下承式钢桁梁桥结构设计及优化 (跨度64m)

1、武汉理工大学本科生毕业设计（论文）下承式钢桁梁桥结构设计及优化（跨度 64m） 交通学院专业班级： 工程结构分析专业 0902班学生姓名：指导教师：学位论文原创性声明集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：2013 年03 月01日学位论文版权使用授权书位论文。本学位论文属于1、保密囗，在年解密后适用本授权书2、不保密。（请在以上相应方框内打“作者签名：导师签名：2013 年 03月 01 日年 月日本科生毕业设计(论文任务书学生姓名： 周业超指导教师： 潘晋专业班级：工程结构分析0902工作单位： 武汉理工大学设计(论文)题目: 64m）设计（论文）

2、主要内容：本次毕业设计拟对某 64单线铁路下承式钢桁梁桥进行结构设计，并采用目的。 64m,主桁中心距 Q345qD级钢材，杆件间采用高强度螺栓连接。要求完成的主要任务:1. 搜集、阅读有关钢桥资料（总篇数不少于15 篇，英文文献不少于3 综述及开题报告。2. 查阅相关设计规范，了解铁路桥梁设计的方法及步骤，初步确定钢桁梁桥的主桁结构形式及总布置方案。3. 根据规范进行结构载荷以及内力计算，设计钢桁梁桥的主要构件（主桁、联接系、桥门架等）尺寸，完成设计计算说明书。4. 采用有限元软件对设计的钢桁梁结构进行强度校核，根据计算结果，优化主要构件尺寸，完成结构强度计算及优化说明书。5. 根据有限元计

3、算的变形图，对钢桁桥进行预拱设计。6. 采用 AutoCAD 绘制钢桁梁桥的结构设计图，包括总布置图、杆件截面图及典 1 号图纸 1 号图纸 2 张。7. 10000 字的毕业设计计算说明书。8.翻译外文文献一篇，英文字符数不少于 2 万印刷符（或翻译后的中文不少于5000 必读参考资料：1 年。2 铁路桥梁钢结构设计规范（ 2005年。3 年。4 5 徐君兰编，人民交通出版社，1991 年。武汉理工大学本科生毕业设计（论文）开题报告1、目的及意义（含国内外的研究现状分析）钢桁梁桥因跨越性强、受力性能好、施工工期短、行车平顺、造型美观而被广泛采用。钢桁梁桥的出现，既节省了资源和空间，也符合交通

4、运输的需要。随混凝土组合结构共同工作、校核将成为今后公铁两用钢桁梁桥的施工和设计中不容忽视的内容。1.1 国内研究现状分析在我国铁路桥梁中，连续桁架梁桥得到了越来越广泛的运用，除著名的武埠港东约500 江桥于1943 年4 月竣工，全长946.21m，宽9.5m，共4 联12 孔，跨径94.2m。1053.5m ，正桥为 112m + 176m + 112m三跨单线连续刚桁梁桥，主桁采用平行弦菱形钢桁架，铆钉连接，桁高 20m ，桁宽 8m 。该桥采用两岸悬臂拼装，跨中合拢法架设，是国内采用这种方法施工的第一座桥梁，1968年10月竣工。2.2国外研究现状分析国外的公铁两用桥的建设发展速度也非

5、常快，主要表现在：跨径不断增大，拿大魁北克公铁两用桥悬臂桁梁，主跨549m，还有早在1932 年修建的澳大利亚悉尼港拱桥，跨度503m，至今仍为世界上跨度最大的公铁两用钢拱桥。已被桥梁工程师提上日程。日本的跨海工程本州四国联络线于20 世纪末完成;意大利计划修建跨径3300m 的墨西拿海峡大桥；日本计划修建25003000m工程界提出了新的挑战：在结构上研究适合应用于更大跨度的结构类型 ;在结构视空气动力学、振动、稳定、疲劳、非线性等的研究和应用，这对我们研究钢桁梁桥这种常见桥梁类型也有深刻的借鉴意义。本次论文设计钢桁梁桥跨度 64m,主桁中心距 6.4m,论文内容主要包括主桁、平纵联、桥面系

