48米下承式簡支栓焊鋼桁梁橋課程設(shè)計

1、現(xiàn)代鋼橋課程設(shè)計 學(xué) 院：土木工程學(xué)院 班 級：1210 姓 名：羅勇平 學(xué) 號：1208121326 指導(dǎo)教師：周智輝 時 間：2015年9月19日 目錄第一章 設(shè)計說明3第二章 主桁桿件內(nèi)力計算5第三章 主桁桿件截面設(shè)計與檢算14第四章 節(jié)點設(shè)計與檢算23第一章 設(shè)計說明1、 設(shè)計題目單線鐵路下承式簡支栓焊鋼桁梁設(shè)計2、 設(shè)計依據(jù)1. 設(shè)計規(guī)范 鐵道部鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范(TB10002.1-2005) 鐵道部鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(TB10002.2-2005)2. 結(jié)構(gòu)基本尺寸 計算跨度L=48m；橋跨全長L=49.10m；節(jié)間長度d=8.00m；主桁節(jié)間數(shù)n=6；主桁中心距B=5.7

2、5m；平縱聯(lián)寬度B0=5.30m；主桁高度H=11.00m；縱梁高度h=1.45m；縱梁中心距b=2.00m；主桁斜角傾角，。3. 鋼材及基本容許應(yīng)力 桿件及構(gòu)件用Q370qD；高強度螺栓用20MnTiB鋼；精制螺栓用BL3；螺母及墊圈用45號優(yōu)質(zhì)碳素鋼；鑄件用ZG25；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，工地高強度螺栓連接；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)；高強度螺栓和精制螺栓的桿徑為，孔徑為。5. 設(shè)計活載等級 標準中活載。6. 設(shè)計恒載 主桁；聯(lián)結(jié)系；橋面系；

3、高強度螺栓；檢查設(shè)備；橋面；焊縫。 計算主桁恒載時，按橋面全寬恒載。3、 設(shè)計內(nèi)容1. 確定主桁型式及主要參數(shù)；2. 主桁桿件內(nèi)力計算(全部)，并將結(jié)果匯制于2號圖上；3. 交匯于E2、A3節(jié)點（要求是兩個大節(jié)點）的所有桿件截面設(shè)計與檢算；4. 主桁下弦E2節(jié)點設(shè)計與檢算；5. 繪制主桁E2節(jié)點圖(3號圖)。4、 設(shè)計內(nèi)容1. 設(shè)計說明書1份；2. 2、3號圖各一張。5、 要求1. 計算書條理清楚、語句通順、計算正確；2. 結(jié)構(gòu)圖按制圖要求比例恰當、粗細線條明確、尺寸標注清楚、投影關(guān)系無誤。第2章 主桁桿件內(nèi)力計算說明：計算圖式采用平面鉸接桁架，主力（包括恒載和活載）作用在主桁平面內(nèi)。1、 影

4、響線2、 恒載計算： 據(jù)第一章所提供的資料，每片主桁所承受的恒載內(nèi)力：近似地采用p=17kN/m.3、 活載計算： 靜活載取換算均布活載k，由所求桿件內(nèi)力的影響線最大縱坐標位置值和加載長度L查表求得。 弦桿E0E2:=1/6，L=48m，由內(nèi)插法求得k=50.20(kN/m)（一片主桁，下同）弦桿E2E2':=1/2，L=48m，k=47.25(kN/m)弦桿A1A3:=1/3，L=48m，k=48.10(kN/m)端斜桿E0A1:=1/6，L=48m，k=50.20(kN/m)斜桿E2A3:'=1/6，L'=19.2m，k=60.19(kN/m)=1/6，L=28.8

5、m，k=55.06(kN/m)斜桿A1E2:'=1/6，L'=38.4m，k=52.09(kN/m)=1/6，L=9.6m，k=73.63(kN/m)吊桿A1E1:=1/2，L=16m，k=59.70(kN/m)吊桿A3E3:=1/2，L=16m，k=59.70(kN/m)4、 恒載內(nèi)力和活載內(nèi)力：采用響線面積法求恒載內(nèi)力和活載內(nèi)力。1. 弦桿E0E2:影響線最大縱距： 影響線面積： 恒載內(nèi)力： 靜活載內(nèi)力： 動力系數(shù)： 其余各桿的值計算結(jié)果見2號圖上所示，其中最大的為： 活載發(fā)展均衡系數(shù)： 弦桿E0E2的總內(nèi)力為（計算靜強度時的最大內(nèi)力）： 計算疲勞時，應(yīng)采用動力運營系數(shù)，且

