单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计

单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥
课程设计
姓名：李志中
学号：20097471
班级：桥梁组铁工六班
电话：
电子邮件：
指导老师：李燕强
设计时间：2012年5月1 至6月
目录
第一章设计资料 (1)
第一节基本资料 (1)
第二节设计内容 (2)
第三节设计要求 (3)
第二章主桁杆件内力计算 0
第一节主力作用下主桁杆件内力计算 0
第二节横向附加力作用下的主桁杆件内力计算 (4)
第三节制动力作用下的主桁杆件附加力计算 (6)
第四节疲劳内力计算 (8)
第五节主桁杆件内力组合 (9)
第三章主桁杆件截面设计 (11)
第一节下弦杆截面设计 (11)
第二节上弦杆截面设计 (13)
第三节端斜杆截面设计 (15)
第四节中间斜杆截面设计 (17)
第五节吊杆截面设计 (19)
第六节杆件连接高强度螺栓计算 (24)
第四章弦杆拼接计算和下弦端节点设计 (25)
第一节E2节点弦杆拼接计算 (25)
第二节节点板强度检算 (27)
第五章挠度计算和预拱度设计 (29)
第一节挠度计算 (29)
第二节预拱度设计 (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=80+0.2×（50－71）=75.8m，钢梁分10个节间，节间长度d=L/10=7.58m，主桁高度H=11d/8=11×7.58/8=10.4225m，主桁中心距B＝6.4m，纵梁中心距b＝2.0m，纵联计算宽度B0＝5.95m，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ZG35 II、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＝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)；
上述合计为17.69kN/m（每片桁架），近似取为18kN/m
(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＝1.25kN/m2，K1K2K3＝1.0。

7 连接：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＝0.45。

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；
4挠度验算和上拱度设计；
5空间分析模型的全桥计算。

第三节设计要求
主桁内力计算、设计汇总成表格；
主桁内力计算表格项目包括：
l、α、Ω、ΣΩ、p、Np、k、Nk、1＋μ、1＋μf、(1＋μ)Nk、a、η、纵联风力、桥门架效应风力与弯矩、制动力与弯矩、NI、NII、NIII、NC、疲劳计算内力Nnmin、Nnmax、弯矩Mnmin、Mnmax；
主桁内力计算推荐应用Microsoft Excel电子表格；
中间数据保留小数位数三位以上，结果数据保留一位小数即可。

