48m钢桥设计

48m钢桁架铁路桥设计学院：土木工程学院班级：土木0906姓名：张宇学号：1801090603指导老师：方海整理日期：2012年01月07日课程设计—48m钢桥1——目录——第一章设计依据.............................2第二章主桁架杆件内力计算...................4第三章主桁杆件设计........................10第四章弦杆拼接计算........................14第五章节点板设计..........................16第六章节点板强度检算......................16课程设计—48m钢桥248m钢桁架桥课程设计一、设计目的：跨度L=48米单线铁路下承载式简支栓焊钢桁梁桥部分设计二、设计依据：1.设计《规范》铁道部1986TB12-85《铁路桥涵设计规范》简称《桥规》。2.结构基本尺寸计算跨度L=48m；桥跨全长L=48.10m；节间长度d=8.00m；主桁节间数n=6；主桁中心距B=5.75m；平纵联宽B0=5.30m；主桁高度H=12.00m；纵梁高度h=1.35m；纵梁中心距b=2.00m；3.钢材及其基本容许应力：杆件及构件——16Mnq；高强螺栓——40B；精制螺栓——ML3；螺母及垫圈——45号碳素钢；铸件——ZG25；辊轴——锻钢35钢材的基本容许应力参照1986年颁布的《铁路桥涵设计规范》。4.结构的连接方式：桁梁杆件及构件，采用工厂焊接，工地高强螺栓连接；人行道托架采用精制螺栓连接；焊缝的最小正边尺寸参照《桥规》；高强螺栓和精制螺栓的杆径为Φ22，孔径d=23mm；5.设计活载等级——标准中活载6.设计恒载主桁P3=16kN/m；联结系P4=2.76kN/m；桥面系P2=6.81kN/m；高强螺栓P6=(P2+P3+P4)×3%;检查设备P5=1.00kN/m；桥面P1=10.00kN/m；焊缝P7=(P2+P3+P4)×1.5%。计算主桁恒载时，按每线恒载P=P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7。三、设计内容：1.主桁杆件内力计算，并将计算结果汇整于2号图上；2.围绕E2节点主桁杆件截面选择及检算；3.主桁E2节点设计及检算；4.绘制主桁E2节点图(3号图)。四、提交文件：1．设计说明书；2．2、3号图各一张要求：计算正确，书写条理清楚，语句通顺；结构图绘制正确，图纸采用的比例恰当，线条粗细均匀，尺寸标准清晰。课程设计—48m钢桥3第一章设计依据一、设计规范中华人民功和国铁道部1986年《铁道桥涵设计规范》（TBJ2—85），以下简称《桥规》。二、钢材杆件16锰桥（16Mnq）高强螺栓40硼（40B）螺母垫圈甲45（A45）焊缝力学性能不低于基材精制螺栓铆螺3（ML3）铸件铸钢25п（ZG25п）琨轴35号缎钢（DG35）三、连接方式工厂连接采用焊接，工地连接采用高强螺栓连接，人行道托架工地连接采用精制螺栓连接，螺栓孔径一律为d=23mm,高强螺栓杆径为22。四、容许应力16Mnq钢的基本容许应力：轴向应力=200MPa弯曲应力w=210MPa剪应力=120MPa端部承压（磨光顶紧）应力c=300MPa。疲劳容许应力及其它的容许应力见《桥规》。五、计算恒载计算主桁时（每线）：主桁P3=16kN/m；联结系P4=2.76kN/m；桥面系P2=6.81kN/m；高强螺栓P6=(P2+P3+P4)×3%=0.7581;检查设备P5=1.00kN/m；桥面P1=10.00kN/m；焊缝P7=(P2+P3+P4)×1.5%=0.3791。计算主桁恒载时，按每线恒载P=P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7。六、活载等级按“中华人民共和国铁路标准活载（中—活载）”。标准活载的计算图式见《桥规》。七、结构尺寸计算跨度L=48m；桥跨全长L=48.10m；节间长度d=8.00m；主桁节间数n=6；主桁中心距B=5.75m；平纵联宽B0=5.30m；主桁高度H=12.00m；纵梁高度h=1.35m；纵梁中心距b=2.00m；斜杆长度S=13.60m斜杆倾角sin=0.8087cos=0.5882斜撑倾角sin=0.5523cos=0.8337其它见尺寸图：课程设计—48m钢桥4第二章主桁架杆件内力计算一、内力的组成：主桁杆件的内力有以下几部分组成：竖向恒载所产生的内力pNpNp静活载内力kNkNk竖向活载产生的内力：(1)kN横向风力（或列车摇摆力）所产生的内力wN仅作用在上下弦杆，横向风力通过桥门架效应在端斜杆和下弦杆所产生的内力'wN；纵向制动力所产生的内力tN。根据《桥规》规定，设计时候杆件轴力应该按下列情况考虑：主力IN=PN+(1)kN主力加风力（或摇摆力）N='1()1.2IwwNNN主力+制动力N=1()1.25ItNN主桁杆件除述轴力外，还要受到弯矩作用，如节点刚性引起的次弯矩，风力和制动力在某些杆件中引起的弯矩等，这些弯矩在检算杆件截面时应和轴力一起考虑，由于本设计所有杆件的高度均不超过长度的1/10，故根据《桥规》规定。不考虑节点刚性的次内力。课程设计—48m钢桥5主桁各杆的内力图2和表1。