下承式钢桁梁桥设计(DOC)

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 .1第一*节基本资料 .1第二节 设计内容设计内容 .1第三节设计要求 .2第二章 主桁杆件内力计算 .3第一节 主力作用下主桁杆件内力计算 .3第二节 横向风力作用下的主桁杆件附加内力计算 .6第三节制动力作用下的主桁杆件附加内力计算 .8第四节疲劳内力计算 . 9第五节 主桁杆件内力组合 .11第三章 主桁杆件截面设计 .13第一节下弦杆截面设计 .13第二节上弦杆截面设计 .15第三节端斜杆截面设计 .16第四节 中间斜杆截面设计 .17第五节吊杆截面设计 .19第六节 腹杆高强螺栓数量计算 . 21第四章 弦杆拼接计算和下弦端节点设

2、计 .22第一节 E2 节点弦杆拼接计算 .22第二节 E0 节点弦杆拼接计算 .23第三节下弦端节点设计 .24第五章挠度计算及预拱度设计 .25第一节挠度计算 .25第二节预拱度设计 .26第六章 桁架梁桥空间模型计算 .27第一节建立空间详细模型 .27第二节恒载竖向变形计算 .28第三节恒载和活载内力和应力计算 . 28第四节自振特性计算 .29第七章设计总结 .30下弦端节点设计图 .32单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计1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

3、结构轮廓尺寸：计算跨度 L = x m,钢梁分 y 个节间，节间长度 d = x/y，主 桁高度H = ?，主桁中心距 B = ?m,纵梁中心距 b= 2.0m,纵联计算宽度 B= 5.30m, 采用明桥面、双侧人行道。3 材料：主桁杆件材料 Q345q,板厚4mm,高强度螺栓采用 40B，精制螺 栓采用BL3，支座铸件采用 ZG35 II、辊轴采用 35 号锻钢。4 活载等级：中荷载。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 P

4、6= 0.02(P2+ P3+ P4)，焊缝 P7= 0.015(P2+ P3+ g)；(2)纵梁、横梁计算纵梁(每线)P8= 4.73kN/m(未包括桥面)，横梁(每片)2.10kN/m。6 风力强度 Wg= 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 23mm。高强度螺栓设计预拉力 P= 200kN,抗滑移系 数旷 0.45。第二节设计内容1 主桁杆件内力计算;单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计22 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；5 空间分析模型

5、的全桥计算。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：加载长度 I、顶点位a面积Q、总面积EQNp、k、Nk= kQ、 1 + 口、(1+ )N、a、amax-an n(1+a) NNs、平纵联风力 Nw、桥门架风力 Nw、制动力 NT、主力 NI= Np+n(1+a)N Ns、主+风 N = NI+ Nw(Nw、主+风弯矩 MII、主 +制 NIII= NI+ NT、主 + 制弯矩 MIII、Nc= maxNi, NII/1.2, NIII/1.25、1+fNn= Np+ (1+f)Nk、吊杆下端弯矩 MB。3 主桁内力计算和截面设计计算推

6、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。5 设计文件排版格式严格要求如下：(1) 版面按照 A4 纸张设置，竖排(个别表格可以横排)，页边距推荐为上 2cm、 下2cm、左 2.5cm、右 1.5cm，页眉 1.5cm、页脚 1.75cm。(2) 设计文件要求采用 notebook，按封面、正文(包括表格、插图)、节点图 顺序。(3) 字体要求按模板(4) 特别要求正文内的表格完整、表格排版符合页宽要求。(5) 特别要求正文内的图形和节点图完整、清晰。6 设计文件在规定时间内提交，提交方式为电邮至LIHG ,邮件主题统一为组号。单线铁路下承式栓

7、焊简支钢桁梁桥课程设计3第二章 主桁杆件内力计算第一节 主力作用下主桁杆件内力计算1 恒载桥面 pi= 10kN/m，桥面系 p2= 6.29kN/m,主桁架 ps= 14.51 kN/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= O.O15(P2+P3+P4)每片主桁所受恒载强度P= 10+6.29+14.51+2.74+1.02+0.02(6.29+14.51+2.74)+0.015(6.29+14.51+2.74)/2=17.69 kN/m,近似采用 P= 18 kN/m。2 影响线面积计算(