步骤清楚，计算正确，文图工整、装订成册。

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
注：影响线在下为受压，为负；在上为受拉，为正
（1）弦杆
影响线最大纵距
影响线面积
A1A3：l1＝15.16，l2＝60.64，α＝0.2
1636.14225.108.7564.6016.15-=⨯⨯-=y ， 1004.44)1636.1(8.752
1-=-⨯⨯=Ω E2E4：l1＝22.74， l2＝53.06，α＝0.3， 5237.14225.108.7506.5374.22y =⨯⨯=
8847.57)5273.1(8.752
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
， ， 2365.1)4225
.1058.7(1sin 12=+=θ
11211121)(2
1)(21y l l y l l ⋅+=Ω⋅+=Ω， E0A1：l1＝7.58，l2＝68.22，α＝0.1
m y 1789.421129.18.752
11129.18.7522.682365.1-=⨯⨯-=Ω-=⨯-=， A1E2：,7375.6,8425.0,58.79892.01237.058.764.6011111
111
22==-===l l l l l l ，，
1.058
.78425.08425.01.064.607375.67375.61=+==+=αα，
m
m m 8040.325209.03249.335209.0)1237.0()58.78425.0(213249.339892.0)64.607375.6(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 58.716.1512
10.1=⨯⨯=Ω=，
3 恒载内力
KN N E A KN
N E A KN
N A E KN
N E KN
N A p N p i i p p p p p 4.13658.718:5.5908040.3218:2.7591789.420.18:9.10418847.570.18:E 8.7931004.440.18:A 21104231=⨯==⨯=-=-⨯==⨯=-=-⨯=Ω=∑，
4 活载内力
(1) 换算均布活载 k
按α与加载长度ｌ查表内插求得（单片主桁）
m
KN k l E A m KN k l m KN k l k l A E m
KN k l m
KN k l /60.876,16.15,5.0:/48.5547,3775.671.0;/78.8305,4225.8.10:E A 47.6252
,8.751.0:/45.376,8.75,3.0:E E /218.46,8.75,2.0:A A 111121104231==================αααααα，，，
（2）冲击系数
弦杆，端斜杆：2418.18.7540281402811=++=++
=+L μ 中间斜杆21E A ：5782.158.78425.0402811,2608.164
.607375.640281402811121=+++
=+=+++=+++=+μμl l 吊杆：5076.116.15402811=++=+μ
（3）静活载内力k N
KN
N E A KN
N KN
N E A KN N A E KN
N E E KN
N A A k N k k k k k k k 4401.461876.6058.7:0628.418305.785209.00805.16185547.483249.33:7785.20086252.471789.42:5761.2626376.458847.57:2323.2038218.461004.44:11121104231-=⨯-=-=⨯-==⨯=-=⨯-==⨯=-=⨯-=Ω=，例如
（4）活载发展均衡系数
活载发展均衡系数：
1.0216)1961.0326.0(611,1961.0695.6736136.44:
2.5735)9.1147326.0(6
11-9.1147,64.7828-590.4782 1.0061)0.2894326.0(6
110.28942040.0228590.478: 1.0036)0.3044326.0(6
110.30442494.3821-759.1863-:0011.1)0.3194326.0(6
110.31943261.61231041.9054:326.0)1/(111211042max 64max =-+====++====-+====-+====-+===
=+=ηαηαηαηαηαηαααμαE A E A A E E E E E N N k p ，，，，例如
，由此可计算各杆件值，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
第二节 横向附加力作用下的主桁杆件内力计算
1. 平纵联效应的弦杆附加力
平纵联上横向风力分布集度计算：考虑到横向附加力要与主力组合，而主力包括列车活载内力，故横向风力只考虑有车的情况，依设计任务书要求，风压 W ＝K1K2K3W0＝1.0×1.25kPa,故有车风压＝0.8W ＝1.0kPa 。

下平纵联的有车均布风荷载
桁高 H ＝10.4225m ，h ＝纵梁高+钢轨轨木高＝1.29+0.4＝1.69m
w 下＝[0.5×0.4×H+ (1-0.4)×(h+3)]W’＝[0.5×0.4×10.4225+
(1-0.4)×(1.69+3)]×
1.0＝4.8985kN/m
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’
=[0.5×0.4×10.4225+0.2×(1-0.4)×(1.69+3)]×1.0＝2.6473kN/m
列车摇摆力按沿桥长5.5KN/m 计算，按相应的分配系数分配到上下平纵联为
=0.25.5=1.1KN/m ，=1.05.5=5.5KN/m ，风力和摇摆力同时达最大的可能性很小，故两者不叠加，取其较大者计算，所以上平纵联取2.6473kN/m 进行计算，下平纵联取5.5KN/m 进行计算。

2．弦杆内力
以A1A3，E0E2为例做影响线图如下
KN
W W E E KN
W W E E KN
W W KN
W NW A A KN LW L B l l W NW A A 2481.6575.595
.511
.3469.4121N :1371.6045.595.527
.4953.2621N :5824.3385.595
.543
.6437.1121N E E 3146.2016473.295
.511
.3453.2621:6233.1246473.295
.527
.4937.112121:6442205302131±=⨯⨯⨯±=Ω±=±=⨯⨯⨯±=Ω±=±=⨯⨯⨯±=Ω±=±=⨯⨯⨯±=Ω±=±=⨯⨯⨯±=±
=Ω±=下下下下下下上上上上上：同理可得下弦杆上弦杆
2桥门架效应的端斜杆和端下弦杆附加力 桥门架所受总风力
m H l H M M m KM l c H M KN N KN B l l H m
l c l c c l c m l KN W L H w k k w f w w w .KN 8320.1502
9
.214033.422661.80)2(229.1.3531.117)4033.43274.7(2
2661
.80)(25838.628874.12/58.74040.106Vcos V 4040.1064
.6)
4033.48874.12(2661.80)(V 4033.4)
8874.123274.72(2)
8874.1223274.73274.7)2(2)2(,m 3274.756.58874.12,8874.122661.806473.264.602
1
21001
00=-=-=
=-=-=±=⨯±=±=±=-±=-±==+⨯⨯+=++=
=-===⨯⨯==
）（为的一半处）附加弯矩端斜杆端部（横梁高度端斜杆中部附加弯矩在下弦杆产生的分力端斜杆轴力端斜杆轴力（端斜杆反弯点位置
横上上θ
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 E2E4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，为产生最大内力的活载布置位置。

