单线铁路钢桁梁桥(西南交大钢桥课程设计)

单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计3第一章设计资料第一节基本资料1设计规范：铁路桥涵设计基本规范（TB10002.1-2005），铁路桥梁钢结构设计规范（TB10002.2-2005）。2结构轮廓尺寸：计算跨度L=80+(50-50)×0.2=80，要求L=80m的改为L=92m，钢梁分10个节间，节间长度d=L/10=9.2m，主桁高度H=11d/8=11×9.2/8=12.65m，主桁中心距B=6.4m，纵梁中心距b=2.0m，纵梁计算宽度B0=5.95m，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，精制螺栓采用BL3，支座铸件采用ZG35II、辊轴采用35号锻钢。4活载等级：中—活载。5恒载（1）主桁计算桥面p1=10kN/m，桥面系p2=6.29kN/m，主桁架p3=14.51kN/m，联结系p4=2.74kN/m，检查设备p5=1.02kN/m，螺栓、螺母和垫圈p6=0.02（p2+p3+p4），焊缝p7=0.015（p2+p3+p4）;（2）纵梁、横梁计算纵梁（每线）p8=4.73kN/m（未包括桥面），横梁（每片）p9=2.10kN/m。6风力强度W0=1.25kPa，K1K2K3=1.0。7工厂采用焊接，工地采用高强度螺栓连接，人行道托架采用精制螺栓，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μ0=0.45。第二节设计内容1主桁杆件内力计算；2主桁杆件截面设计3弦杆拼接计算和下弦端节点设计；4挠度验算和上拱度设计；单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计4第三节设计要求1主桁内力计算结果和截面设计计算结果汇总成表格。2主桁内力计算表格项目包括：l、α、Ω、ΣΩ、p、Np、k、Nk、1＋μ、1＋μf、(1＋μ)Nk、a、η、纵联风力、桥门架效应风力与弯矩、制动力与弯矩、NI、NII、NIII、NC、疲劳计算内力Nnmin、Nnmax、弯矩Mnmin、Mnmax；3主桁内力计算推荐采用MicrosoftExcel电子表格辅助完成。4步骤清楚，计算正确，文图工整。第二章主桁杆件内力计算第一节主力作用下主桁杆件内力计算1恒载桥面p1＝10kN/m，桥面系p2＝6.29kN/m,主桁架p3＝14.51，联结系p4＝2.74kN/m，检查设备p5＝1.02kN/m，螺栓、螺母和垫圈p6＝0.02(p2+p3+p4)，焊缝p7＝0.015(p2+p3+p4)；每片主桁所受恒载强度p=[10+6.29+14.51+2.74+1.02+0.02(6.29+14.51+2.74)+0.015(6.29+14.51+2.74)]/2＝17.69kN/m，近似采用p＝18kN/m。2影响线面积计算单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计5（1）弦杆影响线最大纵距Hllly21影响线面积yl21E2E4：l1＝27.6，l2＝64.4，α＝0.3，173.4(1.5273)56.05192其余弦杆计算方法同上，计算结果列于下表2.1中（2）斜杆lly2sin1，lly121sin1，2365.1)2575,1046.7(1sin1211211121)(21)(21yllyll，式中11111111846.7yyylylylyl，E0A1：l1＝7.46，l2＝67.14，α＝0.1my51.4111285.16.742111285.16.7414.672365.1，A3E4：,37095.06.7438.222365.1,7419.06.7476.442365.138.2276.441122yyll，，087.013.238.2213.213.233.546.71.076.4433.533.533.537095.07419.07419.081111，，，llmmm034.14546.458.18546.4)37095.0()38.2213.2(2158.187419.0)76.4433.5(211，，其余斜杆按上述方法计算并将其结果列于表中。(3)吊杆my46.792.141210.1，3恒载内力单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计6KNNAKNNEKNNEpNpppp28.13446.70.18:A44.82)58.4(0.18:E8.4426.240.18:E555420，例如4活载内力(1)换算均布活载k按α及加载长度l查表求得例如mKNklEAmKNklmKNklmKNkl/99.60,92.14,5.0:/8.54,16.33.10/79.52,44.41,1.0:AE)(/4.45,6.74,3.0:EE5515442，（用内插法求得）每片主桁（2）冲击系弦杆，斜杆：244.16.7440281402811L吊杆：51.192.14402811（3）静活载内力kNKNNEAKNNKNNAEKNNEEkNkkkkk99.45446.799.60:36.4492.88.5424.67679.5281.12:58.116575.4741.24:5515420，例如（4）活载发展均衡系数活载发展均衡系数：)611max（单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计70216.1)19545.03247.0(611,19545.003.68728.134:0789.1)14844.03247.0(611,14844.059998.820377.1)0986.03247.0(611,0986.024.84198.82:0036.1)303.03247.0(611,303.098.144938.439:3247.0)1/(5515420max144maxEAEEEEEENNkp，例如，可计算各杆件值，的为跨中弦杆，其余杆件计算同上，并将其计算结果列于表2.1中5，列车横向摇摆力产生的弦杆内力横向摇摆力取S＝100kN作为一个集中荷载取最不利位置加载，水平作用在钢轨顶面。