單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計

1、 單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計姓 名：李志志中學 號：20009774711班 級：橋梁梁組鐵工工六班電 話：電子郵件：891176225944qqq.coom指導老師：李燕強強設計時間：20122年5月1 至6月 PAGE 3單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計 目 錄TOC o 1-2 h u HYPERLINK l _Toc23942第一章 設設計資料料 PAGEREF _Toc23942 1 HYPERLINK l _Toc16076第一節(jié) 基基本資料料 PAGEREF _Toc16076 2 HYPERLINK l _Toc26918第二節(jié) 設設計內(nèi)容容 PAGEREF

2、_Toc26918 3 HYPERLINK l _Toc14153第三節(jié) 設計要要求 PAGEREF _Toc14153 3 HYPERLINK l _Toc32316第二章 主主桁桿件件內(nèi)力計計算 PAGEREF _Toc32316 3 HYPERLINK l _Toc2687第一節(jié) 主主力作用用下主桁桁桿件內(nèi)內(nèi)力計算算 PAGEREF _Toc2687 3 HYPERLINK l _Toc8911第二節(jié)橫向向附加力作作用下的的主桁桿桿件內(nèi)力計算算 PAGEREF _Toc8911 7 HYPERLINK l _Toc16711第三節(jié) 制動力力作用下下的主桁桁桿件附附加力計計算 PAGERE

3、F _Toc16711 9 HYPERLINK l _Toc5013第四節(jié) 疲勞內(nèi)內(nèi)力計算算 PAGEREF _Toc5013 11 HYPERLINK l _Toc10166第五節(jié) 主主桁桿件件內(nèi)力組組合 PAGEREF _Toc10166 122 HYPERLINK l _Toc19876第三章 主桁桿桿件截面面設計 PAGEREF _Toc19876 114 HYPERLINK l _Toc27285第一節(jié) 下弦弦桿截面面設計 PAGEREF _Toc27285 114 HYPERLINK l _Toc1666第二節(jié)上上弦桿截截面設計計 PAGEREF _Toc1666 16 HYPER

4、LINK l _Toc15790第三節(jié)端斜斜桿截面面設計 PAGEREF _Toc15790 118 HYPERLINK l _Toc3522第四節(jié) 中中間斜桿桿截面設設計 PAGEREF _Toc3522 200 HYPERLINK l _Toc14703第五節(jié) 吊桿桿截面設設計 PAGEREF _Toc14703 222 HYPERLINK l _Toc11418第六節(jié) 桿件連連接高強強度螺栓栓計算 PAGEREF _Toc11418 226 HYPERLINK l _Toc21170第四章 弦桿拼拼接計算算和下弦弦端節(jié)點點設計 PAGEREF _Toc21170 227 HYPERLIN

5、K l _Toc31506第一節(jié) E2節(jié)點弦弦桿拼接接計算 PAGEREF _Toc31506 227 HYPERLINK l _Toc9639第二節(jié) 節(jié)點板板強度檢檢算 PAGEREF _Toc9639 288 HYPERLINK l _Toc8124第五章 撓度計計算和預預拱度設設計 PAGEREF _Toc8124 311 HYPERLINK l _Toc21812第一節(jié) 撓度計計算 PAGEREF _Toc21812 311 HYPERLINK l _Toc22035第二節(jié) 預拱度度設計 PAGEREF _Toc22035 332第一章 設設計資料料第一節(jié) 基基本資料料1設計規(guī)范范：鐵

6、路路橋涵設設計基本本規(guī)范（TB10002.1-2005），鐵路橋梁鋼結構設計規(guī)范（TB10002.2-2005）。2結構輪廓廓尺寸：計算跨跨度L=880+00.2（5071）=755.8mm，鋼梁梁分10個節(jié)間間，節(jié)間間長度d=LL/100=7.58mm，主桁桁高度H=111d/8=1117.558/88=100.42225mm，主桁中中心距B6.44m，縱梁梁中心距距b2.00m，縱聯(lián)聯(lián)計算寬寬度B05.955m，采用用明橋面面、雙側側人行道道。3 材料：主桁桿桿件材料料Q3445q，板厚40mmm，高強強度螺栓栓采用40B，精制制螺栓采采用BL3，支座座鑄件采采用ZG335 III、輥軸軸

