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1、桥梁midas分解学习资料 单线铁路下承式栓焊支钢桁梁桥 空间分析计算 第一章 计算资料 . 1 第一节 基本资料. 1 第二节 计算内容. 1 第二章 桁架梁桥空间模型 . 2 第一节 调整后的构件截面尺寸. 2 第二节 空间模型. 3 第三章 恒载和活载作用下竖向变形 . 3 第一节 恒载作用下的竖向变形. 4 第二节 活载作用下的竖向变形. 4 第四章 主力和各项附力单独作用下的受力 . 5 第一节 主力单独作用下的受力. 5 第二节 横风荷载单独作用下的受力. 8 第三节 制动力单独作用下的受力. 12 第五章 主力和各项附力组合作用下的受力 . 13 第一节 主力和横向附力组合作用下

2、的受力. 13 第二节 主力和纵向附力组合作用下的受力. 17 第六章 自振特性计算 . 19 第一节 一阶振型计算. 19 第二节 二阶振型计算. 20 第三节 三阶振型计算. 20 第四节 四阶振型计算. 21 第五节 五阶振型计算. 22 第七章 总结 . 22 第一章 计算资料 第一节 基本资料 1、设计规范：铁路桥涵设计基本规范（TB10002D1-2005），铁路桥梁钢结 构设计规范（TB10002D2-2005）。 2、 结构轮廓尺寸： 计算跨度 L= 106.5m， 钢梁分10个节间， 节间长度 d=L/10=10.65 m， 主桁高度 H=11d/8= 14.64 m， 主桁

3、中心距 B=5.75 m， 纵梁中心距 b= 2.0m，纵联计算宽度 B0= 5.30 m，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，精致 螺栓采用 BL3，支座铸件采用 ZG35,辊轴采用 35 号锻钢。 4、活载等级：中活荷载。 5、恒载：结构自重根据实际计算，明桥面恒载、横向力、纵向力均按照铁 路桥涵设计基本规范（TB10002D1-2005） 6、连接：工厂采用焊接，工地采用高强度螺栓连接，人行道托架采用精致 螺栓，栓径均为 22mm，孔径均为 23mm高强度螺栓设计预拉力 P=200KN,抗 滑移系数0=0.45。 第二节 计

4、算内容 1、全桥建模，汇总各杆件调整后的截面。 2、计算恒载、活载作用下竖向变形（图示和数值说明）。 3、计算主力、各项附加力单独作用的构件轴力、弯矩、轴向应力、弯曲应 力、组合应力、支座反力（图示和数值说明）。 4、根据规范要求计算主力和各项附加力组合作用下的构件轴力、弯矩、轴 向应力、弯曲应力、组合应力、支座反力（图示和数值说明）。 5、计算结构前 5 阶自振模态。 第二章 桁架梁桥空间模型 第一节 调整后的构件截面尺寸 采用如下构件截面建立桁架梁桥空间模型。 表 2-1 桁架梁桥构件截面特征值表（单位 m） 杆名 类 截面形 H Btw TftB2tf2c下弦1 E0E2 用 H型截 0

5、.010.0120.460.460.460.0120.460.024 0.460.460.018 E2E4 0.024下弦用2 H型截0.460.024用 H型截3 0.460.0240.46下弦 E4E5 0.0240.460.460.4640.0240.018 A1A3 上弦用0.024 H型截 0.46上弦 A3A5 用 0.036H型截 0.460.4650.0360.0240.6H型截 0.460.01860.60.024 用0.024 E0A1 斜0.010.4670.46型截用 0.016H斜 A1E2 0.460.0160.460.0120.46 E2A3 0.02斜0.020

6、.46用 8H型截 0.460.0160.460.460.01型截9用0.016斜 A3E4 H 0.0110用0.460.0160.46 0.460.016 H E4A5 斜型截0.010.0120.260.26 0.46 竖0.01211型截用 H0.24 横 用H0.024型截 0.0121.290.240.024120.240.0161.290.24纵 0.01型截用13 0.016H 0.01下平纵联斜 用14 0.012H型截* 0.2130.180.180.012制动撑 0.012用 0.01H型截0.0120.18* 150.2130.18用 槽 桥门架楣0.10.01160.

