48米单线铁路下承式栓焊简支梁主桁设计目录第一部分设计说明书一、设计资料----------------------------4二、钢梁上部总体布置及尺寸拟定--------------------------41、钢桁架梁桥的优缺点--------------------------42、设计假定和计算方法---------------------------43、主桁杆件截面选择---------------------------54、节点设计原则---------------------------55、设计思路和步骤----------------------------56、参考文献 ----------------------------6第二部分设计计算书一、打开软件-----------------------------------7二、创建模型-----------------------------------71．设定造作环境-----------------------------------72．定义材料和截面-----------------------------------73．建立节点和单元-----------------------------------84．输入边界条件-----------------------------------85．输入荷载（1）——加载自重--------------------------------9 6．运行结构分析（1）-----------------------------------107．查看结果-----------------------------------108．输入荷载（2）——活载添加-------------------------------12 9．运行结构分析（2）----------------------------------1310．查看结果-----------------------------------13三、主力求解-----------------------------------141．冲击系数-----------------------------------142．活载发展均衡系数-----------------------------------143．活载产生内力-----------------------------------14四、横向附加力产生主桁内力计算---------------------------------151．由已知条件确定横向控制力--------------------------------15 2．用软件计算横向力作用下的桁架杆件内----------------------16 3．桥门架效应计算------------------------------17五、纵向荷载产生主桁内力计算--------------------------------18六、内力组合----------------------------------19七、截面验算----------------------------------211．验算内容----------------------------------212．主桁杆件截面几何特征计算---------------------------------21 3．主桁杆件截面验算----------------------------------24八、节点设计计算与验算---------------------------------27第一部分设计说明书一、设计资料1. 设计规范：《铁路桥梁设计规范》2. 活载等级：中—活载3. 结构轮廓尺寸：计算跨度48米，桥全长48.6米，桁高11米，主桁中距5.75米，节间长度8米，倾斜角809.0sin 1-=θ4．材料：主桁采用16Mnq 钢，板厚限于24mm ，高强螺栓用40B 钢5．连接：工厂焊接，工地栓接，基本参数为：栓直径23mm ，预紧力200KN ，摩擦系数0.456．恒载：钢桥桥面为明桥面，双侧人行道，自重按34KN/m 计，风力为1000KN/m*m二、钢梁上部总体布置及尺寸拟定一、钢桁架梁桥的优缺点钢桁架梁桥具有自重轻、跨度大，结构形式更趋于合理，形成更多优美、实用的体系等优点。
钢结构的构件适合于工业化制造与标准设计，便于运输和安装，施工期限短，不受季节限制。
如果意外遭到破坏，可以更换损坏构件，容易修复。
钢桁架梁桥的主要缺点是：构件容易锈蚀，需要定期检查、除锈、油漆，维护费用高；列车过桥时，钢桥发出的噪音大，而且随着车速的提高更加明显。
二、设计假定和计算方法由于本设计中所有干见的高度不超过其长度的十分之一，根据《桥规》规定，不考虑节点刚性次应力。
所有杆件按照桁架单元建立模型，不考虑杆件的压弯、拉弯效应。
三、主桁杆件截面选择根据相关同类设计资料，如下选择杆件四、节点设计原则钢桁梁的节点构造和受理相当复杂，它连接了位于主桁平面、平纵联平面和横联平面三个正交平面的杆件，这些杆件的内力通过节点取得平衡。
节点将不同受力类型的杆件联结成一个空间稳定的结构，它是钢桁梁不可缺省的部分。
在设计节点时，应注意：各杆件截面中心线应尽量在节点处交于一点，杆端连接螺栓群的合力线尽量与杆件截面重心线重合。
主桁杆件的杆端螺栓数用等强度法计算，联结系杆件杆端螺栓数用内力法计算。
弦杆拼接处，节点板强度一般不够，需要设置内拼接板加强。
所有杆件应尽量向节点中心靠拢，连接螺栓应布置紧凑。
