48m钢桁架铁路桥设计
学院：土木工程学院
班级：土木0906
姓名：张宇
学号：1801090603
指导老师：方海
整理日期：2012年01月07日
——目录——
第一章设计依据 (2)
第二章主桁架杆件内力计算 (4)
第三章主桁杆件设计 (10)
第四章弦杆拼接计算 (14)
第五章节点板设计 (16)
第六章节点板强度检算 (16)
48m钢桁架桥课程设计
一、设计目的：
跨度L=48米单线铁路下承载式简支栓焊钢桁梁桥部分设计
二、设计依据：
1. 设计《规范》
铁道部1986TB12-85《铁路桥涵设计规范》简称《桥规》。
2. 结构基本尺寸
计算跨度L=48m；桥跨全长L=48.10m；节间长度d=8.00m；
主桁节间数n=6；主桁中心距B=5.75m；平纵联宽B0=5.30m；
主桁高度H=12.00m；纵梁高度h=1.35m；纵梁中心距b=2.00m；
3. 钢材及其基本容许应力：
杆件及构件——16Mnq；高强螺栓——40B；精制螺栓——ML3；螺母及垫圈——45号碳素钢；铸件——ZG25；辊轴——锻钢35钢材的基本容许应力参照1986年颁布的《铁路桥涵设计规范》。
4. 结构的连接方式：
桁梁杆件及构件，采用工厂焊接，工地高强螺栓连接；
人行道托架采用精制螺栓连接；
焊缝的最小正边尺寸参照《桥规》；
高强螺栓和精制螺栓的杆径为Φ22，孔径d=23mm；
5. 设计活载等级——标准中活载
6. 设计恒载
主桁P3=16kN/m；联结系P4=2.76kN/m；桥面系P2=6.81kN/m；
高强螺栓P6=(P2+P3+P4)×3%; 检查设备P5=1.00kN/m；
桥面P1=10.00kN/m；焊缝P7=(P2+P3+P4)×1.5%。
计算主桁恒载时，按每线恒载P=P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7。
三、设计内容：
1. 主桁杆件内力计算，并将计算结果汇整于2号图上；
2. 围绕E2节点主桁杆件截面选择及检算；
3. 主桁E2节点设计及检算；
4. 绘制主桁E2节点图(3号图)。
四、提交文件：
1．设计说明书； 2． 2、3号图各一张
要求：计算正确，书写条理清楚，语句通顺；结构图绘制正确，图纸采用的比例恰当，线条粗细均匀，尺寸标准清晰。
第一章设计依据
一、设计规范
中华人民功和国铁道部1986年《铁道桥涵设计规范》（TBJ2—85），以下简称《桥规》。
二、钢材
杆件 16锰桥（16Mnq）高强螺栓 40硼（40B）
螺母垫圈甲45（A45）焊缝力学性能不低于基材
精制螺栓铆螺3（ML3）铸件铸钢25п（ZG25п）
琨轴 35号缎钢（DG35）
三、连接方式
工厂连接采用焊接，工地连接采用高强螺栓连接，人行道托架工地连接采用精制螺栓连接，螺栓孔径一律为d=23mm,高强螺栓杆径为Φ22。
四、容许应力
16Mnq钢的基本容许应力：
轴向应力[]σ=200MPa 弯曲应力[]wσ=210MPa
剪应力[]τ=120MPa
端部承压（磨光顶紧）应力[]cσ=300 MPa。疲劳容许应力及其它的容许应力见《桥规》。
五、计算恒载
计算主桁时（每线）：
主桁P3=16kN/m；联结系P4=2.76kN/m；桥面系P2=6.81kN/m；
高强螺栓P6=(P2+P3+P4)×3%=0.7581; 检查设备P5=1.00kN/m；
桥面P1=10.00kN/m；焊缝P7=(P2+P3+P4)×1.5%=0.3791。
计算主桁恒载时，按每线恒载P=P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7。
六、活载等级
按“中华人民共和国铁路标准活载（中—活载）”。标准活载的计算图式见《桥规》。
七、结构尺寸
计算跨度L=48m；桥跨全长L=48.10m；节间长度d=8.00m；
主桁节间数n=6；主桁中心距B=5.75m；平纵联宽B0=5.30m；
主桁高度H=12.00m；纵梁高度h=1.35m；纵梁中心距b=2.00m；斜杆长度 S=13.60m
斜杆倾角θ sinθ=0.8087 cosθ=0.5882
斜撑倾角α sinα=0.5523 cosα=0.8337
其它见尺寸图：
第二章 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情况考虑： 主力 I N =P N +(1)k N ημ+ 主力加风力（或摇摆力）N ∏ ='1
()1.2
I w w N N N ++ 主力+制动力 N ∏I =
1
()1.25
I t 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。不考虑节点刚性的次内力。
主桁各杆的内力图2和表1。 二、影响线
三、恒载所产生的内力 根据第一章所提供的资料，，每片主桁所承受的恒载内力：
()m kN P P P P P P P P /86.182
1
7654321=++++++=
恒载布满全跨，故恒载为： 上弦杆31A A ：
KN P N p 28.402)33.21(86.18-=-?=Ω=∑
下弦杆'
22E E ：
KN P N p 64.452)24(86.18=+?=Ω=∑
下弦杆02E E 为：
KN P N p 40.251)33.13(86.18=+?=Ω=∑
端斜杆10A E ：
KN P N p 21.453)03.24(86.18-=-?=Ω=∑
斜杆21E A ：
KN P N p 58.271)96.036.15(86.18=-?=Ω=∑
斜杆23E A ：
KN P N p 72.90)65.884.3(86.18-=-?=Ω=∑
四、活载所产生的内力：
1.换算均布活载是影响线加载长度L 与顶点位置α二者的函数，它们之间的函数关系反映在《桥规》附录所列的公式以及表中，根据L 与α从该表中查得每线换算的均布活载K ，除以2得每片主桁承受的换算的均布活载。 下弦杆件'
22E E 为例 L=48 α=0.5 0.5K =94.5 K=0.50.5K =47.25KN/m 斜杆21E A 为例
1L =38.4 α=0.167 167.0K =104.18 0.5167.0K =52.09 2L =9.6 α=0.167 167.0K =147.26 0.5167.0K =73.63
其余各杆件类似，不再赘述。 2.静活载所产生的内力
为了求得最大活载内力，换算均布活载K 应布满同号影响线全长。 上弦杆31A A ：KN k
N k 97.1025)33.21(10.48-=-?=Ω=∑ 下弦杆'
22E E ：KN k N k 00.1134)24(25.47=+?=Ω=∑ 下弦杆02E E ：KN k
N k 03.669)33.13(19.50=+?=Ω=∑
再以斜杆21E A 为例，产生最大的活载内力的加载情况有两种：活载布满后段L1，长度产生最大的压力，活载布满左段L2长度产生最大的拉力，故分别加载后得： 斜杆21E A ：KN k N k 10.800)36.15(09.521=+?=Ω=∑ KN k N k 68.70)96.0(63.732-=-?=Ω=∑ 斜杆23E A ：KN k
N k 13.231)84.3(19.601=+?=Ω=∑ KN k
N k 27.476)65.8(06.552-=-?=Ω=∑ 端斜杆10A E ： KN k
N k 42.1296)03.24(95.53-=-?=Ω=∑
3.冲击系数 1+μ
根据《桥规》规定，钢桁梁的冲击系数1+μ按下式计算：
1+μ=1+28/（40+L ）【式中L 对于主要杆件（弦杆、斜杆）为跨长，对于次要杆件（挂杆、立杆）等于影响线长度】
弦杆，斜杆及支座冲击系数为：1+μ=1+28/（40+L ）=1.3182 挂杆的冲击系数：1+μ=1+28/（40+L ）=1.5 4.活载发展的均衡系数η
《桥规》要求：所有杆件因活载产生的轴向力，弯矩，剪力在计算主力的组合时： 均应乘以活载发展均衡系数η：
()a a m -6
1
+1=η ()k
p
N N a μ+=
1
下弦杆'
22E E ：3028.01134
*3182.164
.452==a η=1
上弦杆31A A ：2974.0)97.1025(*3182.128.402=--=a ()0009.12974.03028.0=-6
1
+1=η
下弦杆02E E ：2851.003.699*3182.140.251==a ()0030.12851.03028.0=-6
1
+1=η
端斜杆10A E ：2652.0)42.1296(*3182.121
.453=--=
a ()0063.12652.03028.0=-6
1+1=η
斜杆21E A ：()??
