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1、目录1 .设计资料11.1 基本资料11.2 构件截面尺寸11.3 单元编号31.4 荷载42 .内力计算72.1 荷载组合72.2 内力83 .主桁杆件设计103.1 验算内容103.2 截面几何/I征计算 113.3 刚度验算143.4 强度验算153.5 疲劳强度验算153.6 总体稳定验算163.7 局部稳定验算174 .挠度及预拱度验算 184.1 挠度34算184.2 预拱度185 .节点应力验算195.1 节点板撕破强度检算 195.2 节点板中心竖直截面的法向应力验算 205.3 腹杆与弦杆间节点板水平截面的剪应力检算 216 .课程设计心得22281 .设计资料1.1 基本资
2、料(1)设计规范公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004 );公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTJ 025-86);(2)工程概况该桥为48m下承式公路简支钢桁架梁桥，共8个节间，节间长度为 6m,主桁高10m,主桁中心距为7.00m,纵梁中心距为 3m,桥面布置2行车道，行车道宽度为 7m。(3)选用材料主桁杆件材料采用 A3钢材。(4)活载等级采用公路I级荷载。1.2 构件截面尺寸各构件截面对照图各构件截面尺寸统计情况见表1-1 :表1-1构件截面尺寸统计表编号名称类型截面形状HB1(B)twtf1(tf)B2tf2C1下弦杆E0E2用户H型0.460.460.010.0120.4
3、60.0122下弦杆E2E4用户H型0.460.460.0120.020.460.023上弦杆A1A3用户H型0.460.460.0120.020.460.024上弦杆A3A3用户H型0.460.460.020.0240.460.0245斜木f E0A1用户H型0.460.60.0120.020.60.026斜木f A1E2用户H型0.460.440.010.0120.440.0127斜木f E2A3用户H型0.460.460.010.0160.460.0168斜木f A3E4用户H型0.460.440.010.0120.440.0129竖杆用户H型0.460.260.010.0120.260
4、.01210横梁用户H型1.290.240.0120.0240.240.02411纵梁用户H型1.290.240.010.0160.240.01612下平联用户T型0.160.180.010.0113桥门架上下横撑和短斜撑用户双角0.080.1250.010.010.0114桥门架长斜撑用户双角0.10.160.010.010.0115横联上横撑用户双角0.10.10.010.010.0116横联下横撑和斜杆用户双角0.080.1250.010.010.0117上平联用户T型0.2520.240.0120.01218纵梁间水平斜杆用户角钢0.10.10.010.0119纵梁间横向连接用户角钢0
5、.090.090.0090.00920制动撑架用户T型0.160.180.010.011.3 单元编号（1）主桁单兀编号(2)桥面系单兀编号(3)主桁纵向联结系单元编号%/飞飞J力铲飞初飞 / 小伊谀铲嗪声“ 8 V,flkjfirtlIQl,JrJ9rnfttJFKrrWbjraiQl.1.4 荷载(i)钢桥自重按A3钢材程序自动添加。(2)桥面板自重桥面板采用C55混凝土，厚度为250mm,宽度为7m,取容重=25kNgm3。假设桥面板不参与受力，将其视为恒载施加在纵梁上，两纵梁各自承担50%。q1 0.250 7 25kN/m 43.75kN/m那么，每片纵梁承担 21.875kN/m的
6、荷载。(3)桥面铺装不计外侧护墙和内侧护栏基座的彳用，沥青混凝土容重=23kN gm3,防水混凝土容重=24 kN gm3 o则二期恒载集度为:q2 (0.09 23 0.05 24) 7kN/m 22.89 kN/m(4)汽车活载根据公路桥涵设计通用规范，取公路I级荷载。其中，车道荷载的均布荷载标准值qk 10.5kN/m ,集中荷载标准值 R 180 360 180 (48 5) 352kN ,计算剪力效应时，上 50 5述集中荷载标准值应乘以1.2的系数。在Midas中，定义了 2个车道，并定义冲击系数。何林柠中I住暝加姮忆金.谷昆*闻覆1旺所中百生质般词道 _弁王卜些学元上屋晌触声数里
7、3克之月彝n才莒位置福单元 用力仲心 R时力旧，L相印r陵力杆系千元.广勺力解M3)审内力飕/值1金r es力L泡：r组：用P拚春躁皿 ffii-?n?nl至步胃全Si行至学以巨力p也哆厅内门也瞄I然广1&1嘲(5)汽车荷载制动力根据公路桥涵设计通用规范第 4.3.6条，汽车荷载制动力标准值为：P$a= (10.5 48+352) 10%=85.6kN但公路I级荷载的制动力标准值不得小于165kN,所以取标准值为 165kN。(6)横向风荷载根据公路桥涵设计通用规范第 4.3.7条，横桥向风荷载假定水平地垂直作用于桥梁各部分迎风面的形心上，其标准值按下式计算:Fwhkokik3WdAwhWdW
