鋼橋課程設(shè)計(jì)書(shū)_圖文

1、中南大學(xué)鋼橋課程設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師:學(xué)生姓名:學(xué)號(hào):班級(jí):日期:2014年7月8日1鋼橋課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、設(shè)計(jì)目的:跨度L=72m 單線鐵路下承載式簡(jiǎn)支栓焊鋼桁梁設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)依據(jù):1. 設(shè)計(jì)規(guī)范鐵道部鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范(TB10002.1-2005鐵道部鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(TB10002.2-20052. 結(jié)構(gòu)基本尺寸計(jì)算跨度72m L =;橋跨全長(zhǎng)73.10m q L =;節(jié)間長(zhǎng)度9.00m d =;主桁節(jié)間數(shù)8n =;主桁中心距 5.75m B =;平縱聯(lián)寬度0 5.30m B =;主桁高度11.00m H =;縱梁高度1.45m h =;縱梁中心距2.00m b =;主桁斜角傾角50.

2、708= ,sin 0.774=,cos 0.633=。3. 鋼材及其基本容許應(yīng)力:桿件及構(gòu)件用Q345qD ;高強(qiáng)度螺栓用20MnTiB 鋼;精制螺栓用BL3;螺母及墊圈用45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼;鑄件用ZG25II ;輥軸用鍛鋼35。鋼材的基本容許應(yīng)力參照鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范。4. 結(jié)構(gòu)的連接方式及連接尺寸:連接方式:桁梁桿件及構(gòu)件采用工廠焊接,工地高強(qiáng)螺栓連接;人行道托架采用精制螺栓連接。連接尺寸:焊縫的最小焊腳尺寸參照橋規(guī);高強(qiáng)螺栓和精制螺栓的桿徑為22,孔徑為d=23mm 。5. 設(shè)計(jì)活載等級(jí):標(biāo)準(zhǔn)中活載6. 設(shè)計(jì)恒載主桁314.80kN/m p =,聯(lián)結(jié)系4 2.80kN /m p =;

3、 橋面系2 6.50kN /m p =;高強(qiáng)螺栓6234=+p p p p (3%;檢查設(shè)備5 1.00kN /m p =;橋面111.00kN/m p =; 焊縫7234=+ 1.5%p p p p (。2 計(jì)算主桁恒載時(shí),按橋面全寬恒載1234567=+p p p p p p p p 。三、設(shè)計(jì)內(nèi)容:1. 主桁桿件內(nèi)力計(jì)算(全部,并將計(jì)算結(jié)果匯整于3號(hào)圖上;2. 主桁桿件截面設(shè)計(jì)與檢算(交匯于E 2、A 3節(jié)點(diǎn)的桿件;3. 主桁E 2、A 3節(jié)點(diǎn)拼接計(jì)算與節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)及檢算;4. 繪制主桁E 2、A 3節(jié)點(diǎn)圖(兩張3號(hào)圖。四、提交文件:1. 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1份;2.3號(hào)圖3張。五、要求:1. 計(jì)算

4、書(shū)條理清楚、語(yǔ)句通順、計(jì)算正確;2. 結(jié)構(gòu)圖按繪制要求比例恰當(dāng)、粗細(xì)線條明確、尺寸標(biāo)注清楚、投影關(guān)系無(wú)誤。目錄第一部分設(shè)計(jì)依據(jù) (11第二部分主桁架桿件內(nèi)力計(jì)算 (13一、內(nèi)力的組成 (13二、恒載所產(chǎn)生的內(nèi)力 (14三、活載所產(chǎn)生的內(nèi)力 (14四、橫向荷載(風(fēng)力或搖擺力所產(chǎn)生的內(nèi)力 (16五、縱向荷載(制動(dòng)力所產(chǎn)生的內(nèi)力 (19六、立柱內(nèi)力 (11七、豎向荷載通過(guò)橫向剛架作用在掛桿與立柱中引起的彎矩 (11八、主桁桿件的內(nèi)力組合 (12第三部分主桁桿件設(shè)計(jì) (15一、主桁桿件的檢算內(nèi)容及設(shè)計(jì)步驟 (15二、主桁桿件截面幾何特征計(jì)算 (15三、主桁桿件截面檢算 (19四、桿端高強(qiáng)螺栓計(jì)算 (2