摇摆力在上下平纵联的分配系数如下：桥面系所在平面分配系数为1.0，另一平面为0.2。上平纵联所受的荷载S上＝0.2×100＝20kN,下平纵联所受的荷载S下＝1.0×100＝100kN。摇摆力作用下的弦杆内力Ns＝yS,y为弦杆在简支平纵联桁架的影响线纵距,例如：上弦杆A1A3长度为两个节间，受力较大的为第二个节间，其影响线顶点对应于该节间交叉斜杆的交点O，影响线纵距：单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计8KNNsEEKNNsEEKNNsyKNNsAAKNySNsLBLLy104.32110075.56.7403.4157.33:16.29510075.56.7449.4811.26:417.165,65417.175.56.7441.6319.11EE085.512075.5846.757.3311.26:624.3120581.1581.175.5846.749.4819.1114442205321：下弦杆同理对第二节横向风力作用下的主桁杆件附加力计算1.平纵联效应的弦杆附加力依设计任务书要求，风压W＝K1K2K3W0＝1.0×1.25kPa,故有车风压W’＝0.8W＝1.0kPa。(1)下平纵联的有车均布风荷载桁高H＝10.2575m，h＝纵梁高+钢轨轨木高＝1.29+0.4＝1.69mw下＝[0.5×0.4×H+(1-0.4)×(h+3)]W’＝[0.5×0.4×11+(1-0.4)×(1.69+3)]×1.0＝4.8655kN/m(2)上平纵联的有车均布风荷载w上＝[0.5×0.4×H+0.2×(1-0.4)×(h+3)]W’=[0.5×0.4×10.2575+0.2×(1-0.4)×(1.69+3)]×1.0＝2.6143kN/m(3)弦杆内力弦杆横向风力影响线顶点对应位置和纵距同上述的摇摆力计算。上弦杆A1A3在均布风荷载w上作用下的内力为：单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计9350221111.1948.4959.682.6143123.3362259.685.751126.1133.57:wyLw59.682.6143199.2352259.685.751111.1963.41EENwwLw74.64.8655300.2052274.65.75NwwyLwKNAANwKNyKNEE上上上上上上下弦杆：下下下41441126.1148.49:NwwLw74.64.8655535.6592274.65.751133.5741.03:NwwLw74.64.8655582.7502274.65.75yKNEEyKN下下下下下下2桥门架效应的端斜杆和端下弦杆附加力桥门架所受总风力10011159.682.614378.012212.68,8.04,(2)8.04(8.04212.68)4.6692(2)2(28.0412.68)()78.01(12.684.669)V108.6855.75VNwVcos108.6857.4HwLwKNlmcccllmclHwllKNB上端斜杆反弯点位置端斜杆轴力端斜杆轴力在下弦杆产生的分力006/12.6863.9478.01()(8.044.669)131.486.221.29M78.011.29M()4.669156.956KN.2222KNHwMfclKMmkHwhklm端斜杆中部附加弯矩端斜杆端部（横梁高度的一半处）附加弯矩为横（）计算结果列在表2.1中。第三节制动力作用下的主桁杆件附加力计算1下弦杆制动力计算以下弦杆E2E4为例，将活载作如图所示的布置，根据结构力学方法，当三角形影响线顶点左边的活载之和等于右边之和时，为产生最大杆力的活载布置位置。单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计10bRaRba22.52)245.24(80)975.27(9238.22922205xxx解得x=8.588m故桥上活载总重=34.630080)588.8245.24(92975.272205在主力作用下的内力已计入冲击系数，制动力按静活载的7%计算：制动力,12KN12.52202TNt0238.44107.034.630042其下弦杆内力见表制动力作用附加内力EEKNT2端斜杆制动力计算E0E1杆力影响线顶点位置离左端点支点7.46m，设将列车荷载的第4轴重Pl置于影响线顶点处。因为影响线为三角形，故根据结构力学所述的法则，若满足下列条件，则该活载位置是产生最大杆力时的荷载8.87196.87220375.07.8411046.72209325.02207975.21bRpaRbRaRpbaba将第3轴重或第5放到顶点位置上均不满足上述条件，故将上述活载即为产生最大杆力时的活载。KNT6195.4553675.3680975.27922206625.4(1007制动力所产生的杆件内力Nt和M2：轴向力KNT81.22726195.4552Nt单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计11下弦杆弯矩mmKNhT.KN0.059.7M02M.72.334.037.081.227*2/4.01M端斜杆弯矩第四节疲劳内力计算1.疲劳轴力疲劳荷载组合包括设计载荷中的恒载和活载(包括冲击力、离心力，但不考虑活载发