《钢结构设计原理》课程设计

《钢结构设计原理》课程设计

一、设计目的

1 、巩固、提高、充实和运用所学的《钢结构》课程有关理论知识；

2 、培养和锻炼独立工作能力及分析和解决实际问题的能力；

3 、为将来毕业设计打下基础。

二、设计要求

必须符合钢结构设计规范GBJ17-88规定的有关设计公式及设计内容

三、设计题目

按照表格中所给设计任务条件，进行简支钢板梁桥的主梁设计，截面都采用焊接双轴对称工型截面。

四、设计内容

包括主梁的截面选择、变截面设计、截面校核、翼缘焊缝计算、腹板加劲肋配置、支座处支承加劲肋设计等内容，并画出设计后的主梁构造图。

五、已知条件

跨度：15米钢号：16Mn 焊条号：E50 恒荷载标准值：98kN

活载标准值：202kN 集中荷载个数：5个集中荷载跨度C=2.5米

六、其它说明

1、恒、活荷载的分项系数分别为1.

2、1.4 ；

2、表中恒荷载标准值包括主梁上的次梁自重，且集中荷载F是恒、活荷载通过次梁传

1237.2 15 4.8 152

2 8 400.4 7.5

2

400.4 7.5 kN m 4639.5kN m

到主梁上;

3、主梁自重估计值均为q 4kN/m，且主梁钢板采用手工焊接;

4、主梁允许最大挠度值叶/1 1/400 ；

5、主梁的截面建筑容许最大高度为2500mm

七、设计过程

㈠主梁设计

1、荷载和内力的计算及内力图的绘制

主梁自重标准值q GK 4kN/m，设计值为q 1.2 4kN /m 4.8kN/m。

则主梁最大剪力（支座处）为

5 ql 5 4.8 15

V max F — 400.4 kN 1037 kN

2 2 2 2

最大弯矩（跨中）为

Rl ql2 F

M max 7.5 F 5 F 2.5

2 8 2

采用焊接工字形组合截面梁，估计翼缘板厚度t f 16mm，故抗弯强度设计值

2

f 295N/mm。

6

计算需要的截面模量为W x匹

4639-5 10mm314978 103mm3

x f 1.05 295

①建筑允许最大高度h max 2500mm

max

h min

f l 295

6 6

1.285 10 v T/l 1.285 10

400 15000mm 1377

mm 4(0.4 400.4 400. 4 400.4 400.4

6*250mni"15000ni

iii

⑴确定腹板高度h o

②按刚度条件，梁的最小高度为

③经济梁高，按经验公式

h Ce73W 300 1426mm

取梁的腹板高度为％1400mm

⑵确定腹板厚度t w

②按经验公式t w, h0/11 ，140/11cm 1.1cm

取腹板厚度t w 12mm 200. 2

237.2 123 7.

2 2、试选截面

1037

①按抗剪要求腹板厚度为t w 1氓 1.2 型口1400 170 mm 5.2mm

A f

12 1400

2

mm 6

2

7899mm

b 320mm

⑶确疋翼缘尺寸

每个翼缘所需截面积为

翼缘宽度为 b h/5 〜h/3 1400/5 〜1400/3mm 280 〜467mm 取 b 320mm

翼缘厚度为

t A f /b 7899/320mm 24.7mm 取 t 26mm

t w 12mm

3、截面验算

⑴梁的截面几何参数

h h o 2 t 1400

2 26 mm 1452mm

h , h 0

2 t/2

1400 2 26/2 mm 1426mm

l x —bh 12

3b t w h 。3 1 3 32 145.2 12 3 4 4

30.8 140 cm 1120419cm

W x

2I x 2 1120419 3 3

15433cm h

cm 145.2

A t w h

0 2bt 1.2 140 2 32 2.6 cm 2

344.4cm 2

W

< 14978 103

1400__

⑵强度验算

①验算抗弯强度

M x x W nx

46 39.5 1 06

3N/mm 2 286.3N/mm 2

1.05 15433 103

2

295N /mm

②验算抗剪强度

V max S I x t w

3

1037 10

320 26 713 700 12 350

N /mm

4

1120419 104

12

68.4N / 2 2

mm

f v 170N / mm

③主梁的支承处以及支承次梁处均配置支承加劲肋，故不验算局部承压强度（即

④ 验算折算应力（腹板端部）

max

r

2

匚

4639

・5 106 1400/2 N/mm 2 290N/mm 2 1120419 104

vs

1

I t x ・w

200.2 103 320 26 713

N/mm 2 8.8N/mm 2

1120419 104 12

ZS

1

2

3 12 、2902 3 8.82 N/mm 2 290.4N/mm 2 1.1f

2

324.5 N / mm

5 300 300 4 15 kN 930kN

8.32

1

6 3

10 mm

则折算应力为

⑶刚度验算

全部永久荷载与可变荷载的标准值在梁跨中产生的最大弯矩为

1

M 2577.5 106

3

mm

1.05 295

令厚度t 26mm 不变，采用b 200mm 仍满足各项要求

M k

930 15 __2 2 4 152

1 300 7.5 300 5 300 8

2 2.5 kN m 3487.5kN m

V T 5M k l 5 3487.5 106

15000 1.3 48El x 5 4

1.3 48

2.06 10 1120419 10 551 400

4、变截面的设计 ⑴变截面位置和端部截面尺寸 梁的截面在半跨内通常做一次改变, 比较经济。 此处的弯矩 M 2577.5kN m ， 变截面所需的翼缘宽度

可以节约钢材，一般在距支座 l/6处改变截面

剪力 V 1025kN bt Wh t w h 03/6/h 12

8.321 106

1452 12 14003/6 /14262 mm 2 3243mm 2