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

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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p

1＝10kN/m，桥面系p

2

＝6.29kN/m, 主桁架p

3

＝14.51，联结系

p

4

＝2.74kN/m，

检查设备p

5

＝1.02kN/m，

螺栓、螺母和垫圈p

6＝0.02(p

2+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H

l l l y ⋅⋅=

2

1 影响线面积 y l ⋅=Ω2

1

A 1A 3：l 1

＝16.88，l 2

＝67.52，α＝0.2

1636

.1605

.114.8452

.6788.16-=⨯⨯-=

y ，

1039.49)1636.1(4.842

1

-=-⨯⨯=

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(4.842

1

=⨯⨯=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

l

l y 2

sin 1⋅

=θ，

l l y 1

2

1

sin 1⋅

=θ，

2365.1)605

.1144.8(1sin 12

=+=θ 11

211121)(2

1)(21y l l y l l ⋅+=Ω⋅+=

Ω， 式中 1

1

1111

11844.8y y y

l y l y l y l +=-==， E 0A 1：l 1＝8.44，l 2＝75.96，α＝0.1

m y 96.4911285.14.842

1

11285.14.8496.752365.1=⨯⨯=Ω=⨯

=， A 3E 4：,37095.04

.8432

.252365.1,7419.04.8464.502365.132.2564.5011

2

2=⨯-==⨯===y y l l ，，

11.011

.332.2511.311.333.544.81.064.5033.533.533.537095.07419.07419.0811

11=+==-==+==+⨯=

αα，，，l l