 601.2 60=89894.261212xIcm （+10. 8 1. 2 1. 3）（+20 1. 2） +22对 y 轴惯性矩：33322332241.4 411.2 10.820 1.24 (1.2 10.8 14.3 )4

30、(1.2 20 20.3 )12121260 0.960 1.22 (60 0.9 21.35 )2 (60 1.2 22.4 )180246.55cm1212yI 栓孔损失惯性矩： 424314.55xIcm440610.62yIcm得净截面惯性矩： 465579.71xjIcm4139635.93yjIcm杆件计算如下：5X图 2-4毛截面积：mA 24 (20 12 1.2) 1.24 60 0.941 1.4421.24cm 对 x 轴惯性矩：3332241 1.410.8 1.21.2 2041.3410.7121212xI （+10. 8 1. 2）+ （+20 1. 2）+ 20

31、 / 115340.9 60=79094.2512cm4对 y 轴惯性矩：33322332241.4 411.2 10.820 1.2414.6420.612121260 0.960 0.9(+60 0.9 21.65 )+(+60 0.9 22.55 )=165899.841212yIcm （+10. 8 1. 2）+ （+20 1. 2）+22栓孔损失惯性矩： 421427.59xIcm437381.52yIcm得净截面惯性矩： 457666.66xjIcm4128518.32yjIcm杆件计算如下：1F图 2-5毛截面积：22 60 1.242 14 18.8 1.24 12 1.233

32、3.84mAcm 对 x 轴惯性矩：3333221.2 6042 11.2 18.812 1.224 (1.2 18.8 11.1 )4 (12 1.2 1.1 )12121212xI 457056.41cm对 y 轴惯性矩：333221 421.2 6018.8 1.22 (60 1.2 22.4 )4 (18.8 1.2 21.2 )121212yI 21 / 1153241.2 124(12 1.2 15.8 )134083.4812cm栓孔损失惯性矩： 48184.67xIcmyI423965.08cm得净截面惯性矩： 448871.74xjIcm4110118.4yjIcm杆件计算如

33、下：2F图 2-6毛截面积：24 (18.4 1.620 1.6)245.76mAcm对 x 轴惯性矩：33221.6 2018.4 1.64 (1.6 20 10.5 )4 (18.4 1.6 1.3 )1212xI 418602.8cm对 y 轴惯性矩：yI 332220 1.61.6 18.44 (1.6 20 22.2 )4(18.4 1.6 12.2 )1212483960.63cm杆件计算如下：3F 22 / 115图 2-7毛截面积：4 (8 1 9 1)44 1.2 2mA 2173.6cm对 x 轴惯性矩：xI 31.2 442 (12)33221 91 84 (1 9 17

34、.5 )4(8 1 21.5 )1212 443099.47cm对 y 轴惯性矩：3332221.2 441 91 82 (44 1.2 22.4 )4 (1 9 21.3 )4(8 1 16.8 )121212yI 478536.71cm栓孔损失惯性矩： 45510.34xIcm49707.31yIcm得净截面惯性矩： 437589.13xjIcm468829.4yjIcm杆件计算如下：4F 23 / 115图 2-8毛截面积：4 (18.8 1.2)4 1.2 2mA 2147.84cm对 x 轴惯性矩：xI33221.2 18.812 1.24 (18.8 1.2 11.1 )4 (12

35、 1.2 1.1 )1212 413852.95cm对 y 轴惯性矩：33221.2 18.812 1.24 (18.8 1.2 22.4 )4 (12 1.2 17 )1212yI 462627.25cm杆件计算如下：3S图 2-9毛截面积：0.9 434 (13.6 1.4)4 (1.4 10)mA 2170.86cm对 x 轴惯性矩： 24 / 1153332243 0.91.4 13.610 1.44 (1.4 13.6 8.65 )4 (10 1.4 1.15 )121212xI 46958.18cm对 y 轴惯性矩：333220.9 431.4 1013.6 1.44 (10 1.