8、1)弦杆影响线最大纵距=九lH1 影响线面积Q=IyA1A3：h=15.52, 12=62.08,a=0.2-15.52X62.08y=-1 16y77.6X10.671Q=2X77.6X-1.16)=-45.15mE2E4:h=23.28, 12=54.32,a=0.323.28X4.321y= 77.6X0.67 =1.527,Q=2其余弦杆计算方法同上，计算结果列于下表 2.忡 斜杆X77.6X1.527=59.25m单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计4=_ = 1吃y=sin0I, y= sin0I,1 I21sin011+耐珂1+(7.76、210.67)=1.236Q=21(I

9、1+I2)y,Q= 2(I1+I2)y式中,I17.76-I18y=I1= y yy+yEoA1:I1=7.76,l2=69.84,a=0.1,y=1.236XT =1.11,Q=2X77.6 *11=43.07mA3E4：I2=46.56,12=23.28,y=1.236X76? =0.742,23.28 ,7.76X.742 5.17门，y=-1.236另：=-0.371,I1=0.742+0.371=5.17,=5.17+46.56=0.1I1=7.76-5.17=2.59,=a8=0.1Q=2X5.17+46.56) 0X42=19.19m,Q=2 x(2.59+23.28) (-0.

10、371)=-4.79m,E=19.19-4.79=14.39m其余斜杆按上述方法计算并将其结果列于表中。(3)吊杆y=1.0,Q=2XX5.52=7.76m3 恒载内力Np= pEQ，例如E0E2： Np=18.0 25.40 = 457.20kNE4A5：Np=18.0X-4.80)=-86.40 kNA5E5：Np=18.0X76=139.68kN4 活载内力(1)换算均布活载 k按a及加载长度 I 查表求得 例如单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计590 464a=0.3, 1=77.6, k= 2=45.232kN/m (每片王桁)104 92a=0.1, 1=43.11, k= 2

11、=52.458kN/m(用内插法求得)I =34.49, k=172=54.358kN/m120 74l=15.52, k= 2=60.372kN/m冲击系数/ / 28281+=1+40+L =1+40+77.6=1.238静活载内力 NkNk= kQ,例如E0E2： Nk=47.434 老 5.40=1204.65kNE4A5： Nk=52.458 (-13.32) =-698.79kNNk=54.358 8526=463.44kNA5E5： Nk=60.372：7.76=468.49kN(4)活载发展均衡系数1活载发展均衡系数：1=1+1 (amax-a)Npa=(1+Nk ,amax为

12、跨中弦杆 E4E4的a(直，amax=0.330 ,可计算各杆件1,例 如k_ _457.131E0E2：a=1491 473 =0.306, 1=1+6 (0.330-0.306)=1.0036-86.321E4E5：a=865 106 =0.0998,1=1+6 (0.330-0.0998)=1.038186.321a= 573 739 =-0.1505,年1十6 (0.330-0.1505)=1.0798139.681A5E5：a=704 755=0.1982,1=1+6 (0.330-0.1982)=1.0217吊杆：. , 28 1+尸1+40+15.52 =1.504E2E4：E4

13、A5：A5E5:a=0.1,0=0.5,弦杆、斜杆:单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计6其余杆件计算同上，并将其计算结果列于表2.1 中单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计75 列车横向摇摆力产生的弦杆内力横向摇摆力取 S= 100kN 作为一个集中荷载取最不利位置加载，水平作用在 钢轨顶面。摇摆力在上下平纵联的分配系数如下：桥面系所在平面分配系数为 1.0，另一平面为 0.2。上平纵联所受的荷载 S= 0.2X00= 20kN, 下平纵联所受的荷载 ST= 1.0X00= 100kN。 摇摆力作用下的弦杆内力Ns=yS, y为弦杆在 简支平纵联桁架的影响线纵距，例如：上弦杆 A1A3长

14、度为两个节间，受力较大的为第 二个节间，其影响线顶点对应于该节间交叉斜杆的 交点 O影响线纵距：L1L211.64 50.44,y= IB = 62.08 5.75 =1.645Ns=yS=1.645X20=32.9kN第二节 横向风力作用下的主桁杆件附加力计算1 平纵联效应的弦杆附加力依设计任务书要求，风压 W = K1K2K3W00.8W = 1.0kPa。(1)下平纵联的有车均布风荷载下弦杆 EE2：y=776 575=1.721, Ns=yS=1.721 100=172.07kN同理对 A3A5：20=53.14kNE2E4:Ns/； ； ；J5； ；4X100=307.03kN:xx