6、、桥门架四个部分的结构设计，绘制主要结构设计图，并用有限元软件 Ansys化。为顺利完成论文，主要按如下方案进行;首先查阅资料，了解钢桁桥的结构特点和工作原理，掌握钢桁结构桥梁的计算设计方法；然后，根据 64 米钢桁桥结构手工估算内力结果，并参考现有图纸资料，初步拟定结构构件尺寸；学习使用绘图软件 AutoCAD，并绘制主体部分结构设计图和主要节点详图；学习使用结构分析有限元软件，建立钢结构设计方案及其设计图进行必要修改及优化；最后编制毕业设计论文。3、进度安排13 月 01 日至 3 月 15 日，查阅资料，了解钢桁桥的常见结构形式和各自特点，了解铁路桥梁设计的步骤和需要满足的要求，编写开题

7、报告。2、3 月 16 日至 3 月 25 日，根据相关设计规范，确定钢桁桥结构形式和构件布置，进行结构载荷和内力的初步计算。33 月 26 日至 3 月 31 日，根据结构强度和稳定性要求初步拟定构件截面尺寸。44 月 01 日至 4 月 14 AutoCAD,并完成设计图绘制工作。5、4 月 15 日至 4 月 28 日，学习用有限元软件 Ansys进行工程结构强度计算。6、4 月 29 日至 5 月 12 日，建立钢桁桥有限元模型，计算结构在最不利载荷作用下的的应力和变形，校核结构强度。7、5 月 13 日至 5 月 26 日，根据有限元强度计算结果，对设计的构件尺寸进行必要修改和优化，

8、绘制结构设计图，并编写毕业设计论文。能达到预期的目标，同意进入设计阶段。年月日第 1 章绪论1.1 桥梁概述下三次飞跃： 世纪中叶钢材的出现，随后又出现高强度钢材，是桥梁工程的发展获得了第一次飞跃，跨度不断加大。 世纪初，钢筋混凝土的应用以及30 年代兴起的预应力混凝土技术，的发展产生第二次飞跃。（3）20 世纪 50 年代以后，随着计算机技术的迅速发展，使得人们可以方飞跃。桥梁与人类生活密切相关。没有桥梁，我们的生活空间将大受限制，更不造的最古老、最壮观与美丽的建筑工程，是一个时代文明与进步的标志。在人类远古时期，桥梁是人类为扩大自己的活动范围，克服自然障碍而最早建造的工程建筑。一般认为，人

9、类是从倒下的树干，学会建造梁桥；从天然的石穹，学会建造拱桥；从攀爬的藤蔓，学会建造索桥。也正因为如此，古代桥梁链桥，但它们的强度都很低、跨度很小、断面偏大、外形敦实。到了近代与当代，钢、水泥、钢筋混凝土及预应力混凝土等人工材料在桥来等。这些都大大推动了桥梁技术的飞速发展。在公路、铁路、城市和农村道路交通以及水利等建设中，为了跨越各种障碍（如河流、沟谷或其它线路等）必须修建各种类型的桥梁，因此桥梁又成了陆济损失价的 1020%。特别是在现代高级公路以及城市高架道路的修建中，桥梁位。1.2 世界现代桥梁的发展趋势人 Freyssinet 于 1928 年提出预应力混凝土的概念和设计理论（EUGEN

10、E FREYSSINET18791962 法国人、预应力结构创始人20世界上半页Dishinger 在 1938设必将迎来更大规模的建设高潮。 5 57 的桥梁；琼州海峡跨海工程，海峡宽 20 公里，水深 40 米，海床以下 130 米深未见基岩，常年受到台风、海浪频繁袭击。此外，还有舟山大陆连岛工程、青岛至黄岛、以及长江、珠江、黄河等众多的桥梁工程。1668 286+3560+286 3300 使用寿命均按 200 376 60 1.24 45 2 个 5000 米的连续中跨及 2 个 2000 米的边跨，基础深度约 300 米。另一个方案是修建三跨 3100 米+8400 米+4700 米