7、采用35號鍛鋼鋼。4 活載等等級：中中荷載載5 恒載 (1) 主主桁計算算橋面p110kkN/mm，橋面系p226.229kNN/m，主桁架p3314.51kkN/mm，聯(lián)結系p442.774kNN/m，檢查設備pp51.002kNN/m，螺栓、螺母母和墊圈圈p60.002(pp2p3p4)，焊縫p70.0015(p2p3p4)；上述合計為為17.69kkN/mm（每片片桁架），近近似取為為18kkN/mm(2) 縱縱梁、橫橫梁計算算縱梁(每線線)p84.773kNN/m(未包括括橋面)，橫梁(每片片)p92.110kNN/m。6 風力強強度W01.225kNN/m22，K1KK2K331.0

8、。7 連接：工廠采采用焊接接，工地地采用高高強度螺螺栓連接接，人行行道托架架采用精精制螺栓栓，栓徑徑均為22mmm、孔徑徑均為23mmm。高強強度螺栓栓設計預預拉力P2000kN，抗滑滑移系數(shù)數(shù)0.445。第二節(jié) 設設計內(nèi)容容1主桁桿件件內(nèi)力計計算；2主桁桿件件截面設設計3弦桿拼接接計算和和下弦端端節(jié)點設設計；4撓度驗算算和上拱拱度設計計；5空間分析析模型的的全橋計計算。第三節(jié) 設計要要求主桁內(nèi)力計計算、設設計匯總總成表格格；主桁內(nèi)力計計算表格格項目包包括：l、p、Np、k、Nk、1、1f、(1)Nk、a、縱聯(lián)聯(lián)風力、橋橋門架效效應風力力與彎矩矩、制動動力與彎彎矩、NI、NII、NIIII、N

9、C、疲勞勞計算內(nèi)內(nèi)力Nnmmin、Nnmmax、彎矩Mnmmin、Mnmmax；主桁內(nèi)力計計算推薦薦應用Miccrossoftt Exxcell電子表表格；中間數(shù)據(jù)保保留小數(shù)數(shù)位數(shù)三三位以上上，結果果數(shù)據(jù)保保留一位位小數(shù)即即可。步驟清楚，計計算正確確，文圖圖工整、裝裝訂成冊冊。PAGE 34單線鐵路下承式栓焊簡支鋼桁梁橋課程設計 第二章 主主桁桿件件內(nèi)力計計算第一節(jié) 主主力作用用下主桁桁桿件內(nèi)內(nèi)力計算算1恒載橋面p110kkN/mm，橋面面系p26.229kNN/m,主桁架架 pp314.51，聯(lián)聯(lián)結系p42.774kNN/m，檢查設備 p51.002kNN/m，螺栓、螺母母和墊圈圈 p60.

10、002(pp2+p3+p4)，焊縫 p70.0015(p2+p3+p4)每片主桁所所受恒載載強度p100+6.29+14.51+2.774+11.022+0.02(6.229+114.551+22.744)+00.0115(66.299+144.511+2.74)/2217.669 kkN/mm，近似采用 p18 kN/m。2 影響線線面積計計算注：影響線線在下為為受壓，為為負；在在上為受受拉，為為正（1）弦桿桿 影響響線最大大縱距 影響響線面積積 A1A3：l115.16，l260.64，0.2 ， E2E4：l122.74， l253.06，0.33， 其余弦桿計計算方法法同上，計計算結果

11、果列于下下表 2.11 中（2）斜桿桿， ， E0A1：l17.558，l268.22，0.11A1E2：其余斜桿按按上述方方法計算算 并將其其結果列列于表中中。(3)吊桿桿3 恒載內(nèi)內(nèi)力4活載內(nèi)力力(1)換換算均布布活載 k按及加載載長度查表內(nèi)插插求得（單單片主桁桁）（2）沖擊擊系數(shù)弦桿，端斜斜桿：中間斜桿：吊桿：（3）靜活活載內(nèi)力力（4）活載載發(fā)展均均衡系數(shù)數(shù)活載發(fā)展均均衡系數(shù)數(shù)：其余桿件計計算同上上，并將將其計算算結果列列于表 2.11 中第二節(jié) 橫向附附加力作作用下的的主桁桿桿件內(nèi)力力計算平縱聯(lián)效應應的弦桿桿附加力力平縱聯(lián)上橫橫向風力力分布集集度計算算：考慮慮到橫向向附加力力要與主主力

