m全焊上承式簡(jiǎn)支板梁橋設(shè)計(jì)

PAGE1.主梁的內(nèi)力計(jì)算1.1恒載估算參照現(xiàn)有的設(shè)計(jì)資料，已知橋跨結(jié)構(gòu)沿跨度每米的重量為，橋面重為，則每片主梁所受的恒載為：1.2活載估算靜活載k取鐵路中-活載的換算均布活載值，按影響線頂點(diǎn)位置及加載長(zhǎng)度L=32查表求得。沖擊系數(shù)按下式求得：則活載強(qiáng)度為。1.3主梁內(nèi)力的計(jì)算選取計(jì)算截面，將主梁分成8等分，作出每個(gè)截面上的彎矩影響線，則指定截面上的彎矩值為，其中為恒載彎矩，為活載彎矩，為所求截面上彎矩影響線的面積。計(jì)算結(jié)果見下表所示。距支點(diǎn)距離（mm）彎矩影響線影響線面積（mm2）恒載p（kN/m）活載k（kN/m）彎矩（kN·mm）最大彎矩(kN·m）頂點(diǎn)位置加載長(zhǎng)度L（mm）00.00032012.558.1000020.063323012.556.283752347272240.125325612.554.457004238493860.188327812.553.559755806678180.250329612.552.65120070268226100.3133211012.551.53137578789253120.3753212012.550.40150084079907140.4383212612.549.801575872210297160.5003212812.549.201600875410354在梁端剪力影響線的頂點(diǎn)處，=0，加載長(zhǎng)度L=32m，查表可得k=116.2/2=58.1（kN/m），梁端剪力影響線的面積=32/2=16（m2）。恒載剪力：活載剪力：2.主梁截面的選擇2.1估算梁高選擇《橋規(guī)》推薦的Q235qD鋼作為鋼板梁材質(zhì)，其基本彎曲應(yīng)力為。為滿足梁的剛度條件，所需的最小梁高應(yīng)為：=經(jīng)濟(jì)梁高為：選擇腹板寬度為2500mm，則主梁高度約為2500+100=2600mm，大于最小梁高，但小于經(jīng)濟(jì)梁高；腹板寬度滿足最常見扎制的鋼板寬度，也接近經(jīng)濟(jì)梁高；腹板厚度采用12mm。2.2擬定截面尺寸根據(jù)梁截面的抗彎強(qiáng)度條件，可得梁翼緣（上翼緣或下翼緣）所需的截面面積為：取翼緣板寬度為480mm，若采用單層翼緣板的最小厚度為48mm。太厚的鋼板，其力學(xué)性能較差，為此，決定采用1—□480mm×30mm及1—□440m×26mm組成的雙層翼緣板，共提供截面面積=480×30+440×30=25840mm2，且翼緣板伸出肢的寬厚比不大于10，主梁的實(shí)際高度為2612mm。主梁截面對(duì)X軸的慣性矩：djk=\#"dd"靜活載所產(chǎn)生的撓度：梁的剛度滿足要求。2.3.截面應(yīng)力驗(yàn)算跨中彎曲應(yīng)力驗(yàn)算：滿足要求。梁端剪力驗(yàn)算：梁截面中性軸以外的截面對(duì)中性軸的面積矩為:梁端的最大剪力：滿足要求。式中，，因?yàn)?，?.4跨中截面疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算跨中截面最大彎矩值為10354kN·m，最小彎矩值為1600kN·m,則疲勞應(yīng)力幅為：而疲勞容許應(yīng)力為149.5Mpa，故疲勞強(qiáng)度滿足。3.