6、不考慮活載發(fā)展均衡系數(shù)，計算疲勞時的最大內(nèi)力為： 2. 弦桿E2E2':影響線最大縱距： 影響線面積： 恒載內(nèi)力： 靜活載內(nèi)力： 動力系數(shù)： 活載發(fā)展均衡系數(shù)： 總內(nèi)力： 動力運營系數(shù)： 則計算疲勞時的最大內(nèi)力為： 3. 弦桿A1A3:影響線最大縱距： 影響線面積： 恒載內(nèi)力： 靜活載內(nèi)力： 動力系數(shù)： 活載發(fā)展均衡系數(shù)： 總內(nèi)力： 上弦桿為受壓構(gòu)件，不需要考慮疲勞時的內(nèi)力。4. 端斜桿E0A1:影響線最大縱距： 影響線面積： 恒載內(nèi)力： 靜活載內(nèi)力： 動力系數(shù)： 活載發(fā)展均衡系數(shù)： 總內(nèi)力： 端斜桿為壓彎構(gòu)件，不需要考慮疲勞時的內(nèi)力。5. 斜桿E2A3:由于該桿件的影響線具有正、負面

7、積，必須分別進行計算。正影響線最大縱距： 正影響線面積： 負影響線最大縱距： 負影響線面積： 正、負影響線面積之代數(shù)和： 恒載內(nèi)力： 活載內(nèi)力也按影響線正、負面積分別計算。正面積部分：靜活載內(nèi)力： 動力系數(shù)： 恒載內(nèi)力與活載內(nèi)力之比： 活載發(fā)展均衡系數(shù)： 正面積部分的總內(nèi)力： 動力運營系數(shù)： 則計算疲勞時的最大內(nèi)力為： 負面積部分：靜活載內(nèi)力： 動力系數(shù)： 活載發(fā)展均衡系數(shù)： 負面積部分的總內(nèi)力： 動力運營系數(shù)： 則計算疲勞時的最大內(nèi)力為： 6. 斜桿A1E2:由于該桿件的影響線具有正、負面積，必須分別進行計算。正影響線最大縱距： 正影響線面積： 負影響線最大縱距： 負影響線面積： 正、負影響

8、線面積之代數(shù)和： 恒載內(nèi)力： 活載內(nèi)力也按影響線正、負面積分別計算。正面積部分：靜活載內(nèi)力： 動力系數(shù)： 恒載內(nèi)力與活載內(nèi)力之比： 活載發(fā)展均衡系數(shù)： 正面積部分的總內(nèi)力： 動力運營系數(shù)： 則計算疲勞時的最大內(nèi)力為： 負面積部分：靜活載內(nèi)力： 動力系數(shù)： 活載發(fā)展均衡系數(shù)： 負面積部分的總內(nèi)力： 動力運營系數(shù)： 則計算疲勞時的最大內(nèi)力為： 7. 吊桿A1E1:影響線最大縱距： 影響線面積： 恒載內(nèi)力： 靜活載內(nèi)力： 動力系數(shù)： 活載發(fā)展均衡系數(shù)： 總內(nèi)力： 動力運營系數(shù)： 則計算疲勞時的最大內(nèi)力為： 8. 吊桿A3E3:影響線最大縱距： 影響線面積： 恒載內(nèi)力： 靜活載內(nèi)力： 動力系數(shù)： 活載