06
.53)
3006.53(80)30(9274.22922205x x x +-⨯+-⨯=+⨯
解得x=8.9918m
故桥上活载总重=KN 144.642480)8.991806.23(92302205=⨯++⨯+⨯ 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
,1
2KN 8450.2242T 6901.44907.0144.6424T 42其它下弦杆内力见表制动力作用附加内力=÷==⨯=N E E KN
T 2 端斜杆制动力计算
E0E1杆力影响线顶点位置离左端点支点7.58m ，设将列车荷载的第 4 轴重 Pl 置于影响线顶点处。

因为影响线为三角形，故根据结构力学所述的法则，若满足下列条件，则该活载位置是产生最大杆力时的荷载
8.87196.87220375.07.8411046.72209325.02207975.21=+<=⨯==>=⨯+⨯=+b
R p a R b
R
a R p b
a b a
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。

KN T 6195.4553675.3680975.27922206625.4(100
7
=⨯+⨯+⨯=
制动力所产生的杆件内力Nt 和M2： 轴向力KN T 81.2272
6195.4552Nt ===
下弦杆弯矩
m
m KN h T .KN 0.059.7M 02M .72.334.037.081.227*2/4.01M ===⨯⨯==端斜杆弯矩
第四节 疲劳内力计算
1.疲劳轴力
疲劳荷载组合包括设计载荷中的恒载和活载(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(1+μf)。

同时，第 4.3.5 条又规定，焊接与非焊接(栓接)构件与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
弦杆，端斜杆：
1554
.15
.754018
11=++
=+f μ
中间斜杆21E A ：
3717
.158
.78425.04018
11,
1676.164.607375.64018
1401811121=+++
=+=+++=+++=+f f l l μμ
吊杆：3263.116
.154018
11=++
=+f μ
KN
Np Nn Nk Np Nn E E f 1041.9054min 14076.701922626.52791554.11041.9054)1(max :42===⨯+=++=μ
其余计算内力见表2-1。

