84.4m单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥--课程设计

西南交通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：杨雷设计时间：2014年目录第一章设计资料 (3)第一节基本资料 (3)第二节设计内容 (3)第三节设计要求 (4)第二章主桁杆件内力计算 (4)第一节主力作用下主桁杆件内力计算 (4)第二节横向风力作用下的主桁杆件附加力计算 (8)第三节制动力作用下的主桁杆件附加力计算 (9)第四节疲劳内力计算 (10)第五节主桁杆件内力组合 (11)第三章主桁杆件截面设计 (14)第一节下弦杆截面设计 (14)第二节上弦杆截面设计 (16)第三节端斜杆截面设计 (17)第四节中间斜杆截面设计 (19)第五节吊杆截面设计 (20)第六节腹杆高强度螺栓计算 (23)第四章弦杆拼接计算和下弦端节点设计 (24)第一节 E2节点弦杆拼接计算 (24)第二节 E0节点弦杆拼接计算 (25)第三节下弦端节点设计 (26)第五章挠度计算和预拱度设计 (28)第一节挠度计算 (28)第二节预拱度设计 (29)第七章设计总结 (30)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结构轮廓尺寸：计算跨度L=84.4m，钢梁分10个节间，节间长度d=L/10=8.44m，主桁高度H=11d/8=11×8.44/8=11.605m，主桁中心距B=5.75m，纵梁中心距b=2.0m，纵梁计算宽度B0=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p1=10kN/m，桥面系p2=6.29kN/m，主桁架p3=14.51kN/m，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（p2+ p3+ p4），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μ0=0.45。

第二节设计内容1. 主桁杆件内力计算：包括主力(恒载和活载)作用下主桁杆件的内力计算、横向附加力作用下主桁杆件的内力计算、纵向制动力作用下主桁杆件的内力计算及主桁内力组合并确定主桁计算内力；2. 主桁架各杆件截面设计：包括主桁杆件的截面形式及其外轮廓尺寸、上下弦杆的设计、端斜杆的设计、腹杆的设计；3. 按照节点设计的基本要求进行弦杆拼接计算和下弦端节点设计；4. 挠度验算和上拱度设计；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汇总成表格。

2主桁内力计算表格项目包括：加载长度l、顶点位α、面积Ω、总面积ΣΩ、N p、k、N k=kΩ、1+μ、(1+μ)N k、a、a max-a、η、η(1+μ)N k、N S、平纵联风力N w、桥门架风力N w’、制动力N T、主力N I=N p+(1+μ)N k+N S、主+风N II=N I+N W(N W')、主+风弯矩M II、主+制N III=N I+N T、主+制弯矩M III、N C=max{N I,N II/1.2,N III/1.25}、1+μf、N n=N p+(1+μf)N k、吊杆下端弯矩M B。

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。

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p1＝10kN/m，桥面系p2＝6.29kN/m, 主桁架p3＝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(p2+p3+p4)，焊缝p7＝0.015(p2+p3+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 ，近似采用 p ＝18 kN/m 。

2 影响线面积计算 （1）弦杆影响线最大纵距Hl l l y ⋅⋅=21 影响线面积 y l ⋅=Ω21A 1A 3：l 1＝16.88，l 2＝67.52，α＝0.21636.1605.114.8452.6788.16-=⨯⨯-=y ，1039.49)1636.1(4.8421-=-⨯⨯=Ω E 2E 4：l 1＝25.32， l 2＝59.08，α＝0.3，5273.1605.114.8408.5932.25y =⨯⨯=4521.64)5273.1(4.8421=⨯⨯=Ω其余弦杆计算方法同上，计算结果列于下表 2.1 中 （2）斜杆ll y 2sin 1⋅=θ，l l y 121sin 1⋅=θ，2365.1)605.1144.8(1sin 12=+=θ 11211121)(21)(21y l l y l l ⋅+=Ω⋅+=Ω， 式中 11111111844.8y y yl y l y l y l +=-==， E 0A 1：l 1＝8.44，l 2＝75.96，α＝0.1m y 96.4911285.14.842111285.14.8496.752365.1=⨯⨯=Ω=⨯=， A 3E 4：,37095.04.8432.252365.1,7419.04.8464.502365.132.2564.501122=⨯-==⨯===y y l l ，，11.011.332.2511.311.333.544.81.064.5033.533.533.537095.07419.07419.081111=+==-==+==+⨯=αα，，，l lmm m 487.15273.576.20273.5)37095.0()32.2511.3(2176.207419.0)64.5033.5(211=-=Ω-=-⨯+=Ω=⨯+=Ω∑，， 其余斜杆按上述方法计算 并将其结果列于表中。

(3)吊杆m y 44.888.161210.1=⨯⨯=Ω=，3 恒载内力KNN KN N E KN N E p N p p p p 54.14403.80.18:E A 924.93)22.5(0.18:E 192.4976218.270.18:E 555420=⨯=-=-⨯==⨯=Ω=∑，例如4 活载内力(1) 换算均布活载 k按α及加载长度 l 查表求得 例如mKN k l E A mKN k l m KN k l m KN k l /556.58,88.16,5.0:/63.53,51.37.10/72.51,89.46,1.0:A E )(/7.44,4.84,3.0:E E 5515442============αααα，（用内插法求得）每片主桁（2）冲击系 弦杆，斜杆：225.14.8440281402811=++=++=+L μ 吊杆：49.188.16402811=++=+μ（3）静活载内力k NKNN E A KNN KN N A E KN N E E k N k k k k k 213.49444.8556.58:521.49728.96325.5367.7497211.5149.14:87.1292806.4662.27:5515420=⨯==⨯=-=⨯-==⨯=Ω=，例如（4）活载发展均衡系数活载发展均衡系数：)611max ααη-+=（0216.1)2060.03355.0(611,2060.04923.1*213.49492.151:0790.1)1387.03355.0(611,1387.03612.1521.49792434.930401.1)0948.03355.0(611,0948.03223.167.74992434.93:0036.1)3139.03355.0(611,3139.02251.187.129219273.497:3355.0)1/(5515420max 144max =-+====++=-=⨯-==-+==⨯--==-+==⨯==+=ηαηαηαηαηαααμαE A E E E E E E N N k p ，例如，可计算各杆件值，的为跨中弦杆，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＝0.2×100＝20kN,下平纵联所受的荷载 S 下＝1.0×100＝100kN 。

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：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：KNNs E E KNNs E E KNNs y KNNs A A KNyS Ns LB L L y 29.36310075.54.8442.4698.37:93.33310075.54.8486.5454.29:15.187,8715.175.54.8474.7166.12E E 796.572075.5844.898.3754.29:78.3520789.1789.175.5844.886.5466.1214442205321=⨯⨯⨯==⨯⨯⨯===⨯⨯==⨯⨯⨯⨯==⨯===⨯⨯⨯==：下弦杆同理对 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 ＝K 1K 2K 3W 0＝1.0×1.25kPa,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 ＝11.605m ，h ＝纵梁高+钢轨轨木高＝1.29+0.4＝1.69mw 下＝[0.5×0.4×H+ (1-0.4)×(h+3)]W’＝[0.5×0.4×11+ (1-0.4)×(1.69+3)]× 1.0＝5.135kN/m(2)上平纵联的有车均布风荷载 w 上＝[0.5×0.4×H+ 0.2×(1-0.4)×(h+3)]W’=[0.5×0.4×10.2575+0.2×(1-0.4)×(1.69+3)]×1.0＝2.8838kN/m (3)弦杆内力弦杆横向风力影响线顶点对应位置和纵距同上述的摇摆力计算。