9、發(fā)展均衡系數(shù)： 總內(nèi)力： 動力運營系數(shù)： 則計算疲勞時的最大內(nèi)力為： 第三章 主桁桿件截面設(shè)計與檢算1、 下弦桿E0E2的設(shè)計設(shè)計資料：設(shè)計最大內(nèi)力：；設(shè)計疲勞應(yīng)力：，；桿件幾何長度：8m，材料：Q370qD。鐵路簡支鋼桁架橋的主桁下弦桿都是受拉桿件，內(nèi)力較大且反復(fù)變化，一般由疲勞強度控制設(shè)計。(1) 計算所需的凈截面面積。由鋼橋構(gòu)造與設(shè)計附表2及表1.5查得疲勞容許應(yīng)力幅，取，根據(jù)疲勞強度條件可知所需的凈截面面積為： 根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗，估計桿件的毛截面面積： (2) 選取截面形式為H形（見下圖），截面組成為：豎板：2-水平板：1-每側(cè)布置4排栓孔，孔徑提供毛截面面積： 栓孔削弱的面積： 凈截面面

10、積： (可)截面提供的慣性矩： ,回轉(zhuǎn)半徑 ,(3) 強度和剛度檢算。強度檢算： (可)由于實際凈截面面積大于所需凈截面面積，疲勞強度自動滿足，故不必再檢算。剛度檢算： (可)2、 下弦桿E2E2'的設(shè)計設(shè)計資料：設(shè)計最大內(nèi)力：；設(shè)計疲勞應(yīng)力：，；桿件幾何長度：8m，材料：Q370qD。鐵路簡支鋼桁架橋的主桁下弦桿都是受拉桿件，內(nèi)力較大且反復(fù)變化，一般由疲勞強度控制設(shè)計。(1) 計算所需的凈截面面積。由鋼橋構(gòu)造與設(shè)計附表2及表1.5查得疲勞容許應(yīng)力幅，取，根據(jù)疲勞強度條件可知所需的凈截面面積為： 根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗，估計桿件的毛截面面積： (2) 選取截面形式為H形（見下圖），截面組成為：豎

11、板：2-水平板：1-每側(cè)布置4排栓孔，孔徑提供毛截面面積： 栓孔削弱的面積： 凈截面面積： (可)截面提供的慣性矩： ,回轉(zhuǎn)半徑 ,(3) 強度和剛度檢算。強度檢算： (可)由于實際凈截面面積大于所需凈截面面積，疲勞強度自動滿足，故不必再檢算。剛度檢算： (可)3、 上弦桿A1A3的設(shè)計設(shè)計資料：設(shè)計最大內(nèi)力：；桿件幾何長度：8m，材料：Q370qD。上弦桿A1A3為受壓桿件，由整體穩(wěn)定控制設(shè)計。(1) 選定H形截面，并假定桿件的長細比，查附表4求得整體穩(wěn)定容許應(yīng)力折減系數(shù)，則所需的毛截面面積為： (2) 選取截面形式為H形（見下圖），截面組成為：豎板：2-水平板：1-每側(cè)布置4排栓孔，孔徑提

12、供毛截面面積： (可)截面提供的慣性矩： ,回轉(zhuǎn)半徑 ,(3) 整體穩(wěn)定檢算。桿件計算長度，長細比： ,由查表得，則： (4)局部穩(wěn)定檢算。豎板：當桿件的長細比時，橋規(guī)要求板件的寬厚比，現(xiàn) (可)水平板：當桿件的長細比時，橋規(guī)要求板件的寬厚比，現(xiàn) (可)(5)剛度檢算。長細比 (可)4、 斜桿E2A3的設(shè)計設(shè)計資料：設(shè)計內(nèi)力：,；設(shè)計疲勞內(nèi)力：，；桿件幾何長度，材料：Q370qD；該斜桿是受拉兼受壓桿件，由疲勞強度控制設(shè)計。(1) 計算所需的凈截面面積。由附表2及表1.5查得疲勞容許應(yīng)力幅，取，根據(jù)疲勞強度條件，所需的凈截面面積為： (2) 選取截面形式為H形（見下圖），截面組成為：豎板：2-

13、水平板：1-每側(cè)布置4排栓孔，孔徑提供毛截面面積： 栓孔削弱的面積： 凈截面面積： (可)截面提供的慣性矩： ,回轉(zhuǎn)半徑 ,(3) 剛度檢算。桿件計算長度： (主桁平面外) (主桁平面內(nèi))長細比： (4) 整體穩(wěn)定性檢算。由查表得，則 (可)(5) 局部穩(wěn)定性檢算。豎板： 水平板： (6) 強度檢算。 (可)5、 斜桿A1E2的設(shè)計設(shè)計資料：設(shè)計最大內(nèi)力：；設(shè)計疲勞應(yīng)力：，；桿件幾何長度：8m，材料：Q370qD。該斜桿是受拉桿件，內(nèi)力較大且反復(fù)變化，一般由疲勞強度控制設(shè)計。(1) 計算所需的凈截面面積。由附表2及表1.5查得疲勞容許應(yīng)力幅，取，根據(jù)疲勞強度條件可知所需的凈截面面積為： 根據(jù)設(shè)