二、影响线三、恒载所产生的内力根据第一章所提供的资料，，每片主桁所承受的恒载内力：mkNPPPPPPPP/86.18217654321恒载布满全跨，故恒载为：上弦杆31AA：KNPNp28.402)33.21(86.18下弦杆'22EE：KNPNp64.452)24(86.18下弦杆02EE为：KNPNp40.251)33.13(86.18端斜杆10AE：KNPNp21.453)03.24(86.18斜杆21EA：KNPNp58.271)96.036.15(86.18课程设计—48m钢桥6斜杆23EA：KNPNp72.90)65.884.3(86.18四、活载所产生的内力：1.换算均布活载是影响线加载长度L与顶点位置α二者的函数，它们之间的函数关系反映在《桥规》附录所列的公式以及表中，根据L与α从该表中查得每线换算的均布活载K，除以2得每片主桁承受的换算的均布活载。下弦杆件'22EE为例L=48α=0.50.5K=94.5K=0.50.5K=47.25KN/m斜杆21EA为例1L=38.4α=0.167167.0K=104.180.5167.0K=52.092L=9.6α=0.167167.0K=147.260.5167.0K=73.63其余各杆件类似，不再赘述。2.静活载所产生的内力为了求得最大活载内力，换算均布活载K应布满同号影响线全长。上弦杆31AA：KNkNk97.1025)33.21(10.48下弦杆'22EE：KNkNk00.1134)24(25.47下弦杆02EE：KNkNk03.669)33.13(19.50再以斜杆21EA为例，产生最大的活载内力的加载情况有两种：活载布满后段L1，长度产生最大的压力，活载布满左段L2长度产生最大的拉力，故分别加载后得：斜杆21EA：KNkNk10.800)36.15(09.521KNkNk68.70)96.0(63.732斜杆23EA：KNkNk13.231)84.3(19.601KNkNk27.476)65.8(06.552端斜杆10AE：KNkNk42.1296)03.24(95.533.冲击系数1+根据《桥规》规定，钢桁梁的冲击系数1+按下式计算：课程设计—48m钢桥71+=1+28/（40+L）【式中L对于主要杆件（弦杆、斜杆）为跨长，对于次要杆件（挂杆、立杆）等于影响线长度】弦杆，斜杆及支座冲击系数为：1+=1+28/（40+L）=1.3182挂杆的冲击系数：1+=1+28/（40+L）=1.54.活载发展的均衡系数《桥规》要求：所有杆件因活载产生的轴向力，弯矩，剪力在计算主力的组合时：均应乘以活载发展均衡系数：aamkpNNa1下弦杆'22EE：3028.01134*3182.164.452a=1上弦杆31AA：2974.0)97.1025(*3182.128.402a0009.12974.03028.0下弦杆02EE：2851.003.699*3182.140.251a0030.12851.03028.0端斜杆10AE：2652.0)42.1296(*3182.121.453a0063.12652.03028.0斜杆21EA：9149.268.70*3182.158.2712575.010.800*3182.158.271a5363.19149.23028.06110076.12575.03028.0611斜杆23EA：1445.027.476*3182.172.902978.013.231*3182.172.90a0264.11445.03028.06111001.12978.03028.0611竖杆11EA：2106.06.477*5.188.150a0154.12106.03028.05.活载产生的内力:考虑冲击作用和活载发展的均衡系数在内时,活载所产生的内力为kN上弦杆件31AA:kN=1.0009*1.3182*（-1025.97）=-1353.65KN下弦杆件:'22EEkN=1*1.3182*1134=1494.84KN02EEkN=1.0030*1.3182*699.03=924.22KN课程设计—48m钢桥8端斜杆10AE：kN=1.0063*1.3182*(-1296.42)=-1719.71KN斜杆:21EAkN=KNKN14.143)68.70(*3182.1*5363.171.106210.800*3182.1*0076.123EAkN=KNKN39.664)27.476(*3182.1*0264.117.33513.231*3182.1*1001.1五、横向荷载(风力或摇摆力)所产生的内力1.横向荷载计算主桁的上下弦杆兼为上下平纵联的弦杆,端斜杆又是桥门架的腿杆,横向风力或摇摆力作用在桥上时,将在这些杆件中产生内力。根据《桥规》规定,风压强度W按标准设计考虑.桥上无车风压强度用ww=2.25KPa,桥上的有车风压强度用yw=1.25KPa.主桁杆件计算由桥上的有车时荷载组合控制,主桁架受风面积按轮廓的40%计算，列车受风面积按3m计算，车上风力作用点在轨顶以上2m处，下承式桥梁列车、桥面系受风面积扣除主桁架遮挡部分。故本算例上下平纵联单位长度上所受到的风荷载aK和eK分别为:上平纵联:aK=1230.40.510.40.2ywhhhh=3.7125KN/m下平纵联:eK=1230.40.510.41.0ywhhhh=6.5625KN/m其中h=11m1h=1.352h=0.4m3h=3m按《桥规》得上平纵联摇摆力aK=0.20.55=1.1KN/meK=1.00.55=5.5KN/m所以:aK=3.7125/meK=6.5625KN/m风力与摇摆力不同时计算，故在本算例中上，下平纵联均为风力控制设计。2.横向荷载通过纵联在主桁杆件中所产生的内力计算上平纵联桁架时