2 吊杆疲劳弯矩
作用在纵梁上的恒载p=9.73KN|m
由恒载产生纵梁对横梁的作用力Np=72.5858KN
当L=14.92m 和a=0.5时，k=60.988KN\m
由活载产生纵梁对横梁的作用力KN k Nk 97.45446.7988.60=⨯=Ω⨯= 由恒载产生的简支梁弯矩m KN c B Np M p .098.136)22
75.5(5858.72)2(
=-⨯=-= 由静活载产生的简支梁弯矩m KN c B Nk k .07.853)2
2
75.5(97.454)2(M =-⨯=-= 冲击系数51.11=+μ
m
KN Nk Np /25.147107.85351.10365.1098.136Mk 1Mp Mpk 365
.01)057.103247.0(61
1,1057.051.197.4545858.72)1(=⨯⨯+=++==-+==⨯=+=
）（横梁横梁μηημα
m
KN E E
M m
KN E E
M Ecm i Ecm i L L B c a u Mpk
i i
u
M Mp
i i u M Bp
Bp s b s
b Bpk s
b Bp .26.8725.14176739.03
19.6606.1136)5234.05.02(3
.380.8098.1366739.03
19.6606.1136)5234.05.02(3
19.66,06.11365234
.025
.9611.5036739.0575200
5.1873
)5.02(33
)5.02(31=⨯⨯+⨯⨯-==⨯⨯+⨯⨯-=
======+=+=+-=
+-=
βββ
第五节 主桁杆件内力组合
1主力组合
N
2642.9293K 2040.02281.0061590.4782:KN -3330.20362531.15051.0021--793.8327:,)1(2131=⨯+==⨯=++=I I K P I N E A N A A N N N 例如
μη
2主力和附加力组合
KN
N E E N N N KN N E E KN N A A N N N III I III II II W I II 9261.45318449.2240812.4307:,2183.49111371.6040812.4307:8269.34546233.1242036.3330:,424231=+=+=+=+=-=--=+=+例如纵向附加力组合：主力例如横向附加力组合：主力制
表 2.1 主桁杆件内力计算
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 64E E 1.设计资料
设计最大内力：),,(1
1III II I N N N MAX =5044.6KN
疲劳内力幅：k f N )1μ+（=3539.7KN
主桁下弦杆均为受拉杆件，一般有疲劳强度控制设计
2 初选杆件截面
[]2
2
3min max 9.3186185
.06.270827.1300.1107.3539mm A A mm N N A J
m J ==
=⨯⨯=∆-=毛截面面积根据设计经验估算所需σγ
选用腹板 1-400×14,翼缘 2-460×30,每侧有 4 排栓孔，孔径 d ＝23cm; 毛截面面积m A =332002m m
栓孔削弱面积A ∆=8×23×30=55202m m ,其余各项用excel 表格计算，结果如下
[]刚度均满足要求
故其强度，疲劳强度，最大应力,2002.182,100MPa y x <=<<λλλ
同理对下弦杆E2E4进行设计计算得
二、端下弦杆 E0E2
2.1.设计资料
设计最大内力：),,(1
1III II I N N N MAX =1933.4KN
疲劳内力幅：k f N )1μ+（=1365.1KN
该杆为受拉杆件，一般有疲劳强度控制设计，由表格计算得
因该杆需承受弯矩，故截面选的较富余计算弯曲应力时需净截面惯性矩，为
,
5.
83
37
.0
596
.
225
596
.
225
10
54
.1
)
170
90
(
4
23
12
10
95
.1
2
4
8
2
2 8
m
KN
M KN
E E m m
I
yj
⋅
=
⨯
=
⨯
=
+
⨯
⨯
⨯
-
⨯
=
产生的附加弯矩
，其对固定支座铰中心
所产生的内力为
制动力对下弦杆
第二节上弦杆截面设计
以上弦杆A1A3为例。

