橋梁工程課程設(shè)計(jì)說明書

1、.90m鐵路鋼桁梁設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書一、設(shè)計(jì)資料1.結(jié)構(gòu)概況本設(shè)計(jì)為下承式鐵路鋼桁梁設(shè)計(jì)，主跨為90m ,桁高12.6m，節(jié)間長度7.5m，所有連接均采用焊接。2.設(shè)計(jì)規(guī)范鐵道部頒布的鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(TBJ2-85).3設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及荷載a.橋梁限界：按“橋限2乙”（即電力牽引區(qū)段）辦理b.活載：鐵路標(biāo)準(zhǔn)活載，即中-活載c.線路按直線，平坡設(shè)計(jì)。4.材料和截面屬性：鋼桁梁橋的全部桿件采用鋼材為Grade3 (GB-S)，截面類型及尺寸如下表所示截面名稱截面類型H(m)B1(m)tw(m)tf1(m)B2(m)tf2(m)主桁下弦桿x1H0.4840.5280.0160.01200主桁下弦桿x2H0.

2、5080.4960.0320.02400主桁下弦桿x3H0.5240.4960.0320.03200主桁上弦桿x4H0.640.5120.0240.0200主桁上弦桿x5H0.6640.4960.0320.03200主桁上弦桿x6H0.6720.4880.0360.03600端斜桿F1B0.5080.4960.0320.02400主桁斜桿F2H0.5120.5280.0160.01600主桁斜桿F3H0.5120.4960.0320.01600主桁斜桿F4H0.50.5280.0160.0100主桁斜桿F5H0.5120.5120.0240.01200主桁豎桿SH0.280.5120.0240

3、.0100上平縱聯(lián)斜桿L1H0.220.3960.0120.0100上平縱聯(lián)斜桿L2H0.220.3960.0120.0100上平縱聯(lián)撐桿L3H0.240.3960.0120.0100上平縱聯(lián)撐桿L4H0.280.3960.0120.0100上平縱聯(lián)撐桿L5H0.280.3960.0120.0100下平縱聯(lián)斜桿L15/L20H0.220.230.010.0100橋門架LH1H2.9880.260.0160.0160.40.016橫聯(lián)LH2H2.7170.260.0160.0160.40.016縱梁Z2H1.290.240.0120.02400.02縱梁Z32L0.090.090.010.010

4、.010縱梁Z5L0.090.090.010.0100縱梁Z6L0.10.10.010.0100橫梁H1H1.550.240.0120.0240.360.032橫梁H2H1.550.240.0120.0240.360.032橫梁H3H1.550.240.0120.0240.360.032二、建模過程利用MIDAS軟件建立90m單線鋼桁梁橋模型，總跨度90米，桁高12.6米，共426個(gè)單元和180個(gè)節(jié)點(diǎn)。1、建立特性值第一步：建立材料模型，根據(jù)要求材料模型定為grade。（相關(guān)數(shù)據(jù)見附錄）第二步：建立截面類型，除端斜桿采用箱型截面、縱梁支撐Z3 Z5 Z6采用角鋼外，其余桿件均采用工字型截面，根

5、據(jù)截面尺寸，建立27種截面。（相關(guān)數(shù)據(jù)見附錄）2、建立模型第一步：利用結(jié)構(gòu)建模助手建立桁架模型，輸入跨度、桁高以及節(jié)間數(shù)量，單片主桁。第二步：利用單元復(fù)制和移動(dòng)功能，將單片主桁復(fù)制為兩片。第三步：建立上平縱聯(lián)各個(gè)單元。第四步：建立下平縱聯(lián)各個(gè)單元。第五步：建立橋面系各個(gè)單元。第六步：建立縱橫梁各個(gè)單元。3、賦屬性各桿件賦予相應(yīng)的材料和截面屬性。4、邊界條件賦予一般支承：菜單欄模型邊界條件一般支撐選擇相應(yīng)的限制位移方向（1節(jié)點(diǎn)限制XYZ方向，11節(jié)點(diǎn)限制YZ方向，21節(jié)點(diǎn)限制XZ方向，31節(jié)點(diǎn)限制Z方向）。 5、靜力荷載第一步：添加靜力荷載工況：菜單欄荷載靜力荷載工況輸入各靜力荷載名稱、自定義類

6、型添加，自重沿z軸負(fù)方向，系數(shù)設(shè)為z=-1，恒載為-4.4KN/m ，加載在桁架下弦桿及縱橫梁上，用鼠標(biāo)在相應(yīng)區(qū)間上點(diǎn)取。第二步：將荷載轉(zhuǎn)化為質(zhì)量：菜單欄模型質(zhì)量將荷載轉(zhuǎn)換成質(zhì)量質(zhì)量方向?yàn)閆、梁單元荷載、添加恒載及人群荷載、組合值系數(shù)為-1。6、移動(dòng)荷載分析第一步：建立一條車道：移動(dòng)荷載分析，選擇移動(dòng)荷載規(guī)范為China，添加車道，在模型上兩節(jié)點(diǎn)區(qū)間點(diǎn)取。 第二步：添加車輛荷載：移動(dòng)荷載分析車輛添加標(biāo)準(zhǔn)車輛類型為CH-NL(中國鐵路橋涵荷載荷載（TB10002.1-98）)、名稱為CH-NL。第三步：選擇移動(dòng)荷載工況：移動(dòng)荷載分析移動(dòng)荷載工況添加添加子荷載工況車輛組為第二步建立的CH-HL車輛