主梁變截面當(dāng)外層蓋板切斷后，主梁截面慣性矩為：變截面后的主梁截面所能承受的最大抵抗彎矩為：在主梁的彎矩圖上，找出與M2大致相近的位置為離支點(diǎn)約6.0m處，該點(diǎn)即為外層蓋板的理論切斷點(diǎn)，實(shí)際制造時(shí)，從該點(diǎn)向支點(diǎn)方向以1：8的斜坡過渡，如圖圖3.1主梁變截面示意圖變截面后要進(jìn)行疲勞檢算，在外層蓋板切斷處，最大彎矩值為6781kN·m，最小彎矩值為975kN·m，則疲勞應(yīng)力幅為：而疲勞容許應(yīng)力幅只有71.9Mpa，故疲勞強(qiáng)度不滿足。這時(shí)按抵抗彎矩幅來(lái)確定理論切斷斷點(diǎn)，方法如下：計(jì)算外層蓋板切斷后，主梁截面所能承受的抵抗彎矩幅為：作出主梁的疲勞彎矩圖（考慮動(dòng)力運(yùn)營(yíng)系數(shù)1.25）如圖2.13所示，找出與△M2大致相近的位置為離支點(diǎn)3.5m處，現(xiàn)計(jì)算該點(diǎn)處的彎矩幅。djk=\#"dd"圖3.2主梁變截面示意圖彎矩影響線頂點(diǎn)位置，加載長(zhǎng)度L=32m，查表可得換算均布活載，彎矩影響線的面積。恒載彎矩：靜活載彎矩：動(dòng)力運(yùn)營(yíng)系數(shù)：彎矩幅彎矩幅與抵抗彎矩幅3466.5kN·m接近，因此，離支點(diǎn)3.5m處即為按抵抗彎矩幅確定的外層蓋板的理論切斷點(diǎn)，實(shí)際制造時(shí)，從該點(diǎn)支點(diǎn)方向以1：8的斜坡過渡。由于外層蓋板的切斷點(diǎn)已接近梁端，內(nèi)層蓋板將不再變截面。4.翼緣與腹板連接焊縫的計(jì)算取連接翼緣與腹板焊縫的焊腳尺寸，由橋枕傳下的最大輪（包括沖擊）。取梁端截面進(jìn)行計(jì)算，翼緣對(duì)中性軸的面積矩為：由下式得：5.梁的總體穩(wěn)定問題主梁截面對(duì)y軸的慣性矩：主梁受壓翼緣的側(cè)向支撐間距（即上平縱聯(lián)的節(jié)間長(zhǎng)度）為2m，由于：這時(shí)梁?jiǎn)适Э傮w穩(wěn)定時(shí)的臨界應(yīng)力接近或超過鋼材的屈服強(qiáng)度，故不再檢算總體穩(wěn)定。6.主梁的局部穩(wěn)定和腹板加勁肋的布置6.1主梁的局部穩(wěn)定對(duì)于受壓翼緣板，為了保證其局部穩(wěn)定性，《橋規(guī)》規(guī)定翼緣伸出肢的寬厚比不得大于10。6.2腹板加勁肋的布置對(duì)于受壓腹板，通常是用加勁肋來(lái)保證它的局部穩(wěn)定性。因?yàn)楦拱甯吆癖?，而時(shí)，要同時(shí)設(shè)置豎向加勁肋和水平加勁肋。按照《橋規(guī)》，中間豎向加勁肋的間距，且不得大于2m。其中，Q為板段中間截面處的剪力（MN）。設(shè)豎向加勁肋的間距為2m，在距離支點(diǎn)1m處的剪力可求得為1066KN，則：可見，2m的間距超過了容許距離，故應(yīng)檢算腹板在和共同作用下的局部穩(wěn)定性（經(jīng)檢算通過）。水平加勁肋設(shè)置在距受壓翼緣（1/4～1/5）h處。6.3加勁肋的截面尺寸選用豎向加勁肋為2－□150mm×12mm，每側(cè)寬度150mm（mm）（滿足）對(duì)腹板中線的慣性距為：水平加勁肋選用1－□150mm×10mm對(duì)腹板邊線的慣性矩為：也不小于1.5h＝6480000（）加勁肋伸出肢的寬厚比150/10＝15。符合條件6.4端加勁肋的計(jì)算端加勁肋選用2－□160mm×20mm，伸出肢的寬厚比160/20＝8<12。材料選用Q345qD鋼。