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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--------------------------41、钢桁架梁桥的优缺点--------------------------42、设计假定和计算方法---------------------------43、主桁杆件截面选择---------------------------54、节点设计原则---------------------------55、设计思路和步骤----------------------------56、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-----------------------------------71．设定造作环境-----------------------------------72．定义材料和截面-----------------------------------73．建立节点和单元-----------------------------------84．输入边界条件-----------------------------------85．输入荷载（1）——加载自重--------------------------------9 6．运行结构分析（1）-----------------------------------107．查看结果-----------------------------------108．输入荷载（2）——活载添加-------------------------------12 9．运行结构分析（2）----------------------------------1310．查看结果-----------------------------------13三、主力求解-----------------------------------141．冲击系数-----------------------------------142．活载发展均衡系数-----------------------------------143．活载产生内力-----------------------------------14四、横向附加力产生主桁内力计算---------------------------------151．由已知条件确定横向控制力--------------------------------15 2．用软件计算横向力作用下的桁架杆件内----------------------16 3．桥门架效应计算------------------------------17五、纵向荷载产生主桁内力计算--------------------------------18六、内力组合----------------------------------19七、截面验算----------------------------------211．验算内容----------------------------------212．主桁杆件截面几何特征计算---------------------------------21 3．主桁杆件截面验算----------------------------------24八、节点设计计算与验算---------------------------------27第一部分设计说明书一、设计资料1. 设计规范：《铁路桥梁设计规范》2. 活载等级：中—活载3. 结构轮廓尺寸：计算跨度48米，桥全长48.6米，桁高11米，主桁中距5.75米，节间长度8米，倾斜角809.0sin 1-=θ4．材料：主桁采用16Mnq 钢，板厚限于24mm ，高强螺栓用40B 钢5．连接：工厂焊接，工地栓接，基本参数为：栓直径23mm ，预紧力200KN ，摩擦系数0.456．恒载：钢桥桥面为明桥面，双侧人行道，自重按34KN/m 计，风力为1000KN/m*m二、钢梁上部总体布置及尺寸拟定一、钢桁架梁桥的优缺点钢桁架梁桥具有自重轻、跨度大，结构形式更趋于合理，形成更多优美、实用的体系等优点。
A1A2A3A4A3'A2'A1'E0E1E2E3E4E3'E2'E1'E0'l=64 m11m主桁结构图弦杆影响线简支栓焊桁架桥的设计计算一单线铁路简支栓焊桁架桥，l=64 m 设计荷载为中荷载，主桁尺寸如下图所示，钢材为Q345qE ，主桁中心矩B=6.4m一、 计算主力作用下个主横杆件内力1、 横载计算 主桁：19.2kN/m 。
桥面系；7.8kN/m 。
高强螺栓：1.0kN/m 。
桥面及人行道为双侧设钢筋混凝土人行道板：10kN/m 。
连接系：4.1kN/m 。
故每片主桁重19.27.8 1.010 4.1p 21.05/2kN m ++++==2、 影响线面积计算2l 12l l y lH=1l Lα=L1L1'L2'L2yy'斜杆影响线3、 内力计算由恒载和活载产生的各杆件的内力见下表列车横向摇摆力：以下弦杆E2E4举例说明，如下图所示该杆件受到的列车摇摆力引起的弦杆内力计算图，其它结果见下表。