15、xxxxZ111.64m50.44mNs= 273492Ns62.08 5.75E4E4:42.68 34.92Ns=Ns77.6 5.75X100=334.02kNAi Ai寸呦50.44单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计8桁高 H = 10.67m, h =纵梁高+钢轨轨木高=1.29+0.4= 1.69mWT=0.5 0.4 粕+ (1-0.4)X(h+3)W=0.5单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计90.4 10.67+ (1-0.4) (1.69+3) 1.0= 4.95kN/m(2) 上平纵联的有车均布风荷载w上=0.54 H 0.21-0.4)X(h+3)W=0.5 0.

16、4 10.67+ 0.2 (1-0.4) (1.69+3)叙0=2.70kN/m(3) 弦杆内力弦杆横向风力影响线顶点对应位置和纵距同上述的摇摆力计算。 上弦杆 A1A3在均布风荷载 w上作用下的内力为：-1111.64 50.44_ _Nw=Qw=2 yLw上=2X62 08 7562.08 2.70=137.85kNNw上=Qw上=J yLw上=1琛需鶉 症.08 2.70=222.67kN2J262.08 5.75端斜杆轴力 V 在下弦杆产生的分力7 7QNW= Vcos = 123.46= 72.58kNA3A5：下弦杆 E0E2：Nw下Qw下11.64 65.96- -X77.6 5

17、.75X77.6 4.95=330.48kNE2E4：1 1Nw下=Qw下=2 yLw下=227.16 50.44_ _776 57577.6 4.95=589.67kNE4E4：Nw下=1 1Qw下=2 yLw下=242.68 34.92 77.6 5.75灯7.6 4.95=641.51kN2 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1 1Hw= L w上=2 62.08 2.70=83.81kNl=13.20m,c= 8.04m(课程设计可取此 c 值),端斜杆反弯点位置c(c+2l)2(2c+l)8.04(8.04+2 13.20)2(2 8.04+13.20)端斜杆轴力

18、V二Hwd-l0)B83.81(13.20-4.73)5.75=123.46kNtiw单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计10端斜杆中部附加弯矩 MF=H2w(c-lo)=娶畀(8.04-4.73)=138.71kN.m单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计11Ra+P1a3X220+220=1134具=220+30X90+36.84203b69.847.76=84.87端斜杆端部（横梁高度 1.29m 的一半处）附加弯矩 MK为Hwh横83.811.29MK=才（lo-空）=（4.73-三）=171.18 kN.m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

19、杆制动力计算以下弦杆 E2E4 为例，将活载作如图所示的布置，根据结构力学方法，当三 角形影响线顶点左边的活载之和等于右边之和时，为产生最大杆力的活载布置 位置。5X220+92x _92X(30-X)+80 (忽 4.32+X)23.28=54.32解得 x=9.44mT=6560.8X0.07=459.26kNE2E4 制动力作用附加内力 NT= T/2 = 229.63kN其下弦杆件内力见表 2.1。2 端斜杆制动力计算E0E1杆力影响线顶点位置离左端点支点 7.76m,设将列车荷载的第 4轴重 Pl 置于影响线顶点处。因为影响线为三角形，故根据结构力学所述的法则，若满 足下列条件，则该

20、活载位置是产生最大杆力时的荷载X. +昇:,尽Ja bI a bRaaRb故桥上活载总重=5X220 + 3092 + (24.32 +9.44) 80X6560.8 kN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T5 220kN单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计12将第 3 轴重或第 5 放到顶点位置上均不满足上述条件，故将上述活载即为 产生最大杆力时的活载。制动力 T=170 （5 220+30X2+80X6.84）=476.5kN制动力所生的杆件内力 NT和 M2:轴向力 NT=2 =476 =238.25kNM =2 h=238.25 0.37=88.15

21、 kN.m （下弦杆中线至支座下摆顶点的距离 h= 0.37m）下弦杆弯矩 M1= 0.4M = 0.4X88.15= 35.26 kN m端斜杆弯矩 M2= 0.7M = 0.7X88.15= 61.71 kN m第四节疲劳内力计算1 疲劳轴力疲劳荷载组合包括设计载荷中的恒载和活载（包括冲击力、离心力，但不考 虑活载发展系数）。列车竖向活载包括竖向动力作用时，应将列车竖向静活载乘 以运营动力系数（1 +出）。同时，第 4.3.5 条又规定，焊接及非焊接（栓接）构件及连 接均需进行疲劳强度检算，当疲劳应力均为压应力时，可不检算疲劳。疲劳计算采用动力运营系数Ra3X220a = 7.76=85.