7、01 0.250.010.1 0.1 17 横联上横撑（端0.25 ) 用户槽钢 0.01 0.01 0.01 0.1 18 横联上横撑（中 ) 用户0.01 0.01 0.18 0.01 H 型截面 0.25 0.18 19 横联楣杆 0.01 用户 双角钢截面 0.01 0.08 0.125 0.01 0.18 0.01 上平纵联斜杆20 用户 0.01 H 型截面 0.25 0.18 0.01 * 21 用户0.01 0.1 0.1 0.01 角钢纵联间水平斜杆 22 纵联间横向连接 0.01 0.09 0.01 0.09 角钢用户 * 第二节 空间模型 建立后的空间模型如下图所示： 提

8、取研究的主桁杆件编号如下图所示： 主桁杆件各构件特征值如下图所示： 主桁杆件各构件特征值如下图所示： 第三章恒载和活载作用下竖向变形 第一节 恒载作用下的竖向变形 恒载作用下的变形形状如下图所示，最大竖向位移在跨中处，为37.5mm。 支座处竖向位移最小，为零。 活载作用下的竖向变形 第二节 ， 活载作用下，桁梁的竖向变形如下图所示。最大值也发生在跨中，为92mm TB10002D1-2005据铁路桥涵设计基本规范规定可知，简支钢桁梁在列车静 ，故本钢桁梁桥满足容许挠度L/900=109.9mm活载作用下的竖向容许挠度值为 要求。 第四章 主力和各项附力单独作用下的受力 第一节 主力单独作用下

9、的受力 由铁路桥涵基本规范TB10002D1-2005可知，主力包括桥梁恒载、列车 静活载和横向摇摆力，横向附力主要是横向风力，纵向附力主要是制动力（牵 引力）。 4.1.1主力作用下的轴力 活载加载系数未考虑活载均衡发展系数，主力作用作用下主桁杆件的最大 和最小轴力如下图 由此可知，主桁杆件最大轴力为E4E5杆4170KN，最小轴力为A3A5杆 5121KN。 4.1.2 主力作用下的轴向应力 主力作用下主桁杆件的最大和最小轴向应力如下图： 由图可知，主力作用下主桁的最大轴向应力为E2E4杆 214MPa，最小轴向应力为A3A5杆 -120MPa。 4.1.3 主力作用下的弯矩 主力作用下的

10、最大和最小弯矩如图所示： 由此可知，主桁杆件最大弯矩为 A1A3杆 45KNm，最小轴力为A1A3杆45 KNm。 4.1.4 主力作用下的弯曲应力 主力作用下主桁杆件的最大和最小弯曲应力如下图： 由图可知，主力作用下主桁的最大轴向应力 E0E2杆 69MPa，最小轴向应力 。-69MPa杆 0E2 E为4.1.5 主力作用下的组合应力 主力作用下主桁杆件的最大和最小组合应力如下图： 由图可知，主力作用下主桁的最大组合应力 E2E4 杆260MPa，最小轴向应 力为 A1A3杆-155MPa。 4.1.6 主力作用下的支座反力 主力作用下支座的最大和最小反力如下图(单位：KN)： 由图可知，在

11、主力作用下，支座竖向反力最大为 3189KN，最小为 672KN。 由铁路桥梁钢结构设计规范 TB10002D2-2005，钢材 Q345q 的轴向应力容许值为 200MPa，弯曲应力容许值为 210MPa，以上应力均满足规范要求。 第二节 横风荷载单独作用下的受力 4.2.1 横风荷载作用下的轴力 考虑横风荷载时，要区分桥上有车情况和无车情况。当桥上有车通过时， 横向风力作用面积大，对结构受力的影响也就更大。因此，根据规范，分别计 算无车横风荷载和有车横风荷载作用下的结构受力。 无车横风荷载作用下的轴力如下图所示，最大轴力为 E0E2 杆371KN，最小 轴力为E4E5杆-300KN。 有车

