钢桁架桥计算书-毕业设计

钢桁架桥计算书-毕业设计
目录
1.设计资料 (1)
1.1基本资料 (1)
1.2构件截面尺寸 (1)
1.3单元编号 (3)
1.4荷载 (5)
2.力计算 (7)
2.1荷载组合 (7)
2.2力8
3.主桁杆件设计 (10)
3.1验算容 (10)
3.2截面几何特征计算 (11)
3.3刚度验算 (14)
3.4强度验算 (15)
3.5疲劳强度验算 (16)
3.6总体稳定验算 (17)
3.7局部稳定验算 (17)
4.挠度及预拱度验算 (18)
4.1挠度验算 (18)
4.2预拱度 (19)
5.节点应力验算 (20)
5.1节点板撕破强度检算 (20)
5.2节点板中心竖直截面的法向应力验算 (21)
5.3腹杆与弦杆间节点板水平截面的剪应力检算 (22)
6.课程设计心得 (22)
1.设计资料
1.1基本资料
(1)设计规
《公路桥涵设计通用规》（JTG D60-2004）；
《公路桥涵钢结构及木结构设计规》（JTJ 025-86）；
(2)工程概况
该桥为48m下承式公路简支钢桁架梁桥，共8个节间，节间长度为6m，主桁高10m，主桁中心距为7.00m，纵梁中心距为3m，桥面布置2行车道，行车道宽度为7m。

(3)选用材料
主桁杆件材料采用A3钢材。

(4)活载等级
采用公路I级荷载。

1.2构件截面尺寸
各构件截面对照图
各构件截面尺寸统计情况见表1-1：表1-1 构件截面尺寸统计表
1.3单元编号
(1)主桁单元编号
(2)桥面系单元编号
(3)主桁纵向联结系单元编号
(4)主桁横向联结系单元编号
1.4荷载
(1)钢桥自重
按A3钢材程序自动添加。

(2)桥面板自重
桥面板采用C55混凝土，厚度为250mm，宽度为7m，取容重3 。

假设桥面板
=25kN m
不参与受力，将其视为恒载施加在纵梁上，两纵梁各自承担50%。

10.250725/43.75/q kN m kN m =??=
那么，每片纵梁承担21.875kN/m 的荷载。

(3) 桥面铺装
不计外侧护墙和侧护栏基座的作用，沥青混凝土容重3=23kN m γ，防水混凝土容重3=24kN m γ。

则二期恒载集度为：
2(0.09230.0524)7/22.89/q kN m kN m =?+??=
(4) 汽车活载
根据《公路桥涵设计通用规》，取公路I 级荷载。

其中，车道荷载的均布荷载标准值10.5/k q kN m =，集中荷载标准值360180 180(485)352505
k P kN -=+
-=-，计算剪力效应时，上
述集中荷载标准值应乘以1.2的系数。

在Midas 中，定义了2个车道，并定义冲击系数。

(5) 汽车荷载制动力
根据《公路桥涵设计通用规》第4.3.6条，汽车荷载制动力标准值为：
=10.548+35210%=85.6P kN ??制（
）
但公路I 级荷载的制动力标准值不得小于165kN ，所以取标准值为165kN 。

(6) 横向风荷载
根据《公路桥涵设计通用规》第4.3.7条，横桥向风荷载假定水平地垂直作用于桥梁各部分迎风面的形心上，其标准值按下式计算：013wh d wh F k k k W A =
2
2d d V W g
γ=
210
02V W g
γ=
2510d V k k V =
0.00010.012017Z e γ-=
式中：wh F ——横桥向风荷载标准值（kN ）；
0W ——基本风压（2/kN m ），查表取市50年一遇的风压0.42/kN m ； d W ——设计基准风压；
wh A ——横向迎风面积（2m ）
，按桥跨结构各部分的实际尺寸计算； 10V ——桥梁所在地区的设计基本风速（/m s ），查表取27.1/m s ）； d V ——高度Z 处的设计基准风速（/m s ）
； Z ——距地面或水面的高度（m ）；
γ——空气重力密度（3/kN m ）
； 0k ——设计风速重现期换算系数，此处取0.9； 3k ——地形、地理条件系数，查表取为1.00；5k ——阵风风速系数，按B 类地表取1.70；
2k ——考虑地面粗糙度类别和梯度风的风速高度变化修正系数，查表取为1.19； 1k ——风载阻力系数，查表取1.8；
g ——重力加速度，取9.812/m s 。