22、057.76 = 75.50kN当 L = 15.52m 和a=0.5 时，换算均布荷载 k = 120.74/2= 60.372kN/m 由活载产生纵梁对横梁的作用力 2 二 kX Q60.372X76 = 468.49kNB-c5 75-2由恒载产生的简支梁弯矩 Mp二Np（牙）=75.5 .22）=141.56kN m由静活载产生的简支梁弯矩Mk= Nk(号)=468.49 (55z2)=878.42 kN m28 28冲击系数1 +=1+40+L=1+40+15.52=1.504横梁：Np75.507=Nk(1+山=468.49化504 =0.107冃+舟(omax-a二1+6 (0.

23、330-0.107)=1.037横梁 Mpk=Mp+町+山 Mk=141.56+1.037 1.504 878.42=1511.59kN m3uMBpiMp(2-0.5严3Is3uMBpkIMpk(2-0.5* 3Is横梁、竖杆在框架面内的刚度系数.EIb653236Eib=_B_，= 575 =1136.06EcmEIs38224E= L =144 =70.20Ecm式中 E钢的弹性模量；lb、Is横梁、竖杆在框架平面内的惯性矩；_a+c尸B=187.5+200=575=0.6739L = L沪0=1002.5= 544.5= 1002.5=0.5431单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计

24、15L 横联门楣最下端节点到衡量重心轴的距离;单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计16第五节主桁杆件内力组合1 主力组合NI= Np+n(1+ %)NNs,例如A1A3： NI=-812.68+ (-2579.86) + (-32.9) =-3425.43kNE4A5： NI=-86.32+(-898.04)+0=-984.36 kNNI=-86.32+619.51+0=533.19kN2 主力和附加力组合以 A1A3、E2E4为例A1A3:主力 Ni=-3425.43kN，附加风力 Nw=-137.85kN主力 + 横向附加力 Nn= -3425.43-137.85=-3563.28kNN

25、口3563 28N=-1 2.=-2969.41-3425.44kN(绝对值取大，故主力控制设计)。E2E4：主力 Ni=4695.98kN，附加风力 Nw=589.67 kN主力 + 横向附加力 Nn=4695.98+589.67=5285.65kNNn =2 二52；：65=4404.714695.98kN 住力控制)主力+纵向附加力(制动力)N山=4695.98+ 229.63 = 4925.61kNN山1 25=3940.494695.98kN(主力控制)L上弦节点中心到横梁重心的距离;MBpMBpk31136.06E (2 -0.5 0.5431)370.20E3：1136.06E(

26、2 -0.5 0.5431)370.20E0.6739 141.56 =9.24kN m0.6739 1511.59 =98.67kN m单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计17表 2.1 主桁杆件内力计算汇总表杆件名称影响线恒载活载摇摆力附加力内力组合仅有轴力杆件疲劳计算内力载度加长顶 点位a面积Q总面 积刀QkNk=kQ1+卩（1+ 卩)Nkaama)Tann(1+ 卩)NkNs平纵联风力 NW桥门架风力 N制动力NT主力 N =N +n(1+卩)Nk+N主+风NI= N+NW(Nw)主+风弯矩MII主+制NIII= N+ Nr主+制弯矩MINc=maxN,NI/1.2,NIII/1.2

27、51+gfN=M+(1+gf)N吊杆下端弯矩MB单位mmmkN/mkNkNkNkNkNkNkNkNkNkN mkNkN mkNkNkN m项次1234567891011121314151617181920212223242526上弦杆A1A377.6 0.200 -45.15 -45.15 -812.68 46.06-2079.4 1.238-2574.48 0.3160.013 1.0021-2579.9-32.9-137.9-3425.43-3563.28-3425.43A3A577.6 0.400 -67.72 -67.72-1219 44.73-3029.5 1.238-3750.87

