仁爱学院下承式栓焊简支钢桁梁桥设计计算书

'仁爱学院下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计姓名：学号：班级：设计时间： 目录第一章设计资料………………………………………………………………第一节基本资料…………………………………………………………第二节设计内容…………………………………………………………第三节设计要求…………………………………………………………第二章杆件内力计算…………………………………………………………第一节主力作用下主桁杆件内力计算…………………………………第二节横向风力作用下的主桁杆件附加内力计算……………………第三节制动力作用下的主桁杆件附加内力计算………………………第四节疲劳内力计算……………………………………………………第五节主桁杆件内力组合………………………………………………第三章主桁杆件截面设计……………………………………………………第一节下弦杆截面设计…………………………………………………第二节上弦杆截面设计…………………………………………………第三节端斜杆截面设计…………………………………………………第四节中间斜杆截面设计………………………………………………第五节吊杆截面设计……………………………………………………第六节腹杆高强度螺栓计算……………………………………………第四章弦杆拼接计算和下弦端节点设计……………………………………第一节E2节点弦杆拼接计算……………………………………………第二节E0节点弦杆拼接计算……………………………………………第三节下弦端节点设计…………………………………………………..下弦端节点设计图……………………………………………………………… 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桁架尺寸：计算跨度分别为L＝48m、64m、80m(按班级人数等分三组，按组序分别对应计算跨度)，节间长度8m，桁高11m，主桁中心距5.75m，纵梁中心距2.0m，纵联计算宽度5.30m，采用明桥面。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－荷载。5恒载(1)主桁计算桥面p1＝10kN/m，桥面系p2＝7kN/m，主桁架p3＝15kN/m，联结系p4＝3kN/m，检查设备p5＝1kN/m，螺栓、螺母和垫圈p6＝0.02*(p2＋p3＋p4)，焊缝p7＝0.015*(p2＋p3＋p4)；(2)纵梁、横梁计算纵梁(每线)p8＝5kN/m(未包括桥面)，横梁(每片)p9＝2kN/m。6风力强度W0＝1.5kPa，K1K2K3＝1.0。7工厂采用焊接，工地采用高强度螺栓连接，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μ0＝0.45。8计算参考书目苏彦江,《钢桥构造与设计》，西南交通大学出版社，成都，2006年12月。陈绍蕃,《钢结构》．科学出版社，2002王国周，瞿履谦,《钢结构原理与设计》,清华大学出版社，1993郑凯锋,吴臻旺,杨国静,《钢桥课程设计参考文本》,西南交通大学,2003 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；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如计算书中表2.1和表3.1格式进行汇总成表格。2主桁内力计算表格和截面设计计算项目包括表2.1和表3.1的表头各项：3主桁内力计算和截面设计计算结果采用MicrosoftExcel电子表格排版和节点设计图可用计算机打印，其他各项设计需手工计算完成计算书。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)。(2)计算书文件按封面、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)各章节文字大小层次分明。(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。 第二章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p1＝10kN/m，桥面系p2＝7kN/m，主桁架p3＝15kN/m，联结系p4＝3kN/m，检查设备p5＝1kN/m，螺栓、螺母和垫圈p6＝0.02*(p2＋p3＋p4)，焊缝p7＝0.015*(p2＋p3＋p4)每片主桁所受恒载强度2影响线面积计算（要求计算加粗线各杆件内力） (1)弦杆影响线最大纵距,影响线面积:,,,,:,,,,其余弦杆计算方法同上，计算结果列于表2.1中。