??
??????????-=-==9149.268.70*3182.158.2712575.010.800*3182.158.271a ()()??????????????=++=-+=5363.19149.23028.06110076.12575.03028.0611η 斜杆23E A ：()??
?
?
??????????=---=-=1445.027.476*3182.172.902978.013.231*3182.172.90a ()()??????????????=-+=++=0264.11445.03028.06111001.12978.03028.0611η 竖杆11E A ：2106.06.477*5.188.150==
a ()0154.12106.03028.0=-6
1
+1=η
5.活载产生的内力:
考虑冲击作用和活载发展的均衡系数在内时,活载所产生的内力为 ()k N μη+1
上弦杆件31A A : ()k N μη+1=1.0009*1.3182*（-1025.97）=-1353.65KN 下弦杆件:
'
22E E ()k N μη+1=1*1.3182*1134=1494.84KN
02E E ()k N μη+1=1.0030*1.3182*699.03=924.22KN
端斜杆10A E ：()k N μη+1=1.0063*1.3182*(-1296.42)=-1719.71KN 斜杆:
21E A ()k N μη+1=???
???-=-=KN KN 14.143)68.70(*3182.1*5363.171.106210.800*3182.1*0076.1
23E A ()k
N μη+1=?
??
???-=-=KN KN 39.664)27.476(*3182.1*0264.117.33513.231*3182.1*1001.1 五、横向荷载(风力或摇摆力)所产生的内力
1.横向荷载计算
主桁的上下弦杆兼为上下平纵联的弦杆,端斜杆又是桥门架的腿杆, 横向风力或摇摆力作用在桥上时,将在这些杆件中产生内力。
根据《桥规》规定,风压强度W 按标准设计考虑.桥上无车风压强度用w w =2.25KPa,桥上的有车风压强度用y w =1.25KPa.主桁杆件计算由桥上的有车时荷载组合控制,主桁架受风面积按轮廓的40%计算，
列车受风面积按3m 计算，车上风力作用点在轨顶以上2m 处，下承式桥梁列车、桥面系受风面积扣除主桁架遮挡部分。故本算例上下平纵联单位长度上所受到的风荷载a K 和e K 分别为:
上平纵联: a K =()()()1230.40.510.40.2y w h h h h ??+-?++????=3.7125KN/m 下平纵联: e K =()()()1230.40.510.4 1.0y w h h h h ??+-?++????=6.5625KN/m 其中h=11m 1h =1.35 2h =0.4m 3h =3m 按《桥规》得
上平纵联摇摆力 a K =0.2?0.55=1.1KN/m e K =1.0?0.55=5.5KN/m 所以: a K =3.7125/m e K =6.5625KN/m
风力与摇摆力不同时计算，故在本算例中上，下平纵联均为风力控制设计。
2.横向荷载通过纵联在主桁杆件中所产生的内力
计算上平纵联桁架时，可将桥门架做为其支点，计算下平纵联桁架时，支座为其支点，均不考虑中间横联的弹性支承作用，纵联为交叉形珩架时，取二斜撑的交点为力矩中心，于是可以算出影响线面积及内力 影响线面积： B
l l 22
1±
=Ωω 弦杆内力：ωωΩ=k N 下弦杆'
22E E ：
26957.4875
.5*228
*20m ==
Ωω
KN N 57.3196957.48*5625.6==ω
下弦杆02E E ：
25652.3775
.5*236
*12m ==
Ωω
KN N 52.2465652.37*5625.6==ω
上弦杆13A A ：
212*20
20.86952*5.75
m ωΩ=-
=-
KN N 48.77)8695.20(*7125.3-=-=ω
3.横向荷载通过桥门架在主桁杆件中所产生的内力 上平纵联作用于桥门架顶部的反力W ：
KN l K W a a 40.5932*7125.3*5.0*5.0===
桥门架腿杆反弯点距支座的距离0l ()()()()
m l c l c c l 25.5422.149*2*2422.14*29*92220=++=++=
反力W 在端斜杆产生的轴力1'
W N 和弯矩0M ，a M
1
'
W N =KN W B l l 75.9440.59*75
.525
.5422.140-=--=-- KN W l M 93.15540.59*2
25.5200===
KN W l c M a 38.11140.59*2
25
.5920-=--=--
= 反力W 通过支座斜反力R 在下弦产生的轴力
KN R N 61.825545.0*75
.5422
.14*40.59cos '
==
=θω
六、纵向荷载所产生的内力 1.制动力所产生的支座反力 加载长度 L=48m
静活载 W=5*220+30*92+10.5*80=4700KN 制动力 T=0.07W=329KN 水平反力 ==T H t 5.0164.5KN
支座竖向力 KN L h T
V t 12.145.164*48
2
4.03
5.137.05.01=+++=?= 2.制动力在弦杆中所产生的轴力
'
22E E 杆件产生的轴力为0.5T=164.5KN
02E E 杆件产生的轴力为3/8T=123.375KN
七、立柱内力
立柱下端承受荷载与挂杆相同，上端在运营阶段不承受竖向荷载。立柱作为减少上弦压杆自由长度的支撑杆件，按《桥规》规定，应以其所支撑的压杆内力的3%作为其内力，予以检算，表一中主柱在运营阶段的内力按上弦的最大内力31A A 的3%算出，在安装阶段，立柱应检算在上弦的吊机压力。
八、竖向荷载通过横向刚架作用在挂杆与立柱中引起的弯矩
《桥规》规定，对于主桁挂杆和立柱，应考虑横梁承受竖向荷载时，他们作为横向闭合钢架的腿杆所承受的弯矩。检算它们在轴力和弯矩共同作用下的疲劳强度。 竖向下端弯矩 M i i M s
b μηη
+=
20
竖杆中间弯矩 02
1
M M a β= β
η5.026
-=
式中：B=575cm,a=187.5cm,b=200cm,c=577.5cm,l=1035.5cm,674.0=+=
B
b
a μ,c l β==0.558,
b I =6510004cm ,b b EI i B =
=1132E 3
cm ,31.66Ecm c EI i s s ==
,12.17=s
b i i ,48.35.026=-=βη, D=873KN,M=Da=1636.875KN.m
恒载与活载作用下竖杆弯矩 下端 M i i M s
b μηη
+=
20=101.75KN.m
中间支点 02
1
M M a β=
=28.39KN.m 九、主珩杆件的内力组合
以上算出的主桁杆件所受单项轴力列表1第13~17项。按照《桥规》要求，各单项粥力应按照表一第18~20项进行组合，三种组合内力中之大者为控制杆件强度与稳定的计算内力，列表于1第21项。反复荷载出现拉力作用杆件，应检算疲劳，控制计算内力不考虑活载发展及附加力影响。 端斜杆与挂杆在荷载作用下还受到弯-矩，应与相应荷载情况下的轴力一起检算。
第三章 主桁杆件设计
一、 主桁杆件得检算内容及设计步骤
主桁杆件根据受力性质的不同，应进行下表所列项目的检算。
各类杆件的检算内容（表2）
项目 检算内容 检算杆件 1 刚度 各类杆件 2 局部稳定 压杆 3 整体稳定 压杆 4 强度 各类杆件
5 疲劳
出现拉应力的受循环荷载杆件
用试算法设计各类杆件的步骤：
1. 参考性质相近（只内力性质及大小，杆长及截面式样，材料和连接方式）的已有设计资料，初步拟定截面尺寸；
2. 根据初步拟定的截面尺寸，算出进行各类检算所需的截面几何特征数据；
3. 按上表要求进行各项检算。如初选截面不合适，则进行修改，重新计算，直至符合要求；
4. 为了减少杆件类型，以简化制造，同类杆件的内力相差不大者应尽量采用相同的截面。
二、 主桁杆件截面几何特征计算
由于H 形截面在制造、安装、运营等方面比较优越。本设计主桁杆件全部采用H 形截面，杆宽为460mm ，杆高最大为600mm ，该值小于杆长的1/10，按《桥规》要求均可免算节点刚性次应力。主桁杆件截面尺寸如下图：
杆件几何特征计算以端斜杆为例说明如下：
E 0A 1截面组成为2×600×20+1×420×12，截面布置见表3。
毛截面积：2
260242 1.2290.4m A cm =??+?=
扣孔截面积：2
122 2.355.2A cm ?=??= 净面积：2
290.455.2235.2j m A A A cm =-?=-= 毛惯矩：33411
226042 1.2720061212
mx I cm =?