28、0.3250.003 1.0005-3752.9-53.14 -222.7-5025.04-5247.71-5025.04下弦杆E0E277.6 0.100 25.396 25.396 457.135 47.431204.65 1.2381491.473 0.3060.022 1.00361496.87172.07 330.48 72.58 233.462126.072 2456.5492359.5435.261.153 1846.17E2E477.6 0.300 59.258 59.258 1066.65 45.232680.37 1.2383318.548 0.3210.007 1.001

29、13322.3307.03 589.67229.634695.976 5285.654925.614695.976 1.153 4157.27E4E477.6 0.500 70.545 70.545 1269.82 44.3 3125.45 1.2383869.60.3280.000 1.00003869.6334.02 641.51223.385473.438 6114.9525696.825473.438 1.153 4873.65斜杆E0A177.6 0.100 -43.07 -43.07 -775.26 47.43-2043 1.238-2529.410.3060.022 1.0036

30、-2538.6-123.5-3313.82-3437.28 138.71-3313.861.71A1E268.980.10034.10333.57604.26248.361649.291.2382041.82 0.2960.032 1.00542052.82657.0592657.059 1.153 2505.998.62-0.53378.26-41.703-51.6278 -11.712.03 3.0054-155.16449.0996449.0996 1.153 556.176E2A350.360.100-26.11-23.98 -431.6149.43-1290.71.238-1597.

31、880.270.058 1.0097-1613.3-2044.96-2044.96 1.153 -1919.917.242.131463.02134.323166.2918-2.62.924 1.4873247.324-184.291-184.291 1.153 -276.73A3E451.730.10019.18314.387 258.97150.86975.6671.2381207.875 0.2140.114 1.0191230.781489.7551489.755 1.153 1383.9725.87-4.79657.74-276.91-342.819 -0.761.084 1.180

32、6-404.73-145.761-145.761 1.153 -60.327E4A543.110.100-13.32-4.795 -86.31552.46-698.791.238-865.1060.10.228 1.0381-898.04-984.357-984.357 1.153 -892.0734.498.525754.36463.44573.7387 -0.150.479 1.0798619.508533.1927533.1927 1.153 448.059单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计18竖杆EiAi15.520.5007.767.76139.68 60.37468.487 1

33、.504704.7552 0.1980.13 1.0217720.025859.7054859.7054 1.324 760.0549.24,98.67单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计19NminAj1269.82X000358.08X00=35.46MPa第三章主桁杆件截面设计第一节下弦杆截面设计一、中间下弦杆 E4E41 初选杆件截面选用腹板 1-388X24翼缘 2-460X36每侧有 4 排栓孔，孔径 d = 23mm;毛截面 Am= 2X46X3.6 + 38.8X2.4= 424.32cm2栓孔削弱面积 A = 2X4X3.6X2.3 = 66.24 cm2净截面面积 Aj=

34、 Am- A = 424.32-66.24= 358.08cm22 刚度验算ly=2X2X3.6X463+12X38.8X2.43=58446.30cm杆件自由长度 ly= 776cm人= = 17j774 = 66.10 = 0,通过验算3 拉力强度验算Ni5473.44X10315j=Aj=358.08=152.86 Yd =345式中丫为板厚的修正系数，依钢桥规范3.2.1 条及其条文说明，查“续说明表 3.2.1,对于 Q345q, 35tmax50mm 板厚Y=315/345= 0.913。4 疲劳强度验算由表 2.1 可知 Nmin= 1269.82kN、Nmax= 4873.65

35、kN 得58446.3424.32=11.74 cmX200=182.65MPa无需验算单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计20拉一拉杆件验算式：皿(cmax-qmin)斤咄式中线路系数 rd= 1.0,损伤修正系数 rn= 1.0,查规范表 3.27-2 的杆件验算截面为第皿类疲劳等级, 容许应力咄=130.7MPa故 1.0X1.0X(136.11-35.46)= 100.65MPa 0.912X130.7=119.20MPa,通过验算二、端下弦杆 E0E21 初选截面选用腹板 1-428X12翼缘 2-460X16毛、净截面面积、毛截面惯性矩计算方法同上净截面惯性矩 lyj= ly-A

36、y= 25962-1.6X2.3X4X(92+172) = 20515.6cm42 刚度验算?y = 67.86 入=100,通过验算3 拉力强度验算(1)主力作用NI= 2126.07kNNI2126.07 10_qj=A =16912=125.71MPa Y d=1. 200=200MPa(2)主力+制动力作用NII= 2359.54kN，制动力弯矩 Mn= 35.26kN mNmaxAj4873.65 氷000358.08 氷 00查表 3.27-1 知其疲劳板厚修正系数 rt=0.912,A单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计21NIIMII2359.54 10 35.26 230X