8、oVd22gM2Vdk2 k5V102g0.0001 Z0.012017e式中：Fwh 横桥向风荷载标准值（kN）;W0基本风压（kN / m2）,查表取南京市 50年一遇的风压 0.4 kN / m2 ；Wd 设计基准风压；Awh 横向迎风面积（m2）,按桥跨结构各部分的实际尺寸计算；M。一一桥梁所在地区的设计基本风速（m/s）,查表取27.1 m/s）;Vd 一一高度Z处的设计基准风速（m/s）;Z 距地面或水面的高度（ m ）;空气重力密度（kN / m3）；% 设计风速重现期换算系数，此处取0.9;k3 地形、地理条件系数，查表取为1.00;k5 阵风风速系数，按 B类地表取1.70;
9、k2 考虑地面粗糙度类别和梯度风的风速高度变化修正系数，查表取为1.19;k1风载阻力系数，查表取 1.8;g重力加速度，取 9.81 m/s2。假设钢桁架桥下弦杆高度Z=30m ,分别计算上弦杆、下弦杆、腹杆等横向风荷载。计算结果如下表:迎风杆件挡风有效宽度（m）横向风荷载（kN/m）上弦杆0.461.416下弦杆0.461.417竖杆0.260.821端斜杆0.61.824中间斜杆0.461.3672 .内力计算2.1 荷载组合根据公路桥涵设计通用规范第 4.1.5-4.1.6条规定进行荷载效应组合，根据不同的效 应组合分别进行包络可得到各类组合下的最不利效应值。组合情况如下表：编号组合极
10、限状态类型说明1cLCB1承载能力相加基本组合（永久荷载）：1.2D2cLCB2承载能力相加基本组合：1.2D+1.4M3cLCB3承载能力相加基本组合:1.2D+1.1W4cLCB4承载能力相加基本组合：1.2D-1.1W5cLCB5承载能力相加基本组合：1.2D+1.4M+0.784BRK6cLCB6承载能力相加基本组合:1.2D+1.4M+0.88W7cLCB7承载能力相加基本组合:1.2D+1.4M-0.88W8cLCB8承载能力相加基本组合：1.2D+1.4M+0.686BRK+0.77W9cLCB9承载能力相加基本组合：1.2D+1.4M+0.686BRK-0.77W10cLCB1
11、0承载能力相加基本组合（永久荷载）：1.0D11cLCB11承载能力相加基本组合：1.0D+1.4M12cLCB12承载能力相加基本组合：1.0D+1.1W13cLCB13承载能力相加基本组合：1.0D-1.1W14cLCB14承载能力相加基本组合：1.0D+1.4M+0.784BRK15cLCB15承载能力相加基本组合：1.0D+1.4M+0.88W16cLCB16承载能力相加基本组合:1.0D+1.4M-0.88W17cLCB17承载能力相加基本组合：1.0D+1.4M+0.686BRK+0.77W18cLCB18承载能力相加基本组合：1.0D+1.4M+0.686BRK-0.77W19c
12、LCB19使用性能相加短期组合：1.0D+0.7M20cLCB20使用性能相加短期组合:1.0D+0.75W21cLCB21使用性能相加短期组合:1.0D-0.75W22cLCB22使用性能相加短期组合：1.0D+0.7M+0.7BRK23cLCB23使用性能相加短期组合：1.0D+0.7M+0.75W24cLCB24使用性能相加短期组合：1.0D+0.7M-0.75W25cLCB25使用性能相加短期组合：1.0D+0.7M+0.7BRK+0.75W26cLCB26使用性能相加短期组合：1.0D+0.7M+0.7BRK-0.75W27cLCB27使用性能相加长期组合：1.0D+0.4M28cL
13、CB28使用性能相加长期组合：1.0D+0.4M+0.7BRK29cLCB29使用性能相加长期组合：1.0D+0.4M+0.75W30cLCB30使用性能相加长期组合：1.0D+0.4M-0.75W31cLCB31使用性能相加长期组合：1.0D+0.4M+0.7BRK+0.75W32cLCB32使用性能相加长期组合：1.0D+0.4M+0.7BRK-0.75W33cLCB33使用性能相加弹性阶段应力验算组合:1.0D+1.0M34CLCB34使用性能相加弹性阶段应力验算组合:1.0D+1.0W35CLCB35使用性能相加弹性阶段应力验算组合:1.0D-1.0W36CLCB36使用性能相加弹性阶
14、段应力验算组合:1.0D+1.0M+0.7BRK37CLCB37使用性能相加弹性阶段应力验算组合:1.0D+1.0M+1.0W38CLCB38使用性能相加弹性阶段应力验算组合:1.0D+1.0M-1.0W39CLCB39使用性能相加弹性阶段应力验算组合:1.0D+1.0M+0.7BRK+1.0W40CLCB40使用性能相加弹性阶段应力验算组合:1.0D+1.0M+0.7BRK-1.0W41基本组合包络承载能力包络CLCB1-1842短期组合包络使用性能包络CLCB19-2643长期组合包络使用性能包络CLCB27-3244弹性验算包络使用性能包络CLCB33-402.2内力内力计算均采用 Mi
15、das/civil 2010计算。(1)主桁内力对荷载组合进行包络，承载能力极限状态基本组合下的计算结果如下图:IgR U1U3-191L03J213 翼）追国 -Ln-ILU承载能力极限状态基本组合轴力包络讣一遇30中DE 必. 灯aa-7LSLTBED讨酗卜样4WIN .20;每侧有4排栓孔，孔径d = 23cm;毛截面Am246 243.6 1.2 236.32cm2栓孔削弱面积24 2.2 2.3 40.48cm2净截面面积aAmA 236.32 40.482195.84cm(2)下弦杆E0E2选用月M板1-436X12,翼缘2-460 M2;每侧有4排栓孔，孔径d = 23cm;毛截