??+??= 323411
2602260222 1.2421236491212
my
I cm =???+???+??=
扣孔惯矩： ()322241432 2.32 2.3917251833212x I cm ?
?
?=??
??+??++=???
?
324112 2.32 2.32222673512x I cm ??
?=???+??= ???
净惯矩：4
720061833253674jx mx x I I I cm =-?=-=
41236492673596914jy my y I I I cm =-?=-=
回转半径：72006
15.74290.4
mx x m I r cm A =
== 123649
20.63290.4
my y m
I r cm A =
=
=
自由长度 主桁平面内：980.12422.14*9.09.00===l l x
主桁平面外：422
.140==l l x
长细比：47.8274
.1598.12===
x x x r l λ
91.6963
.20422.14===
y y x r l λ 注：中间斜杆m 54.11422.14*8.08.00x ===l l ，m 422.140y ==l l ； 挂杆和立柱9.6m 12*8.08.00x ===l l ，m 120y ==l l 表3所列截面尺寸全部符合《桥规》要求，以后不再检算。 三、 主桁杆件截面检算
主桁杆件截面检算结果列于表4 1.
受拉杆件（'22E E ）
控制计算内力由表1知N ＝1947.48KN ；疲劳检算内力值N max ＝1813.44KN ；N min ＝452.64KN 。 （1）刚度计算
由表2计算，杆件'22E E ，λx ＝67.96，λy ＝39.43。 λmax ＝67.96<[λ]=100 （2）强度计算
净面积A j ＝197.6cm 2
MPa
MPa A N j 200][56.9810*6.19710*10*48.19474
6
3=<===--σσ （3）疲劳检算
循环特征系数：
12496.044.181364
.452max min ->===
N N ρ
按《桥规》栓焊杆件组合焊缝处及高强螺栓连接处的疲劳强度，前者疲劳容许应力为
[][]24510.6n σσρ=
≤-，后者为[][]16510.6n σσρ
=≤-，故由高强螺栓连接处疲劳强度控制杆件疲劳计
算。
MPa
MPa n 20006.1942496
.0*6.01165
6.01165][<=-=-=
ρσ ][77.9110
*6.19710*10*44.181346
3max σσ<===--MPa A N j n 2.
受压杆件（13A A ）
由表1计算知上弦杆13A A 在主力或附加力作用下均只受压力。由表1得计算内力为主力控制。N ＝-1754.71KN （1） 刚度检算
根据表2计算，上弦13A A 杆λx ＝67.69，λy ＝39.43。 λmax ＝67.69<[λ]=100 （2） 强度检算
MPa MPa A N j 200][9.7410
*4.23410*10*71.1754463=<===--σσ （3） 整体稳定检算 由λ
max
＝67.69查《桥规》得0.765?=
容许应力：MPa 97.152200*765.0][==σ?；[]σ?σ< （4）局部稳定检算
按《桥规》规定，焊接H 形杆件竖板伸出肢与水平板的容许宽厚比为： 竖板3max 360,0.218,b λλδ??>=≤?
???故 330.2*67.6913.54,b δ??==??
?? 现竖板 33b δ=230
11.520=<13.54 平板2max 250,0.5545,b λλδ??>=+≤?
???故220.5*67.69538.85,b δ??=+=??
??
现平板 2
2b δ= 4203512=<38.85 3.挂杆
由于本设计中无桥面系设计，即无挂杆的容许弯矩，略去。 4.压拉杆件（23E A ）
杆件的刚度、强度、总体稳定性与局部稳定性与单纯受压杆件相同（如上弦杆），计算不再赘述，检算结果见表3，但应检算拉力作用下的疲劳。其疲劳容许应力[]n σ与拉压杆件不同。按《桥规》，
[][]1650.6n σσρ=
≤-，以上条件必须满足[][]
1650.6*165120
0.2250200σρσ--≤-=-=-，即当
0.2250ρ≥-时，[][]n σσ=，当0.2250ρ≥-时，不必检算受拉时的疲劳。
2250.02818.024
.66264
.186max min -<-=--==
N N ρ， MPa
MPa n 20011.187)
2818.0(6.0165
6.0165][<=--=-=
ρσ
四、 杆端高强螺栓计算
《桥规》规定主桁杆件杆端高强螺栓连接，按被连接杆件的承载力计算。[][]1/n N T ≥ 受拉杆件：[][]1j n n T A σ≥ 受压杆件：[][]1m n T A ?σ≥
[]1T ——按一个摩擦面计算的单个高强度螺栓的承载力，由《桥规》知： []12000.45
52.91.7 1.7
P f T KN ??=
== 拉杆02E E ：2
131.9j A cm =
MPa n 55.192][=σ
KN cm MPa A N n j 7.25399.131*55.192][][2===σ
需要螺栓数：
个
489
.527
.2539][][1===
T N n 个 拉杆'22E E ： 2j 6.197A cm =
MPa n 06.194][=σ
KN cm MPa A N n j 6.38346.197*06.194][][2===σ
需要螺栓数：
个
5.729
.526
.3834][][1===
T N n 拉杆21E A ：2
127.1j A cm =
KN cm MPa A N n j 9.23061.127*5.181][][2===σ
需要螺栓数：
个
8.359
.529
.2306][][1===
T N n 压杆23E A ：2
190m A cm =
KN cm MPa A N m 6.3834190*11.187[][2]===σ
需要螺栓数：
个
5.729
.526
.3834][][1===
T N n 个 压杆22E A ：2106cm A j =
KN cm MPa A N n j 9.1772106*62.186][][2===σ
需要螺栓数：
个
5.339
.529
.1772][][1===
T N n 个
第四章 弦杆拼接计算
以下弦杆E 0E 2与E 2E 4在节点E 2中心的拼接为例。由于弦杆截面对y —y 轴对称，故只需取y —y 轴一侧的
半个截面进行计算。
一、 计算依据
根据第二章表3计算结果，已知：
E 0E 2杆半净面积：2
10.5131.965.95j A cm =?= E 2E 2'
杆半净面积：2
20.5197.698.8j A cm =?=
节点板选用厚度：12mm δ=
节点板供给拼接面积：'
2
146 1.24 2.3 1.244.16p A cm =?-??=
二、 拼接板截面
拼接板与节点板共需净面积'
'
'
2
1221.1 1.198.8108.68p p p j A A A A cm =+≥=?= 选用2-220×20作为内拼接板，供给面积为：
'2222224 2.3269.6p A cm =??-??= 内外拼接板合计：'''22
1244.1669.6113.76108.68p p p A A A cm cm =+=+=>
三、 拼接螺栓
拼接板在E 2节点中心截面承受循环拉力，其承载力应按疲劳强度确定，但《桥规》未给出弦杆拼接板及节点板的疲劳强度，用基本容许应力[]200Mpa σ=计算，这样计算的连接较安全。 节点板每端需要高强螺栓数n 1
[]
[]
'43
11144.16102001016.752.9
p A n T σ-???=
==
实际用32个。
上、下拼接板每端共需要高强螺栓数n 1
[][]
'4322169.6102001026.352.9
p A n T σ
-???=
==
实际用28个。
四、 内拼接板长度
内拼接板实际用28个螺栓，排成4行7列，端距采用50mm ，间距按节点板样板标准栓孔布置，具体情况见下图，可以得知内拼接板长度：
()290
8090480501260l mm =?+++?+=
拼接板螺栓布置示意图
第五章 节点板设计
为保证横梁长度一致，本设计节点的节点板均采用12mm 。节点板的平面尺寸系先根据杆端连接螺栓排列需要拟定，再根据强度检算确认。
以节点E 2为例，节点板平面尺寸按外形方整，裁制简便，根据等强度原则，经修改定案后，长1700mm ，高1280mm 。
节点板上实际螺栓个数的确定：在节点板最小轮廓线与设计轮廓线之间空下的栓孔位置，应按《桥规》规定的容许最大栓距补上一定数量的螺栓。此时即可统计出节点板、拼接板和杆件上的实际螺栓个数。
螺栓位置 节点板上
A 1E 2 E 2A 3 E 0E 2 E 2E 4 E 2A 2 需要 43.6 56.8 2*16.7 2*16.7 33.5 实际 56 56
2*32
2*32
36 螺栓位置
杆件上 拼接板上 A 1E 2
E 2A 3
E 0E 2
E 2E 4
E 0E 2，E 2E 4
需要 43.6 55.6 48 72.5 2*26.3 实际
56
56
120
120
2*28
第六章 节点板强度检算
一、 节点板强度检算的基本要求
为了保证节点板在交汇杆件外力作用下有足够的强度，对节点板的各个可能破坏截面应进行强度检算。
《桥规》要求任何可能破坏截面的强度均应比作用于该截面的杆件强度大10%，并规定了破坏截面的容许应力：
1.法向应力，容许应力为[]σ；
2.剪应力与斜应力，容许应力为0.75[]σ。
二、 斜杆所引起的节点板撕裂强度检算
1. 计算依据
由表4知，斜杆A 1E 2与E 2A 3的承载力
A 1E 2杆 KN cm MPa A N m 9.23061.127*5.181][][2===σ? E 2A 3杆 KN cm MPa A N m 4.1892498.0*190*11.187][][2===σ? 由于E 2节点板平面尺寸对称，故只需检算A 3E 4杆引起的撕裂。 2. 强度检算
按《桥规》规定，撕裂面的强度应满足
2[] 1.1[]i i l N δσ≥∑
A 1E 2杆可能引起的撕裂方式有图所示四种，各面尺寸如图.