五、设计思路和步骤1．初步选定截面；2．桁架节点单元编号或者用软件建模；3．分析受力情况；4．用软件求解主力作用下主桁内力；5．求解附加力作用下主桁内力；6．内力组合，求解出控制内力；7．计算各杆件的几何尺寸并且根据杆件受力特性分别验算强度、刚度、稳定性等；8．计算设计要求的螺栓数量及布置，绘制节点图。
六、参考文献1．《现代钢桥》吴冲主编人民交通出版社 20062．《桥梁工程》夏禾主编高等教育出版社 2011 3．《桥梁工程》裘伯永等中国铁道出版社 20044．《钢桥》李富文等中国铁道出版社 19935．《钢桥》徐君兰等人民交通出版社第二部分设计计算书一、荷载计算一、打开软件二、创建模型1. 设定造作环境文件/新项目文件/保存（钢桥）2．定义材料和截面材料/添加〉类型〉钢材；钢材规范〉GB（S）；数据库〉16Mnq 截面/添加〉用户定义；并按下列拟定截面输入一片梁模型创建单元编号：3.建立节点和单元建立节点输入第一点（0，0，0）且复制6次间距 8, 0, 0输入下一点（8，11，0）且复制4次间距 8, 0, 0；建立单元按要求创建，并且使每一个单元的截面材料属性与前面定义的保持一致4、输入边界条件1定义X、Z的平动约束，7定义Z的平动约束，见下图5．输入荷载（1）——加载自重（A）选择：荷载/自重静力荷载工况：名称〉桁架杆件自重；类型〉恒荷载（D）自重系数：z=-1操作：添加（B）其他恒载：参照已有的设计资料，估计取值联结系2.8kN/m桥面系7.1kN/m高强螺栓0.5kN/m检查设备1.0kN/m桥面重5kN/m所以，每片主桁除了桁架杆件自重以外，承受恒载强度为p=0.5*（2.8+7.1+0.5+1.0）+5=10.7 kN/m选择：荷载/梁单元荷载（标准）静力荷载工况：名称〉桁架其他恒载；类型〉恒荷载（D）如下图：5、运行结构分析6、查看结果选择结果〉输出文本结果，截取桁架杆架在自重作用下的内力列表如下：查看桁架在自重作用下的变形和杆件内力图：8、输入荷载（2）——活载添加选择：荷载/移动荷载分析数据/移动荷载规范/China 选择：荷载/移动荷载分析数据/车道/添加车道名称〉01车道荷载分布〉车道单元车辆移动方向〉往返偏心距离〉2.875 米桥梁跨度〉48米选择〉两点,输入坐标选择：荷载/移动荷载分析数据/车辆/用户定义荷载类型〉列车特殊车辆〉铁路普通活载类型车辆荷载〉车辆荷载名称〉中-活载列车荷载〉（以中-荷载的一半的值进行加载）选择：荷载/移动荷载分析数据/移动荷载工况9、运行结构分析（2）10、查看结果选择结果〉输出文本结果，截取桁架杆架在活载下的内力列表如下：按默认形式打印桁架单元的内力单位体系: kN , m ______________________________单元材料截面工况内力-I 内力-J ------ ------ ------ -------- ---- ----------- -----------1 1 3 桁架001 162.2 162.22 13 桁架001 162.2 162.23 14 桁架001 285.5 285.54 1 4 桁架001 285.5 285.55 1 3 桁架001 162.2 162.26 1 3 桁架001 162.2 162.27 1 1 桁架001 -253.8 -253.88 1 2 桁架001 -253.8 -253.89 1 2 桁架001 -253.8 -253.810 1 1 桁架001 -253.8 -253.811 1 5 桁架001 -275.8 -275.812 1 8 桁架001 97.1 97.113 1 6 桁架001 155.7 155.714 1 8 桁架001 0.0 0.015 1 7 桁架001 -53.9 -53.916 1 8 桁架001 87.2 87.217 1 7 桁架001 -53.9 -53.918 1 8 桁架001 0.0 0.019 1 6 桁架001 155.7 155.720 1 8 桁架001 97.1 97.121 1 5 桁架001 -275.8 -275.8（将上列值填入表二第 1 项） 三、主力求解 1、冲击系数μ+1根据《桥规》，冲击系数L++=+402811μ上弦杆，下弦杆，斜杆，L 取跨度318.148402811=++=+μ将1.318填入表二第2项2、活载发展均衡系数根据《桥规》，所有杆件因活载产生的轴向力、弯矩、剪力在计算主力组合时，均应乘以活载发展局衡系数)(611a a m -+=η，其中m a 为全部杆件中a 中的最大值+0.3046kN N a )1(μ+=计算结果填入表二第四项 3、活载产生内力将计算了均衡系数的活载内力填入表二第8项表二主桁杆件主力结果列表四、横向附加力产生主桁内力计算1、由已知条件确定横向控制力任务书给定风力为KPamKNWy98.010002==，横联尺寸如上图：则上平纵联所受风荷载：()()()[]321'2.04.015.04.0h h h h W k y a ++⨯⨯-+⨯=()[]34.029.12.06.0115.04.098.0++⨯⨯+⨯⨯=m KN 71.2=下平纵联所受风荷载：()()()[]321'0.14.015.04.0h h h h W k y e ++⨯⨯-+⨯=()[]34.029.116.0115.04.098.0++⨯⨯+⨯⨯=m KN 91.4=根据《桥规》，上平纵联摇摆力m KN m KN k za 71.21.15.52.0'<=⨯= 下平纵联摇摆力m KN m KN k ze91.45.55.50.1'>=⨯=故上平纵联按风力计算内力，下平纵联按列车摇摆力计算内力。