1.设计资料
设计控制内力： ),,(1
1III II I N N N MIN =-3330.2KN,
杆件几何长度：7.58m,材料：Q345q 上弦杆为受压构件，由整体稳定控制设计 2. 初选截面
[]
4
113.24595200
677.01000
2.3330677.060mm N
A H m =⨯⨯=
=
==σϕϕλ，则所需毛截面面积，查表得型截面，假定长细比选择
按如下初定尺寸 竖板：2-460×24
水平板：412×12，其余相应截面特性由表格计算得
24
.35101.634.03.3412
412
83
.1351.6314.058.924230,501.632009.18727024
6559.01000
2.33306559.01.6311=+⨯<===+⨯<==>=<=⨯⨯===t b t b MPa A N y m 水平板：竖板：算故对其进行局部稳定验局部稳定性
，则，查表得λϕϕλ
故其刚度稳定性等均满足要求 同理对53A A 进行设计 1. 设计资料
设计控制内力： ),,(1
1III II I N N N MIN =-4879.4KN,
杆件几何长度：7.58m,材料：Q345q 上弦杆为受压构件，由整体稳定控制设计 2. 初选截面
[]4
119.36036200
677.010004879.4677.060mm N
A H m =⨯⨯====σϕϕλ，则所需毛截面面积，查表得型截面，假定长细比选择
按如下初定尺寸 竖板：2-490×30
水平板：400×20，其余相应截面特性由表格计算得
16
.34104.604.02020
400
46
.1354.6014.016.830245,504.602006.19337400
674.01000
4.4879674.04.6011=+⨯<===+⨯<==>=<=⨯⨯===t b t b MPa A N y m 水平板：竖板：算故对其进行局部稳定验局部稳定性
，则，查表得λϕϕλ
第三节 端斜杆截面设计
1. 设计资料
m
L KN N m KN M m KN M N N N MIN III II I 89.12,4.106,4.117,
8.150-3262.6KN,),,(w f k 1
1=-=⋅=⋅==杆件几何长度内力附加风力所引起的弯矩设计控制内力：
2.
初选截面
端斜杆 10A E 为压弯构件，先按压杆对其进行设计，再按压弯构件进行各项验算，
[]4
1124096200
677.010003262.6677.060mm N
A H m =⨯⨯====σϕϕλ，则所需毛截面面积，查表得型截面，假定长细比选择
选用腹板 1-416×12、翼缘 2-600×22
上述表格计算可知，其刚度满足要求
3
整体稳定验算
]
[1211σϕϕμϕσ≤+=m
m W M A N
，
[]MPa
EA N n A N hr r l m m y x o 6.140200
2.15895.05.1312301034.1104.117717.0684.05895.0313921000)6.32624.106(,717.031392101.214.31000
)6.32624.106(4.624.111,15.0684.003.598
.1584605
.206116008.15895.0739
6
522221112e 1=⨯⨯<=⨯⨯⨯⨯⨯+⨯+=∴=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯-
=-=∴>==⨯⨯⨯====σπλμσϕϕα
λϕλ ，查表得，换算长细比，查表得
4. 局部稳定验算
其局部稳定满足要求
水平板：竖板：∴=+⨯<===+⨯<==2
.3910734.07.3412
416
2
.1557314.06.1322300t b t b
5. 强度检算
()()()a 20025.16.1751095.1230106.241319210004.19336.24295.05.83.3a 20025.10.12110
92.7230
109.583139210006.32629.58705.05.8358.795.189.1292.789
.1292.75.83.2a 2002.1a 2.1331034.1230
108.150313921000)6.32624.106(.18
6j 2j 2
212086m 1m 1119
6m m MP W M A N m KN l
I l I M M E E MP W M A N m KN l I l I M M MP MP W M A N ⨯<=⨯⨯⨯+⨯=+⋅=⨯=⋅
=⨯<=⨯⨯⨯+⨯=+⋅=⨯=÷+÷⨯=⋅
=+⨯<=⨯⨯⨯+⨯+=++∑∑
，杆进行强度检算
对之前设计的弯矩为
的弯矩对端斜杆的分配制动力：制动力所引起主力受压翼缘应力：
风力：杆件连接处截面主力
第四节 中间斜杆截面设计
1. 以斜杆 E4A5为例。

设计资料
KN N N N MAX N N N MIN III II I III II I 8.591),,(-1039.5KN ),,(1
111==，设计控制内力：,该杆以压为主兼受拉，故先压杆进行设计再按拉杆进行疲劳检算 初选截面
[]4
113.7677200
677.010001039.5677.060mm N
A H m =⨯⨯====σϕϕλ，则所需毛截面面积，查表得型截面，假定长细比选择
选竖板:2-440×12，水平板-436×10 验算
其疲劳强度满足要求
，，，查表得，：对其进行疲劳强度检算满足要求，
同上压杆，经计算其均刚度及局部稳定性验算，则
，查表得∴=⨯⨯<⨯⨯=∴<======⨯=
∆≤<=⨯⨯===a 5.507.130386.016.460.10.1,
12510t 386.076.1-8
.5915
.1039-a 6.461271210008.5912006.15614920
445.01000
5.1039445.05.96t max min max t max 1n d 11MP MP MPa A N m γγσσρσσ
γγσγγϕϕλρρ
2. 43E A 杆设计：
该杆以受拉为主兼受压，故先按拉杆对其进行设计，然后再对其进行疲劳强度检算，用表格计算得
[]其疲劳强度满足要求
满足要求无需再验计算相同，其疲劳强度时，故该计算与初选截面均为，对其进行疲劳强度检算，结果可知其均满足要求同上压杆，由表格计算刚度及局部稳定性验算，则
，查表得∴=∴<≤
-<⨯⨯===J J m A t A N N MPa A N 1,,12520016360
445.01000
7.198443.08.96n d t n
d t min max 11γγγγγσγϕϕλ
3.设计32A E
该杆为压杆，按压杆对其进行设计
[]4
116.15252200
677.010002.2065677.060mm N
A H m =⨯⨯====σϕϕλ，则所需毛截面面积，查表得型截面，假定长细比选择
由表格计算得
数据检算其均满足要求
及局部稳定由表格所得刚度整体稳定满足要求，其，，查表得a,200a 4.19020816
521.01000
2.2065521.08411MP MP A N m <=⨯⨯==
==ϕσϕλ
4.21E A 设计
该杆为拉杆，按疲劳强度对其进行设计，由表格计算得
由表格中数据对其进行验算可得，其刚度强度均满足要求
第五节 吊杆截面设计
1 设计资料
设计最大内力：),,(1
1III II I N N N MAX =847.2KN
疲劳内力幅：k f N )1μ+（=612KN ，
2.初选截面
选用腹板 1-436×10、翼缘板2-260×12，由表格计算得
3. 刚度验算
《钢桥规范》规定仅受拉力且长度≤16m 的腹杆容许最大长细比为180，由表3.1 可知λx＝54.9，λy＝144.8≤180，通过验算。