5、1第四部分弦桿拼接計(jì)算 (24一、計(jì)算依據(jù) (24二、拼接板截面 (24三、拼接螺栓 (24四、內(nèi)拼接板長(zhǎng)度 (25第五部分節(jié)點(diǎn)板設(shè)計(jì) (26第六部分節(jié)點(diǎn)板強(qiáng)度檢算 (26一、節(jié)點(diǎn)E2強(qiáng)度撿算 (27二、節(jié)點(diǎn)A3強(qiáng)度撿算 (32參考文獻(xiàn) (36第一部分:設(shè)計(jì)依據(jù)一、設(shè)計(jì)規(guī)范中華人民共和國(guó)鐵道部2005年鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(TB10002.2-2005;中華人民共和國(guó)鐵道部2005年鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范(TB10002.1-2005。二、所用鋼材桿件Q345qD高強(qiáng)螺栓20MnTiB鋼螺母墊圈45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼焊縫力學(xué)性能不低于基材精制螺栓BL3鑄件ZG25II琨軸鍛鋼35號(hào)三、連接方式工廠連

6、接采用焊接。工地連接采用高強(qiáng)螺栓連接。人行道托架工地連接采用精制螺栓連。接。螺栓孔徑一律為d=23mm。高強(qiáng)螺栓桿徑為22四、容許應(yīng)力Q345qD的基本容許應(yīng)力:;軸向應(yīng)力=200M p a;彎曲應(yīng)力=210M p aw;剪應(yīng)力=120M p a。端部承壓(磨光頂緊應(yīng)力=300Mpac疲勞容許應(yīng)力及其它的容許應(yīng)力見(jiàn)橋規(guī)。五、計(jì)算恒載計(jì)算主桁時(shí)(每線:p;橋面1=11.00k N/mp;橋面系2=6.50k N/mp;主桁架3=14.80k N/m1聯(lián)結(jié)系 4=2.80k N /m p ; 檢查設(shè)備 5=1.00k N /m p ; 高強(qiáng)螺栓 6234=+p p p p (3%; 焊縫 7234

7、=+ 1.5%p p p p (。 計(jì)算主桁恒載時(shí),按橋面全寬恒載 1234567=+p p p p p p p p 。六、活載等級(jí)按“中華人民共和國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)活載(中活載”。標(biāo)準(zhǔn)活載的計(jì)算圖式見(jiàn)橋規(guī)。七、結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算跨度72m L =; 橋跨全長(zhǎng)73.10m q L =; 節(jié)間長(zhǎng)度9.00m d =;主桁節(jié)間數(shù)8n =;主桁中心距 5.75m B =; 平縱聯(lián)寬度0 5.30m B =; 主桁高度11.00m H =; 縱梁高度 1.45m h =; 縱梁中心距 2.00m b =; 斜桿傾角50.708= ,sin 0.774=,cos 0.633=。 其它尺寸 見(jiàn)圖1: 0E 1E 2E

8、4E 3E 3A 4A 2A 1A =72m L 圖 1 簡(jiǎn)支梁桁梁結(jié)構(gòu)的基本尺寸第二部分: 主桁架桿件內(nèi)力計(jì)算一、內(nèi)力的組成主桁桿件的內(nèi)力有以下幾部分組成: 豎向恒載所產(chǎn)生的內(nèi)力p N ,p N p =, 靜活載內(nèi)力k N ,k N k =; 豎向活載產(chǎn)生的內(nèi)力:(1k N +橫向風(fēng)力(或列車(chē)搖擺力所產(chǎn)生的內(nèi)力w N ,僅作用在上、下弦桿; 橫向風(fēng)力通過(guò)橋門(mén)架效應(yīng)在端斜桿和下弦桿所產(chǎn)生的內(nèi)力w N ; 縱向制動(dòng)力所產(chǎn)生的內(nèi)力t N 。根據(jù)橋規(guī)規(guī)定,設(shè)計(jì)時(shí)候桿件軸力應(yīng)該按下列三種情況考慮:1、主力 I N I (1P k N N N =+2、主力+風(fēng)力(或搖擺力II N II I 1(1.2w

