48米下承式简支栓焊钢桁梁桥课程设计解析
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单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计姓名:侯泽群学号:20090112800106班级:09桥梁5班指导老师:涂斌设计时间:2019年5月至6月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第二章主桁杠件内力计算-----------------------------------------------4 第一节主力作用下主桁杆件内力计算------------------------------4第二节横向风力作用下的主桁杆件附加内力计算--------------------9第三节制动力作用下的主桁杆件附加内力计算----------------------11第四节疲劳内力计算--------------------------------------------12第五节主桁杆件内力组合----------------------------------------15第三章主桁杠件截面设计-----------------------------------------------17 第一节下弦杆截面设计------------------------------------------17第二节上弦杆截面设计------------------------------------------19第三节端斜杆截面设计------------------------------------------20第四节中间斜杆截面设计----------------------------------------21第五节吊杆截面设计--------------------------------------------22第六节腹杆高强螺栓数量计算------------------------------------25第四章弦杆拼接计算和下弦端节点设计------------------------------------26第一节 E2 节点弦杆拼接计算-------------------------------------26第二节 E0 节点弦杆拼接计算-------------------------------------27第三节下弦端节点设计------------------------------------------28第五章挠度计算及预拱度设计--------------------------------------------29第一节挠度计算------------------------------------------------29第二节预拱度设计-----------------------------------------------30下弦端节点设计图------------------------------------------------35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(TB10002.1-2019),铁路桥梁钢结构设计规范(TB10002.2-2019)。
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。
钢桁梁桥设计与计算详细解读,从基础开始~一、钢桁梁的组成1、分类:按桥面位置的不同分为上承式桁梁桥、下承式桁梁桥、和双层桁梁桥2、组成:由主桁、联结系、桥面系及桥面组成(一)主桁它是的主要承重结构,承受竖向荷载。
主桁架由上、下弦杆和腹杆组成。
腹杆又分为斜杆和竖杆;节点分大节点和小节点;节间距指节点之间的距离。
(二)联结系1、分类:纵向联结系和横向联结系2、作用:联结主桁架,使桥跨结构成为稳定的空间结构,能承受各种横向荷载3、纵向联结系分上部水平纵向联结系和下部水平纵向联结系;主要作用为承受作用于桥跨结构上的横向水平荷载、横向风力、车上横向摇摆力及离心力。
另外是横向支撑弦杆,减少其平面以外的自由长度。
4、横向联结系分桥门架和中横联;主要作用为是增加钢桁梁的抗扭刚度。
适当调节两片主桁或两片纵联的受力不均。
(三)桥面系1、组成:由纵梁、横梁及纵梁之间的联结系2、传力途径:荷载先作用于纵梁,再由纵梁传至横梁,然后由横梁传至主桁架节点。
(四)桥面桥面是供车辆和行人走行的部分。
桥面的形式与钢梁桥及结合梁桥相似。
二、主桁架的图式及特点⌝三角形桁架(Warren trussesυ节间距较小时不设竖腹杆,较大时可设竖腹杆υ弦杆的规格和大节点的个数较少,适应定型化设计,便于制造和安装υ我国铁路中等跨度(L=48m~80m)下承式栓焊钢桁梁桥标准设计。
⌝斜杆形桁架(Pratt trusses)υ斜腹杆仅受压或受拉υ弦杆和竖杆规格多,均为大节点。
⌝双重腹杆桁架(Parallel chord rhombic truss)υ斜杆只承受节间剪力的一半υ受压斜杆短,对压屈稳定有利。
υ适用于大跨度钢桁梁,如武汉、南京长江大桥和我国铁路标准设计(L=96m~120m)下承式简支栓焊钢桁梁桥。
主桁架的主要尺寸⌝先确定桥梁跨度,再确定主桁架的主要尺寸包括:桁架高度、节间长度、斜杆倾角和两片主桁架的中心距。