11、的巨型斜拉桥，基础深约 300 米，较高的一个塔高达 1250 米，较低的一个塔高达 850 米。这个方案需要高级复合材料才能修建，而不是当今桥梁用的钢和混凝土。具体来说，现代桥梁设计与技术的发展方向有以下几个：1、跨径不断增大目前，钢梁、钢拱的最大跨径已超过500m，钢斜拉桥为890m，而钢悬索桥达1990m。随着跨江跨海的需要，钢斜拉桥的跨径将突破1000m，钢悬索桥将超过 3000m。至于混凝土桥，梁桥的最大跨径为270m，拱桥已达420m，斜拉桥为530m。2、桥型不断丰富上世纪 5060 劲梁，技术上出现新的突破。所有这一切，使桥梁技术得到空前的发展。3、结构不断轻型化悬索桥采用钢箱

12、加劲梁，斜拉桥在密索体系的基础上采用开口截面甚至是板，使梁的高跨比大大减少，非常轻颖；拱桥采用少箱甚至拱肋或桁架体系；梁桥采用长悬臂、板件减薄等，这些都使桥梁上部结构越来越轻型化。4.新材料的开发和应用混凝土。5.重视桥梁美学及环境保护香港青马大桥，这些著名大桥都是一件件宝贵的空间艺术品，成为陆地、江河、化别具一格的悉尼歌剧院融为一体，成为今日悉尼的象征。因此，21 世纪的桥梁结构必将更加重视建筑艺术造型，重视桥梁美学和景观设计，重视环境保护，达到人文景观同环境景观的完美结合。1.3 桥梁的类别现代桥梁形式多种多样。其分类方法也有很多，其中最常见的是按跨桥结悬索桥、斜拉桥等。此外，按照其结构材

13、料分，又可分为木桥、圬工桥（含砖、石和混凝土砌块桥）钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、钢桥等。1.4 桥梁设计的基本要求与设计其它工程结构物一样，在桥梁设计中必须考虑以下各项要求：1、使用上的要求桥上的行车道和人行道宽度应保证车辆和人群的安全畅通，并应满足将来要求。建成的桥梁要保证使用年限，并便于检查和维修。2、经济上的要求桥梁设计应体现经济上的合理性。在设计中必须进行详细周密的技术经济间的运营条件以及养护和维修等方面的问题。桥梁设计应根据因地制宜、就地取材、方便施工的原则，合理选用适造价，而且提早通车在运输上将带来很大的经济效益。3、结构尺寸和构造上的要求整个桥梁结构及其各部分构件，在制造、运输

14、、安装和使用过程中应足抵御地震破坏力的要求。4、施工上的要求以利于加快施工速度，保证工程质量和施工安全。5、美观上的要求一座桥梁应具有优美的外形，应与周围的景致相协调。城市桥梁和游览地素，决不应把美观片面的理解为豪华的细部装饰。1.5 钢桁梁桥的主要特点以钢桁架作为上部结构主要承重构件的桥梁称为钢桁桥。在各种建筑材料及桥面系组成。在桁架中，弦杆是组成桁架外围的杆件，包括上弦杆和下弦杆，架；中、小跨度采用不变的桁高，即所谓平弦桁架或直弦桁架。化制造，便于运输和工地安装，易于修复和更换；钢桁架结构抗压能力强，整体变化；钢桁桥造价较高，因钢材易于修饰，其养护费用也较高；钢桥采用明桥面时噪声较大。1.

15、6 铁路钢桁架梁桥的连接件及杆件连接成钢桥主体。史最长。铆接是将半成品铆钉加热到10501150摄氏度，塞入钉孔，利用铆钉 650750 摄氏度，用铆钉机铆合。常用的铆钉直径为 22mm 及 24mm。这种连接方式传力可靠，但施工时既要钻孔又要铆合，费时间，费材料，对操作工人的技术要求高，操作中消耗体力大工作环境不好，噪声大。快，且可以改善工人的工作环境；但在野外高空作业时会受到一定的限制。 20桥梁中都采用了这种技术。条、溶剂。不同的钢材要选用不同的焊接材料。焊接时所采用的电流、电压的大种，即熔透的对接焊缝和不熔透的角焊缝。焊接方法有自动焊，半自动焊，手工焊。系数采用 0.45 刚强度螺栓的