12、横风荷载作用下的轴力如下图所示，最大轴力为 E0E2 杆430KN，最小 轴力为 E4E5杆394KN。 4.2.2 横风荷载作用下的弯矩 无车横风荷载作用下的轴力如下图所示，最大弯矩为 E0A1杆 124KNm， 最小弯矩为 E0A1杆-89KNm。 有车横风荷载作用下的轴力如下图所示，最大弯矩为 E0A1 杆 103KNm， 最小弯矩为 E0A1杆-105KNm。 4.2.3 横风荷载作用下的轴向应力 无车横风荷载作用下的轴向应力如下图所示，最大轴向应力为 E0E2 杆 24MPa，最小轴向应力为 E2E4杆-18MPa。 有车横风荷载作用下的轴向应力如下图所示，最大轴向应力为 E0E2

13、杆 28MPa，最小轴向应力为 E2E42 杆-25MPa。 4.2.4 横风荷载作用下的弯曲应力 无车横风荷载作用下的弯曲应力如下图所示，最大弯曲应力为 E0A1 杆 19MPa，最小弯曲应力为 E0A1杆-20MPa。 有车横风荷载作用下的弯曲应力如下图所示，最大弯曲应力为 E0A1 杆 16MPa，最小弯曲应力为 E0A1杆-16MPa。 4.2.5 横风荷载作用下的组合应力 无车横风荷载作用下的组合应力如下图所示，最大组合应力为 E0E2 杆 43MPa，最小组合应力为E1A0 杆-42MPa。 有车横风荷载作用下的组合应力如下图所示，最大组合应力为 E0E2 杆 44MPa，最小组合

14、应力为 E1A1 杆-34MPa。 4.2.6 横风荷载作用下的支座反力 无车横风荷载作用下的支座反力如下图所示(单位：KN) 有车横风荷载作用下的支座反力如下图所示(单位：KN) 4.2.7 横风荷载作用下的桥门架效应 上平纵联所受的横向力是经由两端的桥门架传至下弦节点 ，使端斜杆和下 弦杆产生附加内力，端斜杆受弯变形如图所示。（此图为无车横风荷载作用） 第三节 制动力单独作用下的受力 4.3.1 制动力作用下的轴力 制动力作用下的轴力如下图所示，最大轴力为 E0E2杆 188KN，最小轴力为 E0A1杆-4KN。 4.3.2 制动力作用下的弯矩 制动力作用下的弯矩如下图所示，最大弯矩为 E

15、0E2杆8KNm，最小弯矩为 E0E2 杆-5KNm。 4.3.3 制动力作用下的轴向应力 制动力作用下的轴向应力如下图所示，最大轴向应力为 E0E2 杆12MPa. 4.3.4 制动力作用下的弯曲应力 制动力作用下的弯曲应力如下图所示，最大弯曲应力为 E2E4 杆 4MPa. 4.3.5 制动力作用下的组合应力 制动力作用下的组合应力如下图所示，最大组合应力为 E0E2 杆12MPa. 4.3.6 制动力作用下的支座反力KN): (单位：制动力作用下的支座反力如下图所示 第五章主力和各项附力组合作用下的受力 第一节 主力和横向附力组合作用下的受力 ，桥梁设计时，应仅考虑主 TB10002D1

16、-2005据铁路桥涵设计基本规范 力与一个方向（横桥向或顺桥向）的附加力相结合。因此，在检验荷载组合效 纵向附加力组合。横向附加力组合和主力应时，分别将主力+ 横向附力组合作用是恒载、活载、横向附力主要为横向风荷载，因此主力+ 横向摇摆力和横向风力的组合作用。 主力+横向附力组合作用下的轴力5.1.1 E4E5 横向附力组合作用下的最大和最小轴力如图所示，最大轴力为+主力 。-5403KN杆53A A，最小轴力为3827KN杆 5.1.2 主力+横向附力组合作用下的弯矩 主力+横向附力组合作用下的最大和最小弯矩如图所示，最大弯矩为 E0E2 杆 40KNm，最小弯矩为 E0E2杆-40 KNm

