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:
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