36、4 18 )4 (13.6 1.4 22.3 )121212yI 462459.74cm栓孔损失惯性矩： 419.42xIcm44918.78yIcm得净截面惯性矩： 46938.76xjIcm457540.96yjIcm截面计算如下：1S图 2-10毛截面积：0.9 434 (13.6 1.4)4 (1.4 10)mA 2170.86cm对 x 轴惯性矩：3332243 0.91.4 13.610 1.44 (1.4 13.6 8.65 )4 (10 1.4 1.15 )121212xI 46958.18cm对 y 轴惯性矩：333220.9 431.4 1013.6 1.44 (10 1.

37、4 18 )4 (13.6 1.4 22.3 )121212yI 25 / 115=462459.74cm栓孔损失惯性矩： 419.42xIcm44918.78yIcm得净截面惯性矩： 46938.76xjIcm457540.96yjIcm截面计算如下：2S4S图 2-11毛截面积： 288mAcm对 x 轴惯性矩：33221 13194 (13 1 (0.45 1 6.5 )4 (1 9 (0.450.5 )1212xI 44054.35cm对 y 轴惯性矩：yI332213 1914 (13 1 (230.5) )4 (1 9 (234.5) )1212 438893.33cm2.2 纵梁

38、与横梁截面几何特性计算纵横梁的截面也是组合截面，需要对其截面几何特性进行计算，以便利用其截面特性进行有限元建模。 26 / 115图 2-12 横梁截面图（尺寸单位：mm）截面组成： 4100 100 1211440 10毛截面积：24 (10 10 1.2) 1.2 144 1234.24mAcm 对 x 轴惯性矩：3332241 1441.2 8.810 1.241.2 8.8 66.941.2 10 71.9=686301.40121212xIcm （+）+ （+）对 y 轴惯性矩：333224144 18.8 1.21.2 1041.2 8.8 1.141.2 10 5.5 =1920

39、.18121212yIcm （+）+ （+）栓孔损失面积： 22 2.3 3.415.64Acm栓孔损失惯性矩： xI242 2.3 3.4 66.569163.99cm得净截面几何特性值：2218.6jAcm4617137.41xjIcm41920.18yjIcm 27 / 115图 2-13 纵梁截面图（尺寸单位：mm）截面组成： 4150 100 1411440 9毛截面积：24 (15 10 1.4) 1.4 144 0.9261.76mAcm对 x 轴惯性矩：3332240.9 1441.4 8.615 1.4466.841.4 15 71.8121212828708.02xIcm

40、（+1. 4 8. 6）+ （+） 对 y 轴惯性矩：33322144 0.98.6 1.41.4 1541.15415 7.951212122251.92yIcm （+1. 4 8. 6）+ （+1. 4） 栓孔损失面积： 217.022 2.3 3.7Acm栓孔损失惯性矩： xI242 2.3 3.7 65.573020.06cm得净截面几何特性值：2244.74jAcm4755687.96xjIcm42251.92yjIcm 28 / 1152.3 上下平纵联杆件截面几何特性计算制动横撑杆件截面组成： 2120 80 10毛截面几何特性：238mAcm4556.64xIcm4348.67

41、yIcm245.12mAcm4651.32xIcm4525.67yIcm下平纵联斜杆毛截面几何特性：222222.261244.522mAcmcm4891xIcm4597.68yIcm图 2-14 上平纵联斜杆（尺寸单位：mm）毛截面面积：24 (7.57.50.8) 0.845.44mAcm对 x 轴惯性矩：33220.8 6.76.77.5 0.84 ()0.8 6.7 (11 0.8()4 ()7.5 0.8 (11 0.4) )12212xI 43784.14cm对 y 轴惯性矩：33226.7 0.80.8 7.57.54 (6.7 0.8 (0.80.4 )4 (0.8 7.5 (