16、安装的方法很多，常用的是扭矩法拧紧工艺，即利的扭矩大小。的连接采用高强度螺栓1。1.7 铁路钢桥的发展情况中国桥梁在新中国成立以后出现了钢桥的五个里程碑，1957 年武汉长江公 1-1 三联 3128m 连续钢桁桥。使钢梁制造做到工厂化，标准化。图 1-1 武汉长江大桥1696 年南京长江大桥公铁两用桥（图1-2）的建成是第二个里程碑，正桥钢梁全长 1576m，桥跨结构为 128m 简支钢桁梁加三联 3160m 铆接连续钢桁梁。技术进入到了一个独立自主的新水平。在 60 年代后期我国研究发展了栓焊钢桥 13 种不同结构型式的栓焊钢桥 44 结束了全部铆接钢桥历史。图 1-2 南京长江大桥199

17、3 年九江长江公铁两用大桥（图1-3）是钢桥史上的第三个里程碑，正桥钢梁全 1806m，桥跨结构为栓焊，连续刚性桁梁柔性拱。2000 年芜湖长江公铁两用大桥是钢桥史上的第四个里程碑，该桥为主跨312m 的斜拉桥，主梁为钢桁工艺、理论方面都达到国际先进水平。图 1-3 九江长江大桥我国首座四线公铁两用斜拉桥，其504m 主跨位居世界同类桥梁之首，大桥荷载也列世界第一。托起大桥主桥重量的两座主塔均为国内斜拉桥主塔中体积最大、结构最复杂、荷载最大的主塔。其中 3 号主塔高 190m，连同桩基础共用混凝土83200m 、钢筋 17850t，建成后的荷载达 20000 t，均居世界同类斜拉桥主塔之3最。

18、承担武汉天兴洲大桥施工的是 50 年前修建万里长江第一桥武汉长江大桥的3 号主塔封顶后，大桥施工将全面转入钢梁架设及斜拉索安装阶段。计大桥将于 2008 年 8 月 31 日建成。国外的公铁两用桥的建设发展速度也非常快，主要表现在：跨径不断增大，拿大魁北克公铁两用桥悬臂桁梁，主跨549m，还有早在1932 年修建的澳大利亚悉尼港拱桥，跨度 503m，至今仍为世界上跨度最大的公铁两用钢拱桥。1.8 铁路钢桁架梁桥的前景展望 20 世纪末完成;意大利计划修建跨径 3300m 的墨西拿海峡大桥；日本计划修建 25003000m 纪淡海峡大桥。的挑战：在结构上研究适合应用于更大跨度的结构类型;在结构理

19、论上研究更符程结构的安全度更为科学和可靠。大跨度桥梁设计中，越来越重视空气动力学、振动、稳定、疲劳、非线性等的研究和应用。我国 CAD 技术应有进一步的提高，在吸收、引进外国软件的基础上，开发析、设计、能进行人机交换、自动绘图、甚至自动化的成套设计、计算、绘图软大跨度桥梁施工、运营监控成套系统测试设备与软件。业也会达到一个新的水平，达到有创新、有国际竞争力的水平。1.9 设计主要内容概述设计将要进行的工作如下：计算铁路荷载。确定主桁各杆件的计算内力。根据主桁杆件的计算内力，初步拟定主桁杆件的截面形式及尺寸。主桁杆件的连接设计及典型节点的设计计算。联结系的设计。参考文献1中华人民共和国铁道行业标

20、准. 北京：中国铁道出版社，2005.2 中华人民共和国铁道行业标准. 铁路桥涵地基和基础设计规范（TB10002.5-2005）. 北京：中国铁道出版社，20053 中华人民共和国铁道行业标准. 北京：中国铁道出版社，2005.4 中华人民共和国铁道行业标准.混凝土铁路桥简支 T 梁技术条件北京：中国铁道出版社，2005.5 中华人民共和国铁道行业标准. 北京：中国铁道出版社，2002.6 范立础主编. 桥梁工程. 北京：人民交通出版社，20017 桥梁工程概论（21 世纪交通版高等学校教材） / . 北京 ：人民交通出版社，2006.8铁道专业设计院 编. 铁路工程设计技术手册钢桥. 北京

21、 : 中国铁道出版社, 20039 铁道部第三勘测设计院主编. 铁路工程设计技术手册桥涵水文. 国铁道出版社，198410 张士铎，王文州著 . 桥梁工程结构中的负剪力滞效应 . 北京：人民交通出版社 ，200411andDesign.TheArchitecturalPress，London ，1985.12 Protective provision relating to electrical safety and earthing.Railway Application-Fixed installations Part1，EN50122-1：199813 Baidar Bakht， Les