斜杆引起的四种可能撕裂情况
第一撕裂面4-2-3-4
KN
N KN d n l nd l l i i 64.20814.18921.1][1.14.404010}10200)3.2334(1020075.0)235.653(2{2.12]}
[)(][75.0)(2{2][2433221=?=≥=????-+????-???=?-+-=-∑σσδσδ
第二撕破面1-2-3-4
KN
N KN l i i 64.20814.18921.1][1.16.3921101020075.0)3.25.09.35(10200)3.2334(1020075.0)235.653(2.12][24
3
33
=?=≥=???
????????????-+???-+????-??=-∑σδ 第三撕破面1-2-3-5
KN
N KN l i i 64.20814.18921.1][1.18.4180101020075.0)3.25.04.46(1020075.0)3.25.09.35(10200)3.2334(2.12][24
3
33
=?=≥=???
????????????-+????-+???-??=-∑σδ 第四撕破面1-2-3-6-7
KN
N KN l i i 64.20814.18921.1][1.14.4220101020075.0)3.25.04.46(1020075.0)3.25.06.12(1020075.0)3.25.09.35(10200)3.2334(2.12][24
3
33
3=?=≥=???
????????????-+????-+????-+???-??=-∑σδ以上四个检算均满足强度要求，不会撕裂。
三、 节点板竖直最弱截面的强度检算
1.计算依据
节点板中心竖直截面在其一侧杆件外力的水平分力作用下承受法向应力N ，在其一侧杆件外力竖直分力作用下承受剪力Q 。对于节点E 2，节点板弱面为沿7-7面破坏法向力N 和剪力Q 分别为：
{}KN N N N N A A A E E E j q 94.3947][1.1cos ][][1.13322==+=θ KN cm MPa A N n j 9.23061.1275.181][
][2=?==σ
2.截面几何特性计算
由于弦杆在E 2节点中断，竖直最弱截面只包括节点板与拼接板
E 2节点板竖直截面面积计算
截面组成
毛截面面积'
m A
扣孔面积'
A nd δ?=
净面积
''
j m A A A =-?
mm 2cm 2cm 2cm
2-1520×16 2128 1.2307.2??= 213 1.2 2.371.76
???=
235.44 4-260×24 4222176??=
242 2.336.8???=
139.2
合计
'483.2m A =
'108.56A ?=
'374.64j A =
截面中性轴X-X 距弦杆中心轴K-K 的距离计算：
()()'''11128462 1.2128464622483.2
21.4mi i
m
A y e A cm
??
-???-+?????????==
=∑
对中性轴X-X 惯性矩'
mx I 与'
jx I 计算：
'
323224
1.2122128307.2(12823)(422889.48831.4)122121048877.2mk I cm ??=??+??-+??+?+???
??=
()3222222'222223224
2.3 1.32132 1.2 2.3(2921730.538.546.554.512262.570.578.586.594.5)24 2.342 2.391712226199.9k I cm ?????+????+?+++++???=??
??++++++???+??+????
=
''
'41048877.2226199.9822677.3jk mk k I I I cm =-?=-=
'224483.221.4221286.27m A e cm =?=
'224374.6421.4171570.13j A e cm =?=
'''24822677.3mx mk m I I A e cm =-=
'''24692198.3jx jk j I I A e cm =-=
对中性轴X-X 面积矩'
mx S 计算：
'4
12 1.2(1282321.3)(1282321.3)
2
8386.8mx S cm =??--?--=
48m钢桁架铁路桥设计 学院：土木工程学院 班级：土木0906 姓名：张宇 学号：1801090603 指导老师：方海 整理日期：2012年01月07日
——目录—— 第一章设计依据 (2) 第二章主桁架杆件内力计算 (4) 第三章主桁杆件设计 (10) 第四章弦杆拼接计算 (14) 第五章节点板设计 (16) 第六章节点板强度检算 (16)
48m钢桁架桥课程设计 一、设计目的： 跨度L=48米单线铁路下承载式简支栓焊钢桁梁桥部分设计 二、设计依据： 1. 设计《规范》 铁道部1986TB12-85《铁路桥涵设计规范》简称《桥规》。 2. 结构基本尺寸 计算跨度L=48m；桥跨全长L=48.10m；节间长度d=8.00m； 主桁节间数n=6；主桁中心距B=5.75m；平纵联宽B0=5.30m； 主桁高度H=12.00m；纵梁高度h=1.35m；纵梁中心距b=2.00m； 3. 钢材及其基本容许应力： 杆件及构件——16Mnq；高强螺栓——40B；精制螺栓——ML3；螺母及垫圈——45号碳素钢；铸件——ZG25；辊轴——锻钢35钢材的基本容许应力参照1986年颁布的《铁路桥涵设计规范》。 4. 结构的连接方式： 桁梁杆件及构件，采用工厂焊接，工地高强螺栓连接； 人行道托架采用精制螺栓连接； 焊缝的最小正边尺寸参照《桥规》； 高强螺栓和精制螺栓的杆径为Φ22，孔径d=23mm； 5. 设计活载等级——标准中活载 6. 设计恒载 主桁P3=16kN/m；联结系P4=2.76kN/m；桥面系P2=6.81kN/m； 高强螺栓P6=(P2+P3+P4)×3%; 检查设备P5=1.00kN/m； 桥面P1=10.00kN/m；焊缝P7=(P2+P3+P4)×1.5%。 计算主桁恒载时，按每线恒载P=P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7。 三、设计内容： 1. 主桁杆件内力计算，并将计算结果汇整于2号图上； 2. 围绕E2节点主桁杆件截面选择及检算； 3. 主桁E2节点设计及检算； 4. 绘制主桁E2节点图(3号图)。 四、提交文件： 1．设计说明书； 2． 2、3号图各一张 要求：计算正确，书写条理清楚，语句通顺；结构图绘制正确，图纸采用的比例恰当，线条粗细均匀，尺寸标准清晰。
西南交通大学钢桥课程设计 单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥 课程设计 姓名： 学号： 班级： 电话： 电子邮件： 指导老师： 设计时间：2016.4.15——2016.6.5
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 (2) 第二章主桁杆件内力计算 (3) 第一节主力作用下主桁杆件内力计算 (3) 第二节横向风力作用下的主桁杆件附加力计算 (7) 第三节制动力作用下的主桁杆件附加力计算 (8) 第四节疲劳内力计算 (10) 第五节主桁杆件内力组合 (11) 第三章主桁杆件截面设计 (14) 第一节下弦杆截面设计 (14) 第二节上弦杆截面设计 (16) 第三节端斜杆截面设计 (17) 第四节中间斜杆截面设计 (19) 第五节吊杆截面设计 (20) 第六节腹杆高强度螺栓计算 (22) 第四章弦杆拼接计算和下弦端节点设计 (23) 第一节 E2节点弦杆拼接计算 (23) 第二节 E0节点弦杆拼接计算 (24) 第三节下弦端节点设计 (25) 第五章挠度计算和预拱度设计 (27) 第一节挠度计算 (27) 第二节预拱度设计 (28) 第六章桁架桥梁空间模型计算 (29) 第一节建立空间详细模型 (29) 第二节恒载竖向变形计算 (30) 第三节活载内力和应力计算 (30) 第四节自振特性计算 (32) 第七章设计总结 (32)
