54m钢桥课程设计-中南土木

中南大学 钢 桥 课 程 设 计

设计题目： 42米钢桁架铁路桥设计 学生姓名： 陈 杰 斌 学 号： 1208080501 班 级： 土木工程0803班 指导老师： 郭 向 荣

日期：2011年9月2日 ——目 录—— 第一章 设计依据...........................3 第二章 主桁架杆件内力计算..................4 第三章 主桁杆件设计........................12 第四章 弦杆拼接计算........................16 第五章 节点板设计..........................18 第六章 节点板强度检算......................20 54m钢桁架桥课程设计 一、设计目的： 跨度L=54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=54m；桥跨全长L=54.10m；节间长度d=9.00m； 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。 钢桥课程设计计算书 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（16Mna） 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22。 四、容许应力 16Mnq钢的基本容许应力：

轴向应力 =200MPa 弯曲应力 w=210Mpa 剪应力 =120MPa

端部承压（磨光顶紧）应力c=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=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%=0.8112 kN/m; 检查设备P5=1.00kN/m； 桥面P1=10.00kN/m； 焊缝P7=(P2+P3+P4)×1.5%=0.4056 kN/m。 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=54m；桥跨全长L=54.1m；节间长度d=9.00m； 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；斜杆长度 S=15.0m 斜杆倾角 sin=0.8 cos=0.6 斜撑倾角 sin=0.5074 cos=0.8617 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pN pNp

静活载内力kN kNk 竖向活载产生的内力 (1)kN 横向风力（或列车摇摆力）所产生的内力wN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'wN；纵向制动力产生内力tN。 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 NⅠ NⅠ=PN+(1)kN

主力加风力（或摇摆力）NⅡ NⅡ='1()1.2wwNNNⅠ 主力+制动力NⅢ NⅢ=1()1.25tNNⅠ 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。 二、.影响线 主桁各杆的的影响线图形如下图1所示：

图1 主桁杆件影响线图形 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：

1234567

1

21 [107.3916.82.8510.81120.4056]2 19.6284 /PPPPPPPPkNm



恒载布满全跨，故恒载内力等于恒载P乘以影响线全面积。对应求得的各恒载内力为： 上弦杆31AA： 19.6284(27)529.97pNPKN

下弦杆'22EE： KNPNp2.596)375.30(6284.19

下弦杆02EE为： KNPNp23.331)875.16(6284.19 端斜杆10AE： KNPNp552)125.28(6284.19

斜杆21EA： KNPNp23.331)125.118(6284.19

斜杆23EA： KNPNp41.110)125.105.4(6284.19

竖杆11EA： KNPNp65.17696284.19 四、活载所产生的内力 （1）换算均布活载 换算均布活载K是影响线加载长度L与顶点位置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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K。

下弦杆件'22EE为例

L=54 α=0.5 0.5K=93.22 K=0.50.5K=46.61KN/m 斜杆21EA为例 1L=43.2 α=0.167 167.0K=102.22 0.5167.0K=51.11 KN/m

2L=10.8 α=0.167 167.0K=142 0.5167.0K=71 KN/m

（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31AA： KNkNk91.1277)27(33.47

下弦杆'22EE：KNkNk779.1415)375.30(61.46 下弦杆02EE： KNkNk5875.830)875.16(22.49 再以斜杆21EA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2l长度产生最大的拉力，故分别加载后得： 斜杆21EA：KNkNk98.919)18(11.511 KNkNk875.79)125.1(712 斜杆23EA：KNkNk195.264)5.4(71.581 KNkNk864.543)125.10(715.532 端斜杆10AE：KNkNk3125.1384)125.28(22.492 （3）冲击系数 1+ 根据《桥规》规定，钢桁梁的冲击系数1+按下式计算： 281140L

【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】

对于弦杆，斜杆 28281111.298404054L 对于竖杆 28281111.483404018L （4）活载发展的均衡系数 《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，均应以活载发展均衡系数：

11aa6m

a1pKNN



式中 am为全部杆件a值中代数值之最大者。 上弦杆31AA：3195.0298.191.127797.529a 00082.13195.03244.0 下弦杆'22EE：3244.0298.1779.14152.596a =1 下弦杆02EE：3072.05875.830298.123.331a 0029.13072.03244.0 端斜杆10AE：3072.0298.13125.1384552a 0029.13072.03244.0