长安大学钢结构课程设计教学内容Word文档格式.docx

长安大学钢结构课程设计教学内容Word文档格式.docx

《长安大学钢结构课程设计教学内容Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《长安大学钢结构课程设计教学内容Word文档格式.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

（1）C40混凝土材料特性：

密度为2600kg/m3,fck=26.8MPa,fcd=18.4MPa,ftk=2.40MPa,ftd=1.65MPa,弹性模量Ec=3.25×

104MPa。

（2）Q345c钢材的材料特性：

弹性模量Es=2.1×

105MPa，密度为7850kg/m3，轴向容许应力[σ]=200MPa,弯曲应力[σw]=210MPa,剪应力[τ]=120MPa,端部承压应力[σ]=300MPa。

（3）本设计中重力加速度g=10N/kg。

3、

截面拟定及顶板有效宽度的计算

按照要求钢箱梁截面采用下图所示形式。

根据《公路桥涵钢结构设计规范》（JTJ025-86）规定，

钢筋混凝土翼缘板有效分布宽度采用下列三种宽度中的最小值：

be=min[l0/3,S,b1+12hf]=min[10000,2500,3700]=2500mm.

4、截面几何性质

1、有效分布宽度混凝土顶板截面积：

Ac=0.25×

25=0.625m2;

有效分布宽度范围内混凝土顶板对自身截面形心的惯性矩：

Ic=1/12×

25×

0.252=0.00326m4;

钢梁截面积：

As=（700-16）×

45×

2+1500×

16=85560mm2;

钢梁对自身截面形心的惯性矩：

Ic=（1/12×

700×

452+700×

7252）×

2+1/12×

16×

14003=3.6784×

1010mm4

2、截面换算：

混凝土翼缘板的换算面积：

，则换算截面如下图。

组合梁换算截面面积：

混凝土板和钢梁形心之间的距离：

组合梁截面形心至混凝土板形心的距离：

组合梁截面形心至钢梁形心的距离：

组合梁换算截面惯性矩：

换算截面中和轴距截面下缘距离：

a=1215mm

换算截面抗扭惯性矩：

IT4=1.168×

109mm4

5、作用效应计算

1、永久作用效应计算

（1）一期恒载G1（钢梁自重和未硬化现浇混凝土重量）。

G1=23kN/m

（2）二期恒载G2

本设计采用混凝土防撞护栏，按单侧7.5kN/m线荷载计

全桥宽每延米桥面铺装重量为：

0.06×

26×

12.6=19.656kN/m,为了设计方便，近似按钢梁平均分配重量考虑，则G2=8.664kN/m。

由上述计算得每片组合梁每延米总重为：

G=G1+G2=23+8.664=31.664kN/m

由此计算出简支组合梁永久作用效应，如下表。

永久作用效应计算表

作用种类

作用集度

（kN/m）

计算跨径

（m）

弯矩（kN/m）

剪力（kN）

跨中

L/4跨

支点

G1

23

29.2

2451.34

1838.505

335.8

167.9

G2

8.664

923.4

692.56

126.5

63.25

G

31.664

3374.75

2531.06

462.3

231.15

2、可变作用效应计算

公路-I级车道荷载的均布荷载标准值qk和集中荷载标准值Pk为：

qk=10.5kN/m,

计算弯矩时：

Pk=[（560-180）/（50-5）*（29.2-5）+180]kN=384.36kN

计算剪力时：

Pk=384.36*1.2kN=461.232kN

（1）冲击系数计算：

结构的基频:

f=4.11Hz

由于1.5Hz≤f≤14Hz,则μ=0.1767lnf-0.0157=0.234

（2）汽车荷载横向分布系数

1）跨中及L/4处荷载横向分布系数计算（修正的刚性横梁法）

∑ai2=（12502+37502）*2=31250000

则β=0.94

1号梁影响线：

车辆荷载最不利布载方式如下图：

0.5P*4*0.5*（0.701+0.148）=P*mcq1解得：

mcq1=0.849

2号梁影响线

0.5P*4*0.5*（0.400+0.216）=P*mcq2解得：

mcq2=0.616

2）支点处荷载横向分布系数（杠杆法）

1号梁影响线

0.5P*1.10+0.5P*0.38=P*mop1得mop1=0.74

2号梁影响线

0.5P*1.00+0.5P*0.28+0.5P*0.48=P*mop2得：

mop2=0.88

0.5P*0.12+0.5P*0.64=P*mop2得：

mop2=0.76<

0.88

则2号梁支点处荷载横向分布系数为：

3）组合梁横向分布系数计算结果

组合梁横向分布系数

梁号

跨中及L/4处

1#和4#

0.849

0.74

2#和3#

0.616

由结果可得，跨中及L/4处1#和4#梁横向分布系数最不利mcq=0.849.支点处2#和3#梁横向分布系数最不利mop=0.88.

（3）车道荷载效应计算

计算车道荷载引起的组合梁跨中及L/4处截面的效应时，均布荷载标准值qk应布满于使组合梁产生最不利效应同号影响线上，集中荷载标准值Pk只作用于影响线中一个最大影响线峰值处。

1）跨中截面

弯矩：

不计冲击：

M=3332.26kNm

计冲击：

M=4112.01kNm

剪力：

V=228.33kN

计冲击:

V=281.76kN.