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=70+0.2×27=75.4m，钢梁分10个节间，节间长度d=L/10=7.54m，主桁高度H=11d/8=11×7.46/8=10.3675m，主桁中心距B=5.75m，纵梁中心距b=2.0m，纵梁计算宽度B0=5.30m，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ZG35II、辊轴采用35号锻钢。 4 活载等级：中—活载。 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）; （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=1.25kPa，K1K2K3=1.0。 7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μ0=0.45。
钢桥设计方案 一、概述 1.1工程概况 由我单位承建的阿克肖水库导流兼冲沙洞工程，因导流洞进口引渠段土石方开挖弃料拉运及为后期工程施工创造交通便利所修建的临时2#道路横跨阿克肖河，建立一座简易钢结构便桥。根据现场的地形地貌并结合载荷使用要求，经现场勘查我部架设的钢桥规模为长12m共两跨，钢桥外宽4.5m，桥面净宽4m，单项行车道。 1.2 地理位置 设计钢桥位于阿克肖河床中心段，距导流洞进口引渠段开挖范围约0.35km,距2#弃渣场约1.6km，距瑙阿巴提塔吉克乡约3km。 1.3 阿克肖河水文概况 钢桥处址多年平均流量6.46m3/s，多年平均径流量2.038×106m3。阿克肖河的洪水主要分为春洪和夏洪两大类。一般春洪多以季节性积雪融水型为主的洪水类型出现，夏洪多以高山冰雪融水为主的洪水类型出现，此外，还有与山区发生的暴雨洪水相叠加而产生的混合型洪水。根据资料提供，十年一遇洪水流量约为60m3/s 二、设计标准
①设计车速：5km/h ②设计载荷：80t ③桥跨设计：12m两跨简易钢桥 ④桥面布置：桥面净宽4m ⑤设计过水流量：51.12m3/s 三、钢桥设计方案 3.1 钢桥基础设计 钢桥基础均为向河床原地面下挖2m，长6.8m宽3m，C20混凝土浇筑。两端为直立型桥台长4.5m宽1.8m高2m，钢筋混凝土结构。中间桥台为梯形上4.5m,上底宽1m下底宽2m高2m，钢筋混凝土结构。台帽为长4.5m下底宽0.8m上底宽0.3m高0.7m，钢筋混凝土结构。 3.2 桥梁设计 桥梁采用八根热轧型56b“工”字钢，长度为12m。设计间距35cm，每根“工”钢用Φ25钢筋焊接相连，形成一个整体。 3.3 桥面设计 桥面采用4m的热轧型20槽钢进行满铺，间距为10cm并与“工”字钢进行焊接。再用0.5mm钢板进行桥面找平。 3.4 防护结构设计 桥面采用50钢管做成护栏进行防护，栏杆高度1.2m，栏杆纵向3m一根立柱（与桥面槽钢焊接）、高度方向设置两道横杆。
《钢桥》课程设计任务书《钢桥》课程设计指导书 青岛理工大学土木工程学院 道桥教研室 指导老师：赵建锋 2010年12月
《钢桥》课程设计任务书 一、设计题目 单线铁路下承式简支栓焊钢桁架桥上部结构设计 二、设计目的 1. 了解钢材性能及钢桥的疲劳、防腐等问题； 2. 熟悉钢桁架梁桥的构造特点及计算方法； 3. 通过单线铁路下承式简支栓焊钢桁架桥上部结构设计计算，掌握主桁杆件内力组合及计算方法；掌握主桁杆件截面设计及验算内容； 4. 熟悉主桁节点的构造特点，掌握主桁节点设计的基本要求及设计步骤； 5. 熟悉桥面系、联结系的构造特点，掌握其内力计算和强度验算方法； 6. 熟悉钢桥的制图规范，提高绘图能力； 7. 初步了解计算机有限元计算在桥梁设计中的应用。 三、设计资料 1. 设计依据：铁路桥涵设计基本规范（TB1000 2.1-2005） 铁路桥梁钢结构设计规范（TB10002.-2008） 钢桥构造与设计 2. 结构轮廓尺寸： 计算跨度L= m ，节间长度d= 8 m ，主桁高度H= 11m ，主桁中心距B= 5.75m ，纵梁中心距b= 2.0m 。 3. 材料：主桁杆件材料Q345qD ，板厚≤40mm ，高强度螺栓采用M22。 4. 活载等级：中-活载。 5. 恒载： (1)主桁计算 桥面m kN p =1，桥面系m kN p =2，每片主桁架m kN p = 3， 联结系m kN p =4； (2)纵梁、横梁计算 纵梁(每线) m kN p = 5 (未包括桥面)，横梁(每片) m kN p = 6。 6. 风力强度0.1,25.13212 0==K K K m kN W 。
48米单线铁路下承式栓焊简支梁主桁设计
目录 第一部分设计说明书 一、设计资料----------------------------4 二、钢梁上部总体布置及尺寸拟定--------------------------4 1、钢桁架梁桥的优缺点--------------------------4 2、设计假定和计算方法---------------------------4 3、主桁杆件截面选择---------------------------5 4、节点设计原则---------------------------5 5、设计思路和步骤----------------------------5 6、参考文献 ----------------------------6 第二部分设计计算书 一、打开软件-----------------------------------7 二、创建模型-----------------------------------7 1．设定造作环境-----------------------------------7 2．定义材料和截面-----------------------------------7 3．建立节点和单元-----------------------------------8 4．输入边界条件-----------------------------------8 5．输入荷载（1）——加载自重--------------------------------9 6．运行结构分析（1）-----------------------------------10 7．查看结果-----------------------------------10 8．输入荷载（2）——活载添加-------------------------------12 9．运行结构分析（2）----------------------------------13 10．查看结果-----------------------------------13 三、主力求解-----------------------------------14 1．冲击系数-----------------------------------14 2．活载发展均衡系数-----------------------------------14
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 p 1＝10kN/m ，桥面系p 2＝6.29kN/m,主桁架 p 3＝14.51，联结系p 4＝2.74kN/m ， 检查设备 p 5＝1.02kN/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 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 (1)弦杆 影响线最大纵距12 l l y lH ?= 影响线面积12 l y Ω=? A1A3: 1218.4273.68 18.42,73.68,0.2, 1.16492.112.664 l l y α-?==== =-? ()1 92.1 1.16453.582 Ω=??-=-m E2E4:1227.6364.47 27.63,64.47,0.3, 1.52792.112.664 l l y α?==== =? 1 92.1 1.52770.332 Ω=??=m 其余弦杆计算方法同上，计算结果列于表中。 （2） 斜杆 ' '22 11,,sin sin l l y y l l θθ=?=?