9、 w N N N N =+ 3、主力+制動(dòng)力III N III I 1(1.25t N N N N =+ 主桁桿件除述軸力外,還要受到彎矩作用,如節(jié)點(diǎn)剛性引起的次彎矩、風(fēng)力和制動(dòng)力在某些桿件中引起的彎矩等,這些彎矩在檢算桿件截面時(shí)應(yīng)和軸力一起考慮,由于本設(shè)計(jì)所有桿件的高度均不超過(guò)長(zhǎng)度的1/10,故根據(jù)橋規(guī)規(guī)定。不考慮節(jié)點(diǎn)剛性次內(nèi)力。主桁各桿的內(nèi)力圖2和表1。二、2(11n m dn l n -=-11mnd l n =-2l 1l l =1sin n m n -1sin sin m n 12l l lH1l HHdl nd=1222l 11l (1n m d -dmd2d12d影響響線計(jì)算公式

10、 弦桿122l l H =1l l = 斜桿212(1sin m d n =-22(12(1sin n m d n -=-11(212sin m n d-+=+= 掛桿121n=,0.5d =圖2 三角形簡(jiǎn)支梁桁梁影響線二、恒載所產(chǎn)生的內(nèi)力根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)所提供的資料,每片主桁所承受的恒載內(nèi)力:12345671(+2p p p p p p p p =1(11+6.50+14.80+2.80+1.00+0.72+0.362=18.59kN /m =恒載布滿全跨,故恒載內(nèi)力為: 下弦桿24E E 為:18.59(55.23=1026.80kN p N p =+斜桿23E A 為:18.59(17.4

11、4324.30kN p N p =-=-三、活載所產(chǎn)生的內(nèi)力1. 換算均布活載換算均布活載是影響線加載長(zhǎng)度l 與頂點(diǎn)位置二者的函數(shù)。它們之間的函數(shù)關(guān)系反映在橋規(guī)附錄所列的公式以及表中。根據(jù)l 與從該表中查得每線換算的均布活載K ,除以2即得每片主桁承受的換算的均布活載k 。 仍以下弦桿24E E 為例:72.00m l =,0.375=, 查表得0.37590.58kN/m K =, 則0.375145.29kN/m 2k K =。 再以斜桿23E A 為例:151.43m l =,0.125=,查表得0.125100.63kN/m K =, 則0.125150.31kN/m 2k K =。

12、220.57m l =,0.125=,查表得0.125119.64kN/m K =, 則0.125159.82kN/m 2k K =。 2. 靜活載所產(chǎn)生的內(nèi)力為了求得最大活載內(nèi)力,換算均布活載k 應(yīng)布滿同號(hào)影響線全長(zhǎng)。 下弦桿24E E :45.2955.23=2501.24kN/m k N k =再以斜桿23E A 為例,產(chǎn)生最大活載內(nèi)力的加載情況有兩種:活載布滿后段1l 長(zhǎng)度產(chǎn)生最大壓力,活載布滿左段2l 長(zhǎng)度產(chǎn)生最大拉力。故分別加載后得:11150.31(20.771044.79kN/m k N k =-=- 22259.82(+3.321044.79kN/m k N k =-3. 沖

13、擊系數(shù)1+根據(jù)橋規(guī)規(guī)定,鋼桁梁的沖擊系數(shù)1+按下式計(jì)算:281+140L=+ 式中 L 除承受局部活載桿件為影響線加載長(zhǎng)度外,其余均為橋梁跨度。 弦桿、斜桿及支座沖擊系數(shù):281+1 1.2504072=+=+掛桿的沖擊系數(shù):281+1 1.4834018=+=+4. 活載發(fā)展的均衡系數(shù)橋規(guī)要求:所有桿件因活載產(chǎn)生的軸向力、彎矩、剪力在計(jì)算主力組合時(shí),均應(yīng)乘以活載發(fā)展均衡系數(shù):1+(a a m -61+1= (kpN N a +=1式中 m a 全部桿件a 值中代數(shù)值之最大者。下弦桿24E E :1026.800.3284(13126.55p kN a N =+(0.33220.3284 1.