22、lie G. Jaeger . Bridge Analysis Simplified.McGraw-Hill Book Co. 1985.14WojciechRadomski.Bridgerehabilitation.ImperialCollegePress，2002.15 D.L. Narasimha Rao. Bridges and flyovers . Tata McGraw-HillPublishing company Limited .199116WojciechRadomski.Bridgerehabilitation.ImperialCollegePress，2002第 2 章

23、钢桁架桥的总体设计下承式简支桁架桥由五个部分组成：桥面、桥面系、主桁、联结系和支座。用节点板连接，形成节点。由于节点的刚性，主桁架在受弯时，杆件将引起端部主桁。由纵梁、横梁及两纵梁之间的联结系组成桥面系。主桁由上、下弦杆及腹杆组成。倾斜的腹杆称为斜杆；竖直的腹杆称为竖杆。由横梁传来的力，通过主桁传给支座，再由支座传给墩台。钢桁梁除承受竖向荷载外，还承受横向水平荷载。在两主桁弦杆之间，加2.1 主桁的结构形式、基本尺寸及总体布置方案2.1.1 主桁结构形式的选择足桥上运输及桥下净空的要求，而且还能节约钢材，便于制造、运输、安装和养护等。本次设计采用下承式简支栓焊桁架桥，桥跨 64 米，属于一中等

24、跨度（L=48米80 米）的桁架桥。此类桁架桥主桁的几何结构采用图2.1 不用（b）式。这两者不同之处是斜杆的方向。也正由于这点，在竖向荷载作用而图式（a）的弦杆截面易于选择，且较为经济合理。正因为如此，本次设计中其结构简单，部件类型较少，适应设计定型化要求，也有利于加工制造与安装。图 2-1 主桁主要形式2.1.2 主桁的基本尺寸桁的中心距离。这些尺寸的拟定，对桁架桥的技术经济指标起着重要的作用。（一） 桁高考虑到经济桁高，简支桁架桥的桁高可参考表 2.1。表 2.1 简支桁架桥经济桁高公 路 桥平行弦桁架 多边形桁架（1/5.51/8）L上承式(1/71/8)L(1/81/10)L（二）节

25、间长度考虑到我国钢板等型材的标准化生产等因素，其节间长度宜取为 8 米。（三）斜杆倾斜据以往设计经验，斜杆轴线与竖杆轴线的交角以在 3050内为宜。（四）主桁的中心距中心距还要考虑横向倾覆稳定性的要求，抗倾覆稳定安全系数不得小于 1.3。我国铁路从 1958 年开始制定自己的标准设计，如下承式桁梁跨度有 48 米，64 米等三种，全部采用三角形桁架，桁高11米，节间长8 米，主桁中心距 5.75 米。提速后这些桥梁在货物列车过桥时横向振动激烈，桥梁的横向刚度明显不足，2000 年后主桁中心距改为 6.4 米。2.2 钢桁桥的总体布置方案钢桁桥的总体布置主要包括：主桁、上平纵联、下平纵联、桥门架

26、及中间横梁。根据以上分析本次设计的钢桁桥的总体布置如图:图 2-2 钢桁桥总体布置图第 3 章 主桁结构计算与设计3.1 主桁杆件的内力分析与计算3.1.1 恒载假定(p1)和桥面重量(p ) 。2故总共计算恒载1p (p p )（ 3-1）2123.1.2 影响线面积计算三角形桁架的杆件内力影响线面积的计算公式列举于后。1.上下弦杆内力影响线如图3-1（）图 3-1（a） 弦杆影响线影响线面积：1 ll .(3-2)1 22 H2.斜杆内力（包括端斜杆）影响线如图3-1（b）图 3-1（b） 斜杆影响线mnd11 mnd ml， .n1n2 n1 nsin1 md 1 .（3-3 3-5）(

27、3-6)2 n1 1 (nm2 d .2n1式中 -斜杆与弦杆之间夹角；d节间长度；n全跨节间总数；3.挂杆内力影响线如图3-1（c）图 3-1（c） 吊杆影响线d4.支点反力影响线如图3-1（d）(3-7)图 3-1（d） 支点影响线l）23.1.3 列车竖向活载1.换算均布活载k换算均布活载 k 按影响线最大纵坐标位置 a 值及加载长度 d 均布活载采用两线活载总和的 90%;对受局部活载的杆件如竖杆、纵横梁等，因 k 值取两线活载总和的 部荷载的杆件除外)，按单线偏心加载，并用杠杆原理分配于两片主桁。这是因为:在双线铁路桥上，两列列车在桥上对开的情况较少，双线加载的循环次数远远小于制定疲