37、100门厂切j= Aj+Wj=169.12+20515.6=179.05MPa Y(T =1.00X1.25X200=2501.25 为主力+制动附加力作用验算的放大系数。4 疲劳强度计算单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计22由表 2.1 可知 Nmin= 457.14kN、Nmax= 1846.17kN 得Nminomin_A，457.14X0= 169.12=27.03MPaNmaxomax=A，1846.17 10=169.12=109.16MPa拉一拉杆件验算式：5 环(衍ax-omin) trd故 1.00 *00 x(109.16-27.03)=82.13 MPa 1.00X3

38、0.07=130.07MPs,通过验算。第二节上弦杆截面设计以上弦杆 A1A3为例1 初选截面选用腹板 1-412 18、翼缘 2-460 242 刚度验算?y=67.53 入=100 通过验算。3 总体稳定验算由 沪 67.53，查表内插求得 |1=0.6258Nc3425. 43W厂o=；= 294.96=11613 MPa200=125.16MPa,通过验算4 局部稳定验算(1)翼缘板按照钢桥规范5.3.3,当入50 时，板件的宽厚比 0.14 入+翼缘板，殳=”4：1：2=9.210.14 67.53+5=14.45,通过验算。(2)腹板按照钢桥规范5.3.3,当入50 时，板件的宽厚

39、比 0.4 入+10X单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计23b 41 2腹板 =彳 8 =22.88200=112.80Mpa,通过验算(2)主力+横向风力作用端斜杆 E0A1在主力作用下为受压杆件，在主力与横向力作用下为压弯杆。附加力为横向力时，弯矩作用于主平面外。参照钢桥规范第422条规范，对受压并在一个主平面内受弯曲的杆件，总稳定性计算公式为：N十血Am血换算长细比,入=盘 =1.8罟8；8=60.72 查表得 如=0.672式中a数，焊接杆件取 1.8；h- 杆件两翼缘板外缘距离，即截面宽度，h=460mm。因端斜杆采用 H 形截面，且失稳平面为主桁平面，和弯矩作用平面不一 致。按

40、钢桥规范第 422 条，此咖可以用作 程=34372.8= 362.16=94.91MPa 0.15 诡（T 单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计252 2mN节1.4 塔 437.28 65.412X10W=1-nEAm=1-孑362.16=0.73单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计26入一一勾件在弯矩作用平面内的长细比；E钢材的弹性模量（MPa）;ni压杆容许应力安全系数。主力组合时取用ni=1.7,按力组合采用；主力加附加力组合时取 ni=1.4, d应按主力加附加力组合采用。34372.80.564138.71 忽 30X100 “”一厂dIm= 362.16+0.73 0.67

41、2X147498=119.78MPa1.20X200=135.36 MPa,通过验算(3)主力+制动力作用依照钢桥规范422 条规定，当验算的失稳平面和弯矩作用平面一致 时，（2=1.0；=91.50 MPa0.151d =206MPa所以应考虑弯矩因构件受压而增大所引用的值S_ mN 入2 1.4 3313.82 76.912X10 _ 尸1-nEAm=1-n210000X362.16=0.634=33138.20.564亦=362.16+0.634 1.010、翼缘 2-460 16截面面积、惯性矩计算方法同上。2 刚度验算hax=?y= 90.34W100,通过验算3 总体稳定验算N =

42、33138.2Am= 362.1661.71 300 XI00*- -=110.56MPa单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计27由入ax=入=90.34,查表内插得 咖=0.4810,单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计28200=96.20MPa,通过验算4 局部稳定验算(1)翼缘板按照钢桥规范，查表 5.3.3，当 50 时，板件的宽厚比b0.14X5o翼缘板0=（笃罟2=14.06 0.14 90.34+5=17.65,通过验算 (2)腹板按照钢桥规范，查表 5.3.3，当待50 时，板件的宽厚比b0.4X丑 100腹板0=428=42.8 0.4 90.34+10=46.14,通