14、0006m a a 11=1+-=1+-=66斜桿23E A :1324.30+0.2483(11305.99p kN a N -=+-2324.301.3053(1+248.44p kN a N -=-+(110.33220.2483 1.0140m a a 11=1+-=1+-=66 (220.3322+1.3053 1.2729m a a 11=1+-=1+=665. 活載產(chǎn)生的內(nèi)力:考慮沖擊作用和活載發(fā)展均衡系數(shù)在內(nèi)時(shí),活載所產(chǎn)生的內(nèi)力為:(k N +1下弦桿24E E :(1 1.0006 1.252501.243128.50kN k N +=斜桿23E A :1(1 1.0140

15、1.25(1044.791324.23kN k N +=-=- 2(1 1.2729 1.25(198.75316.25kN k N +=+=+四、橫向荷載(風(fēng)力或搖擺力所產(chǎn)生的內(nèi)力1. 橫向荷載計(jì)算主桁的上下弦桿兼為上下平縱聯(lián)的弦桿,端斜桿又是橋門(mén)架的腿桿, 橫向風(fēng)力或搖擺力作用在橋上時(shí),將在這些桿件中產(chǎn)生內(nèi)力。 (1 橫向風(fēng)力作用下荷載計(jì)算根據(jù)橋規(guī)規(guī)定,風(fēng)壓強(qiáng)度W 按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)考慮。有車(chē)時(shí)12800w W K K = ,并不大于1250Pa ;無(wú)車(chē)時(shí)121400y W K K = 。 式中: 1K 風(fēng)載體型系數(shù);2K 風(fēng)壓高度變化系數(shù);主桁桿件計(jì)算由橋上有車(chē)時(shí)荷載組合控制,本設(shè)計(jì)中取1250

16、Pa y W =。風(fēng)力在下平縱聯(lián)(即橋面系所在平面上的分配系數(shù)為1.0,在上平縱聯(lián)上的分配系數(shù)為0.2。對(duì)鋼桁梁而言,橫向風(fēng)力的受風(fēng)面積應(yīng)按照橋跨結(jié)構(gòu)理論輪廓面積乘以0.4。 列車(chē)受風(fēng)面積應(yīng)按3m 高的長(zhǎng)方帶計(jì)算,其作用點(diǎn)在軌頂以上2m 高度處。上、下平縱聯(lián)單位長(zhǎng)度上所受到的風(fēng)荷載分別為:上平縱聯(lián):123=(0.40.5+(1-0.40.2(+a y k h h h h W (kN/m 下平縱聯(lián):123=(0.40.5+(1-0.41.0(+e y k h h h h W (kN/m 其中,h 為主桁高度,=11m h ;1h 為列車(chē)高度,1=3m h ;2h 為橋面高度,2=0.16+0.2

17、4=0.40m h ;3h 為橋面系高度,3=1.29m h代入數(shù)值得:上平縱聯(lián)風(fēng)荷載:=(0.40.511+(1-0.40.2(3+0.40+1.29 1.25a k =3.454kN/m下平縱聯(lián)風(fēng)荷載:=(0.40.511+(1-0.4 1.0(3+0.40+1.29 1.25e k =6.268kN/m(2 橫向搖擺力作用下荷載計(jì)算根據(jù)橋規(guī),列車(chē)橫向搖擺力ts F 以水平方向垂直線路中心線作用于鋼軌頂面,大小為5.5kN/m 。上、下平縱聯(lián)分配到的橫向搖擺力為:上平縱聯(lián)搖擺力:=0.2=0.2 5.5=1.1kN/m a ts k F 下平縱聯(lián)搖擺力:=1.0=1.0 5.5=5.5kN

18、/m e ts k F 風(fēng)力和搖擺力不同時(shí)計(jì)算,故在本設(shè)計(jì)中上、下平縱聯(lián)均為風(fēng)力控制設(shè)計(jì)。2. 橫向荷載通過(guò)縱聯(lián)在主桁桿件中所產(chǎn)生的內(nèi)力計(jì)算上平縱聯(lián)桁架時(shí),可將橋門(mén)架做為其支點(diǎn),計(jì)算下平縱聯(lián)桁架時(shí),支座為其支點(diǎn),均不考慮中間橫聯(lián)的彈性支承作用。當(dāng)縱聯(lián)為交叉形桁架時(shí),取二斜撐的交點(diǎn)為力矩中心,于是按照?qǐng)D3(下頁(yè)可以算出影響線面積及內(nèi)力。 影響線面積:122l l B= 弦桿內(nèi)力: N k =以下弦桿24E E 為例:1231.540.5=110.935m 22 5.75l l B = =6.268110.935=695.28kN N k = 圖3 鋼桁架所受橫向荷載再以上弦桿13A A 為例:1

