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桁架桥课程设计

1. 选择木质桥板2. 桥板自重产生的应力忽略不计。

3. 活荷载产生的应力计算:木质桥板的受力简图如图所示:桥板跨中最大的弯矩:(2)()8KP M b c c b =-≤其中:50K P KN =;70b cm =;50c cm =; 所以:50(20.70.5) 5.625/8M KN m =⨯-= 查表得:东北红松14.5w M Pa σ⎡⎤=⎣⎦ 又因为:216MW bh nWσ==因为在木桥版上直接铺设横桥板,无车辙板,所以:1n =; 假设32b cm =;由w σσ⎡⎤≤⎣⎦得:8.53h cm ≥;取9h cm =。

即:2231132943266W bh cm ==⨯⨯= 35.6251013.0432w M M Pa nW σσ⨯⎡⎤===≤⎣⎦ 所以所选木桥板符合要求,其长度为4m ;宽度为32cm ;厚度为9cm 。

取东北红松的密度为30.65/g cm ,则一块木桥板的质量为74.88Kg ;需要两个作业手。

则需要32cm 宽的板44块,另外加一块宽47cm 的板才能铺满整个桥面。

图1木质桥板受力图1. 主桁架杆件的内力计算1.1控制杆件的确定由于拼装单元要考虑上、下、左、右可调换使用,所以桁架共有以下两种形式架设。

所以控制杆力为:1.2各杆件的受力计算静载桥跨自重470/q KN m =;因为共有六块桁架共同承受,所以单片桁架的静载为:0.470.0783/6q t m ==图3 倒八字形图2正八字形 1N-1D-1V-'2D -'0V -表1 控制杆力表端斜杆的影响线如图4所示:经计算得:8.7074m ω=;即:0.0783(8.7074)0.682t q ω=⨯-=- 控制荷载为履带载:Q =25t ;1.004SΩ=-履带载作用下的横向分配系数:0()(3.63)0.322B B e m --===121()0.216df eb K nbα=+= 影响线的计算长度为15m ,所以冲击系数为:11511 1.142237.515μ+=+⨯=+ 所以活荷载在端斜杆产生的最大内力为:(1) 6.1962df Q K t S μΩ+=- 即端斜杆的内力为:(1) 6.87792df N q Q K t S μωΩ=++=-中间斜杆的影响线如图5所示:经计算得:7.714ω=-;即:0.0783(7.714)0.604t =⨯-=-图4 端斜杆的影响线Q =25t ;0.943SΩ=-所以活荷载在中间斜杆产生的最大内力为:(1) 5.8062df Q K t S μΩ+=- 即中间斜杆的内力为:(1) 6.412df N q Q K t S μωΩ=++=-端竖杆的影响线如图6所示:经计算得:7.5m ω=-;即:0.0783(7.5)0.59t q ω=⨯-=- 控制荷载为履带载:Q =25t ;0.873SΩ=-所以活荷载在端竖杆产生的最大内力为:(1) 5.3762df Q K t S μΩ+=- 即端竖杆的内力为:(1) 5.9662df N q Q K t S μωΩ=++=-中间竖杆的影响线如图7所示:经计算得:0.75m ω=-;即:0.0783(0.75)0.059t q ω=⨯-=-图6 端竖杆的影响线图7 中间竖杆影响线P=10t ;1η=-轮式载作用下的横向分配系数:0()(3.6 2.3)0.6522B B e m --=== '121()0.284df eb K nbα=+=∑ 影响线的计算长度为1.5m ,所以冲击系数为:11511 1.19 1.15故取1.152237.5 1.5μ+=+⨯=≥+所以活荷载在中间竖杆产生的最大内力为:'(1) 3.2662df P K t μη+=-即中间竖杆的内力为:'(1) 3.3252df N q P K t μωη=++=-弦杆的影响线如8图所示:经计算得:25.5675m ω=-;即:0.0783(25.5675) 2.002t q ω=⨯-=- 控制荷载为履带载:Q =25t ;2.977SΩ=-所以活荷载在弦杆产生的最大内力为:(1)18.3262df Q K t S μΩ+=- 图8 弦杆影响线121210,5, 3.409, 1.682P t P t ηη====所以活荷载在弦杆产生的最大内力为:'(1)13.85052i i df P K t μη+=-∑即弦杆的内力为:(1)20.3282df N q Q K t S μωΩ=++=-综上所述有:其中0.0783/q t m =。