12、組合合，而主主力包括括列車活活載內(nèi)力力，故橫橫向風力力只考慮慮有車的的情況，依設計任務書要求，風壓 WK1K2K3W01.01.25kPa,故有車風壓0.8W1.0kPa。下平縱聯(lián)的的有車均均布風荷荷載桁高 H10.442255m，h縱梁梁高+鋼軌軌軌木高1.229+00.41.669m w 下0.550.44H+ (1-0.44)(h+3)W0.50.4410.42225+ (1-0.44)(1.669+33)1.044.89985kkN/mm 上平縱聯(lián)的的有車均均布風荷荷載w 上0.550.44H+ 0.22(1-0.44)(h+3)W =0.550.4410.442255+0.2(1-0

13、.44)(1.669+33)1.002.664733kN/m列車搖擺力力按沿橋橋長5.55KN/m計算，按按相應的的分配系系數(shù)分配配到上下下平縱聯(lián)聯(lián)為=0.255.5=1.11KN/m，=1.05.5=55.5KKN/mm，風力力和搖擺擺力同時時達最大大的可能能性很小小，故兩兩者不疊疊加，取取其較大大者計算算，所以以上平縱縱聯(lián)取22.64473kkN/mm進行計計算，下下平縱聯(lián)聯(lián)取5.5KNN/m進行計計算。弦桿內(nèi)力以A1A33，E0EE2為例做做影響線線圖如下下2橋門架效效應的端端斜桿和和端下弦弦桿附加加力橋門架所受受總風力力計算結果列列在表2.1中。第三節(jié) 制動力力作用下下的主桁桁桿件附附

14、加力計計算1下弦桿制制動力計計算以下弦桿 E2EE4為例例，將活活載作如如圖所示示的布置置，根據(jù)據(jù)結構力力學方法法，當三三角形影影響線頂頂點左邊邊的活載載之和等等于右邊邊之和時時，為產(chǎn)產(chǎn)生最大大內(nèi)力的活活載布置置位置。解得x=88.99918mm故橋上活載載總重=在主力作用用下的內(nèi)內(nèi)力已計計入沖擊擊系數(shù)，制制動力按按靜活載載的7%計算：制動力2端斜桿制制動力計計算E0E1桿桿力影響響線頂點點位置離離左端點點支點77.588m，設將將列車荷荷載的第第 4 軸重 Pl置于于影響線線頂點處處。因為為影響線線為三角角形，故故根據(jù)結結構力學學所述的的法則，若若滿足下下列條件件，則該該活載位位置是產(chǎn)產(chǎn)生最

15、大大桿力時時的荷載載將第 3 軸重或或第 5 放到頂頂點位置置上均不不滿足上上述條件件，故將將上述活活載即為為產(chǎn)生最最大桿力力時的活活載。制動力所產(chǎn)產(chǎn)生的桿桿件內(nèi)力力Nt和M2：軸向力下弦桿彎矩矩第四節(jié) 疲勞內(nèi)內(nèi)力計算算1.疲勞軸軸力疲勞荷載組組合包括括設計載載荷中的的恒載和和活載(包括沖沖擊力、離離心力，但但不考慮慮活載發(fā)發(fā)展系數(shù)數(shù))。列車車豎向活活載包括括豎向動動力作用用時，應應將列車車豎向靜靜活載乘乘以運營營動力系系數(shù)(1+f)。同時時，第 4.3.55 條又規(guī)規(guī)定，焊焊接及非非焊接(栓接)構件及及連接均均需進行行疲勞強強度檢算算，當疲疲勞應力力均為壓壓應力時時，可不不檢算疲疲勞。疲勞計