19、213.540.5=47.543m 22 5.75ll B =-=3.454(47.543=164.19kN N k =-3. 橫向荷載通過(guò)橋門(mén)架在主桁桿件中所產(chǎn)生的內(nèi)力(如圖4圖4 橫向荷載作用下帶桁式頂撐的剛架內(nèi)力計(jì)算上平縱聯(lián)作用于橋門(mén)架頂部的反力W :0.50.5 3.4545493.24kN a a W k l =橋門(mén)架腿桿反彎點(diǎn)距支座的距離0l :(參考標(biāo)準(zhǔn)桁梁取8.5m c =(028.58.5214.213 5.02822228.514.213c c l l m c l +=+反力W 在端斜桿產(chǎn)生的軸力1W N 和彎矩0M 、a M 1014.213 5.02893.24148.

20、95kN 5.75W l l N W B -=-=-=- 00 5.02893.24234.41kN 22l M W = 08.5 5.02893.24161.88kN 22a c l M W -=-=-=- 反力W 通過(guò)支座斜反力R 在下弦產(chǎn)生的軸力2w N293.2414.213cos cos 0.6332145.95kN 5.75w Wl N R B = 上平縱聯(lián)反力W 在支座引起的豎向反力1w V193.2414.213sin sin 0.774178.38kN 5.75w Wl V R B = 列車(chē)及橋面上風(fēng)力在支座引起的豎向反力2w V221331(10.4(2(10.422w y

21、 L V W h h h B =-+- 21721.25(10.43(1.292(10.4 1.2922 5.75=-+- 40.20kN =12178.38+40.20=218.58kN w w w V V V =+=五、縱向荷載(制動(dòng)力所產(chǎn)生的內(nèi)力按照橋規(guī)規(guī)定,制動(dòng)力與沖擊力同時(shí)計(jì)算時(shí),制動(dòng)力按豎向靜活載重量的7%計(jì)算。 靜活載的位置應(yīng)分別與各桿件殘生最大活載內(nèi)力時(shí)的實(shí)際活載位置一致。為簡(jiǎn)化計(jì)算,下面近似按圖5的加載位置計(jì)算。 圖5 制動(dòng)力在主桁桿件中所產(chǎn)生的內(nèi)力1. 制動(dòng)力所產(chǎn)生的支座反力加載長(zhǎng)度: 72.55m L =靜活載: =5220+3092+(72.5537.580=6664k

22、N W -制動(dòng)力: =0.07=466.48kN T W 水平反力: 0.5233.24kN t H T =支座豎向力 10.371.290.420.50.5466.4813.15kN 72t hV T L +=2. 制動(dòng)力在弦桿中所產(chǎn)生的軸力由于本設(shè)計(jì)弦桿中線與支座中心間距離較小,因而忽略該項(xiàng)影響。加載長(zhǎng)度: 72m L =靜活載: =5220+3092+(7237.580=6620kN W -制動(dòng)力: =0.07=463.4kN T W 02E E 、24E E 桿內(nèi)產(chǎn)生的軸力為:463.4=231.7kN 22T六、立柱內(nèi)力立柱作為減少上弦壓桿自由長(zhǎng)度的支撐桿件,按橋規(guī)規(guī)定,應(yīng)以其所支撐

23、的壓桿內(nèi)力的3%作為其內(nèi)力,予以檢算。表1中立柱在運(yùn)營(yíng)階段的內(nèi)力按上弦的最大內(nèi)力33A A 的3%算出。在安裝階段,立柱尚應(yīng)檢算在上弦的吊機(jī)壓力。七、豎向荷載通過(guò)橫向剛架作用在掛桿與立柱中引起的彎矩橫梁與掛桿截面的初選參照標(biāo)準(zhǔn)桁梁。橋規(guī)規(guī)定,對(duì)于主桁掛桿和立柱,應(yīng)考慮橫梁承受豎向荷載時(shí),他們作為橫向閉合鋼架的腿桿所承受的彎矩。檢算它們?cè)谳S力和彎矩共同作用下的疲勞強(qiáng)度。圖6 豎向荷載在立柱及掛桿中所產(chǎn)生的彎矩由圖6所示計(jì)算圖示,可算出掛桿或立柱在下端及中間支點(diǎn)處主桁平面外的彎矩0M 及a M 分別為:豎桿下端彎矩: 02b s M M i i =+豎桿中間彎矩: 012a M M =式中:620