⌝在拟定上述尺寸时,要综合考虑各种影响因素,相互协调,尽可能采用标准化和模数化,目的在于使设计、制造、安装、养护和更换工作简化及方便。
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:目录第一章《钢桥》课程设计任务书 (1)一、设计题目 (1)二、设计目的 (1)三、设计资料 (1)四、设计内容 (2)五、设计要求 (2)第二章主桁内力计算 (3)一、主力作用下主桁杆件的内力计算 (3)二、横向附加力作用下主桁架杆件的内力计算 (11)三、纵向制动力作用下主桁杆件的内力计算 (16)四、主桁杆件内力组合及主桁杆件计算内力的确定 (17)第一章《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;三、设计资料1. 设计依据:铁路桥涵设计基本规范(TB10002-2017)铁路桥梁钢结构设计规范(TB10091-2017)铁路列车荷载图式(TB3466-2016)2. 结构轮廓尺寸:计算跨度L=70m,钢梁分10个节间,节间长度d=L/10=7m,主桁高度H=11d/8=9.63m,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:ZHK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);上述合计为17.69kN/m(每片桁架),近似取为18kN/m(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。
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 。
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;4. 主桁下弦E2节点设计与检算;5. 绘制主桁E2节点图(3号图)。
四、设计内容1. 设计说明书1份;2. 2、3号图各一张。
五、要求1. 计算书条理清楚、语句通顺、计算正确;2. 结构图按制图要求比例恰当、粗细线条明确、尺寸标注清楚、投影关系无误。
第二章 主桁杆件内力计算说明:计算图式采用平面铰接桁架,主力(包括恒载和活载)作用在主桁平面内。
一、影响线二、恒载计算:据第一章所提供的资料,每片主桁所承受的恒载内力:()995.165.07654321=++++++⨯=p p p p p p p p近似地采用p=17kN/m. 三、活载计算:静活载取换算均布活载k ,由所求杆件内力的影响线最大纵坐标位置α值和加载长度L 查表求得。
弦杆E 0E 2:α=1/6,L=48m ,由内插法求得k=50.20(kN/m)(一片主桁,下同)弦杆E 2E 2':α=1/2,L=48m ,k=47.25(kN/m)弦杆A 1A 3:α=1/3,L=48m ,k=48.10(kN/m) 端斜杆E 0A 1:α=1/6,L=48m ,k=50.20(kN/m) 斜杆E 2A 3:α'=1/6,L'=19.2m ,k=60.19(kN/m)α=1/6,L=28.8m ,k=55.06(kN/m)斜杆A 1E 2:α'=1/6,L'=38.4m ,k=52.09(kN/m)α=1/6,L=9.6m ,k=73.63(kN/m)吊杆A 1E 1:α=1/2,L=16m ,k=59.70(kN/m) 吊杆A 3E 3:α=1/2,L=16m ,k=59.70(kN/m)四、恒载内力和活载内力:采用响线面积法求恒载内力和活载内力。
1. 弦杆E 0E 2:影响线最大纵距:606061.01148408y 21=⨯⨯==LH l l 影响线面积:()m y L 5455.14606060.0485.05.0=⨯⨯=⋅=Ω 恒载内力:()kN p N P 27.2475455.1417=⨯=Ω= 静活载内力:()kN k N k 18.7305455.1420.50=⨯=Ω= 动力系数:3182.14840281402811=++=++=+L μ ()2569.01818.7303182.12727.2471=⨯=+=k p N N a μ其余各杆的a 值计算结果见2号图上所示,其中最大的max a 为: ()()2729.025.473182.11711max =⨯=+=+=kk pN pN N a μμ活载发展均衡系数:()()0027.12569.02729.0611611max =-+=-+=a a η 弦杆E 0E 2的总内力为(计算静强度时的最大内力):()()kN N N N k p I 35.1212 18.7303182.10027.127.2471=⨯⨯+=++=μη计算疲劳时,应采用动力运营系数,2045.14840181401811=++=++=+L f μ,且不考虑活载发展均衡系数,计算疲劳时的最大内力为:()()kN N N N k f p 1126.8118.7302045.127.2471max =⨯+=++=μ2. 