2）L/4处截面

M=2499.19kNm

M=3084kNm

V=391.3kN

V=482.87kN

3）支点处截面剪力

支点截面由于车道荷载产生的效应，考虑横向分布系数沿组合梁跨长的变化，同样均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线的峰值处，本设计中沿跨径方向设五道横梁。

V=536.80kN

V=662.41kN

4）

可变作用效应

弯矩（kNm）

L/4处

不计冲击

3332.26

228.33

2499.19

391.3

标题：

手工制作坊2004年3月18日336.8

这里有营业员们向顾客们示范着制作各种风格炯异的饰品，许多顾客也是学得不亦乐乎。

据介绍，经常光顾“碧芝”的都是些希望得到世界上“独一无二”饰品的年轻人，他们在琳琅满目的货架上挑选，然后亲手串连，他们就是偏爱这种ＤＩＹ的方式，完全自助在现场，有上班族在里面精挑细选成品，有细心的小女孩在仔细盘算着用料和价钱，准备自己制作的原料。

可以想见，用本来稀奇的原料，加上别具匠心的制作，每一款成品都必是独一无二的。

而这也许正是自己制造所能带来最大的快乐吧。

计冲击

秘诀：

好市口＋个性经营4112.01

功能性手工艺品。

不同的玉石具有不同的功效，比如石榴石可以促进血液循环，改善风湿和关节炎；

白水晶则可以增强记忆力；

茶晶能够帮助镇定情绪，缓解失眠、头昏等症状。

顾客可以根据自己的需要和喜好自行搭配，每一件都独一无二、与众不同。

211.76

3084

合计50100%482.87

662.41

3、作用效应组合

400-500元1326%

2003年，上海市总人口达到1464万人，上海是全国第一个出现人口负增长的地区。

年轻有活力是我们最大的本钱。

我们这个自己动手做的小店，就应该与时尚打交道，要有独特的新颖性，这正是我们年轻女孩的优势。

作用效应组合

荷载类型

跨中截面

我们认为：

创业是一个整合的过程，它需要合作、互助。

大学生创业“独木难支”。

在知识经济时代，事业的成功来自于合作，团队精神。

创业更能培养了我们的团队精神。

我们一个集体的智慧、力量一定能够展示我们当代大学生的耐心.勇气和坚强的毅力。

能够努力克服自身的弱点，取得创业的成功。

L/4截面

M（kNm）

我们长期呆在校园里，没有工作收入一直都是靠父母生活，在资金方面会表现的比较棘手。

不过，对我们的小店来说还好，因为我们不需要太多的投资。

V（kN）

第一期永久

第二期永久

总永久

可变作用（不计冲击）

536.8

可变作用（计冲击）

4112.01

281.76

482.87

标准组合（3+5）

7486.76

2812.82

714.02

1124.71

6、钢—混凝土组合梁截面应力计算

1、钢梁和混凝土顶板正应力计算

对于沿跨径截面尺寸不变的组合简支梁，只需进行跨中截面正应力验算。

（1）第一受力阶段（施工阶段）

对于钢梁不设支承的组合梁，施工阶段全部荷载由钢梁承担，钢材的容许应力可以提高30%~40%，则有

钢梁的上缘正应力：

σsu=71.70MPa≤1.3[σw]=273MPa

式中：

Mqc—施工荷载产生的弯矩，模板重量假定1kN/m2

Mqc=1*10*29.22/8=1065.2kNm

钢梁下缘正应力：

σs1=71.70MPa≤1.3[σw]=273MPa

（2）第二受力阶段（使用阶段）

在使用荷载作用阶段，翼缘板现浇混凝土已经硬化，并与钢梁共同受力，后加的二期恒载包括桥面铺装、防撞护栏等重量及活载由组合截面承担，应按换算截面几何特性值计算截面应力。

钢梁上缘正应力：

混凝土翼板上缘正应力：

σsu=5.47MPa≤fck=26.8MPa

混凝土翼板下缘正应力：

σs1=2.99MPa≤fck=26.8MPa

2、温差引起应力计算

根据桥规，钢梁和混凝土间的计算温度差一般采用10~15oC。

（1）钢梁比混凝土顶板高15oC

PT=3.66×

103kN

MT=PT*ac=1562.82kNm

ac—组合梁换算截面形心至混凝土板形心的距离

混凝土翼板上缘应力：

σcu=1.161MPa

混凝土翼板下缘应力：

σcl=1.93MPa

钢梁上缘应力：

σsu=-25.36MPa

钢梁下缘应力：

σs1=4.42MPa

（2）钢梁比混凝土顶板低15oC

按上式，同理可得：

σcu=-1.161MPa

σcl=-1.93MPa

σsu=25.36MPa

σs1=-4.42MPa

3、剪应力计算

在组合梁设计中，一般对支点附近剪力作用最不利截面进行剪应力验算。

钢梁的剪应力：

混凝土翼板剪应力：

4、钢梁翼板和腹板连接处的折算应力验算

7、抗剪连接件的设计计算

采用4.6级160φ18栓钉连接件，又160、18>

4,则f=215kN/mm2,γ=1.67

单个栓钉抗剪承载力：

本设计栓钉沿桥轴线方向间距200mm，横桥方向间距175mm，栓钉到钢梁翼缘板边缘的净距离为175mm。

满足规范要求，栓钉沿跨度方向均匀布置，每片梁单位长度内栓钉布置如下图。

8、组合梁挠度验算

1、第一受力阶段（施工阶段）

钢梁的挠度计算按荷载组合短期效应，因此仅考虑施工阶段的恒载g1，简支梁在均布荷载下的挠度计算按下公式：

满足要求。

2、第二受力阶段（使用阶段）

考虑一期、二期恒载和车辆活载的作用，使用阶段挠度按下式计算：

9、组合梁整体稳定性验算

主梁换算截面绕纵轴惯性矩：

i=1/12*45*7003*2+1/12*1400*163=3.78*109mm4

主梁换算截面绕中和轴惯性矩：

i0=7.887*1010mm4

主梁受压翼缘两相临节点的距离取l0=2.0m,而h=1500mm

换算长细比为：

查表得

，则

故组合梁整体稳定性满足要求。