24、.5=-,c l =,a b B +=,b b EI i B =,s s EI i c =,b I 、s I 分別為橫梁與豎桿的慣性矩,其他符號(hào)見(jiàn)圖6。已知:575c m B =,187.5cm a =,200cm b =,577.5cm c =,1035.5cm l =,0.674a b B +=,0.588cl =,4=651000cm b I ,4=38200cm s I ,3=1132cm b b EI i E B =,3=66.1cm s s EI i E c =,=17.12b si i ,6=3.4820.5=-,873kN D =,=1638kN m M D a = 代入以上兩

25、式可以求得:下端: 0=102.2kN m 2b sM M ii =+中間支點(diǎn):01=28.5kN m 2a M M = 八、主桁桿件的內(nèi)力組合以上算出的主桁桿件所受單項(xiàng)軸力列表1第13-17項(xiàng)。按照橋規(guī)要求,各單項(xiàng)軸力應(yīng)按照表1第18-20項(xiàng)進(jìn)行組合。三種組合內(nèi)力中之大者為控制桿件強(qiáng)度與穩(wěn)定的計(jì)算內(nèi)力,列于表1第21項(xiàng)。反復(fù)荷載出現(xiàn)拉力作用桿件,應(yīng)檢算疲勞;控制計(jì)算內(nèi)力不考慮活載發(fā)展及附加力影響,其值列于表1第23項(xiàng)、24項(xiàng)。端斜桿與掛桿在荷載作用下,還受有彎矩,應(yīng)與相應(yīng)荷載情況下的軸力一并檢算。主桁桿件內(nèi)力及支座反力計(jì)算表表1桿件名稱(chēng)影響線豎向荷載活載要素均衡系數(shù)單向內(nèi)力主力加載長(zhǎng)度l頂點(diǎn)

26、位置面積總面積均布恒載p換算活載k靜活載內(nèi)力kN k=沖擊系數(shù)1+動(dòng)活載內(nèi)力(1kN+a ma a-恒載內(nèi)力pN p=活載內(nèi)力(1kN+項(xiàng)次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 單位m m m kN/m kN/m kN kN kN kN上弦桿A1A372.00 0.25 44.18 44.18 18.59 45.94 2029.71 1.25 2537.14 +0.3238 0.0084 1.0014 821.43 2540.68 A3A3 72.00 0.5 58.91 58.91 18.59 44.78 2637.95 1.25 3297.44 +0.3322

27、 0.0000 1.0000 1095.21 3297.43下弦桿E0E272.00 0.125 +25.77 +25.77 18.59 47.49 +1223.95 1.25 +1529.93 +0.3132 0.0190 1.0032 +479.21 +1534.32 E2E472.00 0.375 +55.23 +55.23 18.59 45.29 +2501.24 1.25 +3126.55 +0.3284 0.0037 1.0006 +1026.80 +3128.49斜桿E0A172.00 0.125 40.70 40.70 18.59 47.49 1932.84 1.25 2416

28、.05 +0.3132 0.0190 1.0032 756.70 2423.72 A1E261.71 0.125 +29.90 +29.0718.5948.69 +1455.801.25+1819.75 +0.2970 0.0351 1.0059+540.50+1830.4610.29 0.125 0.83 +29.07 72.48 60.20 75.25 7.1826 7.5147 2.2525 169.43 E2A351.43 0.125 20.77 17.4418.5950.31 1044.791.251305.99 +0.2483 0.0838 1.0140324.301324.542

29、0.57 0.125 +3.32 17.44 59.82 +198.75 +248.44 1.3053 1.6375 1.2729 +316.08 A3E441.14 0.125 +13.29 +5.8118.5952.18 +693.501.25+866.87 +0.1247 0.2075 1.0346+108.10+896.8430.86 0.125 7.48 +5.81 54.85 410.03 512.54 0.2109 0.5431 1.0905 559.25豎桿A1E118.00 0.50 +9.00 +9.00 18.59 57.10 +513.90 1.483 +761.99

30、+0.2196 0.1126 1.0188 +167.33 +776.28 A3E3A2E218.00 0.50 9.00 9.00 18.59 57.10 167.33A4E4支座豎向72.55 0 +36.28 +36.28 18.59 50.12 +1818.08 1.25 +2272.61 +0.2968 0.0354 1.0059 +674.45+2286.01 縱向72.55 0橫向13續(xù)表1桿件名稱(chēng)單項(xiàng)內(nèi)力軸向力組合控制計(jì)算應(yīng)力附加力主力主力+附加力強(qiáng)度與穩(wěn)定疲勞縱聯(lián)風(fēng)力wN橋門(mén)架效應(yīng)wN制動(dòng)力內(nèi)力tN INIINIIIN III IIImax(,N NN N=II/1.20wM