弦杆E 2E 2':影响线最大纵距:090909.111482424y 21=⨯⨯==LH l l 影响线面积:()m y L 1818.26090909.1485.05.0=⨯⨯=⋅=Ω 恒载内力:()kN p N P 09.4451818.2617=⨯=Ω= 静活载内力:()kN k N k 09.12371818.2625.47=⨯=Ω= 动力系数:3182.14840281402811=++=++=+L μ ()2729.00909.12373182.10909.4451=⨯=+=k p N N a μ活载发展均衡系数:()()0000.12729.02729.0611611max =-+=-+=a a η 总内力:()()kN N N N k p I 79.2075 09.12373182.10000.109.4451=⨯⨯+=++=μη动力运营系数: 2045.14840181401811=++=++=+L f μ 则计算疲劳时的最大内力为:()()kN N N N k f p 22.1935 09.12372045.109.4451max =⨯+=++=μ3. 弦杆A 1A 3:影响线最大纵距:969697.011483216y 21-=⨯⨯-=-=LH l l 影响线面积:()m y L 2727.23969697.0485.05.0-=⨯⨯-=⋅=Ω 恒载内力:()kN p N P 64.3952727.2317-=⨯-=Ω= 静活载内力:()kN k N k 42.11192727.2310.48-=⨯-=Ω= 动力系数: 3182.14840281402811=++=++=+L μ()2681.04182.11193182.16364.3951=⨯=+=kpN N a μ活载发展均衡系数:()()0008.12681.02729.0611611max =-+=-+=a a η 总内力:()()kN N N N k p I 41.1872 42.11193182.10008.164.3951-=⨯⨯--=++=μη上弦杆为受压构件,不需要考虑疲劳时的内力。
4. 端斜杆E 0A 1:影响线最大纵距:030414.11148408y 21-=⨯⨯-=-=LH l l 影响线面积:()m y L 7299.24030414.1485.05.0-=⨯⨯-=⋅=Ω 恒载内力:()kN p N P 4091.4207299.2417-=⨯-=Ω= 静活载内力:()kN k N k 4433.12417299.2420.50-=⨯-=Ω= 动力系数:3182.14840281402811=++=++=+L μ ()2569.04433.12413182.14091.4201=⨯=+=k p N N a μ活载发展均衡系数:()()0027.12569.02729.0611611max =-+=-+=a a η 总内力:()()kN N N N k p I 22.2061 4433.12413182.10027.141.4201-=⨯⨯--=++=μη端斜杆为压弯构件,不需要考虑疲劳时的内力。
5. 斜杆E 2A 3:由于该杆件的影响线具有正、负面积,必须分别进行计算。
正影响线最大纵距:412166.0481697.53sin 1sin 1y 2=⨯︒='⋅='L l θ 正影响线面积:()()()m y l l 9568.3412166.01620.35.05.021=⨯+⨯=''+'=Ω' 负影响线最大纵距:618249.0482497.53sin 1sin 1y 2-=⨯︒=⋅-=L l θ 负影响线面积:()()()m y l l 9028.8618249.02480.45.05.021-=⨯+⨯-=+=Ω 正、负影响线面积之代数和: ()m 9460.4-=Ω+Ω'=Ω∑ 恒载内力:()kN p N P 08.849460.417-=⨯-=Ω=∑ 活载内力也按影响线正、负面积分别计算。
•正面积部分: 静活载内力:()kN k N k17.2389568.319.60=⨯=Ω'=' 动力系数:4730.120.1940281402811=++=++='+L μ 恒载内力与活载内力之比:()2397.01725.2384730.10818.841-=⨯-=''+='k p N N a μ活载发展均衡系数:()()0854.12397.02729.0611611max =++='-+='a a η 正面积部分的总内力:()()kN N N N kp I 17.296 17.2384730.10854.108.841=⨯⨯+-=''+'+='μη动力运营系数: 3041.120.1940181401811=++=++='+L f μ 则计算疲劳时的最大内力为:()()kN N N N k f p 51.226 17.2383041.108.841max =⨯+-=''++='μ•负面积部分:静活载内力:()kN k N k 20.4909028.806.55-=⨯-=Ω= 动力系数:4070.180.2840281402811=++=++=+L μ ()1219.020.4904070.10818.841=⨯=+=k p N N a μ活载发展均衡系数:()()0252.11219.02729.0611611max =-+=-+=a a η 负面积部分的总内力:()()kN N N N k p I 14.791 20.4904070.10252.108.841-=⨯⨯--=++=μη动力运营系数: 2616.180.2840181401811=++=++=+L f μ 则计算疲劳时的最大内力为:()()kN N N N k f p 53.702 20.4902616.108.841max -=⨯--=++=μ6. 斜杆A 1E 2:由于该杆件的影响线具有正、负面积,必须分别进行计算。