假设钢桁架桥下弦杆高度Z=30m ，分别计算上弦杆、下弦杆、腹杆等横向风荷载。

计算结果如下表：
2. 力计算
2.1 荷载组合
根据《公路桥涵设计通用规》第4.1.5-4.1.6条规定进行荷载效应组合，根据不同的效应组合分别进行包络可得到各类组合下的最不利效应值。

组合情况如下表：
2.2力
力计算均采用Midas/civil 2010计算。

(1)主桁力
对荷载组合进行包络，承载能力极限状态基本组合下的计算结果如下图：
承载能力极限状态基本组合轴力包络
承载能力极限状态基本组合弯矩-y包络包络
承载能力极限状态基本组合弯矩-z包络包络
车竖向静活载乘以运营动力系数(1+μf )。

同时，焊接及非焊接(栓接)
构件及连接均需进行疲劳强度检算，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。

其值按下式计算：
14
1140f L
μ+=+
+ 式中：L—桥梁跨度（m ），承受局部活载杆件为影响线加载长度；
f μ—活载冲击力的动力系数。

1414
11110.16 1.16404048
f L μ+=+
=+=+=++ 3. 主桁杆件设计
3.1 验算容
根据主桁杆件受力性质的不同，分别对相应杆件进行下表所列项目的检算。

用试算法设计各类杆件的步骤：
a) 参考性质相近（只力性质及大小，杆长及截面式样，材料和连接方式）的已有设计
资料，初步拟定截面尺寸；
b) 根据初步拟定的截面尺寸，算出进行各类检算所需的截面几何特征数据；c) 按上表要求进行各项检算。

如初选截面不合适，则进行修改，重新计算，直至符合
要求；
d) 为了减少杆件类型，以简化制造，同类杆件的力相差不大者应尽量采用相同的截面。

3.2 截面几何特征计算
(1) 下弦杆E2E4
选用腹板1-436×12，翼缘2-460×20；每侧有4排栓孔，孔径d ＝23cm; 毛截面2246243.6 1.2236.32m A cm =??+?= 栓孔削弱面积224 2.2 2.340.48A cm ?== 净截面面积2236.3240.48195.84j m A A A cm =-?=-= (2) 下弦杆E0E2
选用腹板1-436×12，翼缘2-460×12；每侧有4排栓孔，孔径d ＝23cm; 毛截面2246 1.243.61154m A cm =??+?=
栓孔削弱面积2
24 1.4 2.325.76
A cm
==
净截面面积2
15425.76128.24
j m
A A A cm
=-?=-=
(3)上弦杆A1A3
选用腹板1-436×12，翼缘2-460×20；每侧有4排栓孔，孔径d ＝23cm; 毛截面2
246243.6 1.2236.32
m
A cm
=??+?=
栓孔削弱面积2
24 2.2 2.340.48
A cm
==
净截面面积2
272.2440.48195.84
j m
A A A cm
=-?=-=
(4)上弦杆A3A3
选用腹板1-412×20，翼缘2-460×24；每侧有4排栓孔，孔径d ＝23cm; 毛截面2
246 2.441.2 2.0303.2
m
A cm
=??+?=
栓孔削弱面积2
24 2.6 2.347.84
==
净截面面积2
303.247.84255.36
j m
A A A cm
=-?=-=
(5)斜腹杆
E0A1
选用腹板1-420×12，翼缘2-600×20；每侧有4排栓孔，孔径d ＝23cm; 毛截面2
260 2.042.0 1.2290.4
m
A cm
=??+?=
栓孔削弱面积2
24 2.2 2.340.48
==
净截面面积2
290.440.48249.92
j m
A A A cm
=-?=-=
(6)斜腹杆A1E2
选用腹板1-436×10，翼缘2-440×12；每侧有4排栓孔，孔径d ＝23cm; 毛截面2
244 1.243.61149.2
m
A cm
=??+?=
栓孔削弱面积2
24 1.4 2.325.76
A cm
==
净截面面积2
149.225.76123.44
j m
A A A cm
=-?=-=
(7)斜腹杆E2A3
选用腹板1-428×10，翼缘2-460×16；每侧有4排栓孔，孔径d ＝23cm; 毛截面2
246 1.642.8 1.0190
m
A cm
=??+?=
栓孔削弱面积2
24 1.8 2.333.12
A cm
==
净截面面积2
19033.12156.88
j m
A A A cm
=-?=-=
(8)斜腹杆A3E4
选用腹板1-436×10，翼缘2-440×12；每侧有4排栓孔，孔径d ＝23cm; 毛截面2
244 1.243.61149.2
m
A cm
=??+?=
栓孔削弱面积2
24 1.4 2.325.76
A cm
==
净截面面积2 149.225.76123.44 j m
A A A cm
=-?=-=
(9)竖杆。