31、 M=+(1n p kN N N+nM項(xiàng)次15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 單位kN kN kN kN kN kN kN kNm kN kNm上弦桿A1A3164.19 3362.13 2938.60 3362.13 A3A3 212.84 4392.69 3837.94 4392.69下弦桿E0E2+430.41 +145.95 +231.70 +2013.94 +2158.58 +1796.51 +2158.58 +2009.06 +479.17 E2E4+695.28 +145.95 +231.70 +4155.30 +4163.78 +3509.60 +416

32、3.78 +4153.28 +1026.80斜桿E0A1148.95 3180.38 2774.44 3180.38+195.34134.90A1E2+2370.91 +2370.91+2360.22 +465.24+371.00 +371.00E2A31648.54 1648.541629.85 75.958.06 8.06A3E4+1004.95 +1004.95+974.87 404.69450.83 450.83豎桿A1E1+943.63 +943.63 +928.43 +167.33 102.20 A3E3A2E2266.24266.24A4E4支座豎向+218.58 +13.15

33、+2960.44 +2649.19 +2378.88縱向+233.24 +186.59橫向14第三部分: 主桁桿件設(shè)計(jì)一、主桁桿件的檢算內(nèi)容及設(shè)計(jì)步驟主桁桿件根據(jù)受力性質(zhì)的不同,應(yīng)進(jìn)行下表所列項(xiàng)目的檢算。各類(lèi)桿件的檢算內(nèi)容 表2項(xiàng)目 檢算內(nèi)容 檢 算 桿 件 1 剛 度 各類(lèi)桿件 2 局部穩(wěn)定 壓 桿 3 整體穩(wěn)定 壓 桿 4 強(qiáng) 度 各類(lèi)桿件5疲 勞出現(xiàn)拉應(yīng)力的受循環(huán)荷載桿件用試算法設(shè)計(jì)各類(lèi)桿件的步驟:1. 參考性質(zhì)相近(指內(nèi)力性質(zhì)及大小,桿長(zhǎng)及截面式樣,材料和連接方式的已有設(shè)計(jì)資料,初步擬定截面尺寸;2. 根據(jù)初步擬定的截面尺寸,算出進(jìn)行各類(lèi)檢算所需的截面幾何特征數(shù)據(jù);3. 按上表要求進(jìn)行

34、各項(xiàng)檢算。如初選截面不合適,則進(jìn)行修改,重新計(jì)算,直至符合要求為止;4. 為了減少桿件類(lèi)型以簡(jiǎn)化制造,便于互換和管理,同一組設(shè)計(jì)中之同類(lèi)桿件內(nèi)力相差不大者,盡量采用相同的截面。二、主桁桿件截面幾何特征計(jì)算由于H 形截面在制造、安裝、運(yùn)營(yíng)等方面比較優(yōu)越,本設(shè)計(jì)主桁桿件全部采用H 形截 面,桿寬為460mm ,桿高最大為600mm ,該值小于桿長(zhǎng)的1/10,按橋規(guī)要求均可免算節(jié)點(diǎn)剛性次應(yīng)力。以端下弦桿 E 0E 2截面設(shè)計(jì)為例說(shuō)明 1 初選截面:選用腹板 142812 翼緣 246016 2 截面幾何特征計(jì)算:毛截面積:256.1982.18.426.1462cm A m =+= 扣孔截面積:24

35、4.293.26.18cm A =凈面積:212.16944.2956.198cm A A A m j =-=-= 毛慣性矩:43343.259622.18.42121466.11212cm I mx =+= 432373.804178.422.11215.234626.1461212cm I my =+= 凈慣性矩:4661.1971477.624743.25962cm I I I x m x jx =-=-= 4236.6590249.1451573.80417cm I I I x m x jx =-=-= 回轉(zhuǎn)半徑: cm A I r m mx x 435.1156.19843.2596