4、 列表将计算结果列入下表116m 吊杆影线线1sin θ1sin θl=80m下弦杆受到列车摇摆力的计算图示2410015.75284.386.4E E M N kN B ⨯==±=±0.1250.1250.125二、 附加力作用下主桁杆件的内力 （一） 横向风力标准设计中，桥上有车时的风荷载采用1250Pa[][]=0.50.411+3+1.51-0.41250=6.125k /=0.50.411+3+1.51-0.41250=3.25k /N m N mωω⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯下上（）（）（）（）0.21. 上平纵联由横向风力引起上弦杆内力的计算图示见下图A1A3: 1123648 3.425248115.596.4M N kN B ⨯⨯⨯⨯==±=± A3A3’ 1282048 3.425248149.846.4M N kN B ⨯⨯⨯⨯==±=± 2. 下平纵联由横向风力引起下弦杆内力的计算图示见上图E0E2：1125264 6.125264597.196.4M N kN B ⨯⨯⨯⨯==±=± E2E4: 1283664 6.125264964.696.4M N kN B ⨯⨯⨯⨯==±=±l=64m下平纵联横向风力计算图示ω上(二)桥门架效应桥门架效应引起的主桁杆件内力计算，其计算图示如下图所示。
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 。
单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计目录第一章设计资料 (1)第一节基本资料 (1)第二节设计内容设计内容 (1)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内力计算 (6)第三节制动力作用下的主桁杆件附加内力计算 (8)第四节疲劳内力计算 (9)第五节主桁杆件内力组合 (11)第三章主桁杆件截面设计 (13)第一节下弦杆截面设计 (13)第二节上弦杆截面设计 (15)第三节端斜杆截面设计 (16)第四节中间斜杆截面设计 (17)第五节吊杆截面设计 (19)第六节腹杆高强螺栓数量计算 (21)第四章弦杆拼接计算和下弦端节点设计 (22)第一节E2节点弦杆拼接计算 (22)第二节E0节点弦杆拼接计算 (23)第三节下弦端节点设计 (24)第五章挠度计算及预拱度设计 (25)第一节挠度计算 (25)第二节预拱度设计 (26)第六章桁架梁桥空间模型计算 (27)第一节建立空间详细模型 (27)第二节恒载竖向变形计算 (28)第三节恒载和活载内力和应力计算 (28)第四节自振特性计算 (29)第七章设计总结 (30)下弦端节点设计图 (32)单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计 1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＝86.8 m，钢梁分10个节间，节间长度d＝8.68m，主桁高度H＝11.935m，主桁中心距B＝5.75m，纵梁中心距b＝2.0m，纵联计算宽度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≤45mm，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＝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。
目录1.设计资料 (1)1。
1基本资料 (1)1。
2构件截面尺寸 (1)1。
3单元编号 (4)1.4荷载 (5)2。
内力计算 (7)2.1 .................................................... 荷载组合 72.2内力 (8)3.主桁杆件设计 (11)3.1验算内容 (11)3.2截面几何特征计算 (11)3。
3刚度验算 (14)3.4强度验算 (16)3.5疲劳强度验算 (16)3.6总体稳定验算 (17)3。
7局部稳定验算 (18)4.挠度及预拱度验算 (18)4.1挠度验算 (18)4.2预拱度 (19)5.节点应力验算 (19)5.1节点板撕破强度检算 (19)5.2节点板中心竖直截面的法向应力验算 (20)5。
3腹杆与弦杆间节点板水平截面的剪应力检算 (21)6。
课程设计心得 (22)1.设计资料1.1基本资料(1)设计规范《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2004）；《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ 025-86）；(2)工程概况该桥为48m下承式公路简支钢桁架梁桥,共8个节间，节间长度为6m，主桁高10m,主桁中心距为7.00m，纵梁中心距为3m,桥面布置2行车道，行车道宽度为7m。
(3)选用材料主桁杆件材料采用A3钢材.(4)活载等级采用公路I级荷载.1.2构件截面尺寸各构件截面对照图各构件截面尺寸统计情况见表1-1：表1—1 构件截面尺寸统计表1.3单元编号(1)主桁单元编号(2)桥面系单元编号(3)主桁纵向联结系单元编号(4)主桁横向联结系单元编号1.4 荷载(1) 钢桥自重按A3钢材程序自动添加。
(2) 桥面板自重桥面板采用C55混凝土，厚度为250mm ，宽度为7m ，取容重3=25kN m γ。
假设桥面板不参与受力，将其视为恒载施加在纵梁上，两纵梁各自承担50%。
10.250725/43.75/q kN m kN m =⨯⨯=那么，每片纵梁承担21.875kN/m 的荷载。
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）。
