下承式栓焊简支钢桁梁桥设计计算书分解

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＝48 m、64 m、80 m (按班级人数等分三组，按组序分别对应计算跨度)，节间长度8 m，桁高11 m，主桁中心距5.75 m，纵梁中心距2.0 m，纵联计算宽度5.30 m，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＝7 kN/m，主桁架p3＝15 kN/m，联结系p4＝3 kN/m，检查设备p5＝1 kN/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＝5 kN/m(未包括桥面)，横梁(每片) p9＝2 kN/m。

6 风力强度W0＝1.5 kPa，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22 mm、孔径均为23 mm。

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Microsoft Excel 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p 1＝10kN/m ，桥面系p 2＝7 kN/m ，主桁架p 3＝15 kN/m ， 联结系 p 4＝3 kN/m ，检查设备p 5＝1 kN/m ， 螺栓、螺母和垫圈 p 6＝0.02*(p 2＋p 3＋p 4)，焊缝 p 7＝0.015*(p 2＋p 3＋p 4)每片主桁所受恒载强度2/)(7654321p p p p p p p p ++++++=2 影响线面积计算 （要求计算加粗线各杆件内力）A 1A 2A 3A 1A 2A 3E 1E 2E 3E 0y=l 1l 2/(lH)l 1=αll 2E 2E 3E 2A 3θyy'l'2l 2l 1l'1A 3E 311/sin θ1/sin θE 4(1)弦杆影响线最大纵距Hl l l y ⋅⋅=21, 影响线面积y l ⋅=Ω2131A A :=1l ,=2l ,=α,=y , =Ω42E E :=1l ,=2l , =α,=y , =Ω其余弦杆计算方法同上，计算结果列于表2.1中。

(2)斜杆：l l y 2sin 1⋅=θ，l l y 'sin 1'2⋅=θ，2tan 11sin 1θθ+=， y l l ⋅+=Ω)(2121，')''(21'21y l l ⋅+=Ω,10A E :181⨯=l , 982⨯=l ,81=α, =y ，=Ω21E A ：=2l ，='2l ，=y ， ='y ，=1l ，211l l l +=α，='1l ， ''''211l l l +=α，y l l ⋅+=Ω)(2121')''(21'21y l l ⋅+=Ω，∑=Ω；其余斜杆计算方法同上，计算结果列于表2.1中。

(3)吊杆：=Ω=,y ； 3 恒载内力∑Ω=p N p ，下弦杆：=P N E E :20…上弦杆：P N A A :31= …斜杆： =P N E A :01 … 吊杆： P N … 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,中间值按内插法求得 ===k l E E ,,:20α ===k l E A ,,:21α ;',','==k l α …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： d L ++=++=+40281402811μ 吊杆： dL ⨯++=++=+240281402811μ (3)静活载内力k N Ω⨯=k N k=k N E E :42 =K N E A :21 ='K N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η值：)(611max ααη-+=，k p N N )1μα+=，max α在表中查找确定，计算各杆件η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,20k 1002.0N S =⨯=上 下平纵联所受的荷载,100k 1000.1N S =⨯=下摇摆力作用下的弦杆内力y ,y S N S =为弦杆在简支平纵联桁架的影响线纵距。

上弦杆：LBL L y A A 2131:=,S N S y =…下弦杆：LBL L y E E 2120:=,S N S y = …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 kPa W K K K W 5.10.10321⨯==，车风压kPa W W 0.18.0'== （1）下平纵联的有车均布荷载下w桁高H=，h=纵梁高+钢轨轨木高')]3()4.01(4.05.0[w h H w +⨯-+⨯⨯=下（2）上平纵联的有车均布荷载上w ')]3()4.01(2.04.05.0[w h H w +⨯-⨯+⨯⨯=上 （3）弦杆内力上弦杆：31A A 在均布风荷载上w 作用下的内力为：31A A ：==Ω=上上上yLw w Nw 21…下弦杆：20E E ：k yLw w Nw ==Ω=下下下21…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：上Lw H w 21=，θsin 1⋅=H l 端斜杆反弯点位置：=++=)2(2)2(0l c l c c l ，端斜杆轴力：=-=Bl l H V w)(0 端斜杆轴力V 在下弦杆产生的分力：θcos 'V N w = 端斜杆中部附加弯矩： 2)(0l c H M W F -=端斜杆端部（横梁高度1的一半处）附加弯矩为：=-=)2(20横h l H M wk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42E E 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。

bR a R ba =解得=x故桥上活载总重N =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=T42E E 的制动力作用附加内力2/T N T = 其下弦杆件内力见表2.1。

2 端斜杆制动力计算01E E 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1P 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：b R a P R b a >+1；bP R a R b a 1+< a P R a 1+和b Rb 比较aR a 和b P R b 1+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：=T制动力所产生的杆件内力t N 和2M ：轴向力2T N t =，h TM ⋅=2（下弦杆中线至支座下摆顶点的距离h=0.37m ） 下弦杆弯矩 M M ⋅=4.01;端斜杆弯矩 M M ⋅=7.02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）。