16、面Am246 1.243.6 1 154cm2栓孔削弱面积4 1.4 2.3 25.76cm2净截面面积aA 154 25.76 128.24cm2(3)上弦杆 A1A3C5 46 0.02r(L 4bmD-4&1r0.Q12go-oehff-选用月M板1-436X12,翼缘2-460 20;每侧有4排栓孔，孔径d = 23cm;毛截面 Am2 46 2 43.6 1.2 236.32cm2栓孔削弱面积A 2 4 2.2 2.3 40.48cm2净截面面积 AAmA 272.24 40.48 195.84cm2(4)上弦杆 A3A3K 11 如 itl 吃 iS rl 惠2MMt ill n
17、m 都 A Ml.1Ji1Li qL0.460 02。.困0.0Z400选用月M板1-412X20,翼缘2-460 24;每侧有4排栓孔，孔径d = 23cm;毛截面 Am 2 46 2.4 41.2 2.0 303.2cm2栓孔削弱面积A 2 4 2.6 2.3 47.84cm2净截面面积 AAmA 303.2 47.84 255.36cm2斜腹杆E0A1选用月M板1-420X12,翼缘2-600 20;每侧有4排栓孔，孔径d = 23cm;毛截面Am2 60 2.0 42.0 1.2 290.4cm2栓孔削弱面积A 2 4 2.2 2.3 40.48cm2净截面面积A AA 290.4 4
18、0.48 249.92cm2(6)斜腹杆A1E2AD. 46nBlD. 4ntw1 OLn田口,口值nQ. H巾t2n niwmjlrd空 口选用月M板1-436X10,翼缘2-440 M2;每侧有4排栓孔，孔径d = 23cm;毛截面 Am 2 44 1.2 43.6 1 149.2cm2栓孔削弱面积A 2 4 1.4 2.3 25.76cm2净截面面积 AAmA 149.2 25.76 123.44cm2斜腹杆E2A3选用月M板1-428X10,翼缘2-460 M6;每侧有4排栓孔，孔径d = 23cm;毛截面Am一44一一4一22461.642.81.0190cm栓孔削弱面积A 2 4
19、1.8 2.3 33.12cm2净截面面积 A AmA 190 33.12 156.88cm2(8)斜腹杆A3E4选用月M板1-436X10,翼缘2-440 M2;每侧有4排栓孔，孔径d = 23cm;毛截面Am2 44 1.2 43.6 1 149.2cm2栓孔削弱面积2A 2 4 1.4 2.3 25.76cm2净截面面积AAm2A 149.2 25.76 123.44cm2(9)竖杆选用月M板1-436X10,翼缘2-260 M2;每侧有4排栓孔，孔径d = 23cm;毛截面 Am 2 26 1.2 43.6 1 106cm2栓孔削弱面积A 2 4 1.4 2.3 25.76cm2净截面
20、面积 AAmA 106 25.76 80.24cm2利用Midas计算截面特征，如下表：3.3刚度验算下弦杆E2E4利用迈达斯计算截面特性有Iz 32451.38cm4杆件自由长度lz 600cmZ Iz 32451.38Z. Am: 234.411.77cm特征值下弦杆E0E2下弦杆E2E4上弦杆A1A3上弦杆A3A3斜腹杆E0A1斜腹杆A1E2斜腹杆E2A3斜腹杆A3E4竖杆Am154234.4272.24343.76333.84183.04226.08183.04132.64Ix67.9270.7382.63723.57482.01110.99213.24110.9978.06Iy623
21、14.496526.1120510.10143130.80152838.6079179.81101007.3079179.8151809.92Iz19470.832451.440560.3747961.1887396.9022718.2433183.9922718.245128.64lz z -iz60050.9811.77100验算通过。由于y z ,无需验算。(2)下弦杆E0E2利用迈达斯计算截面特性有Iz 25811.31cm4杆件自由长度lz 600cmizIz25811.31Am188.6411.7cm上iz60011.751.29 100验算通过。由于yz ,无需验算。同理，可计算
22、其他杆件的稳定性，结果如下表:杆件下弦杆E0E2下弦杆E2E4上弦杆A1A3上弦杆A3A3斜腹杆E0A1斜腹杆A1E2斜腹杆E2A3斜腹杆A3E4竖杆A154234.4234.4343.76333.84183.04226.08183.04132.641 y82220.91120510.10120510.10143130.8152838.679179.81101007.3079179.8151809.92Iz25811.3140560.3740560.3747961.1887396.9022718.2433183.9922718.245128.64ly或z6006006006001166.211