43、过验算 5 疲劳检算由表 2.1 可知 Nmin= -892.07kN、Nmax= 448.06kN 得Nmin尙in= Aj-892.07 _ _=160.56x10=-55.56MPaominP=-55.56=-1 9927.91可知 E4A5为以压为主的拉压杆件，验算公式为rdn omaxWtlTp0rdrnomax=1.0X.0X7.91=27.91Mpa 1.0X.38X30.70= 49.67MPa,通过验算。6 拉力强度验算杆件同时承受拉力，故还应验算其净截面的拉力强度N 533.19X00=A =16056=33.21MPa10、翼缘 2-260 XI2截面面积，惯性矩计算方法

44、同上。2 刚度验算钢桥规范规定仅受拉力且长度w16m 的腹杆容许最大长细比为 180,由表3.1 可知人=56.19,148.2W180,通过验算。3 疲劳强度验算吊杆无附加力，在主力作用下，吊杆除受到轴力外，还受到横向钢架作用 产生的弯矩，故应检算轴力与弯矩共同作用下的疲劳。由表 2.1 可知 Nmax= 760.05kN、Nmin= 139.68kN，Mmax= 98.67kN.m、Mmin=9.24kN.m吊杆 A1E1净截面积 Aj= 94.96cm2，毛惯性矩 Imx= 38224 cm4。1栓孔惯性矩 4X2 疋.3X.23+1.2X.3X2.42) = 5541 cm4;净惯性矩

45、 Ijx=Imx-X= 38224-5541= 32683 cm4NmaxMmax尙ax= Aj+Wj760.05 98.67 103X23=94.46X10+32683=149.48MPaNminMmin怖n= Aj+Wj：139.68 9.24 X03X23=94.46X10+32683=21.29MPa故笳(怖in-omax)=1.00 1.00 149.48-21.29)=128.19MPawrta = 1.00 海 30.70= 130.70 MPa,通过验算单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计30表 3.1 主桁杆件验算总表单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计31第六节腹杆高强

46、度螺栓计算按照钢桥规范第 6.1.1 条，高强度螺栓容许抗滑承载力为：myoN 1 0.45 老 00P=K=1 7=52.94kN式中 p高强螺栓的容许抗滑承载力；m-高强螺栓连接处的抗滑面数；也- 高强螺栓连接的钢材表面抗滑移系数，不大于 0.45;N高强螺栓的设计预拉力，M22 为 200kN;K 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 n。N为杆件的承载力，对于主桁杆件：受拉杆件N=Aj门受压杆件N=Am恫门受拉压杆件N=max Aj , A 枷 以下各取一杆件举例说明：1 拉杆 A1E2杆件承载力N=Aj =60.56 02X200 0-3=3211.20kN

47、N3211.20人螺栓数二 5294 =60.66 个。2 压杆 E0A1杆件承载力N=Am恫 =362.16X0.56 20=4056.19kN螺栓数 n罟 二4；569=76.62 个(至少取 7 排，共 2X(6 6+14) = 80 个)。3 拉压杆 E4A5杆件承载力 Aj =160.56X20=3211.20kNAm恤=190X0l.420=1827.80kNN=max Aj , A 恫 =3211.20kN单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计32N3211.20螺栓数 n=60.66 个P 52.94单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计33第四章弦杆拼接计算和下弦杆节点设计第

48、一节E2节点弦杆拼接计算1 拼接板截面设计钢桥规范第 9.0.7 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，E0E2杆（2-460 海 6, 1-428 XI2）一半净面积为Aji= 2 X169.12= 84.56cm2E2E4杆(2-460X4, 1-412X8)一半净面积为Aj2=2X250.80=125.40cm2节点板选用厚度 A 12mm一块节点板作为外拼接板提供的面积（取杆件高度 46cm 部分）Ap1=（46-4X.3）X.2=44.16 cm2初选内拼接板为 4-200 32 （一侧两块），两块内拼接板净面积为Ap2= （

49、2 20-4 2.3） 3.2 = 98.56cm2内外拼接板净面积为Ap= Ap1+ Ap2= 44.16+98.56= 142.72cm2 1.1Aj2= 1.1 为 25.4= 137.94cm2，通过验算一侧节点板（外拼接板）所需高强螺栓数:一侧两块内拼接板所需高强螺栓数: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:P=muoNK1X0.45200=1.7=52.94 kN=Nj：_Ap1 44.16 20n1= P = P = 52.94=16.68 个 （至少取 5 排， 共 20 个）单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计34一侧两块内拼接板所需高强螺栓数_ 凹 Ap