1 1.236 sinθ === ()() ''' 1212 11 , 22 l l y l l y Ω=+?Ω=+? 式中' 111 1 ''' 1 88 , l l l y l y y y y y - === + E0A1： 12 82.89 9.21,82.89,0.1, 1.236 1.11 92.1 l l y α ====?= 1 92.1 1.1151.23 2 Ω=??=m A3E4:' 22 55,26 55.26,29.43, 1.2360.742 92.1 l l y ===?=, ' 11 29.439.210.742 1.2360.371, 6.14 92.10.7420.371 y l ? =-?=-== + ， 6.14 0.1 55.26 6.14 α== + ， '' 1 3.07 9.21 6.14 3.07,0.1 27.63 3.07 lα =-=== + , () 1 6.1455.260.74222.78 2 Ω=+?=m, ()() ' 1 3.0727.630.371 5.70 2 Ω=+?-=-m, 22.78 5.7017.08 Ω=-= ∑m 其余斜杆按上述计方法计算，并将结果列于表中。 （3）吊杆 1.0 y=， 1 118.429.21 2 Ω=??=m 3恒载内力 p N p =Ω ∑，例如 02 E E:18.030.14542.54 p N kN =?= 45 E A:() 18.0 5.4497.92 p N kN =?-=- 55 A E:18.09.21165.78 p N kN =?= 4活载内力 （1）换算均布活载k
“321” 钢桥设计基本参数 简介：装配式公路钢桥（简称“321”钢桥）是在原英制贝雷桁架桥的基础上，结合我国国情和实际情况研制而成的快速组装桥梁,材料为16Mn。 “321”钢桥属临时性桥梁结构，钢材的容许应力按基本容许应力提高30%，本桥设计时采用的容许应力按下列确定： 16锰钢的拉应力、压应力及弯应力： 1.3×210=273 MPa 16锰钢的剪应力： 1.3×120=156 MPa 销子为30铬锰钛，插销为弹簧钢 30铬锰钛的拉应力、压应力及弯应力 0.85×1300=1105 MPa 30铬锰钛的剪应力 0.45×1300=585 MPa 2、钢梁截面特性 （1）、桁架上下弦杆系由各两根10号热轧槽钢背靠背组合而成，腹杆由8号工字钢组成； （2）、“321”钢桥在大多数情况下，最大跨径是由容许弯矩控制，但在个别情况下，是由剪力控制。 桥梁几何特性表 （表中数值为半边桥之值，全桥时应乘2） 几何特性 W（cm3） I（cm4） 结构构造 单排单层不加强 3578.5 250497.2 加强 7699.1 577434.4
双排单层不加强 7157.1 500994.4 加强 15398.3 1154868.8 三排单层不加强 10735.6 751491.6 加强 23097.4 1732303.2 双排双层不加强 14817.9 2148588.8 加强 30641.7 4596255.2 三排双层不加强 22226.8 3222883.2 加强 45962.6 6894382.8 桁架容许内力表 桥型不加强桥梁加强桥梁 容许内力单排单层双排单层三排单层双排双层三排双层单排单层双排单层三排单层双排双层三排双层 弯矩（KN·M） 788.2 1576.4 2246.4 3265.4 4653.2 1687.5 3375.0 4809.4 6750.0 9618.8 剪力（KN） 245.2 490.5 698.9 490.5 698.9 245.2 490.5 698.9 490.5 6 98.9 “321”钢桥 弦杆截面积A（cm2）：2×12.74=25.48 弦杆惯矩Ix（cm4）：396.6 弦杆截面模量Wx（cm3）：79.4 自由长度Lp（cm）：75 长细比λ= Lp/r ：19 纵向弯曲系数φ：0.953 弦杆纵向容许受压荷载（KN）：663 1、容许内力指的是跨中弯矩和支点剪力； 2、桁架销子双剪状态容许剪力550KN（销子直径为49.5mm）；
现代钢桥课程设计 学院：土木工程学院 班级：1210 姓名：罗勇平 学号：1208121326 指导教师：周智辉 时间：2015年9月19日
目录 第一章设计说明 .............................................. 错误！未定义书签。第二章主桁杆件内力计算 . (5) 第三章主桁杆件截面设计与检算 (14) 第四章节点设计与检算 (23)
第一章 设计说明 一、设计题目 单线铁路下承式简支栓焊钢桁梁设计 二、设计依据 1. 设计规范 铁道部《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1-2005) 铁道部《铁路桥梁钢结构设计规范》(TB10002.2-2005) 2. 结构基本尺寸 计算跨度L=48m ；桥跨全长L=49.10m ；节间长度d=8.00m ；主桁 节间数n=6；主桁中心距B=5.75m ；平纵联宽度B 0=5.30m ；主桁高度H=11.00m ；纵梁高度h=1.45m ；纵梁中心距b=2.00m ；主桁斜角倾角?=973.53θ，809.0sin =θ，588.0cos =θ。 3. 钢材及基本容许应力 杆件及构件用Q370qD ；高强度螺栓用20MnTiB 钢；精制螺栓用 BL3；螺母及垫圈用45号优质碳素钢；铸件用ZG25Ⅱ；辊轴用锻钢35。钢材的基本容许应力参照《铁路桥梁钢结构设计规范》。 4. 结构的连接方式及连接尺寸 连接方式：桁梁杆件及构件采用工厂焊接，工地高强度螺栓连接； 人行道托架采用精制螺栓连接。 连接尺寸：焊缝的最小焊脚尺寸参照《桥规》；高强度螺栓和精 制螺栓的杆径为22φ，孔径为mm d 23=。 5. 设计活载等级 标准中—活载。 6. 设计恒载 主桁m kN p /70.123=；联结系m kN p /80.24=；桥面系m kN p /50.62=； 高强度螺栓%3)(4326?++=p p p p ；检查设备m kN p /00.15=；桥面m kN p /00.101=；焊缝%5.1)(4327?++=p p p p 。 计算主桁恒载时，按桥面全宽恒载7654321p p p p p p p p ++++++=。 三、设计内容 1. 确定主桁型式及主要参数； 2. 主桁杆件内力计算(全部)，并将结果汇制于2号图上； 3. 交汇于E 2、A 3节点（要求是两个大节点）的所有杆件截面设计与 检算；
钢桥课程设计报告 都匀市大十字人行天桥 学院：土木工程学院 班级：桥隧122 姓名：龙运泉 学号：1208070361 指导老师：赵金钢老师 2015 年11 月10 日
目录 1.概况.............................................. - 1 - 1.1.尺寸如下图： ................................. - 1 - 1.2.设计依据及规范................................ - 3 - 1.3.设计标准 ..................................... - 3 - 2.迈达斯设计内容 .................................... - 4 - 2.1. 结构有限元计算模型........................... - 4 - 2.2.荷载工况及模型受力图.......................... - 8 - 2.2.1. 结构自重................................ - 8 - 2.2.2. 楼梯作用............................... - 10 - 2.2. 3. 人群荷载............................... - 11 - 2.2.4. 温度荷载............................... - 12 - 2.2.5. 围栏荷载............................... - 13 - 2.2.6. 荷载组合............................... - 14 - 3.总结............................................. - 17 -
中南大学_课程设计_钢桥
中南大学土木建筑学院桥梁方向 钢桥课程设计说明书 姓名： 班级： 学号： 指导老师： 年月