14、計經(jīng)驗，估計桿件的毛截面面積： (2) 選取截面形式為H形（見下圖），截面組成為：豎板：2-水平板：1-每側(cè)布置4排栓孔，孔徑提供毛截面面積： 栓孔削弱的面積： 凈截面面積： (可)截面提供的慣性矩： ,回轉(zhuǎn)半徑 ,(3) 強度和剛度檢算。強度檢算： (可)由于實際凈截面面積大于所需凈截面面積，疲勞強度自動滿足，故不必再檢算。剛度檢算： (可)6、 吊桿A3E3的設(shè)計設(shè)計資料：設(shè)計最大內(nèi)力：；設(shè)計疲勞應(yīng)力：，；桿件幾何長度：8m，材料：Q370qD。該吊桿是受拉桿件，內(nèi)力較大且反復(fù)變化，一般由疲勞強度控制設(shè)計。(1) 計算所需的凈截面面積。由附表2及表1.5查得疲勞容許應(yīng)力幅，取，根據(jù)疲勞強度

15、條件可知所需的凈截面面積為： 根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗，估計桿件的毛截面面積： (2) 選取截面形式為H形（見下圖），截面組成為：豎板：2-水平板：1-每側(cè)布置4排栓孔，孔徑提供毛截面面積： 栓孔削弱的面積： 凈截面面積： (可)截面提供的慣性矩： ,回轉(zhuǎn)半徑 ,(3) 強度和剛度檢算。強度檢算： (可)由于實際凈截面面積大于所需凈截面面積，疲勞強度自動滿足，故不必再檢算。剛度檢算： (可)第四章 節(jié)點設(shè)計與檢算說明：設(shè)計并檢算主桁下弦大節(jié)點E21、 主桁下弦大節(jié)點E2的構(gòu)造如3號圖所示的主桁下弦節(jié)點E2，在主桁平面內(nèi)有五根桿件在此交匯，弦桿之間的豎板采用雙面拼接。外拼接板是節(jié)點板，內(nèi)拼接板被弦桿腹板分為

16、上下兩塊，如果節(jié)點左右兩側(cè)的豎板厚度不同，則需加設(shè)填板，然后再進行拼接。在該節(jié)點的內(nèi)側(cè)弦桿中線位置設(shè)置一個形的小節(jié)點板，使下平縱聯(lián)斜桿及橫梁下翼緣連接于此小節(jié)點板的水平板上。橫梁的腹板則用連接角鋼與內(nèi)側(cè)節(jié)點板相聯(lián)。2、 節(jié)點板的強度檢算(1) 檢算主力作用下節(jié)點中心處節(jié)點板豎向截面上的法向應(yīng)力將節(jié)點E2沿螺栓孔線截開，取左邊部分為分析對象，根據(jù)平衡條件，節(jié)點板豎向截面上的法向力N為： 下弦桿E0E2的承載力為 斜桿A1E2的承載力為 截面組成毛截面面積Ami扣孔面積Ai凈面積Ajimm×mmmm2mm2mm221115×204460010120344804200×2016000368012320合計606001380046800純彎曲狀態(tài)下截面中性軸至弦桿中心軸的距離計算：凈截面對中性軸慣性矩的計算：因為在節(jié)點中心處弦桿中斷，所以，承受力N的截面只包括節(jié)點板和拼接板的截面，則危險截面上的法向應(yīng)力應(yīng)滿足以下兩個條件：節(jié)點板下緣： 節(jié)點板上緣： (2) 檢算主力作用下腹桿與弦桿之間的節(jié)點板水平截面上的剪應(yīng)力節(jié)點板水平截面上的剪力T為： 水平截面上節(jié)點板的凈截面面積： 則水平截面上的剪應(yīng)力應(yīng)滿足： (3)