(2)斜杆：，，，，,:,,,，：，，，，，，，，，；其余斜杆计算方法同上，计算结果列于表2.1中。(3)吊杆：；3恒载内力，下弦杆： …上弦杆：=…斜杆：…吊杆：…4活载内力(1)换算均布活载k，按及加载长度l查表求得,中间值按内插法求得…其余杆件计算方法同上，计算结果列于表2.1中。(2)冲击系数弦杆，斜杆：吊杆：(3)静活载内力其余杆件计算方法同上，计算结果列于表2.1中。(4)活载发展均衡系数值：，，在表中查找确定，计算各杆件值其余杆件计算方法同上，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下平纵联所受的荷载摇摆力作用下的弦杆内力为弦杆在简支平纵联桁架的影响线纵距。上弦杆：, …下弦杆：,…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风压，车风压（1）下平纵联的有车均布荷载桁高H=，h=纵梁高+钢轨轨木高（2）上平纵联的有车均布荷载（3）弦杆内力上弦杆：在均布风荷载作用下的内力为：：…下弦杆：：…2桥门架效应的端斜杆和端下弦杆的附加力桥门架所受总风力：，端斜杆反弯点位置：，端斜杆轴力：端斜杆轴力V在下弦杆产生的分力：端斜杆中部附加弯矩：端斜杆端部（横梁高度1的一半处）附加弯矩为： 计算结果列在表2.1中。第三节制动力作用下的主桁杆件附加力计算1下弦杆制动力计算以下弦杆为例，将活载作如图所示的布置，根据结构力学方法，当三角形影响线顶点左边的活载之和等于右边之和时，为产生最大杆力的活载布置位置。解得故桥上活载总重在主力作用下的内力已计入冲击系数，制动力按静活载的7％计算:制动力的制动力作用附加内力其下弦杆件内力见表2.1。2端斜杆制动力计算杆力影响线顶点位置离左端点支点7.64m，设将列车荷载的第4轴重置于影响线顶点处。因为影响线为三角形，则活载位置是产生最大杆力时的荷载：；和比较和将第3轴重或第5放到顶点位置上均不满足上述条件，故将上述活载即为产生最大杆力时的活载。求制动力：制动力所产生的杆件内力和：轴向力，（下弦杆中线至支座下摆顶点的距离h=0.37m）下弦杆弯矩;端斜杆弯矩第四节疲劳内力计算 1疲劳轴力计算疲劳荷载组合包括设计荷载中的恒载和活载（包括冲击力、离心力，但不考虑活载发展系数）。列车竖向活载包括竖向动力作用时，应将列车竖向静活载乘以运营动力系数（）。同时，规定焊接及非焊接（栓接）构件及连接均需进行疲劳强度验算，当疲劳应力均为压应力时，可不检算疲劳。疲劳计算采用动力运营系数：弦杆，斜杆：吊杆：：其余计算内力见表2.1。2吊杆疲劳弯矩计算作用在纵梁上的恒载由恒载产生纵梁对横梁的作用力(即纵梁梁端剪力)当时，换算均布荷载（k需要除以2）由活载产生纵梁对横梁的作用力由恒载产生的简支梁弯矩由静活载产生的简支梁弯矩冲击系数横梁横梁 横梁、竖杆在框架面内的刚度系数式中——钢的弹性模量；——横梁、竖杆在框架平面内的惯性矩；——横联门楣最下端节点到衡量重心轴的距离；——上弦节点中心到横梁重心的距离；第五节主桁杆件内力组合1主力组合其余杆件用Excel计算，内力见表2.1。2主力和附加力组合：主力，附加风力主力+横向附加力(绝对值取大)。：主力，附加风力主力+横向附加力主力+纵向附加力(制动力) 其余杆件用Excel计算，内力见表2.1。 表2.1主桁杆件内力计算汇总表杆件名称影响线　活载摇摆力附加力内力组合仅有轴力杆件疲劳计算内力加载长度i顶点位α面积Ω总面积∑ΩNpkNk=kΩ1+μ(1+μ)Nkaamax-aηη(1+μ)NkNs平纵连风力Nw桥门架风力Nw"制动力NT主力NⅠ=Np+η(1+μ)Nk+Ns主+风NⅡ=NⅠ+Nw(Nw")主+风弯矩MⅡ主+制NⅢ=NⅠ+NT主+制弯矩MⅢNc=max{NⅠ,NⅡ/1.2,NⅢ/1.25}1+μfNn=Np+(1+μf)Nk吊杆下端弯矩MB单位m　mmkNkN/mkN　kN　　　kNkNkNkNkNkNkNkN.mkNkN.mkN　kNkN.m项次1234567891011121314151617181920212223242526上弦杆下弦杆斜杆竖杆 第三章主桁杆件截面设计第一节下弦杆截面设计一、中间下弦杆E4E4′1初选杆件截面选用腹板1—□388×24翼缘2—□440×36每侧有4排栓孔，孔径d=23cm;毛截面Am=栓孔削弱面积ΔA＝净截面面积Aj=Am－ΔA＝2刚度验算杆件自由长度ly=（可)(λx<λy，可不需验算)3拉力强度验算式中γ为板厚的修正系数，依《钢桥规范》3.2.1条及其条文说明，查“续说明表3.2.1”，对于Q345q，35