16、算采采用動力力運營系系數(shù)弦桿，端斜斜桿：中間斜桿：吊桿：其余計算內(nèi)內(nèi)力見表表2-1。2 吊桿疲疲勞彎矩矩作用在縱梁梁上的恒恒載p=99.733KN|m由恒載產(chǎn)生生縱梁對對橫梁的的作用力力Np=72.58558KNN當L=144.922m和a=00.5時，k=660.9988KKNmm由活載產(chǎn)生生縱梁對對橫梁的的作用力力由恒載產(chǎn)生生的簡支支梁彎矩矩由靜活載產(chǎn)產(chǎn)生的簡簡支梁彎彎矩沖擊系數(shù)第五節(jié) 主主桁桿件件內(nèi)力組組合1主力組合合2主力和附附加力組組合表2.11 主桁桿桿件內(nèi)力力計算第三章 主桁桿桿件截面面設計第一節(jié)下弦弦桿截面面設計中間下弦桿桿 設計資料 設計最最大內(nèi)力力：=550444.6KKN

17、 疲勞內(nèi)內(nèi)力幅：=35539.7KNN 主桁下下弦桿均均為受拉拉桿件，一一般有疲疲勞強度度控制設設計2初選桿件件截面選用腹板 1-40014,翼緣 2-460030,每側有 4 排栓栓孔，孔孔徑 d23ccm; 毛截面面面積=3332000栓孔削弱面面積=882330=55220,其余各各項用exccel表格計計算，結結果如下下同理對下弦弦桿E2EE4進行設設計計算算得二、端下弦弦桿 E0E21.設計資資料 設計最最大內(nèi)力力：=119333.4KKN 疲勞內(nèi)內(nèi)力幅：=13365.1KNN 該桿為為受拉桿桿件，一一般有疲疲勞強度度控制設設計，由由表格計計算得因該桿需承承受彎矩矩，故截截面選的的較

18、富余余計算彎曲應應力時需需凈截面面慣性矩矩，為第二節(jié)上上弦桿截截面設計計以上弦桿AA1A33為例。設計資料 設計控制制內(nèi)力： =-333300.2KKN, 桿件幾何何長度：7.558m,材料：Q3445q 上弦桿為為受壓構構件，由由整體穩(wěn)穩(wěn)定控制制設計2.初選截截面按如下初定定尺寸豎板：2-460024水平板：441212，其余余相應截截面特性性由表格格計算得得故其剛度穩(wěn)穩(wěn)定性等等均滿足足要求同理對進行行設計1. 設設計資料料 設計控制制內(nèi)力： =-448799.4KKN, 桿件幾何何長度：7.558m,材料：Q3445q 上弦桿為為受壓構構件，由由整體穩(wěn)穩(wěn)定控制制設計2.初選截截面按如下初定

19、定尺寸豎板：2-490030水平板：440020，其余余相應截截面特性性由表格格計算得得第三節(jié) 端斜桿桿截面設設計 設計計資料2.初選截截面端斜桿 為為壓彎構構件，先先按壓桿桿對其進進行設計計，再按按壓彎構構件進行行各項驗驗算，選用腹板 1-41612、翼緣 2-600022上述表格計計算可知知，其剛剛度滿足足要求3整體穩(wěn)穩(wěn)定驗算算，局部穩(wěn)定驗驗算5. 強度度檢算第四節(jié)中間間斜桿截截面設計計1. 以以斜桿 E44A5為例。設計資料,該桿以壓壓為主兼兼受拉，故故先壓桿桿進行設設計再按按拉桿進進行疲勞勞檢算初選截面選豎板:22-444012，水平平板-433610 驗算2. 桿桿設計：該桿以受拉拉

20、為主兼兼受壓，故故先按拉拉桿對其其進行設設計，然然后再對對其進行行疲勞強強度檢算算，用表表格計算算得該桿為壓桿桿，按壓壓桿對其其進行設設計由表格計算算得設計 該桿為為拉桿，按按疲勞強強度對其其進行設設計，由由表格計計算得由表格中數(shù)數(shù)據(jù)對其其進行驗驗算可得得，其剛剛度強度度均滿足足要求第五節(jié)吊桿桿截面設設計1設計資資料設計最大內(nèi)內(nèi)力：=8477.2KKN 疲勞內(nèi)內(nèi)力幅：=6122KN，初選截面選用腹板 1-443610、翼緣緣板2-226012，由表格格計算得得3.剛度度驗算鋼橋規(guī)范范規(guī)定定僅受拉拉力且長長度16mm 的腹桿桿容許最最大長細細比為 1880，由表 3.1 可知x54.99，y14

