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1、单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计目 录第一章 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计22第一节 E2节点弦杆拼接计算22第二节 E0
2、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 11 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 结构轮廓尺寸：计算跨度L86.8 m，钢梁分10个节间，节间长度d8.68m，主桁高度
3、H11.935m，主桁中心距B5.75m，纵梁中心距b2.0m，纵联计算宽度B05.30m，采用明桥面、双侧人行道。3 材料：主桁杆件材料Q345q，板厚45mm，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p110kN/m，桥面系p26.29kN/m，主桁架p314.51kN/m，联结系p42.74kN/m，检查设备p51.02kN/m，螺栓、螺母和垫圈p60.02(p2p3p4)，焊缝p70.015(p2p3p4)；(2) 纵梁、横梁计算纵梁(每线)p84.73kN/m(未包括桥面)，横梁(每片
4、)p92.10kN/m。6 风力强度W01.25kPa，K1K2K31.0。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P200kN，抗滑移系数00.45。第二节 设计内容1 主桁杆件内力计算；2 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l、顶点位、面积、总面积、Np 、k、Nkk、 1+、(1+)Nk、a、amax-a、(1+) Nk、NS、平纵联
5、风力Nw、桥门架风力Nw、制动力NT、主力NINp(1+)NkNs、主+风NIININw(Nw)、主+风弯矩MII、主+制NIIININT、主+制弯矩MIII、NcmaxNI, NII/1.2, NIII/1.25、1+f、NnNp+ (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
6、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。 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p110kN/m，桥面系p26.29kN/m, 主桁架 p314.51 kN/m，联结系p42.74kN/m，检查设备p51.02kN/m，螺栓、螺母和垫圈p60.02(p2+p3+p4)，焊缝p70.015(p2+p3+p4)每片主桁所受恒载强度p10+6.2
7、9+14.51+2.74+1.02+0.02(6.29+14.51+2.74)+0.015(6.29+14.51+2.74)/217.69 kN/m，近似采用 p18 kN/m。2 影响线面积计算(1) 弦杆影响线最大纵距y+ 影响线面积 =A1A3：l1=17.36, l2=69.44, =0.2y= =-1.16, =86.8(-1.16)=-50.50mE2E4：l1=26.04, l2=60.76, =0.3y= =1.53, =86.81.53=66.28m其余弦杆计算方法同上，计算结果列于下表2.1中。 (2) 斜杆y=, y=, = =1.236=（l1+l2）y, = （l1+
8、l2）y 式中，=,l1=E0A1：l18.68，l278.12，0.1,y=-1.236=-1.11， =-86.81.11=-48.17mA3E4： l252.08，l2=26.04，y=1.236=0.74，y=-1.236=-0.37,l1=5.79, =0.1l1=8.68-5.79=2.89, =0.1=(5.79+52.08)0.74=21.46m，=(2.89+26.04) (-0.37)=-5.36m,=21.46-5.36=16.09m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，=117.36=8.68m3 恒载内力Np= p ，例如E0E2：Np=
9、18.0 28.41= 511.38 kNE4A5：Np=18.0 （-5.36）=-96.48 kNA5E5：Np=18.0 8.68=156.24 kN4 活载内力(1) 换算均布活载k按及加载长度l查表求得 例如E2E4：=0.3，l=86.8, k=44.578kN/m (每片主桁) E4A5：=0.1，l=48.22，k=51.51kN/m(用内插法求得) =0.1, l=38.58, k=53.395kN/mA5E5：=0.5，l=17.36，k=57.932kN/m(2) 冲击系数弦杆、斜杆：1+=1+=1+=1.221吊杆：1+=1+=1.488(3) 静活载内力NkNk= k
10、，例如E0E2：Nk=46.60228.41=1323.963kNE4A5：Nk=51.51（-14.9）=-767.499kN Nk=53,3959.54=509.388kNA5E5：Nk=57.9328.68=502.850kN(4) 活载发展均衡系数活载发展均衡系数: =1+(max-)=,max 为跨中弦杆E4E4 的值，max =0.338 , 可计算各杆件，例如E0E2：=0.316，=1+(0.338-0.316)=1.001E4E5：=0.103，=1+(0.338-0.103)=1.039 =-0.1551，=1+(0.338+0.1551)=1.082A5E5：=0.208
11、8，=1+(0.338-0.2088)=1.0215其余杆件计算同上，并将其计算结果列于表2.1中。5 列车横向摇摆力产生的弦杆内力 横向摇摆力取S100kN 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上0.210020kN,下平纵联所受的荷载S下1.0100100kN。摇摆力作用下的弦杆内力NsyS, 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：y=1.645 Ns=
12、yS=1.64520=32.9kN同理对A3A5：Ns20=59.439kN下弦杆E0E2: y=1.9247, Ns=yS=1.9247100=192.47kNE2E4：Ns=100=343.426kN, E4E4：Ns=100=373.617kN 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WK1K2K3W01.01.25kPa, 故有车风压W0.8W1.0kPa。(1) 下平纵联的有车均布风荷载桁高H11.935m，h纵梁高+钢轨轨木高1.29+0.41.69mw下0.50.4H+ (1-0.4)(h+3)W0.50.411.935+ (1-
13、0.4)(1.69+3)1.05.201kN/m(2) 上平纵联的有车均布风荷载w上0.50.4H+ 0.2(1-0.4)(h+3)W 0.50.411.935+ 0.2(1-0.4)(1.69+3)1.02.95kN/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：Nw上w上yLw上=69.442.95=188.4397kNA3A5: Nw上w上yLw上69.442.95=304.404kN下弦杆E0E2: Nw下w下yLw下86.85.201=434.45kNE2E4: Nw下w下yLw下86.85.201=775.193kNE4E4: Nw下w下yLw下86.85.201=843.348kN2 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HwL w上=69.442.95=102.424kN l=14.752m,c8.04m(课程设计可取此c值),端斜杆反弯点位置l0=4.895m端斜杆轴力V=175.581kN端斜杆轴力V 在下弦杆产生的分力NwVcos175.581103.311kN端斜杆中部附加弯矩 MF(c-l0)= (8.0
