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1、大学钢桥课程设计单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计姓 名: 学 号: 班 级: 电 话: 电子邮件:指导老师:设计时间： 2010 年 12 月至 20 月目录第一章 设计资料 . 0第一节 基本资料 0第二节 设计内容 1第三节 设计要求 1第二章 主桁杆件内力计算 . 0第一节 主力作用下主桁杆件内力计算 0第二节 横向风力作用下的主桁杆件附加力计算 4第三节 制动力作用下的主桁杆件附加力计算 5第四节 疲劳内力计算 7第五节 主桁杆件内力组合 8第三章 主桁杆件截面设计 . 11第一节 下弦杆截面设计 11第二节 上弦杆截面设计 13第三节 端斜杆截面设计 14第四节 中间斜杆截面设
2、计 16第五节 吊杆截面设计 17第六节 腹杆高强度螺栓计算 19第四章 弦杆拼接计算和下弦端节点设计 . 20第一节 E2 节点弦杆拼接计算 20第二节 E0 节点弦杆拼接计算 21第三节 下弦端节点设计 22第五章 挠度计算和预拱度设计. 24第一节 挠度计算 24第二节 预拱度设计 25第六章 桁架桥梁空间模型计算. 26第一节 建立空间详细模型 26第二节 恒载竖向变形计算 27第三节 活载内力和应力计算 27第四节 自振特性计算 28第七章 设计总结 . 29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
3、范（ TB10002.2-2005）。2结构轮廓尺寸：计算跨度 L=70+0.2 X23=74.6m,钢梁分10个节间，节间 长度 d=L/10=7.46m，主桁高度 H=11d/8=11X 7.46/8=10.2575m，主桁中心距 B=5.75m纵梁中心距b=2.0m,纵梁计算宽度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40mm高强度螺栓采用40B,精制螺栓 采用BL3，支座铸件采用ZG35II、辊轴采用35号锻钢。4 活载等级：中活载。5 恒载（ 1 ）主桁计算桥面 pi=10kN/m 桥面系 p2=6.29kN/m，主桁架 p3=14.51kN/m,
4、联结系 p4=2.74kN/m，检查设备 ps=1.02kN/m，螺栓、螺母和垫圈 p6=0.02（p2+ p3+ p 4），焊缝 p7=0.015（p2+ p3+ p4）;（2）纵梁、横梁计算纵梁（每线）p8=4.73kN/m （未包括桥面），横梁（每片）p9=2.10kN/m。6 风力强度 W0= 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a 0=0.45。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
5、；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I、顶点位a、面积Q、总面积艺Q、 Np、k、Nl=kQ 1 + 匕、(1+ 匕)N k、 a、 amaxa、n、n (1+ a )Nk、2、平纵联风力 N、桥门架风力 NW、制动力 Nr、主力 N=N+(1+ a )Nk+2、主 + 风 NIi =+NW(Nw)、 主 + 风弯矩 M、主 +制 Nii 二N+N、主 + 制弯矩 Mi、NC二maxN,Nii/1.2,N 川/1.25、 1 + a f、hn=M+(1+ a f)Nk、吊杆
6、下端弯矩 M。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) 设计文件要求采用 单一的PDF文件格式，按封面、目录、正文(包括 表格、插图)、节点图顺序， 正文起始页码为第 1 页。(3) 特别要求正文采用四号宋体和 Times New Roman字体，段落采用单倍 行距、段前 0 行、段后 0.5 行， 不设置文档网
7、络的自动右缩进、不设置文档网 络的对齐网格； 章名采用二号黑体居中 (新章起页，章名前空两行) ；节名采用 三号黑体居中 (节名前、后空一行) ；(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,邮件主题统一为学号 8 位数字第二章 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 p 1= 10kN/m 桥面系P2= 6.29kN/m,主桁架 p匸14.51，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(p 2+
8、P+P4)，焊缝 p7= 0.015(p 2+P+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 ,1 74.6 (1.5273)56.96832其余弦杆计算方法同上，计算结果列于下表2.1中(2) 斜杆1 y sin1sin1sin1诂加123651(11l2)y,i(11I；)式中1 丄y111y7.461y11l,l18y yEA: 11= 7.4612= 67.140.1y 1.2365 6714 1.11285,74.61 74.6 1.
9、1128541.51m2AE： l244.76, l21.2365 丝380.37095,74.622.38, y 1.23650.7419,y174.6l18 0.74190.7419 0.370955.33,5.335.33 44.760.1, l17.46 5.33 2.13,2.1322.38 2.130.0871 1 1-(5.33 44.76) 0.7419 18.58m,1 -(2.13 22.38) ( 0.37095)4.546m,18.58 4.546 14.034m其余斜杆按上述方法计算并将其结果列于表中。(3) 吊杆1y 1.0,1 14.92 7.46m23恒载内力N
10、 p p ，例如E0E2：Np 18.0 24.6442.8KNE4E5:Np 18.0 ( 4.58)82.44KNA5A5 ： Np 18.0 7.46134.28KN4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E2E4 :0.3,174.6,k45.4KN/m(每片主桁)E4A5 :0.1,1 41.44,k 52.79KN /m (用内插法求得)10.1, I 33.16,k54.8KN /mA5E5：0.5,l14.92,k 60.99KN /m(2)冲击系弦杆,斜杆:1旦140 L281.24440 74.6吊杆:281.5140 14.92(3)静活载内力NkNk
11、k ，例如E0E2:Nk24.41 47.75 1165.58KNE4 A5:Nk12.81 52.79676.24KNN；54.88.2 449.36 KNA5E5:Nk60.99 7.46 454.99KN(4) 活载发展均衡系数活载发展均衡系数：1丄(max )6EqE2 :E4E5 ：439.380.303,1-(0.32470.303)1.00361449.98682.98841.240.0986,11 (0.32470.0986)1.0377682.985990.14844,11 評如 .14844)1789A5 E5 ：134 2810.19545,1 丄(0.32470.195
12、45)1.0216687.036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 上= 0.2 X 100 =20kN,下平纵联所受的荷载 S下=1.0 X 100 =100kNo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：AiAaU 虬_3沁 V 子上弦肝贰XXxX；：XXXXEjEj1= in7. 46=74.Gm一J2
13、6 Uli1849hj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：L211.19 48.491.581上弦杆zC1XIXEjEj1= 10X7. 4缶“励12611mI849IU下戟秤曰LB 7.46 8 5.75Ns yS 1.581 2031.624KN同理对 A3A5：Ns 26.11 33.57 20 51.085KN7.46 8 5.75下弦杆E0E2：11.19 63.41 y1.65417, Ns 165.417KN74.6 5.7526 11 48 49E2E4 : Ns100 295.16KN74.6 5.7
14、5133.57 41.03E4E1 : Ns100 321.104KN74.6 5.75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= KKKW 1.0 x 1.25kPa,故有车风压W = 0.8W= 1.0kPa。(1) 下平纵联的有车均布风荷载桁高H = 10.2575m, h =纵梁高+钢轨轨木咼=1.29+0.4 = 1.69mw 下=0.5 x 0.4 x H+(1-0.4) x (h+3)W = 0.5 x 0.4 x 11 +(1-0.4) x (1.69+3) x1.0 = 4.8655kN/m(2) 上平纵联的有车均布风荷载w 上=0.5 x 0.4 x H+0.2 x