23、66.21166.21166.21000iy20.8821.0421.0420.4121.4020.8021.1420.8019.76iz11.7012.2112.2111.8116.1811.1412.1211.146.22y28.7428.5228.5229.4028.0428.8528.3928.8530.36z51.2949.1649.1650.8056.9882.7676.1082.76112.57钢桥规范规定仅受拉力且长度W16m的腹杆容许最大长细比为 180,所以竖杆验算通过，所有杆件均能满足刚度要求。3.4强度验算承载能力极限状态基本组合应力图HEgUmQB一 3i .POB
24、二上用从HAJ；.YOC二比加 T门上药电-OH ll :*呼劭於 5L-*京巴也也户I1气 日班Wj*gJ 计算结果表明，最大拉应力为68.13MPa,最大压应力51.75MPa,不超过各板厚对应的抗拉、 压强度设计值。3.5 疲劳强度验算根据公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTJ 025-86)规定，对于只受压的构件可不进行疲劳强度验算，对出现拉应力的受循环荷载杆件进行疲劳强度验算。轴向(kN)疲劳荷载(kN)Amcm2A cm2minMPamaxMPaNkNMPaMPa杆件恒载恒+汽N minkN1497.49920.08497.49987.69188.64162.8830.5460.6
25、40.50978.0451.851402486.81885.95486.81949.81188.64162.8829.8958.310.51895.3847.4714031087.651998.891087.652144.69272.24231.7646.9392.540.512048.2675.2414041064.061946.741064.062087.97272.24231.7645.9190.090.512021.4874.251405497.81918.27497.81985.54188.64162.8830.5660.510.51949.4250.331406487.18885.
26、03487.18948.69188.64162.8829.9158.240.51958.8150.8314071087.821998.621087.822144.35272.24231.7646.9492.520.512074.4176.2014081064.251947.121064.252088.38272.24231.7645.9290.110.512031.0874.6114080132.89512.79132.89573.57132.64106.8812.4353.670.23517.2138.9914086132.41511.75132.41572.44132.64106.8812
27、.3953.560.23519.6839.1814031590.301160.75590.301252.02183.04157.2837.5379.600.471164.0863.6014033126.14484.12126.14541.40183.04157.288.0234.420.23485.2526.5114035590.171160.13590.171251.32183.04157.2837.5279.560.471176.2564.2614037125.91483.27125.91540.45183.04157.288.0134.360.23486.8226.6014082123.
28、85483.65123.85541.22132.64106.8811.5950.640.23493.5637.2114084123.73483.67123.73541.26132.64106.8811.5850.640.23496.5237.43140根据公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTJ 025-86)表1.2.17-1 ,按轴向受力杆件,计算疲劳强度。下面以杆件单元1为例说明:由上表可知 Nmin = 497.49kN、Nmax= 920.08kN 得:minN min497.49 1000maxAj162.88 10030.54MPaNmaxA920.08 1000162.88 10
29、060.64MPamin30.54max60.640.50查公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTJ 025-86)表1.2.17-4,判定杆件验算截面为第C类容许应力类别，根据表 1.2.17-2所列公式计算疲劳容许应力:165min,140 140MPa1 0.6978.04162.8851.58MPa因此， ,满足规范要求。其他需进行疲劳强度验算的杆件也都满足要求，计算结果列于上表。3.6 总体稳定验算根据公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTJ 025-86)规定，对于受压的构件需进行总体稳定验算。单元i (kN)z1Ami9-2196.6649.160.781272.24-80.6884109.3410-2231.8749.160.781272.24-81.9817109.3411-2249.2549.160.781272.24-82.6201109.3412-2223.3849.160.781272.24-81.6699109.3413-3