42、0.8) )12122yI 29 / 1154641.38cm图 2-15 上平纵联横撑（尺寸单位：mm）毛截面面积：24 (107.50.8) 0.853.44mAcm对 x 轴惯性矩：33220.8 9.27.5 0.84 ()0.8 9.2 (11 0.84.6)4 ()7.5 0.8 (11 0.4) )1212xI 43828.81cm对 y 轴惯性矩：33229.2 0.80.8 7.57.54 (9.2 0.8 (0.80.4) )4 (0.8 7.5 (0.8) )12122yI 4653.32cm2.4 主桁杆件与纵横梁毛截面几何特性值汇总表表 2-1 主桁杆件与纵横梁毛截面

43、几何特性值汇总表杆件mA( () )2cmxI( () )4cmyI( () )4cm1X4X293.6446149.37117828.12 30 / 1152X357.8464256.45144261.563X457.2489894.26180246.555X421.2479094.25165899.841S170.866958.1862459.743S170.866958.1862459.742S4S884054.3538893.331F333.8457056.41134083.482F245.7618602.883960.633F173.643099.4778536.714F147.84

44、13852.9562627.252.5 主桁杆件主桁杆件因栓孔损失的截面几何特性值截面几何特性值计算由于此钢桥上的杆件连接都是采用铆接的，杆件上的铆栓孔较多，因而其对杆件的净截面积与惯性矩造成的损失挺大，在进行有限元建模时用的是杆件的净截面几何特性值，故在计算过程中需要除去栓孔所带来的截面几何特性值的损失。表 2-2 栓孔位置图与损失惯矩计算表F2F4S2S4 均为有缀板杆件其上钻孔较少，算净截面几何特性值时按无钻孔计杆件图示计算容1X左右一样22244 2.3 2.1 (30 13)4 2.3 2.1 9122.3 3.37162.1812xIcm 31 / 1152248 2.3 2.1

45、(23 1.05)2 2.3 3.3(237.4)22311.05yIcm 28 2.3 2.12 2.3 3.353.82Acm 2X22344 2.3 2.6 174 2.3 2.6 9122.3 3.48865.4712xIcm 2248 2.3 2.6 (23 1.3)2 2.3 3.4(237.9)26093.45yIcm 28 2.3 (1.2 1.4)2 2.3 (1.2 2 1)53.82Acm 3X左右一样222344 2.3 2.1 264 2.3 3.3 1714 2.3 3.3 922.3 3.824314.5512xIcm 22244 2.3 2.1 (23 1.05

46、)8 2.3 3.3(23 1.65)2 2.3 3.8 (23 8.6)40610.62yIcm 24 2.3 2.1 8 2.3 3.32 2.3 3.897.52Acm 4X22244 2.3 2.1 (30 13)4 2.3 2.1 9122.3 3.37162.1812xIcm 2248 2.3 2.1 (23 1.05)2 2.3 3.3(237.4)22311.05yIcm 28 2.3 2.12 2.3 3.353.82Acm 5X222344 2.3 1.8 (304)4 2.3 3 (30 13)14 2.3 3 922.3 3.821427.5912xIcm 22244

47、2.3 1.8 (230.9)8 2.3 3(23 1.5)2 2.3 3.8 (23 8.3)37381.52yIcm 24 2.3 1.88 2.3 32 2.3 3.889.24Acm 32 / 1151F22344 2.3 2.4 174 2.3 2.4 9122.3 3.48184.6712xIcm 2248 2.3 (23 1.2)2.42 2.33.4 (239.2)23965.08yIcm 28 2.3 2.42 2.3 2.459.8Acm 3S3412 2.3 3.719.4212xIcm242 2.3 3.7 (236)4918.78yIcm22 2.3 3.717.02

48、Acm2.6 主桁杆件与纵横梁净截面几何特性值计算表表 2-3 杆件截面净截面几何特性数据表杆件Ix（）4mIy（）4mA（）2mY（）mz（）mX10.00038987 0.0009551710.0239820.30.23X20.00055391 0.0011816810.0294360.30.23X30.00065580 0.0013963590.0359720.30.23X40.00038987 0.0009551710.0239820.30.23X50.00057667 0.0012851830.03320.30.23F10.00048872 0.0011011840.0274040.

