钢桥课程设计48米单线铁路下承式栓焊简支梁主桁设计.docx
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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
--------------------------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
3．活载产生内力 14
四、横向附加力产生主桁内力计算 15
1.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
----------------------------------21
1．验算内容
----------------------------------21
2.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q=sin-10.809
4.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0.45
6.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。
钢结构的构件适合于工业化制造与标准设计，便于运输和安装，施工期限短，不受季节限制。
如果意外遭到破坏，可以更换损坏构件，容易修复。
钢桁架梁桥的主要缺点是：
构件容易锈蚀，需要定期检查、除锈、油漆，维护费用高；列车过桥时，钢桥发出的噪音大，而且随着车速的提高更加明显。
二、设计假定和计算方法
由于本设计中所有干见的高度不超过其长度的十分之一，根据《桥规》规定，不考虑节点刚性次应力。
所有杆件按照桁架单元建立模型，不考虑杆件的压弯、拉弯效应。
三、主桁杆件截面选择
根据相关同类设计资料，如下选择杆件
杆件类型
截面编号
单元（号码）
截面组成（mm*mm）
上弦
1．上弦边杆
7、10
2□440*18；1□400*10
2．上弦中杆
8、9
2□440*22；1□400*18
下弦
3．下弦边杆
1、2、5、6
2□440*22；1□420*8
4．下弦中杆
3、4
2□440*18；1□400*10
端斜杆
5．端斜杆
11、21
2□560*18；1□400*10
中间斜杆
6．中斜杆一
13、19
2□420*10；1□420*8
7．中斜杆二
15、17
2□440*14；1□400*8
竖杆
8．竖杆
12、14、16、18、20
2□260*12；1□420*10
四、节点设计原则
钢桁梁的节点构造和受理相当复杂，它连接了位于主桁平面、平纵联平面和横联平面三个正交平面的杆件，这些杆件的内力通过节点取得平衡。
节点将不同受力类型的杆件联结成一个空间稳定的结构，它是钢桁梁不可缺省的部分。
在设计节点时，应注意：
各杆件截面中心线应尽量在节点处交于一点，杆端连接螺栓群的合力线尽量与杆件截面重心线重合。
主桁杆件的杆端螺栓数用等强度法计算，联结系杆件杆端螺栓数用内力法计算。
弦杆拼接处，节点板强度一般不够，需要设置内拼接板加强。
所有杆件应尽量向节点中心靠拢，连接螺栓应布置紧凑。
五、设计思路和步骤
1.初步选定截面；
2.桁架节点单元编号或者用软件建模；
3.分析受力情况；
4.用软件求解主力作用下主桁内力；
5.求解附加力作用下主桁内力；
6.内力组合，求解出控制内力；
7.计算各杆件的几何尺寸并且根据杆件受力特性分别验算强度、刚度、稳定性等；
8.计算设计要求的螺栓数量及布置，绘制节点图。
六、参考文献
1.《现代钢桥》吴冲主编 人民交通出版社2006
2.《桥梁工程》夏禾主编 高等教育出版社2011
3.《桥梁工程》裘伯永等中国铁道出版社2004
4.《钢桥》李富文等中国铁道出版社1993
5.《钢桥》徐君兰等人民交通出版社
第二部分 设计计算书
一、荷载计算
一、打开软件
二、创建模型
1.设定造作环境文件/新项目
文件/保存（钢桥）
2.定义材料和截面
材料/添加〉类型〉钢材；钢材规范〉GB（S）；数据库〉16Mnq截面/添加〉用户定义；并按下列拟定截面输入
一片梁模型创建单元编号：
杆件类型
截面编号
单元（号码）
截面组成（mm*mm）
上弦
1．上弦边杆
7、10
2□440*18；1□400*10
2．上弦中杆
8、9
2□440*22；1□400*18
下弦
3．下弦边杆
1、2、5、6
2□440*22；1□420*8
4．下弦中杆
3、4
2□440*18；1□400*10
端斜杆
5．端斜杆
11、21
2□560*18；1□400*10
中间斜杆
6．中斜杆一
13、19
2□420*10；1□420*8
7．中斜杆二
15、17
2□440*14；1□400*8
竖杆
8．竖杆
12、14、16、18、20
2□260*12；1□420*10
3.建立节点和单元建立节点
输入第一点（0，0，0）且复制6次间距8,0,0
输入下一点（8，11，0）且复制4次间距8,0,0；建立单元
按要求创建，并且使每一个单元的截面材料属性与前面定义的保持一致
4、输入边界条件
1定义X、Z的平动约束，7定义Z的平动约束，见下图
5．输入荷载
（1）——加载自重
（A）选择：
荷载/自重
静力荷载工况：
名称〉桁架杆件自重；类型〉恒荷载（D）自重系数：
z=-1
操作：
添加
（B）其他恒载：
参照已有的设计资料，估计取值
联结系2.8kN/m桥面系7.1kN/m高强螺栓0.5kN/m检查设备1.0kN/m桥面重5kN/m
所以，每片主桁除了桁架杆件自重以外，承受恒载强度为
p=0.5*（2.8+7.1+0.5+1.0）+5=10.7kN/m
选择：
荷载/梁单元荷载（标准）
静力荷载工况：
名称〉桁架其他恒载；类型〉恒荷载（D）如下图：
5、运行结构分析
6、查看结果
选择结果〉输出文本结果，截取桁架杆架在自重作用下的内力列表如下：
查看桁架在自重作用下的变形和杆件内力图：
8、输入荷载
（2）——活载添加
选择：
荷载/移动荷载分析数据/移动荷载规范/China选择：
荷载/移动荷载分析数据/车道/添加
车道名称〉01
车道荷载分布〉车道单元车辆移动方向〉往返
偏心距离〉2.875米桥梁跨度〉48米
选择〉两点,输入坐标
选择：
荷载/移动荷载分析数据/车辆/用户定义荷载类型〉列车特殊车辆〉铁路普通活载类型车辆荷载〉车辆荷载名称〉中-活载
列车荷载〉（以中-荷载的一半的值进行加载）选择：
荷载/移动荷载分析数据/移动荷载工况
9、运行结构分析
（2）
10、查看结果
选择结果〉输出文本结果，截取桁架杆架在活载下的内力列表如下：
按默认形式打印桁架单元的内力 单位体系:
kN,m
单元 材料 截面 工况 内力-I 内力-J
------
------
------
------------
-----------
-----------
1
1
3
桁架001
162.2
162.2
2
1
3
桁架001
162.2
162.2
3
1
4
桁架001
285.5
285.5
4
1
4
桁架001
285.5
285.5
5
1
3
桁架001
162.2
162.2
6
1
3
桁架001
162.2
162.2
7
1
1
桁架001
-253.8
-253.8
8
1
2
桁架001
-253.8
-253.8
9
1
2
桁架001
-253.8
-253.8
10
1
1
桁架001
-253.8
-253.8
11
1
5
桁架001
-275.8
-275.8
12
1
8
桁架001
97.1
97.1
13
1
6
桁架001
155.7
155.7
14
1
8
桁架001
0.0
0.0
15
1
7
桁架001
-53.9
-53.9
16
1
8
桁架001
87.2
87.2
17
1
7
桁架001
-53.9
-53.9
18
1
8
桁架001
0.0
0.0
19
1
6
桁架
升级会员 