钢桥课程设计任务书 一、设计目的： 跨度L=42米单线铁路下承载式简支栓焊钢桁梁桥部分设计。 二、设计依据： 1. 设计《规范》 现行桥规，也可采用铁道部1986TB12-85《铁路桥涵设计规范》简称《老桥规》。 2. 结构基本尺寸 计算跨度L=42m；桥跨全长L=42.10m；节间长度d=7.00m； 主桁节间数n=6；主桁中心距B=5.75m；平纵联宽B0=5.30m； 主桁高度H=12.00m；纵梁高度h=1.45m；纵梁中心距b=2.00m； 3. 钢材及其基本容许应力： 杆件及构件——16Mna；高强螺栓——40B；精制螺栓——ML3；螺母及垫圈——45号碳素钢；铸件——ZG25；辊轴——锻钢35钢材的基本容许应力参照1986年颁布的《铁路桥涵设计规范》。 4. 结构的连接方式： 桁梁杆件及构件，采用工厂焊接，工地高强螺栓连接； 人行道托架采用精制螺栓连接； 焊缝的最小正边尺寸参照《桥规》； 高强螺栓和精制螺栓的杆径为Φ22，孔径d=23mm； 5. 设计活载等级——标准中活载 6. 设计恒载 主桁P3=16.8kN/m；联结系P4=2.85kN/m；桥面系P2=7.39kN/m； 高强螺栓P6=(P2+P3+P4)×3%；检查设备P5=1.00kN/m； 桥面P1=10.00kN/m；焊缝P7=(P2+P3+P4)×1.5%； 计算主桁恒载时，按每线恒载P=P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7。 三、设计内容： 1. 主桁杆件内力计算，并将计算结果汇整于2号图上； 2. 围绕E2节点主桁杆件截面选择及检算； 3. 主桁E2节点设计及检算；
1、钢结构设计原则以及规范要求？ 在钢结构设计中贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，设计钢结构时，应从工程实际情况出发，合理选用材料、结构方案和构造措施，满足结构在运输、安装和使用过程中的强度、稳定性和刚度要求，宜优先采用定型的和标准化的结构和构件，减少制作、安装工作量，符合防火要求，注意结构的抗腐蚀性能。 2、钢桥按受力体系分为几类？ 梁式桥拱桥钢构桥：主要承受结构为偏心受压和受弯，并兼有梁桥和拱桥的一些受力特点。斜拉桥：将梁用若干根斜拉索拉在索塔上，斜拉索不仅为梁提供弹性支撑，而且其水平分离对梁内产生很大的轴力悬索桥。组合体系梁桥 3、结构型钢材主要性能指标？ 强度屈服点冷弯性能韧性可焊性耐久性：耐腐蚀性耐老化(时效硬化) 耐长期高温耐疲劳 4、钢结构失稳，按失稳性质分为哪几种？ 分支点失稳(1)稳定分岔失稳（屈曲）(2)不稳定分岔失稳（屈曲）极值性失稳，跳跃性失稳5、钢结构连接形式有哪几种,各自的优缺点分别是？ 1.螺栓联接结构简单、型式多样、接可靠装拆方便、成本低缺点：在交变荷载下,易松动。制孔精度较高。 2.焊接设备简单、生产效率高、焊缝强度高、密封性能好。缺点:拆卸不方便 3.铆接联接强度高. 密封性能好。缺点:.拆卸不方便、制孔精度高 7、降低焊接残余应力，残余变形的主要措施？ （1）预留收缩变形量（2）反变形法三（3）选择合理的焊接顺序（4）锤击焊缝法（5）加热减应区法（6）焊前预热和焊后缓冷（7）合理的焊接工艺方法（8）刚性固定法8、焊缝常见缺陷？ 焊缝的常见缺陷有裂纹、气孔、焊瘤、弧坑、咬边、夹渣、未焊透。 二1普通螺栓抗剪连接工作原理和破坏形式？ 1）当螺栓直径较细而被连接钢材较厚时，可能发生螺栓杆剪切破坏 2)当螺栓直径较粗而被连接钢材较薄时，孔壁可能在螺栓杆局部承压或挤 压下产生较大挤压应力和塑性变形，最终导致螺栓孔拉长而使钢板在孔 间剪切断裂 3）当构件开孔较多使截面削弱较大时，可能发生构件沿净截面的强度极限 （拉或压）破坏 4）当螺栓孔距板端距离较小时，导致板端沿最大剪应力方向剪断 5）当螺栓杆较长（被连接钢材总厚度较大）较细时，可能发生螺栓杆弯曲 破坏 工作原理：普通抗剪螺栓连接在受外力后，节点连接板即产生滑动，外力通过螺栓杆受剪和连接板孔壁承压来传力。 2高强螺栓预紧力确定方法？ 1）扭矩法：采用可直接显示扭矩的特制扳手，根据事先测定的扭矩和螺栓拉力之间的关系式施加扭矩，并计入必要的超张拉值。 2）转角法：分初拧和终拧两步。初拧是用普通扳手使连接构件相互紧密贴合，终拧是以初拧的贴紧位置为起点，根据螺栓直径和板叠厚度确定终拧角度，用强有力的扳手旋转螺母，拧至预定角度，达到预拉力数值。 3）扭剪法：拧断螺栓梅花切口处截面来控制预拉力数值。 3公路桥梁疲劳应力幅如何确定？
钢桥的主要特点 一、主要优缺点 1、优点 1）、高强匀质材料：钢材是一种抗拉、抗压、抗剪强度高的匀质材料，承受拉、压、弯、剪均可，并且与混凝土等材料相比自重小（通常用重量强度比来表示两种材料在结构意义上的相对轻重），所以钢桥具有很大的跨越能力。桥梁跨度非常大、荷载非常重，采用别的材料来建桥将遇到困难时，一般采用钢桥。钢材可加工性能好，可用于复杂桥型和景观桥。2）、钢桥的构件最适合用工业化方法来制造，便于运输，便于无支架施工，工地的安装速度也快。因此，钢桥的施工期限较短。 3）、韧性、延性好，可提高抗震性能。 4）、钢桥在受到破坏后，易于修复和更换。 5）、旧桥可回收，资源可再利用，有利于环保。 2、缺点 钢材的主要缺点是易于腐蚀，需要经常检查和按期油漆。铁路钢桥行车时噪声与振动均比较大。 二、结构与受力 1、薄壁结构 为了提高截面效率，钢桥一般做成薄壁结构，应力计算应该考虑剪力滞、扭转（自由扭转、约束扭转）、翘曲等影响。 2、稳定（stability） 钢桥结构刚度小，稳定问题突出。作为薄壁结构，为了防止板件的局部失稳需要设置加劲肋和限制板件的宽厚比。 3、刚度（stiffness） 刚度小，设计中通过限制杆件的长细比（slenderness ratio）、挠度（deflection）和钢桥的宽跨比保证桥梁的刚度。 4、疲劳（fatigue） 构件和连接的疲劳强度受材质、连接方法与方式、荷载性质、应力状态、应力幅和应力比的影响。 5、连接（connection） 钢桥构件一般由钢板和型钢等焊接而成，用高强螺栓(high-strength bolt)或工地焊接拼装。 三、钢桥加工制作与安装 钢桥设计图（design drawing）表达的内容和标注的尺寸是指成桥状态下的结构形状和尺寸。钢桥制作需完成的任务就是，以钢板和型钢为主要原材料，按钢桥成桥要求，在工厂加工成可运输的单元或构件，直至包装发运。钢桥安装是将工厂制作的构件或单元，吊装就位，连接成桥，并满足设计图结构受力、结构形状和尺寸要求。 钢桥构件的工厂加工需要经过材料预处理、作样、号料、切割、矫正、边缘加工、制孔、组焊、焊接、整形、检验、试装、除锈、涂装、包装发运等多道工序。钢结构在加工过程中，钢板或型钢会产生各种各样的变形。同时，在钢桥安装过程中（特别是工地焊接）也会产生不可忽视的变形。这些变形在钢桥零件下料时必须事先加以考虑，否则很可能出现尺寸误差等问题使得钢桥制作安装变得困难，甚至成桥不能达到设计图的要求。 因此，工厂在接受设计图纸后，首先要根据可以采购到的各种原材料尺寸、工厂的加工能力和运输条件等，绘制钢结构单元和构件图，即工厂加工图（shop drawing）。加工图考虑预拱度、制作安装变形等影响，说明加工工艺，并得到设计方和业主的认可。其次，工厂需
钢桥的焊缝设计及焊缝尺寸 史永吉、方兴、王辉、史志强、曾志斌 (铁道科学研究院北京 100088) 内容摘要：焊接钢桥现已成为钢桥建设的主流，正确的焊缝设计不仅涉及钢桥的承载力和安全性，也极大的影响焊接变形，制造工期及材料消耗等经济性。基于目前焊缝设计思想的某些偏向，本文介绍了焊缝的受力类型，应力检验及各类焊缝尺寸的简便确定方法。 关键词：焊接钢桥，焊缝设计，焊缝尺寸 1．前言 焊接钢桥现已成为世界各国钢桥的主流。焊接钢桥是采用焊缝作为其连接的主要方式，正确的焊缝设计是确保钢桥安全性的关键。通常，应根据焊接接头的受力状态及焊缝抗力进行应力检算，来确定焊缝尺寸。然而，由于焊接接头及板厚等种类繁多，受力状态各不相同，为了减少设计工作量。急需制定简便的偏于安全的确定焊缝尺寸方法。而不必一一通过焊缝应力检验的方式来选定焊缝尺寸。 另一方面，目前存在着一种偏向，认为“焊缝尺寸宁大勿小”、“角焊缝宁可全熔透”才是安全的。 固然，焊缝作为钢结构的连接，连接强度应等于或大于被连接构件的强度，否则将影响结构的极限承载力和安全性。但是，也应认识到，过大的焊缝尺寸非但无益，一定程度上是有害的，例如：对接焊缝的凸起高度，过去误称为“加强高”，现在则称为“余高”，而且，需根据焊缝宽度对余高加以限制，以免产生过大的应力集中；过大的角焊缝将产生较大的焊接变形，影响结构的几何形态，同时，需增加焊道，增多焊接材料的消耗，延长工期，降低了经济性，而且，易产生焊接缺陷。 所以，合理的确定各种接头的焊缝尺寸具有重要意义。本文概要介绍了焊接接头的焊缝受力类型、焊缝有效断面和有效长度、焊缝应力检算，以及设定的焊缝尺寸的经验方法，供广大设计和制造工程师参考。 2．焊缝的受力类型 作为钢结构连接方式，焊缝依据接头的受力状态大体可分为以下三种基本类型。 2.1 传力焊缝 把焊接接头一侧构件的内力（或应力）通过焊缝传递给另一侧构件，主要有以下基本形式。