7、組、車道為第一步建立的1車道。7.結(jié)果設(shè)置特征值分析控制：分析特征值分析控制振型數(shù)量為10 。三、運(yùn)行分析四、輸出結(jié)果輸出離散圖、十階振形圖、跨中位移、強(qiáng)度穩(wěn)定性以及疲勞驗(yàn)算計(jì)算表格（其中包括各桿件內(nèi)力和彎矩最大值）。附1 計(jì)算模型離散圖圖1 計(jì)算模型離散圖圖2 計(jì)算模型離散圖附2 10階振型圖圖3 第一階振型圖 圖4 第二階振型圖 圖5 第三階振型圖圖6 第四階振型圖 圖7 第五階振型圖圖8 第六階振型圖圖9 第七階振型圖圖10 第八階振型圖圖11 第九階振型圖圖12 第十階振型圖附3 單元編號(hào)圖圖13 上平縱聯(lián)圖14 下平縱聯(lián)圖15 前視主桁圖16 后視主桁圖17 縱橫梁橫梁及橋門架各桿件

8、尺寸桿名材料號(hào)鋼號(hào)斷面長度單元編號(hào)厚mm寬mm(mm)橫梁H1N116Mnq24240250013 25 267 279N216Mnq1214942500N316Mnq323602500橫梁H1N116Mnq24240200098 194 N216Mnq1214942000N316Mnq323602000橫梁H2N116Mnq24240250014 15 17 18 19 20 21 23 24 268 269 271 272 273 274 275 277 278N216Mnq1214942500N316Mnq323602500橫梁H2N116Mnq242402000106 114 130

9、138 146 154 162 178 186N216Mnq1214942000N316Mnq323602000橫梁H3N116Mnq24240250016 22N216Mnq1214942500N316Mnq323602500橫梁H3N116Mnq242402000122 170N216Mnq1214942000N316Mnq323602000橋門架LH1N116Mnq162607000342 343N216Mnq1629567000N316Mnq164007000橫聯(lián)LH2N116Mnq162607000338 339 340 341N216Mnq1626857000N316Mnq1640

10、07000橫梁H113號(hào)單元強(qiáng)度計(jì)算：面積AWyWz軸力絕對(duì)值最大N彎矩-Y絕對(duì)值最大My彎矩-Z絕對(duì)值最大Mz強(qiáng)度計(jì)算0.03520.0165160.001666-243.145447.0436.857542.2738根據(jù)公式N/A+M/W=中：N= -243.145KN；A=0.0352m2；My=447.04KNm；Mz=36.8575KNm；Wy=0.016516m3；Wz=0.001666m3，=200 KNm2 ，可得-243.145/0.0352+447.04/0.016516+36.8575/0.001666=42.2738 KNm2因42.2738 <200，所以強(qiáng)度滿

11、足要求。其它各單元驗(yàn)算過程同上，且都滿足要求（詳見附表）。橫梁H113號(hào)單元穩(wěn)定性驗(yàn)算：面積AWyWz軸力絕對(duì)值最大N彎矩-Y絕對(duì)值最大My彎矩-Z絕對(duì)值最大Mz0.03520.01650.0016-243.145447.0436.8575121總體穩(wěn)定性計(jì)算200×10310.90.9120014951.4262180000根據(jù)公式N/A+1M/12W=1中N= -243.145KN；A=0.0352m2；My=447.04KNm；Mz=36.8575KNm；Wy=0.016516m3；Wz=0.001666m3；1=0.9；2=0.9；1=1，其中N/A<=0.151時(shí)，取

12、1=1；長細(xì)比中y和z進(jìn)行比較，取較大值作為長細(xì)比1，然后根據(jù)長細(xì)比1查表找出1；2是由公式1.8LiX/Hiy=得到的長細(xì)比2來進(jìn)行查表找出。與此同時(shí)，在進(jìn)行總體穩(wěn)定性公式驗(yàn)算時(shí)所選用的M和W均隨著1取值時(shí)所選用的值進(jìn)行運(yùn)用（如1=y時(shí) ，則M取My，W取Wy），由此可驗(yàn)證其穩(wěn)定性：-243.145/0.0352+0.9×447.04/1/0.9/0.0165=14951.4262 KN/m因?yàn)?4951.4262<1×200×1000=1800000，故穩(wěn)定性滿足要求。其它各單元驗(yàn)算過程同上，且均滿足要求（詳見附表）。橫梁H113號(hào)單元疲勞驗(yàn)算：1 max min剔除雙負(fù)值rp63014.391656106.8632-69921.92011-1.2462rt max- minrt0驗(yàn)證rt0rt rp 0驗(yàn)證rt rp 0113815.05691103001根據(jù)公式= min/ max 的值分情況進(jìn)行驗(yàn)算：當(dāng)>=-1時(shí)，運(yùn)用公式rdrt( max- min)<=rt0進(jìn)行疲勞驗(yàn)算;當(dāng)<-1時(shí),運(yùn)用公式rdrn max<=rtrp0進(jìn)行疲勞驗(yàn)算。查表得：rd=1；rt=1；rn=1rt為板厚修正系數(shù)，當(dāng)t<=25mm時(shí)，rt=