50、2门98.56 忽0n2=P= P =52.94=37.23 个（至少取 10 排，共 40个）3 内拼接板长度内拼接板一侧 40 个高强度螺栓，排成 10 排，端距取 50mm，其长度为L=2X（90+80+90+（10-3） 80+50）=1740 mm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，E0E2杆（2-460 X6, 1-428 12）一半净面积为12节点板选用厚度8=12mm一块节点板作为外拼接板提供的面积（取杆件高度 46cm 部分）Ap1= （46-4 2.3） 1.2=44.16 cm2初选内拼接板为 4-200 16（一侧两块），两块内拼

51、接板净面积为Ap2= （2 20-4 2.3） 1.6 = 49.28cm2内外拼接板净面积为Ap= Ap1+ Ap2= 44.16+49.28= 93.44cm2 1.1Aj= 1.1X84.56= 93.02cm2，通过验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:P=moNK1X0.45200=1.7一侧节点板（外拼接板）所需高强螺栓数:=NI _Ap1_44.16 20n1= P= P = 52.94=16.68 个 （至少取 5 排， 共 20 个）=N! _Ap2。 _49.28 20n2= P= P =52.94=18.62 个 （至少取 5 排， 共 20 个）=52.

52、94 kN单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计353 内拼接板长度单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计36内拼接板一侧 20 个高强度螺栓，排成 5 非，端距取 50mm,其长度为L = 2X（90+80+90+（5-3） 80+50）= 940 mm根据节点布置的实际需要，最后两块上端内侧内拼接板P1取200X16刈40,两块下端内侧内拼接板 P4 取 210X16940,满足验算要求。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76.62 个（至少取 7 排，共2X6X+1X4） = 80 个）、节点板（弦杆一侧外拼接板）计算高强螺栓数 16.68 个（至少 取 5

53、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 18.62 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 附图。单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计37第五章挠度计算及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:NoNilfi=EAm式中 Ni单位集中荷载作用在跨中时各杆件内力；No全桥满布单位均布荷载时各杆内力，即杆件影响线总面积; L、Am桁架各杆长度和毛截面积；E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1 1斜杆Nl=2sin0=2 0.8090 =0.618吊杆 A

54、5E5Ni= 1.00其余竖杆 Ni= 0。式中aH分别为影响线顶点位置及桁高;0斜杆与弦杆夹角。挠度计算见表 5 1表 5-1 钢桁架单位均布荷载挠度计算表杆件加载点位置毛截面面积 Am杆件长度 1N0=EQN12N0N1IEAm单位a2 cmcmmk Ncm弦杆A1A30.2295.001552P -45.15-0.730.0165A3A50.4424.301552-67.72-1.450.0342E0E20.1198.56155225.400.360.0068E2E40.3295.00155259.261.090.0324E4E40.5424.3277670.551.820.0224斜杆

55、E0A10 1362 201320-43 07-0 620 0093A1E20.1190.00132033.570.620.0138E2A30.1234.401320-23.98-0.620.0080A3E40.1190.00132014.390.620.0059E4A50 1190 001320-4.80-0.620.0020:吊杆1A5E50.5106.0010677.761.000.0074弦杆Nl=_2H77a丄 2X0.59=3.64单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计38总挠度2N0N1I 心 EAm0.1586恒载产生的挠度：fp= pf1= 18X0.1586= 2.85cm

56、活载产生的挠度：fk= ko.5fi= 44.30X.1586= 7.03L/900 = 7760/900= 8.62cm 式中心5为影响线长 L、顶点a=0.5 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1/1600时，应设上拱度。fp+fk= 2.85+7.03= 9.88cmL/1600 = 4.85cm,故应设上拱度。按钢桥规范规定，下弦各节点应设拱度等于恒载加一半静活载所产生 的挠度，跨中 E5节点应设拱度：fp+0.5fk=2.85+0.5X03=6.37cm钢桁架起拱方法，采用将弦上每个节间伸长心(利用调节上弦节点栓孔位置 使上杆件伸长)，杆长不变，形成拱度。由几何关系，fm= 6.37-ax2x 为节点到跨中的距离，x 单位为 m, fm单位为 cma= 6.37/38.82= 0.0042313,故fm= 6.37-0.0042313X2表 5-2 中给出各节点实设上拱度。表 5-2 下弦各节点预拱度设置节点E0E1E