49、30.23F20.00018603 0.0008396060.0245760.2050.23F30.00037589 0.0006882940.0153360.220.23F40.00013853 0.0006262730.0147840.2050.23S10.00006939 0.000575410.0153840.15450.23S20.00004054 0.0003889330.00880.14450.23S30.00006939 0.000575410.0153840.15450.23S40.00004054 0.0003889330.00880.14450.23 33 / 115所得

50、到的杆件截面都是组合截面，有限元建模中仅有标准型钢截面供直接输入，故计算净截面几何特性值是为了有限元分析建模时直接输入净截面数据便于分析。另外我们上述计算中所用的 x 轴实际上对应与有限元建模中局部坐标系的 y 轴，相应的计算中 y 轴则对应局部坐标系 z 轴。上述表格中的的 y,z 值是相应于有限元中截面在该轴方向最边缘纤维点离中性轴的距离，其便于有限元程序分析计算杆件截面的最大组合应力。2.7 小结本节为了对以后对杆件应力的检算因此对桥梁的各个杆件的截面特性值进行了计算，且一一汇列成表方便以后章节使用。第三章 桥梁结构检算中构件有效面积计算 34 / 1153.1 无缀板受压杆件有效面积计

51、算由于桁架杆件中，有一部分主要承受压力，需要按照检规计算压杆的受压承载力是否满足规要求，故需要按照要求对压杆的有效面积进行计算。考虑到受压杆件稳定性的要求，也需要计算杆件轴心受压容许应力这件系数，需要用到杆件长细比，计算主桁杆件长细比时其计算长度应按下表计算：表 3-1杆 件弯曲平面计算长度0l弦 杆面与面外l面00.9l端斜杆，端立杆，连续梁中间指点处立柱厚斜杆作为桥门架时面外l面00.8l无相交和无交叉面外l面1l与杆件相交或相交叉（不包括与拉杆相交叉）面外l面1l主桁桁架的腹杆与拉杆相交叉面外0.7l无交叉面与面外2l面1l于拉杆相交叉面外20.7l纵向与横向联结系与杆件相交叉或相交叉（

52、不包括与拉杆相交叉）面1l 35 / 115面外2l受压杆件截面的有效面积应按式计算：0A1）节点 00.9gAA2）节点外 0gAA式中 受压杆件容许应力折减系数，应按规附录表取值；杆件的毛截面积（） 。gA2cm连接或接头的有效面积计算方法与受拉杆件一样。受压杆件容许应力折减系数 应按杆件的长细比确定。应按下00列计算确定：1、整体杆件在两个平面与组合杆件在与缀条或缀板面向垂直的平面发生弯曲时，为计算长度与回转半径之比，即：0；2、用缀板时，式中 缀板平面，杆件按整体00lr2201截面计算的长细比； 分肢的长细比（分肢的计算长度为两相邻缀1板上最边缘铆钉间距离） 。杆计算如下：1X桁架平

53、面与平面外杆件的计算长度：800 xylllcm 毛截面几何特性值： 2293.64mAcm446149.37xIcm4117828.12yIcm截面回转半径： 12.54xxmIrcmA20.03yymIrcmA杆件长细比： 63.80 xxxlr39.94yyylr据中较大者查表得：xy0.722 36 / 115节点有效面积： 200.90.9 293.64264.28mAAcm节点外有效面积： 200.722 293.64212.01mAAcm杆计算如下：2X桁架平面与平面外杆件的计算长度：800 xylllcm 毛截面几何特性值： 2357.84mAcm截面回转半径： 13.40 x

54、xmIrcmA20.08yymIrcmA杆件长细比： 59.70 xxxlr39.84yyylr据中较大者查表得：xy0.746节点有效面积： 200.90.9 357.84322.06mAAcm节点外有效面积： 200.746 357.84266.95mAAcm杆计算如下：3X桁架平面与平面外杆件的计算长度：800 xylllcm 毛截面几何特性值： 2457.24mAcm截面回转半径： 14.02xxmIrcmA19.85yymIrcmA杆件长细比： 40.30yyylr57.06xxxlr据中较大者查表得：xy0.763节点有效面积： 200.90.9 457.29411.56mAAcm

