2014wps - 《钢桥》课设48米双线铁路下承钢桁梁桥

中南大学《现代钢桥》课程设计

题目48m双线铁路下承式简支栓焊

钢桁梁桥设计

学生姓名

指导教师

学院土木工程学院专业班级

学生学号

2017年 9 月 3 日

目录

第一部分设计依据 (3)

第二部分主桁架杆件内力计算 (3)

一、内力的组成 (3)

二、恒载所产生的内力 (7)

三、活载所产生的内力 (8)

四、横向荷载(风力或摇摆力)所产生的内力 (11)

五、纵向荷载（制动力）所产生的内力 (12)

六、立柱内力 (12)

七、竖向荷载通过横向刚架作用在挂杆与立柱中引起的弯矩 (13)

八、主桁杆件的内力组合 (13)

第三部分主桁杆件设计 (16)

一、主桁杆件的检算内容及设计步骤 (16)

二、主桁杆件截面几何特征计算 (16)

三、主桁杆件截面检算 (17)

四、杆端高强螺栓计算 (19)

第四部分弦杆拼接计算 (22)

一、计算依据 (22)

二、拼接板截面 (22)

三、拼接螺栓 (22)

四、内拼接板长度 (22)

第五部分节点板设计 (23)

第六部分节点板强度检算 (23)

一、斜杆所引起的节点板撕裂强度检算 (23)

二、节点板竖直最弱截面的强度检算 (24)

三、节点板水平最弱截面撕破强度检算 (25)

四、节点板水平最弱截面撕破强度检算 (27)

第七部分钢桁梁竖向刚度检算和上拱度设计 (29)

参考文献 (30)

第一部分：设计依据

1.设计规范

中华人民共和国铁道部2005年《铁路桥涵设计基本规范》TB10002.1-2005

中华人民共和国铁道部2005年《铁路桥梁钢结构设计规范》TB 10002.2-2005

2.结构材料

钢桁梁主体结构均采用Q345qD级钢，

高强螺栓采用20MnTiB钢，

螺母及垫圈用45号优质碳素钢，

精制螺栓采用BL3，

支座铸件采用ZG35II，

辊轴采用35号锻钢。

钢材的基本容许应力参照《铁路桥梁钢结构设计规范TB 10002.2-2005》。

3.结构的连接方式与用材

桁架杆件采用工厂焊接，工地采用高强螺栓与节点板连接，构件连接采用外拼式节点，人行道托架采用精制螺栓连接。

材料：螺栓栓杆直径为22mm，孔径为23mm。

4.容许应力

Q345qD的基本容许应力：

σ；

轴向应力[]=200Mpa

σ；

弯曲应力[]=210Mpa

w

τ；

剪应力[]=120Mpa

σ。

端部承压（磨光顶紧）应力[]=300Mpa

c

疲劳容许应力及其它的容许应力见《桥规》

5.计算恒载

双线桥恒载II——主桁p1=25.1kN/m，联结系p2=6.89kN/m，桥面系

p3=16.2kN/m，高强螺栓和焊缝p4=1.92kN/m，，检查设备p5=1.42kN/m，桥面p6=16kN/m。

6. 活载等级

中-活载(活载图式见《铁路桥涵设计基本规范》TB10002.1-2005) 7. 风荷载基本强度W 0=1250Pa ，K1K2K3=1.0 8. 结构尺寸

计算跨度L=48 m ；桥跨全长 =48.10m ；节间长度d=8m ；主桁节间数n=6， 主桁中心距B=9.8m ；线间距4.0m ； 主桁高度H=12m ；

纵梁高h=1.29m ；纵梁中心距b=2.0m ；横梁高1970mm ；斜杆长度S=14.42m 斜杆倾角sin θ=0.8322；cos θ=0.5545 其他尺寸见图：

E0E1E2

E3

E2'E1'

E0'

A1

A2A3A2'A1'

上平纵联

主桁架下平纵联桥面系

第二部分： 主桁架杆件内力计算

一、内力的组成

主桁杆件的内力有以下几部分组成：

竖向恒载所产生的内力p N ,p N p =∑Ω， 静活载内力k N ，k N k =Ω； 竖向活载产生的内力：(1)k N ημ+

横向风力（或列车摇摆力）所产生的内力w N ，仅作用在上、下弦杆； 横向风力通过桥门架效应在端斜杆和下弦杆所产生的内力'w N ； 纵向制动力所产生的内力t N 。

根据《桥规》规定，设计时候杆件轴力应该按下列三种情况考虑：

1、主力 I N I (1)P k N N N ημ=++

2、主力+风力（或摇摆力）II N 'II I 1

()1.2w w N N N N =++ 3、主力+制动力III N III I 1

()1.25

t N N N N =+ 主桁杆件除述轴力外，还要受到弯矩作用，如节点刚性引起的次弯矩、风力和制动力在某些杆件中引起的弯矩等，这些弯矩在检算杆件截面时应和轴力一起考虑，由于本设计所有杆件的高度均不超过长度的1/10，故根据《桥规》规定。不考虑节点刚性次内力。

主桁各杆的内力图2和表1。

图2 三角形简支梁桁梁影响线

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，l 2＝32，α＝0.333

8889.012

483216-=⨯⨯-=

y ， 3333.21)8889.0(4821

-=-⨯⨯=Ω

E 2E 2’：l 1＝24， l 2＝24，α＝0.5， 112

4824

24y =⨯⨯=

241482

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 2sin 1⋅=θ， l l y 121

sin 1⋅=

θ，

2016.1)42

.148(1sin 12

=+=θ 112111

21)(2

1)(21y l l y l l ⋅+=Ω⋅+=Ω，

式中 1111111188y

y y

l y l y l y l +=-==， E 0A 1：l 1＝8，l 2＝40，α＝0.2

m y 0327.240014.1482

1

0014.148402016.1=⨯⨯=Ω=⨯=，

A 3E 2：

,60082.048

24

0014.1,40054.048160014.1241611

22=⨯-==⨯

===y y l l ，， 167

.024

80003.480003.480003.419997.38167.01619997.319997.319997.360082.040054.040054.0811

11=+==-==+==+⨯=

αα，，，l l

m

m m 8066.46518.88452.36518.8)60082.0()2480003.4(21

8452.340054.0)1619997.3(211-=-=Ω-=-⨯+=Ω=⨯+=

Ω∑，，