28、劳强度时所依据的 200 经常出现的单线偏载考虑。2.冲击系数(1+u)列车通过桥梁时产生各种动力作用，使结构的内力和变形比静活载时增大。列车的主要动力因素有:(1)蒸汽机车动轮上的平衡重产生的周期性锤击;(2)机车和车辆的轮对通过钢轨接缝时的冲击;(3)位于转向架上的车体的振动;(4)桥上线路不平顺及轮缘磨损引起的冲击及因竖挠度引起的离心力;(5)轮对蛇形运动引起的冲击。上述因素中，可分周期的和随机的两类，现在很难在理论上作综合的量的分析。桥规中的冲击系数主要依据试验资料得出。281 1（3-9）40l式中的 L 值(按 m 计):对主桁的主要杆件，取跨长;对承受局部荷载的竖杆及纵横梁，取影

29、响线长度。3.活载发展均衡系数两种:一是让计算中采用的活载等级大于现在运转的活载等级，一是让设计容许应力低于实际能容许的应力。在我国的钢桥设计中一般采用后一种方法。3.1.4 主桁的主内力计算主力作用下的主析杆件内力计算：单线铁路简支栓焊析架桥，l =64m，设计荷载为中活载，主桁尺寸如图3-2图 3-2 桁架影响线1.恒载假定：参照已有设计，取主桁： m联结系 m7.1 m m m桥面系高强螺栓检查设备故每片析梁重=(14.2+2.8+7.1+0.5+1.0)/2= m桥面重(双侧设钢筋混凝土人行道板) m（每片主桁）每片主桁所受恒载强度 p m 近似采用 p m2.影响线面积计算(1)弦杆

30、l l影响线最大纵距影响线面积y 12lH1 ly2A A1:l 161l 482y 16481.096411 0.2531 64(1.09)34.9m23A A3:l 321l 322 0.53232y 1.45564111 64(1.455)46.56m2l 81l 562 0.125E E0:2856y 0.6464111 640.6420.48m2l 241l 402 0.375E E2:42440y 1.3664111 641.3643.52m2(2)斜杆21 l1 l1113.611y 2ysin l11sin lsin13.611 l l )y l l )y221212l l18

31、l8y式中y y11l y8yl y l yy y11113.6 56 1.0811 64 0.125 y E A0: l 8l 562111 (856)1.0834.6m213.6 3213.6 242A E3:l 32l 24 y 0.618 y 0.46411 6411 644280.6184.57l 14.570.1250.4640.61836.573.43所以： l 84.573.430.12527.4311 (4.5732)0.618m21 (3.4324)(0.646)6.36m2(m13.6 4813.6 811 642AE1: l 48l 8y 0.93y 0.1511 64

32、2280.936.89l 16.890.1260.930.1554.891.11所以:l 86.891.110.1229.1111 m d 121 6 8 2 2 n1 271 (nm2d1 (862 8 mn1sin281225.43(m13.6 4013.6 16E A2: l 40l 16 y 0.773 y11 64 0.30911 6432280.7731 0.7730.3095.72l 5.720.1250.12545.722.28所以:l 85.722.28118.281 m d 11 5 8 22 17.66m2 n1 271 (nm2 d1 (8528 m2n1sin281

33、m（3）吊杆 d m3. 主荷载作用下的杆件内力计算(1)求换算均布活载 k弦杆部分：93.4 0.25l 64m k 46.7A A :1 3)291.13 0.5A A ： l 64m k 45.552396.8 0.125l 64m k 48.4E E ： 20292 0.375l 64m k 46E E ： 22496.8 0.125l 64m48.4E A ：kkk 299.501 0.12554.89m49.73AE ：l 212150 0.122l 9.11ml18.28ml 45.72m752121E A ： 0.125k60.5223102 0.12551k 2105 0.1