4 疲劳强度验算
吊杆无附加力，在主力作用下，吊杆除受到轴力外，还受到横向钢架作用产生的弯矩，故应检算轴力与弯矩共同作用下的疲劳。

横梁影响线
()经检算各项均满足要求
强度检算：，疲劳强度检算：）（矩栓，故该截面的净惯性该杆竖板上布置一排螺，
，，，吊杆横梁附加弯矩计算
，其惯性矩，腹板：设计得：翼缘：按上述资料对横梁进行，所以横梁跨中弯矩
）（，活载发展系数
与主桁杆件相同，为，）（横梁的动力运营系数
同理，横梁跨中恒载弯矩，查得，换算均布活载按其由恒载产生的内力，载集度纵梁（包含桥面）的恒，影响线面积距计算，跨度取主桁中心横梁内力按简支梁进行横梁内力计算
计算先对横梁进行相应设计欲求吊杆附加弯矩，需求附加弯矩值
a 2002.15723010
3.28109.96949610002.847137.2130.7100
105
a 4.132-a 4.14949610004.1368.14623010
3.28109.96949610005.748mm 103.2846-23023121083.3,
9.968.1709656.0355.135
.28)531.05.02(3
3
)5.02(3,1055.1,10835.2656.0c
a 531.0229.1-42.10 4.58-229.1-42.10mm 1083.3mm 1064.8mm 1064.8241242-124250-28
.17091.10155.10407.11.1250407.10821.0-326.06
1
1326.0a 0821.04
.4615.185
.561a 5.116.15402811,m 1.1015224.64.461m
1.125224.685.562b 4.46158.7876.60876.605.016.15,85.5658.75.7m /5.7,m 58.71
16.152
1m 4.6.18
6
max max
min max min min 8
6
nmax max
4
82
8xj s
b 7s s 8b b 48s 49b 49x max k p k p k p MP W M A N MP MP A N W M A N I m KN M i i M m N c
EI
i m N B EI i B
I I I M N N KN M KN B N M K N K L KN P N KN P B J J J J J b P <=⨯⨯⨯+⨯=+==⨯<==∆=⨯==
=⨯⨯⨯+⨯=+=⨯=⨯⨯⨯-⨯=⋅=⨯⨯+⨯-=+-=⋅⨯==⋅⨯==
=+===⨯=⨯=⨯=⨯⨯=⨯⨯+==+==⨯=+==++=+⋅=⎪⎭⎫
⎝⎛-⨯=⋅=⎪⎭
⎫ ⎝⎛-⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛-==⨯=Ω=∴====⨯=Ω=∴==⨯⨯=Ω=σσσσσσμβμβημμα
22 / 37
表3.1 主桁杆件尺寸与验算总表
23 / 37
单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计
第六节 杆件连接高强度螺栓计算
按照《钢桥规范》第6.1.1条，高强度螺栓容许抗滑承载力为：
kN K N m P 94.527
.120045.010=⨯⨯==μ
式中P ——高强螺栓的容许抗滑承载力；
m ——高强螺栓连接处的抗滑面数；
0μ——高强螺栓连接的钢材表面抗滑移系数，不大于0.45；
N ——高强螺栓的设计预拉力，22M 为kN 200；
K ——安全系数，采用1.7。