21、4.8180，通過過驗算。4疲勞強強度驗算算吊桿無附加加力，在在主力作作用下，吊吊桿除受受到軸力力外，還還受到橫橫向鋼架架作用產(chǎn)產(chǎn)生的彎彎矩，故故應檢算算軸力與與彎矩共共同作用用下的疲疲勞。橫梁影響線線表3.11 主桁桿桿件尺寸寸及驗算算總表第六節(jié) 桿桿件連接接高強度度螺栓計計算按照鋼橋橋規(guī)范第6.1.1條，高強度螺栓容許抗滑承載力為：式中高高強螺栓栓的容許許抗滑承承載力；高強螺螺栓連接接處的抗抗滑面數(shù)數(shù)；高強螺螺栓連接接的鋼材材表面抗抗滑移系系數(shù)，不不大于0.445；高強螺螺栓的設設計預拉拉力，為為；安全系系數(shù)，采采用1.7。主桁腹桿桿桿端高強強度螺栓栓個數(shù)n應滿足足。為桿件的承承載力，對對

22、于主桁桁桿件：受拉桿件；受壓桿件；受拉壓桿件件。一下各取一一桿件舉舉例說明明：1拉桿桿件承載力力 螺螺栓數(shù)個個；2壓桿3拉壓桿第四章 弦桿拼拼接計算算和下弦弦端節(jié)點點設計第一節(jié) E2節(jié)點弦弦桿拼接接計算1 拼接接板截面面設計鋼橋規(guī)范范第9.00.7 條規(guī)定定，主桁桁受拉桿桿件拼接接板凈面面積應比比被拼接接桿件凈凈面積大大10。根據(jù)前面表表3-11 計算結結果， 桿(2-446012，1-443610)一半凈凈面積為為桿(2-446024，1-441214)一半凈凈面積為為節(jié)點板選用用厚度220mmm,一塊節(jié)點板板作為外外拼接板板提供的的面積(取桿件高高度460mmm 部分)初選內(nèi)拼接接板為4-

23、2210200 (一側兩兩塊)，兩塊塊內(nèi)拼接接板凈面面積為對于受拉構構件，其其拼接計計算應滿滿足通過驗算。2 拼接接螺栓和和拼接板板長度單抗滑面高高強螺栓栓的容許許承載力力為：節(jié)點板所需需高強螺螺栓數(shù)：內(nèi)拼接板所所需高強強螺栓數(shù)數(shù)：2 斜桿桿、吊桿桿連接所所需螺栓栓數(shù)計算算及節(jié)點點板最終終尺寸確確定拉桿桿件承載力力 螺螺栓數(shù)個個；需布置8排排螺栓，總總數(shù)為2248=664(兩側）壓桿需布置6排排，總數(shù)數(shù)為246=448（兩側側）立桿：立桿桿取和吊吊桿相同同的截面面，立桿桿截面所所能承受受的力遠遠大于其其內(nèi)力，橋橋規(guī)規(guī)規(guī)定，取取1.11N 和中的較較大值對對所需螺螺栓數(shù)進進行計算算1.1N=84

24、77.21.11=9331.99KN,=0.75949962000=14424.4KNN螺栓數(shù)節(jié)點板所需需長度、高高度及各各邊輪廓廓由實際際作圖中中螺栓布布置輪廓廓來確定定 節(jié)點板強強度檢算算1.檢算主主力作用用下節(jié)點點中心處處節(jié)點板板豎向截截面上的的法向應應力檢算主力作作用下腹腹桿與弦弦桿之間間的節(jié)點點板水平平截面上上的剪應應力檢算斜桿與與節(jié)點板板連接處處節(jié)點板板的撕裂裂應力第五章 撓度計計算和預預拱度設設計第一節(jié) 撓度計計算全橋滿布單單位均布布荷載時時簡支桁桁架跨中中撓度為為：式中單單位集中中荷載作作用在跨跨中時各各桿件內(nèi)內(nèi)力；全橋滿滿布單位位均布荷荷載時各各桿內(nèi)力力，即桿桿件影響響線總面面積；、桁架架各桿長長度和毛毛截面積積；鋼材的的彈性模模量。撓度計算見見表5-11桿件L單位mNNmmA1A32702