第二章钢桥设计计算理论
一般规定 ①钢桥按照极限状态方法进行设计； ?承载能力极限状态设计：包括构件和连接的强度破坏，结构、构件丧失稳定及结构倾覆 ?正常使用极限状态：包括影响结构、构件正常使用的变形、振动及影响结构耐久性的局部损坏 ?疲劳极限状态：疲劳破坏 ②公路钢结构桥梁应考虑以下三种设计状况及其相应的极限状态设计； 1 持久状况：桥梁建成后承受结构自重、车辆荷载等持续时间很长的状况。该状况 应进行承载能力极限状态、疲劳极限状态和正常使用极限状态设计。 2 短暂状况：桥梁在制作、运送和架设过程中承受临时荷载的状况。该状况应进行 承载能力极限状态设计，必要时进行正常使用极限状态设计。 3 偶然状况：桥梁在使用过程中偶然出现的状况。该状况只需进行承载能力极限状 态设计。
一般规定 1桥梁杆件的强度和稳定应按有效截面计算（？？？）。 2 受拉翼缘的强度计算有效截面应考虑剪力滞和孔洞的影响。 3 受压翼缘和腹板的强度计算有效截面应考虑剪力滞、孔洞和板件局部稳定的 影响。 4 杆件稳定计算应考虑板件局部稳定的影响。
有效截面 有效截面规定 1) 考虑受压加劲板局部稳定影响的有效截面按下式计算： 图5.1.7 考虑受压加劲板局部稳定影响的受压板件宽度示意图（刚性加劲肋）
有效截面 有效截面规定 1) 考虑受压加劲板局部稳定影响的有效截面按下式计算： 图5.1.7 考虑受压加劲板局部稳定影响的受压板件宽度示意图（柔性加劲肋）
有效截面规定 有效截面 2) 考虑剪力滞影响的有效截面面积按下式计算： (5.1.6-1) 式中: 图5.1.8 考虑剪力滞影响的第i块板件的翼缘有效宽度示意图
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。
钢桥课程设计 设计任务书 简支上承式焊接双主梁钢桥设计 （题目） 学生姓名黄广峰 学号091210115 班级0912103 成绩 指导教师钱宏亮唐海红 土木工程系2011 —2012 学年春季学期 2012年7月2日
目录 1 设计题目与基本资料 (1) 1.1 设计题目 (1) 1.1.1设计资料 (1) 1.2 设计内容及步骤 (2) 1.2.1 设计内容 (2) 1.2.2 设计步骤 (2) 2 内纵梁设计 (3) 2.1 永久作用效应计算 (3) 2.2 可变作用效应计算 (4) 2.3 内纵梁和横梁的连接 (5) 3 外纵梁设计 (6) 3.1 永久作用效应计算 (6) 3.2 可变作用效应计算 (6) 3.3 外纵梁与横梁连接 (8) 4 中横梁设计 (8) 4.1 主跨部分的弯矩和剪力 (9) 4.1.1 永久作用效应 (9) 4.1.2 可变作用效应 (10) 4.2 主跨截面 (12) 4.2.1 最大弯曲应力验算 (13) 4.2.2 最大剪应力验算 (13) 4.2.3 折算应力验算 (13) 4.2.4 横梁整体稳定验算 (14) 4.2.5 刚度验算 (14)
4.2.6 疲劳验算 (14) 4.2.7 加劲肋设置 (15) 4.2.8 横梁与主梁连接 (15) 4.2.9 翼板与腹板的焊接 (15) 4.3 横梁悬臂部分设计 (16) 4.3.1 最大弯曲应力验算 (17) 4.3.2 最大剪应力验算 (17) 4.3.3 整体稳定验算 (17) 4.3.4 疲劳验算 (17) 4.3.5 悬臂部分加劲肋设计 (18) 4.3.6 横梁与主梁的连接 (18) 4.3.7 翼缘与腹板焊接 (18) 4.4 横梁在主梁出的拼接 (18) 5主梁的设计 (19) 5.1 主梁上的永久作用效应 (19) 5.2主梁上的可变作用效应 (20) 5.2.1 计算横向分布系数 (20) 5.2.2 计算可变作用效应 (21) 5.3 截面尺寸拟定 (24) 5.4 主梁验算 (24) 5.4.1 跨中最大弯曲应力验算 (24) 5.4.2 支点最大剪应力 (25) 5.4.3 折算应力验算 (26) 5.5 横梁整体稳定性验算 (27) 5.6 刚度验算 (28) 5.7 疲劳验算 (28)
42m钢桁架铁路桥设计 学院：土木工程学院 班级：桥梁 姓名： 学号： 指导老师：
42m钢桁架桥课程设计 一、设计目的： 跨度L=42米单线铁路下承载式简支栓焊钢桁梁桥部分设计 二、设计依据： 1. 设计《规范》 现行桥规，也可采用铁道部1986TB12-85《铁路桥涵设计规范》简称《老桥规》。 2. 结构基本尺寸 计算跨度L=42m；桥跨全长L=42.10m；节间长度d=7.00m； 主桁节间数n=6；主桁中心距B=5.75m；平纵联宽B0=5.30m； 主桁高度H=12.00m；纵梁高度h=1.45m；纵梁中心距b=2.00m； 3. 钢材及其基本容许应力： 杆件及构件——16Mna；高强螺栓——40B；精制螺栓——ML3；螺母及垫圈——45号碳素钢；铸件——ZG25；辊轴——锻钢35钢材的基本容许应力参照1986年颁布的《铁路桥涵设计规范》。 4. 结构的连接方式： 桁梁杆件及构件，采用工厂焊接，工地高强螺栓连接； 人行道托架采用精制螺栓连接； 焊缝的最小正边尺寸参照《桥规》； 高强螺栓和精制螺栓的杆径为Φ22，孔径d=23mm； 5. 设计活载等级——标准中活载 6. 设计恒载 主桁P3=16.8kN/m；联结系P4=2.85kN/m；桥面系P2=7.39kN/m； 高强螺栓P6=(P2+P3+P4)×3%; 检查设备P5=1.00kN/m； 桥面P1=10.00kN/m；焊缝P7=(P2+P3+P4)×1.5%。 计算主桁恒载时，按每线恒载P=P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7。 三、设计内容： 1. 主桁杆件内力计算，并将计算结果汇整于2号图上； 2. 围绕E2节点主桁杆件截面选择及检算； 3. 主桁E2节点设计及检算； 4. 绘制主桁E2节点图(3号图)。 四、提交文件： 1．设计说明书； 2． 2、3号图各一张 要求：计算正确，书写条理清楚，语句通顺；结构图绘制正确，图纸采用的比例恰当，线条粗细均匀，尺寸标准清晰。 第一章设计依据 一、设计规范 中华人民功和国铁道部1986年《铁道桥涵设计规范》（TBJ2—85），以下简称《桥规》。 二、钢材 杆件 16锰桥（16Mnq）高强螺栓 40硼（40B） 螺母垫圈甲45（A45）焊缝力学性能不低于基材 精制螺栓铆螺3（ML3）铸件铸钢25п（ZG25п） 琨轴 35号缎钢（DG35） 三、连接方式 工厂连接采用焊接，工地连接采用高强螺栓连接，人行道托架工地连接采用精制螺栓连接，螺栓孔径一
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+(50-50) ×0.2=80，要求L=80m的改为L=92m，钢梁分10个节间，节间长度d=L/10=9.2m，主桁高度H=11d/8=11×9.2/8=12.65m，主桁中心距B=6.4m，纵梁中心距b=2.0m，纵梁计算宽度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ZG35II、辊轴采用35号锻钢。 4 活载等级：中—活载。 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）; （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=1.25kPa，K1K2K3=1.0。 7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μ0=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；
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汇总成表格。 2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； 3主桁内力计算推荐采用Microsoft Excel电子表格辅助完成。 4步骤清楚，计算正确，文图工整。 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p 1＝10kN/m，桥面系p 2 ＝6.29kN/m,主桁架p 3 ＝14.51，联结系p 4 ＝ 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