17、。 +主力横向附力组合作用下的轴向应力5.1.3 +横向附力组合作用下的最大和最小轴向应力如图所示，最大轴向应力主力 。杆-153MPa E0E2 A1E2 为杆168MPa，最小轴向应力为 5.1.4主力+横向附力组合作用下的弯曲应力 主力+横向附力组合作用下的最大和最小弯曲应力如图所示，最大弯曲应力为 E0E2 杆 16MPa，最小弯曲应力为 E0E2杆-16Mpa 5.1.5 主力+横向附力组合作用下的组合应力 主力+横向附力组合作用下的最大和最小组合应力如图所示，最大组合应力 为 E0E2 杆 136MPa，最小组合应力为 E0A1 杆-102MPa。 +横向摇摆力组合作用下的支座反力

18、5.1.6 恒载+活载 +横向摇摆力组合作用下的最大和最小支座反力如图所示（单位：恒载+活载 KN） 由规范可知，根据各种结构的不同荷载组合，应该将材料的基本容许应力 Q345q ，钢材+乘以不同的提高系数，主力风力时，相应的容许应力为 1.2 200MPa的轴向应力基本容许值为，弯曲应力基本容许值为 210MPa，提高后分 252 MPa 240 MPa 别为和，以上应力都小于容许应力，满足规范要求。 第二节 主力和纵向附力组合作用下的受力 纵向附力主要为制动力，因此主力+纵向附力组合作用是恒载、活载、横向 摇摆力和制动力的组合作用。 5.2.1 主力和纵向附力组合作用下的轴力 主力和纵向附

19、力组合作用下的最大和最小轴力如图所示，最大轴力为 A1E2 杆3083KN，最小轴力为 A3A5杆-5805KN。 5.2.2 主力和纵向附力组合作用下的弯矩 杆 A1A3主力和纵向附力组合作用下的最大和最小弯矩如图所示， 最大弯矩为 m。杆41KNm，最小弯矩为 A1A3-41 KN 5.2.3 主力和纵向附力组合作用下的轴向应力 主力和纵向附力组合作用下的最大和最小轴向应力如图所示，最大轴向应 力为 A1E2杆 162MPa，最小轴向应力为 A3A5 杆-137MPa。 主力和纵向附力组合作用下的弯曲应力5.2.4 主力和纵向附力组合作用下的最大和最小弯曲应力如图所示，最大弯曲应 -41M

20、Pa。E0E2 力为 杆 35MPa，最小弯曲应力为竖杆 5.2.5主力和纵向附力组合作用下的组合应力 主力和纵向附力组合作用下的最大和最小组合应力如图所示，最大组合应 E0A1。杆-43MPa，最小组合应力为杆力为 A1E2 54MPa 5.2.6 主力和纵向附力组合作用下的支座反力 主力和纵向附力组合作用下的最大和最小支座反力如图所示 由规范可知，根据各种结构的不同荷载组合，应该将材料的基本容许应力 乘以不同的提高系数， 主力+制动力时， 相应的容许应力为 1.25， 钢材 Q345q 的轴向应力基本容许值为 200MPa，弯曲应力基本容许值为 210MPa，提高后分 别为 250 MPa 和 262.5 MPa，以上应力都小于容许应力，满足规范要求。 自振特性计算第六章 一阶振型计算第一节 0.60HZ，振型模态如下图：计算结构一阶自振频率为 二阶振型计算第二节 ，振型模态如下图：计算结构二阶自振频率为 2.62 HZ 三阶振型计算 第三节 计算结构二阶自振频率为 3.88 HZ，振型模态如下图： 第四节 四阶振型计算 计算结构二阶自振频率为 4.34HZ，振型模态如下图： 第五节 五阶振型计算 计算结构二阶自振频率为 5.58HZ，振型模态如下图：