6.4.1按中心受壓桿件驗(yàn)算端加勁肋再垂直于腹板平面的穩(wěn)定性驗(yàn)算穩(wěn)定性的面積為近似取橫向聯(lián)結(jié)系上下兩節(jié)點(diǎn)的間距為2.5m，則＝0.7×2.5＝1.75m，而慣性矩：回旋半徑：長(zhǎng)細(xì)比：查表可得容許折減系數(shù)＝0.9，則由整體穩(wěn)定性驗(yàn)算公式得：（可）6.4.2驗(yàn)算加勁肋端部面積的承壓強(qiáng)度端加勁肋與下翼緣磨光頂緊的面積為：A＝2×130×20＝5200（）6.4.3端加勁肋與腹板連接焊縫的計(jì)算取＝8mm，則6.5跨中腹板疲勞強(qiáng)度的驗(yàn)算驗(yàn)算部位在腹板豎向加勁肋角焊縫的下端，驗(yàn)算采用容許應(yīng)力幅法。?。?130，則該點(diǎn)處腹板所受的應(yīng)力幅為：（可）7.橫向附加力作用下的平縱聯(lián)內(nèi)力計(jì)算橫向附加應(yīng)力有橫向風(fēng)力和列車搖擺力，橫向附加力由平縱聯(lián)桿件承擔(dān)。計(jì)算時(shí)將平縱聯(lián)看成水平放置的桁架，平縱聯(lián)的弦桿也就是主梁的翼緣，即橫向附加力對(duì)主梁翼緣產(chǎn)生附加力。圖7.1平縱聯(lián)弦桿的內(nèi)力計(jì)算簡(jiǎn)圖及影響線《橋規(guī)》要求主梁中心距不的小于1/15的跨度，且不得小于2.2米。32/15=2.13<2.2米所以取主梁中心距為2.2米。7.1平縱聯(lián)上的橫向風(fēng)力集度計(jì)算情況A：橋上無(wú)車時(shí)作用在上下平縱聯(lián)的橫向風(fēng)力分布集度都為：=1.150×0.5×2.612=1.502（KN/m）情況B:橋上有車時(shí)作用在上平縱聯(lián)的橫向風(fēng)力分布集度為：=0.8×1.15×(0.5×2.612)=1.202(KN/m)=0..8×1..15×33×0.66=1.6656(KKN/m)) ＝1.2002+1..656＝2.8588（KN/m）影響線縱距：影響線面面積：（㎡）（㎡㎡）（㎡㎡）（㎡）（㎡㎡）（㎡㎡）（㎡）（㎡㎡）列車搖擺力力：對(duì)下平總聯(lián)的影影響遠(yuǎn)比對(duì)對(duì)上平總聯(lián)聯(lián)的小，所所以不考慮慮。因?yàn)闃蛏仙嫌熊嚂r(shí)的的橫向力分分布集度大大于無(wú)車時(shí)時(shí)，又因?yàn)闉轱L(fēng)力和列列車搖擺力力同時(shí)達(dá)到到上述的最最大值的可可能性很小小，過兩者者不疊加計(jì)計(jì)算，只取取較大值計(jì)計(jì)算，對(duì)上上平總聯(lián)取取5.5KKN/m，故故通過對(duì)翼緣的驗(yàn)驗(yàn)算滿足要要求。7.2對(duì)平縱聯(lián)斜斜桿的內(nèi)力力計(jì)算7.2.1橫向向力作用下下產(chǎn)生的內(nèi)內(nèi)力橋上無(wú)車時(shí)作用在上上下平縱聯(lián)聯(lián)的橫向風(fēng)風(fēng)力分布集集度都為：：=1.1150×00.5×22.6122==1.5002（KN/m）橋上有車時(shí)作用用在上平縱縱聯(lián)的橫向向風(fēng)力分布布集度為：：=0..8×1..15×((0.5××2.6112)=1.2202(KN/mm)=0..8×1..15×33×0.66=1.6656(KKN/m)) ＝1.2002+1..656＝2.8588（KN/m）圖7.2平縱縱聯(lián)斜桿的的內(nèi)力計(jì)算算簡(jiǎn)圖和內(nèi)內(nèi)力影響線線影響線的最大縱縱距：影響線面積：（㎡）橋上無(wú)車時(shí)：橋上有車時(shí)：7.2.2由于于主桁架弦弦桿與平縱縱聯(lián)的共同同作用所產(chǎn)產(chǎn)生引起的的平縱聯(lián)斜斜桿內(nèi)力，（恒載+活載）橫