主桁腹杆杆端高强度螺栓个数n 应满足。

][N 为杆件的承载力，对于主桁杆件：
受拉杆件][][σj A N =； 受压杆件][][1σϕm A N =；
受拉压杆件]}[][max{][1σϕσm j A A N ，=。

一下各取一杆件举例说明： 1拉杆21E A
杆件承载力KN A N j 6.309720015488][][=⨯==σ 螺栓数5.5894
.526
.3097][==≥P N n 个； 2压杆32A E
[][][]9
.4094
.521.2169,1.216920*********.0521.08411=≥
=⨯⨯====P
N n KN A N m 所需螺栓数杆件承载力
，
，查表得σϕϕλ 3拉压杆43E A
单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计
[][][][][]()σϕσσϕσ1m j 1m j ,,,A A MAX N A A =受压承载力受拉承载力：
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
1 拼接板截面设计
《钢桥规范》第9.0.7 条规定，主桁受拉杆件拼接板净面积应比被拼接杆件净面积大10％。

根据前面表3-1 计算结果，20E E 杆(2-460×12，1-436×10)一半净面积为
216596131922
1
mm A j =⨯=
42E E 杆(2-460×24，1-412×14)一半净面积为
2211716234322
1
mm A j =⨯=
节点板选用厚度20mm,
一块节点板作为外拼接板提供的面积 (取杆件高度460mm 部分)
736020)423460(11=⨯⨯-=p A
初选内拼接板为4-210×20 (一侧两块)，两块内拼接板净面积为
656020)4232102(12=⨯⨯-⨯=p A
对于受拉构件，其拼接计算应满足2
2j 1j 1
p21p1j 1j mm
6.12887117161.11392065607360(1.11.1=⨯≥=++⋅≥+→≥）
A A MAX A A A A
通过验算。

2 拼接螺栓和拼接板长度
单抗滑面高强螺栓的容许承载力为：
010.45200
52.941.7
m N P kN K μ⨯⨯=
== 节点板所需高强螺栓数：
[]mm
1580)50160804908090(2328n ,8.271000
94.52200
7360=++⨯+++⨯==⨯⨯=
≥
L P n 节点板所需长度初拟为个排，共的基础上增加一排，取现象，将布置螺栓在“解扣滑移”
高强螺栓连接时产生的查规范得：考虑到多排σ 内拼接板所需高强螺栓数：
[]mm
1260)50804908090(2728n ,7.241000
94.5220065601
1
=+⨯+++⨯===⨯⨯=≥L P A n P
拼接板所需长度排，布置同上，取σ 2 斜杆、吊杆连接所需螺栓数计算与节点板最终尺寸确定 拉杆21E A
杆件承载力KN A N j 6.309720015488][][=⨯==σ 螺栓数5.5894
.526
.3097][==≥
P N n 个； 需布置8排螺栓，总数为2×4×8=64(两侧） 压杆32A E
[][][]9
.4094
.521.2169,1.216920*********.0521.08411==≥
=⨯⨯====P
N n KN A N m 所需螺栓数杆件承载力
，
，查表得σϕϕλ 需布置6排，总数为2×4×6=48（两侧）
立杆22E A ：立杆取和吊杆相同的截面，立杆截面所能承受的力远大于其内力，《桥规》规定，取1.1N 和[]J A σ75.0中的较大值对所需螺栓数进行计算
1.1N=847.2×1.1=931.9KN,[]J A σ75.0=0.75×9496×200=1424.4KN 螺栓数个排，总数为，取2872279.2694.524
.1424=⨯⨯=≥
n
节点板所需长度、高度与各边轮廓由实际作图中螺栓布置轮廓来确定
第二节节点板强度检算
1.检算主力作用下节点中心处节点板竖向截面上的法向应力
a 6.481015.16.79910003.44604.3607056010003.4460a 7.1451015.14
.59010003.44604.3607056010003.4460,4.360,1015.1,
4.5907056041659600,41659600)
40032014060(20232)3552021010520210695201390(270560
42320)20420201390(2,
3.44604225
.1058.758.7200154882001319210
2110114102
2
MP I eNy A N MP I eNy A N e m m I m m A
A y y A y A KN N j J j J j i
i
i -=⨯⨯⨯⨯-⨯=-=
=⨯⨯⨯⨯+⨯=+==⨯=∴===
=+++⨯⨯⨯-⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯==⨯⨯-⨯+⨯⨯==+⨯⨯+⨯=∑∑∑∑σσ节点板上缘节点板下缘偏心距中性轴距下翼缘的距离，求截面中性轴
2.检算主力作用下腹杆与弦杆之间的节点板水平截面上的剪应力
[]
στ75.0a 5655280
1000
7.3096mm 55280
232016220175027.3096588.0)20020816521.020015488(21≤=⨯=
=⨯⨯⨯-⨯⨯==⨯⨯⨯+⨯=MP A KN T J
3.检算斜杆与节点板连接处节点板的撕裂应力
[][][][][]板设计满足要求
面均满足要求，故节点计算，经计算各个撕裂斜杆斜交或是平行时按计算，撕裂面与垂直于斜杆时按
）的验算同上，撕裂面其它各撕裂面（，满足要求
净截面撕裂验算承载力斜杆撕裂面进行验算：
对σσσσσ75.08-7-3-2-1,6-3-2-54.340779762001084020075.03630075.0)(4.3407200154881.11.1mm 1084020)323340(2,mm 3630020)232.5263.404(24-3-2-132432-1j 212322432-1KN KN A A A KN
A E A A A A ≥=⨯+⨯⨯=+⨯+=⨯⨯==⨯⨯-⨯==⨯-+⨯=+----
第五章 挠度计算和预拱度设计
第一节 挠度计算
全桥满布单位均布荷载时简支桁架跨中挠度为：
式中1N ——单位集中荷载作用在跨中时各杆件内力；
0N ——全桥满布单位均布荷载时各杆内力，即杆件影响线总面积；
l 、m A ——桁架各杆长度和毛截面积；E ——钢材的弹性模量。