34、2536.57m52.5A E ：l k234112.5 0.125l m56.25k 2119.4AE ： 0.500l 16mk 59.7211说明：A EA E3A E 与AE 相同2234411(2)冲击系数2828弦、斜杆： 1 1111.271.540L40642828吊杆：1 140L4016（3）求杆件的恒载内力及活载内力 p k N Npk 。k3.1.5 横向附加力作用下的主桁杆件内力计算的内力时，均应计及。(一)横向力作用下的平纵联弦杆的内力计算1. 计算图式在计算平纵联弦杆的内力时，可将简支析架桥的平纵联当作水平放置的简支铰接桁架来计算。如图 3-2图 3-2l 上弦两

35、端节点间的距离l 。12. 横向附加力的数值（1）横向风力:下承桁架桥的下平纵联承受作用在下半个主桁架、列车般桁架型式，填充系数为 0.4。列车及桥面系的受风面积按其侧向面积计，分。 主桁部分风力，0.5; 作用在桥面系及列车侧面的风0.2(从偏于安全方面考虑)。横向风力各等于风荷载强度和受风面积的乘积。桥上无车时，其风荷载强度W按PaW时所用的风荷载强度可按桥上有车时计。（2）列车横向摇摆力:其沿桥每米的强度为 5.5kN/m。列车摇摆力对上风力强度分别求出，用其较大者来计算。3.横向力所生的平纵联弦杆内力以下平纵联的弦杆 EE,为例。设作用在下平纵联的横向力强度为 对2 4 下荷载 对o点

36、的力矩Mo (用影响线面积法)，此力矩由两侧弦杆内力N下所形成的内力矩所平衡，即M N 由此得B0M N0B随着风向的改变，同一杆件的内力可为拉力(正值)亦可为压力(负值)。式中，B为主桁宽度。(二)桥门架效应对于桥门架斜置的下承式桁架桥，上平纵联所受的横向力经由两端的桥门架传至下弦端节点，使端斜杆和下弦杆产生附加内力。下面说明此附加内力值如何计算。计算时，把上平纵联当作简支格架，跨长等于上弦两端节点1间的距离l H l 上2上1W1是作用在桥门架上的水平力。桥门架的计算图式是刚架，其腿杆(即主桁端斜杆)下端可假定为嵌固在下弦端节点。在水平力作用下，刚架作水平位移，如图3-3所示刚架腿杆的反弯

37、点位置可按下式求得。c cll 2 2cl0l架在反弯点以上的部分为分离体。在水平力H力作用下，两腿杆的反弯点处将产生水平反力和数值相等而方向相反的竖直反力 V。对任一反弯点取矩，H ll )即可将 V 值求出，即V W0B当端斜杆产生这一附加轴向力时，相应地在下弦端节点将产生两个力和它相平衡，一是由支座承受的竖直力，一是由下弦杆承受的纵向水平力Nv，其值为N V cosw式中 主析端斜杆和下弦杆的夹角。图 3-3下面按上述原理对本设计要求进行计算 ：1. 求平纵联弦杆的内力(平纵联图式见图 3-4)(1)风力强度W K K K W1230V2式中W 现采用W 1250Pa00设K K K 1

38、123则W 1250Pa （无车时）桥上有车时W0.8W 0.812501000Pa 0.50.4H h3.0 1.04WH 11m。下w= 0.50.4113.0 下故)H 0.2(hW上0.50.4110.2(1.693.0)0.610002.76kN /m : 。 12369 A A 对oy481311 yl 948216m22M12.76216MN 93.2kN0B6.4W A A333216y 10.74811 yl 10.748256m22M12.76256N 110.4kN6.4W E E3021252y 9.756411 yl 9.7564312m22M15.5312N kN6

39、.4W E E4242846y 15.76411 yl 15.764504m22M15.5504N 482kN6.4W 11H l w = 482.7666kN22W1上c 8.04213.6 4.77ml2 28.0413.60H ll )66(13.64.77)V 0kNWB6.48.0 cos 91.1W53.6kN NV13.666HM (cl ) 3.27108kNmW22F0Mkl = 2Hh横2M mW22k0h横3.1.6 制动力作用下的主析杆件内力计算图T o及T)2T hM2图M E A 及E E 则0101I l1E A M M 1I l011I l2E E M M 2I

