《钢结构设计原理》课程设计.docx
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《钢结构设计原理》课程设计
《钢结构设计原理》课程设计
一、设计目的
1、巩固、提高、充实和运用所学的《钢结构》课程有关理论知识；
2、培养和锻炼独立工作能力及分析和解决实际问题的能力；
3、为将来毕业设计打下基础。
二、设计要求
必须符合钢结构设计规范GBJ17-88规定的有关设计公式及设计内容
三、设计题目
按照表格中所给设计任务条件，进行简支钢板梁桥的主梁设计，截面都采用焊接双轴对称工型截面。
四、设计内容
包括主梁的截面选择、变截面设计、截面校核、翼缘焊缝计算、腹板加劲肋配置、支座处支承加劲肋设计等内容，并画出设计后的主梁构造图。
五、已知条件
跨度：
15米钢号：
16Mn焊条号：
E50恒荷载标准值：
98kN
活载标准值：
202kN集中荷载个数：
5个集中荷载跨度C=2.5米
六、其它说明
1、恒、活荷载的分项系数分别为1.2、1.4；
2、表中恒荷载标准值包括主梁上的次梁自重，且集中荷载F是恒、活荷载通过次梁传
到主梁上;
3、主梁自重估计值均为q4kN/m，且主梁钢板采用手工焊接;
4、主梁允许最大挠度值叶/11/400；
5、主梁的截面建筑容许最大高度为2500mm
七、设计过程
㈠主梁设计
1、荷载和内力的计算及内力图的绘制
何载
标准值
设计值
恒荷载
98kN
98kNX1.2=117.6kN
活何载
202kN
202kNX1.4=282.8kN
合计
Fk=300kN
F=400.4kN
主梁自重标准值qGK4kN/m，设计值为q1.24kN/m4.8kN/m。
则主梁最大剪力（支座处）为
5
ql
5
4.815
Vmax
F
—
400.4
kN1037kN
2
2
2
2
最大弯矩
（跨中）
为
Rl
ql2
F
Mmax
7.5F
5F2.5
2
8
2
采用焊接工字形组合截面梁，估计翼缘板厚度tf16mm，故抗弯强度设计值
2
f295N/mm。
6
计算需要的截面模量为Wx匹4639-510mm314978103mm3
xf1.05295
4（0.4400.4400.4400.4400.4
200.2
6*250mni"15000niiii
237.2
123
7.2
2、试选截面
1037
⑴确定腹板高度ho
2按刚度条件，梁的最小高度为
3经济梁高，按经验公式
hCe73W3001426mm
取梁的腹板高度为％1400mm
⑵确定腹板厚度tw
①按抗剪要求腹板厚度为tw1氓
1.2型口
1400170
mm5.2mm
②按经验公式tw,h0/11，140/11cm1.1cm
取腹板厚度tw12mm
⑶确疋翼缘尺寸
每个翼缘所需截面积为
Af
1214002
mm
6
2
7899mm
翼缘宽度为
bh/5〜h/31400/5〜1400/3mm280〜467mm取b320mm
翼缘厚度为
tAf/b7899/320mm24.7mm取t26mm
b320mm
tw12mm
3、截面验算
⑴梁的截面几何参数
hho2t1400226mm1452mm
h,h02t/21400226/2mm1426mm
lx
—bh
12
3btwh。
3
13
32145.2
12
344
30.8140cm1120419cm
Wx
2Ix
211204193
3
15433cm
h
cm
145.2
A
twh0
2bt1.2140
2322.6cm2
344.4cm2
⑵强度验算
①验算抗弯强度
则折算应力为
⑶刚度验算
全部永久荷载与可变荷载的标准值在梁跨中产生的最大弯矩为
5300300415kN930kN
1
Mk
93015
__2
2
41521
3007.53005300
82
2.5kNm
3487.5kNm
Vt
5Mkl
53487.510615000
1.348Elx
54
1.3482.0610112041910
551
400
4、变截面的设计
⑴变截面位置和端部截面尺寸
梁的截面在半跨内通常做一次改变,比较经济。
此处的弯矩M2577.5kNm，
变截面所需的翼缘宽度
可以节约钢材，一般在距支座
l/6处改变截面
剪力
V1025kN
M2577.51063
mm1.05295
bt
Whtwh03/6/h128.321106
14521214003/6/14262
mm23243mm2
令厚度t26mm不变，采用b200mm仍满足各项要求
⑵变截面后强度验算
1变截面的几何参数
2
1
・・3
3
x
bh
btw
h°
12
1
200
1452
49
200121400mm8.0310mm
12
3变截面强度验算
xWx
3变截面刚度验算
最大相对挠度为
㈡设计和布置其腹板加劲肋
加劲肋。
按构造要求横向加劲肋的间距应为a0.5h00.51400mm700mm，
a2h。
21400mm2800mm。
故在两个次梁与主梁连接处之间应增设一个横向加劲肋，加
劲肋之间的间距取为a2000mm，加劲肋成对布置于腹板两侧，如图所示，
2、临界应力计算
⑴cr的计算：
由于主梁受压翼缘扭转受到约束
%/tw
fy
1400/12
b177
.235
177.
则crf295N/mm2
3、各区格计算
腹板局部稳定计算
区格
内力
应力
计算结果
平均剪力
V/认
区格
V10371025/2kN1031kN
1031103/140012N/mm261.4N/mm2
满
I
平均弯矩
M/W1
足
M025775/2kNm128875kNm
128875106/16005985MN/mnf80.5N/mnf
平均剪力
V/h°tw
区
V624.6
612.6/2kN
618.6kN
618.6
103/140012N/mm2
36.8N/mm2
满
格
n
平均弯矩
M/W1
ls足
M25775
4124/2kNm
335075kNm
335075
106/160059851N/mmT
2093N/mnf
平均剪力
V/h°tw
区格
V212.2
平均弯矩
200.2/2kN
206.2kN
206.2
M/W[
103/140012N/mm2
12.3N/mm2
满足
M412446395/2kNm
438175kNm
438175
106/160059851N/mnf
2738N/mnf
公
式
2
2
——1
（
c0,
cr295,cr121.856）
cr
cr
4、加劲肋的设计
横向加劲肋采用对称布置，其尺寸为
外伸宽度为
hn
1400宀“
bs
40
40mm86.7mm
30
30
取bs90mm
。
厚度为
bs
90
ts
mm6mm
15
15
取ts6mm。
5、支座支承加劲肋的设计
1支座加劲肋的宽度为支座处翼缘的宽度bce200mm，则支座支承加劲肋采用
200mm16mm
2支座支承加加劲肋计算，如图所示
lx
16^A8J5
1.620
12
i
A
ho
<1068.81cm4.63cm
.49.82
查表得
14.85
203
1400
22
1.2cm49.82cm
—14.851.23cm41068.81cm4
12
30.2
4.6310
0.935,（b类）
3
1237.2103
2
0.93549.8210
N/mm2
2
265.6N/mm2
2
295N/mm
支座加劲肋端部刨平顶紧，其端部承压应力，得
ce
3
1237.210
16200
N/mm2
386.6N/mm2
fee400N/mm2
③支座支承加劲肋与腹板用直角角焊缝连接，焊脚尺寸为
hf
R
0.7lwffw
1237.2103
0.721400200
mm
3.16mm
JI
hf1.5.tmax1.5、26mm7.6mm
取hf8mm
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