55、节点外有效面积： 200.763 457.29348.91mAAcm杆计算如下：1F杆件几何长度： 11.31lm 37 / 115毛截面几何特性值： 2333.84mAcm桁架平面杆件计算长度： xl 0.8904.8lcm桁架平面外杆件计算长度： yl 1131lcm截面回转半径： 13.07xxmIrcmA20.04yymIrcmA杆件长细： 69.23xxxlr56.44yyylr据中较大者查表得：xy0.690节点有效面积： 200.90.9 333.84300.46mAAcm节点外有效面积： 200.69 333.84230.35mAAcm杆计算如下：1S杆件几何长度： 800lc

56、m毛截面几何特性值： 2170.86mAcm桁架平面杆件计算长度： xl 0.9720lcm桁架平面外杆件计算长度： yl 800lcm截面回转半径： 6.38yymIrcmA19.12xxmIrcmA杆件长细 ： 112.85xxxlr41.84yyylr据中较大者查表得：xy0.455节点有效面积： 200.90.9 170.86153.77mAAcm节点外有效面积： 200.455 170.8677.74mAAcm杆计算如下：3S杆件几何长度： 800lcm 38 / 115毛截面几何特性值： 2170.86mAcm桁架平面杆件计算长度： xl 0.8640lcm桁架平面外杆件计算长度：

57、 yl 800lcm截面回转半径： 6.38yymIrcmA19.12xxmIrcmA杆件长细 ： 100.31xxxlr41.84yyylr据中较大者查表得：xy0.518节点有效面积： 200.90.9 170.86153.77mAAcm节点外有效面积 200.518 170.8688.51mAAcm3.2 有缀板受压杆件有效面积计算当为有缀板的杆件时，其长细比的计算与无缀板杆件不一样，应按照检规的相应要求来计算。并用最后计算得到的长细比来查轴心受压杆件容许应力折减系数 。杆受压计算如下：2F与缀板截面相垂直的面弯曲时：杆件计算长度： 904.8lcm截面几何特性值： 418602.8xI

58、cm2245.76mAcm截面回转半径： 8.7xxmIrcmA长细比： 00104xlr缀板面弯曲时：杆件计算长度：1131lcm 39 / 115截面几何特性值： 489293.96yIcm2285.76mAcm截面回转半径： 17.68ymIrcmA长细比： 63.97lr分肢长细比计算长度： 156lcm相应截面几何特性值：44734.4yIcm2122.88mAcm相应截面回转半径： 6.21ymIrcmA125.12lr有效长细比： 220168.73据两个面长细比的较大者查表得：0.5节点有效面积： 200.90.9 245.76221.18mAAcm节点外有效面积： 200.5

59、 245.76122.88mAAcm杆件计算如下：3F与缀板截面相垂直的面弯曲时：杆件计算长度： 00.8ll截面几何特性值： 443099.47xIcm2173.6mAcm截面回转半径：15.76ymIrcmA长细比： 057.41缀板面弯曲时：杆件计算长度：1131lcm截面几何特性值：490023.54yIcm2255.6mAcm 40 / 115截面回转半径： 18.77xymIrcmA长细比： 60.26ylr分肢长细比计算长度： 144lcm相应截面几何特性值：4477.47yIcm286.8mAcm相应截面回转半径： 2.35yymIrcmA161.28ylr有效长细比： 220

60、185.94据两个面长细比的较大者查表得：0.623节点有效面积： 200.90.9 173.6156.24mAAcm节点外有效面积： 200.623 173.6108.15mAAcm杆件计算如下：4F与缀板截面相垂直的面弯曲时：杆件计算长度： 00.8ll截面几何特性值：413852.95xIcm2147.84mAcm截面回转半径： 9.68mIrcmA长细比： 093.47缀板面弯曲时：杆件计算长度： 1131lcm截面几何特性值：467960.58yIcm2187.84mAcm 41 / 115截面回转半径： 19.02ymIrcmA长细比： 59.46分肢长细比计算长度： 144lcm