40、 l012T的 下面按上述原理对本设计要求进行计算：求下弦杆E E 所受的制动力02按相应于下弦杆E E 在主力作用下求其内力时的静活载计算。 E E 的内力0202影响线顶点位置离左端支点 8m, 先求出产生最大内力时的活载位置。将活载作如图所示的布置，根据结构力学所述方法，当三角形影响线顶点左边(a 段内)的活载之和R 。与顶点右边(b 段内)的活载之和R ，满足下式时，即为产生ab最大杆力的活载位置。4220 220923024.5808563220 220292302380856荷载布置图如图3-58m31.530 m图3-5故桥上活载总重2205903080235640kN7制动力T

41、 5640395kN (计算杆E E 在主力作用下的内力时已计入10002冲击系数，故T值按静活载的7%计算)。T杆E E 因制动力所生内力N 198kN 。202T下弦杆E E24将活载作如图所示的布置（图图3-6RaaRbb；522092x 92(30 x)80(10 x)于是得：2440解之得： 10.4 ；xm故桥上活载总重2205903080(1010.4)5490kN ；7制动力T 5490kN ；100T杆E E 因制动力所生内力N 192kN ；224T3.1.7 主桁杆件计算内力的确定在算出主荷载产生的杆件主力及附加荷载产生的附加力后，要将它们按主力及(主力+附加力)进行组合

42、。由于按(主十附)计算时钢材的容许应力值比单算主连同各自的容许应力一齐作比较。 如主力为N ,其相应的容许应力为，主力加风力(或摇摆力) N 1.2 N 其相应的容许应力为1.25 NN将N ,换算成相应于容许应力的内力 和N ，以便进行比较，取其大者作为计算内力。即NNNN及 故:N 1.2N 及N1.25 N钢梁各杆件根据架设钢梁时所用安装方法的不同而使杆件具有不同的安装内力，设计时也应计及。钢梁安装时杆件的容许应力亦可以提高 :当主力作用时为1.2 ,主力+风力时为 ,如前所述，亦可将安装时的杆件内力 N换算成N ,以便和其他组合时的内力比较，取其中较大者作为内力，进行杆件截面的设计。下

43、面按上述原理对本设计要求进行计算 ：求上弦杆的计算内力：A A 主力：N 2700kN,附加力(风力)N =94kN ;13主+附 N 270094 2794kN ;N kN2329 2700故按主力控制设计。NkN1.2 主力： 3532kN,N附加力(风力) =110A A3NkN3主+附 N 3532110 3642kN ;N1.2 3035kN 3532kN 故按主力控制设计。N求下弦杆计算内力E E N 1630kN 附加力（列车摇摆力）N =270kN02H主+附 N 1630270 1900kN ;N1.2 kN kN1584 1630 故按主力控制。N主力十制动力 N 1630

44、2001830kN ;N1.25 kN kN1465 1630 故按主力控制。NE E N 3326kN 附加力（列车摇摆力）N =482kN24H主+附 N 33264823810kN ；N1.2 kN kN3175 3326 故按主力控制。N主力十制动力 N 33261923518kN ；N1.25 kN kN2815 3326 故按主力控制。N斜杆E A : 主力：N 2751kN 附加力（桥门架效应）N =kN01主+附 N 275191.1 2842kNN1.2 2369kNN故按主力控制。说明：其它杆件（斜杆，吊杆）均按主内力计算。至此所有主要杆件内力均已算完。所有主要杆件内力取值

45、情况见表3-2第 4 章 主桁杆件截面的选择4.1 主桁杆件的截面型式：主桁杆件的截面型式主要分成两类： H 型截面(图 4-1a)和箱形截面(图4-1b，c,d)，图 4-1 主桁主要截面形式焊接 H 形截面是由两块竖板(或称翼板)和一块水平板(或称腹板)焊接而成。 形截面的主要缺点是: 截面对xx 轴的回转半径r 比对 y y轴r 小很多，当压杆用 H 形截面时，基本容许应力的折减相当大。xy定的限制，而加厚翼板尺寸 都将降低。因此，对内力不很大的杆件和n H 形截面用得最多。箱形截面由两块竖板和两块水平板焊接而成。图及水平板的局部稳定性，杆件内必须设置横隔板，其间距不应大于3m;靠近端部锈蚀，为便于工地安装螺栓，也可不设