挠度计算见表5-1 杆件 L
单位
m
N N mm A1A3 27024 15.16 -44.1018 -0.7273 0.1799 A3A5 37400 15.16 -66.1527 -1.4545 0.3900 E0E2 15400 15.16 24.8073 0.3636 0.0888 E2E4 27848 15.16 57.8836 1.0909 0.3438 E4E5 33200 7.58 68.9091 1.8182 0.2861 E0A1 31392 12.89 -42.1770 -0.6183 0.1071 A1E2 37400 12.89 32.8043 0.6183 0.0699 E2A3 27024 12.89 -23.4317 -0.6183 0.0691 A3E4 15400 12.89 14.0590 0.6183 0.0728 E4A5 27848 12.89
-4.6863
-0.6183 0.0134 A5E5 10600 10.4225 7.5800
1.0000
0.0373
1.6581
mm mm f k f mm f p f k 2.84900
75800
7.736581.1457.448.29186581.115.01p =≤
=⨯===⨯=⋅=静活载产生的挠度：恒载产生的挠度： 式中0.5k 为影响线长L =75.8 m 、顶点5.0=α时每片主桁的换算均布静活载。

第二节 预拱度设计
《钢桥规范》要求当恒载和静活载挠度超过跨度的1/1600 时，应设上拱度。

4.471600
75800
5.1037.738.29=≥
=+=+mm f f k p 故应设上拱度。

按《钢桥规范》规定，下弦跨中节点应设拱度等于恒载加一半静活载所产生的挠度，跨中E5节点预设拱度：
mm f 7.667.735.08.29=⨯+=
钢桁架起拱方法，采用将上弦每个节间向两侧各伸长∆(利用调节上弦节点栓孔位置使上杆件伸长)，杆长不变，形成拱度。

()
距跨中的距离
为节点其中处的上拱度为，则下弦其它任一节点m ,8m 3.78
.757
.664225.1058.7882
2
2m 2
2x f
L R x R R f f m m L dHf =---==⨯⨯⨯==
∆
各节点(半跨）实设上拱度由表格计算得。

表4 下弦各节点预拱度设置
节点 E0 E1 E2 E3 E4 E5 x(m)
37.9 30.32 22.74 15.16 7.58 0
0.0
24.0
42.7
56.0
64.0
66.7。