结构力学课程设计计算书

结构力学课程设计

桥梁检修平台设计计算书

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一、背景要求

针对湖北鄂东长江公路大桥（黄石长江二桥）设计一个桥梁底面悬挂检修工作平台，工作平台两端用吊绳悬挂，吊绳可以沿桥梁纵向移动。设计条件如下：1）工作平台由两榀钢桁架组成，平台宽2.5m，长38m，高2.5~3.5m。工作平台面满铺5cm厚木板，沿平台长度方向承担0.5kN/m活荷载。恒载分项系数1.2，活载分项系数1.4，平台升降动力系数2.0。为简化计算，忽略风荷载。

2）桁架构件选用型钢，钢材选用Q235-B，为简化设计，本工作平台暂不考虑钢桁架节点的设计和计算。

3）桁架弦杆和拉、压腹杆可以各变截面一次。

根据设计条件对检修工作平台进行结构选型、构件布置、取计算简图，依据规范进行荷载组合，荷载组合如下：

I）全跨永久荷载+全跨活荷载

II）全跨永久荷载+半跨活荷载

III）全跨永久荷载升降

计算结构在自重、活荷载和动力荷载作用下的内力，进行强度、稳定性复核，并对平台进行变形校核。在方便制作和满足规范要求的前提下，以工作平台重量最轻为最优。

二、设计初稿

根据实际工程要求，初步选取如图所示对称钢桁架（单位：m）。

正视图

俯视图

仰视图

左右侧视图

实际工程中，两榀钢桁架左右对称，只需设计并校核一个单榀桁架。桁架结构所受弯矩较小，可忽略弯矩的影响。将桁架所受荷载（除杆件自重）全部转化节点荷载，杆件全部用圆形截面钢管。连接两个单榀桁架的连接杆只受木板的重力，所需截面面积小，忽略连接杆自重对单榀桁架的影响。采用USSCAD 软件进行杆件截面的优化设计。为保证安全，设计初步选择较大的荷载进行计算。

总荷载 1.97/q KN m =。 弯矩 21= 1.97/m (38m)355.5858

M KN KN m ⨯⨯=跨中 端部杆件剪力最大 1= 1.97/m 3837.432

V KN m KN ⨯⨯=端部 m KN M ⋅=÷⨯=585.355838Q 2跨中

下弦杆横截面积cm M A s s 29.52.32][=÷÷=σ跨中

上弦杆横截面积cm A A s 88.63.12==

端部力KN Q F 43.37238=÷⨯=

腹杆最大受力KN F F 31.51sin /

max ==θ 拉腹杆横截面积cm F A s s 44.2][2

max =÷=σ 压腹杆横截面积cm A A s 18.33.12==

根据上述计算结果进行杆件选取。

三、全跨永久荷载+全跨活荷载

第一节计算简图

模型计算简图

单元实体图

节点编号图

单元编号图：

单元截面号图：

单元材料号图：

第二节几何信息

节点属性信息

节点编号 x坐标(m) y坐标(m) z坐标(m) 节点编号 x坐标(m) y坐标(m) z坐标(m) 1 32.06 0.00 0.89 2 35.26 0.00 -2.31 3 28.86 0.00 -2.31 4 25.66 0.00 0.89 5 22.46 0.00 -2.31 6 19.26 0.00 0.89 7 16.06 0.00 -2.31 8 12.86 0.00 0.89 9 9.66 0.00 -2.31 10 6.46 0.00 0.89 11 3.26 0.00 -2.31 12 38.26 0.00 0.89 13 0.26 0.00 0.89 14 35.26 0.00 0.89 15 28.86 0.00 0.89 16 22.46 0.00 0.89 17 16.06 0.00 0.89 18 9.66 0.00 0.89

被引用截面信息

截面编号类型型号面积(cm2) ir2(cm) ir3(cm) I2(cm4) I3(cm4) 3 热轧无缝钢管φ70.0⨯2.0 4.27 2.41 2.41 24.72 24.72

6 热轧无缝钢管φ95.0⨯2.0 5.84 3.29 3.29 63.20 63.20

7 热轧无缝钢管φ102.0⨯2.0 6.28 3.54 3.54 78.57 78.57

13 热轧无缝钢管φ133.0⨯3.5 14.24 4.58 4.58 298.71 298.71 被引用材料信息

编号材料号标号 D(t/m3) E(MPa) 泊松比线膨胀系数 fy(N/mm2) f(N/mm2) fv(N/mm2) 1 10C,A4A,AE0 7.85 206,000.00 0.30 1.20/100000 235.00 215.00 125.00

单元属性信息

单元编号 i端节点号 j端节点号单元长度(m) 材料截面绕2轴计算长度系数绕3轴计算长度系数

1 1

2 4.5

3 1 13 1.00 1.00

2 3 1 4.53 1 3 1.00 1.00

3 4 3 4.53 1 13 1.00 1.00

4 5 4 4.53 1 3 1.00 1.00

5 6 5 4.53 1 13 1.00 1.00

6 7 6 4.53 1 13 1.00 1.00

7 8 7 4.53 1 3 1.00 1.00

8 9 8 4.53 1 13 1.00 1.00

9 10 9 4.53 1 3 1.00 1.00

10 11 10 4.53 1 13 1.00 1.00

11 2 12 4.39 1 3 1.00 1.00

12 3 2 6.40 1 6 1.00 1.00

13 5 3 6.40 1 6 1.00 1.00

14 7 5 6.40 1 6 1.00 1.00

15 9 7 6.40 1 6 1.00 1.00

16 11 9 6.40 1 6 1.00 1.00

17 13 11 4.39 1 3 1.00 1.00

18 14 2 3.20 1 7 1.00 1.00

19 15 3 3.20 1 7 1.00 1.00

20 16 5 3.20 1 7 1.00 1.00

21 17 7 3.20 1 7 1.00 1.00

22 18 9 3.20 1 7 1.00 1.00

23 19 11 3.20 1 7 1.00 1.00

24 14 12 3.00 1 6 1.00 1.00

25 1 14 3.20 1 6 1.00 1.00

26 15 1 3.20 1 6 1.00 1.00

27 4 15 3.20 1 6 1.00 1.00

28 16 4 3.20 1 7 1.00 1.00

29 6 16 3.20 1 7 1.00 1.00

30 17 6 3.20 1 7 1.00 1.00

31 8 17 3.20 1 7 1.00 1.00

32 18 8 3.20 1 6 1.00 1.00

33 10 18 3.20 1 6 1.00 1.00

34 19 10 3.20 1 6 1.00 1.00

35 13 19 3.00 1 6 1.00 1.00

支座信息

支座编号节点号 x向约束 y向约束 z向约束绕x约束绕y约束绕z约束

1 1 0 1 0 -- -- --

2 2 0 1 0 -- -- --

3 3 0 1 0 -- -- --

4 4 0 1 0 -- -- --

5 5 0 1 0 -- -- --

6 6 0 1 0 -- -- --

7 7 0 1 0 -- -- --

8 8 0 1 0 -- -- --

9 9 0 1 0 -- -- --

10 10 0 1 0 -- -- --

11 11 0 1 0 -- -- --

12 12 0 1 1 -- -- --

13 13 1 1 1 -- -- --

14 14 0 1 0 -- -- --