36、2=cm A I r mmy x 125.2056.19873.80417=主桁平面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度:cm l l x 9000=主桁平面外撿算長(zhǎng)度:cm l l y 9000= 長(zhǎng)細(xì)比:707.78435.11900=x x x r l 721.44125.20900=x x x r l 其他桿件截面擬定和計(jì)算如上所示。 主桁架桿件截面尺寸擬定如下: 17主桁桿件截面幾何特征 表3桿件名稱(chēng) 截面形式截面組成毛面積凈面積毛慣性矩凈慣性矩回轉(zhuǎn) 半徑自由 長(zhǎng)度長(zhǎng)細(xì)比項(xiàng) 次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 單 位mmmm mm mm 2 mm 2 mm 4 mm 4 mm mm 上弦桿A 1A 346

37、0460xxyy246024 141218294.96 250.80 38954.42 115529.16 29582.77 94521.36 11.49 19.79 900 900 78.32 45.48 A 3A 3246036 426.72 360.48 58447.45 168925.42 44389.97 13762.13 11.70 19.90 900 900 76.90 45.23 139824 下弦桿E 0E 2246016 142812 198.56 169.12 25962.43 80417.73 19714.66 65902.24 11.43 20.12 900 78.7

38、1 44.72 900 E 2E 4 246036 141232 463.04 396.8 58514.10 185189.82 44456.62 151881.69 11.24 20.00 900 70.06 900 45.00 中間斜桿A 1E 2246016 142810 190.00 160.56 25959.83 79111.01 19712.06 64595.52 11.69 20.41 1137.0 1421.3 97.27 69.65 E 2A 3 246020 142012 234.4 197.6 32451.38 96526.13 24641.67 78702.67 11.

39、77 20.29 1137.0 1421.3 96.63 70.04 A 3E 4 246016 142810 190160.5625959.83 79111.01 19712.06 64595.52 11.69 20.41 1137.0 1421.3 97.27 69.65 豎桿A3E3226012 143610 106 94.963518.83 38224.13 2602.69 32683.38 5.76 18.99 880 1100 152.73 57.93 A 2E 2226012 143610106 94.963518.83 38224.132409.97 32683.385.76

40、18.99880 1100152.73 57.9319三、主桁桿件截面檢算主桁桿件截面檢算結(jié)果列于表4。下面選擇有代表性者加以說(shuō)明。 1. 受拉桿件(以下弦桿24E E 為例由表1知:控制計(jì)算內(nèi)力為4163.78kN m N =;疲勞檢算內(nèi)力值為max 4153.35kN m N =,min 1026.80kN m N = (1剛度計(jì)算由表3計(jì)算,下弦桿24E E ,80.06x =,45.00y =。max 80.06100=(2強(qiáng)度計(jì)算由表3得下弦桿24E E 的凈面積2396.8j A cm =344163.7810104.9200396.810j N MPa MPa A -=,取n r

41、 1=;20下弦桿24E E 板厚44t 2525r 0.96t 36= 代入簡(jiǎn)算公式:d n max min r r (11(104.6725.8878.79-=-=t 0r 0.96130.7125.47=2. 受壓桿件(以上弦桿33A A 為例由表1計(jì)算知上弦桿33A A 在主力或附加力作用下均只受壓力。由表1得計(jì)算內(nèi)力為主力控制,4392.69kN m N =- (1剛度計(jì)算由表3計(jì)算,上弦桿33A A ,76.9x =,45.23y =。max 76.9100=(2強(qiáng)度計(jì)算由表3得上弦桿33A A 的凈面積2360.48j A cm =344392.6910121.86MPa 200MPa 360.4810j N A -= (3整體穩(wěn)定檢算max 76.9x =,查橋規(guī)表3.2.6,按照線性內(nèi)插計(jì)算得:容許應(yīng)力折減系數(shù)10.521=容許應(yīng)力:10.521200104.2MPa =;計(jì)算應(yīng)力:3144392.6910102.94MPa 104.2426.7210m N MP A -=3、拼接螺栓E2處拼接板螺栓布置示意圖拼接板在3A 節(jié)點(diǎn)中心截面承受循環(huán)壓力,其承載力應(yīng)按33A A 桿的疲勞強(qiáng)度確定,但橋規(guī)未給出弦桿拼接板及節(jié)點(diǎn)板的疲勞強(qiáng)度,用基本容許應(yīng)力200Mpa =計(jì)算,這樣計(jì)算的連接較安全。節(jié)點(diǎn)板每端需要高強(qiáng)螺栓數(shù)1n :4311173.61