1.3上弦杆局部弯曲应力计算为了简化计算起见,由节点外竖向荷载引起的弯矩,可近似地取00.7M ,0M 为跨度等于节间长度的简支梁跨中的最大弯矩。

即弦杆局部弯矩的计算公式为:00.7M M =表2 桁架杆件内力计算表对于弦杆mn 的轮式荷载最不利荷载位置如图9所示:若控制荷载为履带载:20(1)82df Q d MK s μ=+ 式中75d cm =,0.216df K =,(1) 1.152μ+=代入系数得:0.1149Mt m =0.70.0804M Mt m ==若控制荷载为轮式载:'(2)(1)82df P d b MK μ-=+式中75d cm =,'0.284dfK =,(1) 1.152μ+=,32b cm =代入系数得:3.266Mt m =0.7 2.2862M M t m ==图9 弦杆的轮式荷载最不利荷载位置示意图1.4上弦杆横向风力的计算桁架在水平方向上的受力面积:20.515 1.18.25A m =⨯⨯=计算风速8/v m s =,则有:212501.6Wv Pa == 查表得12340.85, 1.3,1,1;K K K K ==== 横向风压值:12340W K K K K W =; 即:0.85 1.311250276.25W Pa =⨯⨯⨯⨯=对于上承式桥:上0011221()2N h N h N h W ω=++式中01010.51 1.10.09N N h mh m ====上1(0.5 1.110.09)276.25=100.8313N /m 2ω=⨯⨯+⨯⨯所以上弦杆的弯矩为:22上11100.915945.29883M l N m n ω===式中n 为在同一平面内联结系的组数。

横向风力引起的附加内力为:M N b=b ——每组联结系平面内主桁架弦杆的间距。

945.281350.420.75N N == 则弦杆所受力如表3所示:表3 弦杆的受力情况2. 主桁架杆件截面选择及其强度、稳定和刚度的验算 2.1弦杆的选择及验算轴力203280N N =;容许长细比[]100λ=;计算长度75,150ox oy l cm l cm == 假设90λ=,钢材类型为16Mn,查表得10.483ϕ= 则有:212032801503.1[]0.483280n N A m m ϕσ===⨯ 750.83390150 1.66790ox x oy y l i cm l i cmλλ======所以初选275508∠⨯⨯长肢相接,间距8m m 。

查表得231893.4 2.35 2.19860x y A m m i cm i cm W m m ====即:7532[]1002.3515068.5[]1002.19ox x x oy y y l i l i λλλλ===≤====≤=由68.5y λ=查表得0.641ϕ=,则有: 对于履带载:203280804169.1[]2800.6411893.4860N M M Pa M Pa A W σσϕ=+=+=≤=⨯ 对于轮式载:15853022862156.6[]2800.6411893.4860N M M Pa M Pa A W σσϕ=+=+=≤=⨯ 所以控制荷载为履带载其强度、刚度和稳定性均满足要求。

2.2端斜杆和斜杆的选择及验算轴力68780N N =容许长细比[]100λ=;计算长度119.82,133.13ox oy l cm l cm ==假设90λ=,钢材类型为16Mn,查表得10.483ϕ= 则有:2168780508.58[]0.483280n N A m m ϕσ===⨯ 119.821.3390133.13 1.4890ox x oy y l i cm l i cmλλ======所以初选2455∠⨯,间距8m m 。

查表得2858.4 1.37 2.18x y A m m i cm i cm ===即:119.8287.45[]1001.37133.1361.1[]1002.18ox x x oy y y l i l i λλλλ===≤====≤=由87.45x λ=查表得0.499ϕ=,则有:68780160.6[]2800.499858.4N M Pa M Pa A σσϕ===≤=⨯ 所以强度、刚度和稳定性均满足要求。

2.3中间竖杆的选择及验算轴力33250N N =容许长细比[]100λ=; 计算长度88,110ox oy l cm l cm ==假设90λ=,钢材类型为16Mn,查表得10.483ϕ= 则有:2133250245.86[]0.483280n N A m m ϕσ===⨯ 881100.97 1.229090oy ox x y l l i cm i cm λλ====== 所以初选2365∠⨯,间距8m m 。

查表得2676.4 1.08 1.82x y A m m i cm i cm ===即:8881.5[]1001.0811060.4[]1001.82ox x x oy y y l i l i λλλλ===≤====≤=由81.5x λ=查表得0.537ϕ=,则有:3325091.54[]2800.537676.4N M Pa M Pa A σσϕ===≤=⨯ 所以强度、刚度和稳定性均满足要求。

2.4端竖杆的选择及验算轴力59660N N =容许长细比[]100λ=; 计算长度99,110ox oy l cm l cm ==假设90λ=,钢材类型为16Mn,查表得10.483ϕ= 则有:2159660441.14[]0.483280n N A m m ϕσ===⨯ 99 1.190110 1.2290ox x oy y l i cml i cmλλ======所以初选2365∠⨯,间距8m m 。

查表得2676.4 1.08 1.82x y A m m i cm i cm ===即:9991.7[]1001.0811060.4[]1001.82ox x x oy y y l i l i λλλλ===≤====≤=由91.7x λ=查表得0.473ϕ=,则有:59660186.5[]2800.473676.4N M Pa M Pa A σσϕ===≤=⨯ 所以强度,刚度稳定性均满足要求。

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