目录欧阳歌谷（2021.02.01）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41.4荷载52.内力计算72.1荷载组合72.2内力93.主桁杆件设计113.1验算内容113.2截面几何特征计算113.3刚度验算153.4强度验算163.5疲劳强度验算163.6总体稳定验算173.7局部稳定验算184.挠度及预拱度验算194.1挠度验算194.2预拱度195.节点应力验算205.1节点板撕破强度检算205.2节点板中心竖直截面的法向应力验算215.3腹杆与弦杆间节点板水平截面的剪应力检算226.课程设计心得231.设计资料1.1基本资料(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0.460.460.010.0120.460.0122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斜杆E0A1用户H型0.460.60.0120.020.60.026斜杆A1E2用户H型0.460.440.010.0120.440.0127斜杆E2A3用户H型0.460.460.010.0160.460.0168斜杆A3E4用户H型0.460.440.010.0120.440.0129竖杆用户H型0.460.260.010.0120.260.01210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0.10.10.010.010.0 116横联下横撑和斜杆用户双角0.080.1250.010.010.0 117上平联用户T型0.2520.240.0120.012 18纵梁间水平斜杆用户角钢0.10.10.010.01 19纵梁间横向连接用户角钢0.090.090.0090.009 20制动撑架用户T型0.160.180.010.011.3单元编号(1)主桁单元编号(2)桥面系单元编号(3)主桁纵向联结系单元编号(4) 主桁横向联结系单元编号1.4 荷载(1) 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3=25kN m γ。

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%。

10.250725/43.75/q kN m kN m =⨯⨯=那么，每片纵梁承担21.875kN/m 的荷载。

(3) 桥面铺装不计外侧护墙和内侧护栏基座的作用，沥青混凝土容重3=23kN m γ，防水混凝土容重3=24kN m γ。

则二期恒载集度为：2(0.09230.0524)7/22.89/q kN m 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10.5/k q kN m =，集中荷载标准值360180180(485)352505k P kN -=+⨯-=-，计算剪力效应时，上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。

(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：=10.548+35210%=85.6P kN ⨯⨯制（） 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：013wh d wh F k k k W A =22d d V W gγ= 21002V W gγ=2510d V k k V =0.00010.012017Z e γ-=式中：wh F ——横桥向风荷载标准值（kN ）；0W ——基本风压（2/kN m ），查表取南京市50年一遇的风压0.42/kN m ； d W ——设计基准风压；wh A ——横向迎风面积（2m ），按桥跨结构各部分的实际尺寸计算； 10V ——桥梁所在地区的设计基本风速（/m s ），查表取27.1/m s ）；d V ——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（3/kN m ）； 0k ——设计风速重现期换算系数，此处取0.9；3k ——地形、地理条件系数，查表取为1.00； 5k ——阵风风速系数，按B 类地表取1.70；2k ——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；1k ——风载阻力系数，查表取1.8；g ——重力加速度，取9.812/m s 。

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：2. 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：2.2内力内力计算均采用Midas/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：承载能力极限状态基本组合轴力包络承载能力极限状态基本组合弯矩-y包络包络承载能力极限状态基本组合弯矩-z包络包络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，但不考虑活载发展系数)。

列车竖向活载包括竖向动力作用时，应将列车竖向静活载乘以运营动力系数(1+μf)。

同时，焊接及非焊接(栓接)构件及连接均需进行疲劳强度检算，当疲劳应力均为压应力时，可不检算疲劳。

疲劳计算采用动力运营系数。

其值按下式计算：141140f Lμ+=++ 式中： L —桥梁跨度（m ），承受局部活载杆件为影响线加载长度；f μ—活载冲击力的动力系数。

141411110.16 1.16404048f L μ+=+=+=+=++ 3. 主桁杆件设计3.1 验算内容根据主桁杆件受力性质的不同，分别对相应杆件进行下表所列项目的检算。

项目 验算内容 验算杆件类型12 3 4 5刚度 局部稳定 整体稳定 强度 疲劳各类杆件 压杆 压杆 各类杆件出现拉应力的受循环荷载杆件用试算法设计各类杆件的步骤：a) 参考性质相近（只内力性质及大小，杆长及截面式样，材料和连接方式）的已有设计资料，初步拟定截面尺寸；b) 根据初步拟定的截面尺寸，算出进行各类检算所需的截面几何特征数据； c) 按上表要求进行各项检算。

如初选截面不合适，则进行修改，重新计算，直至符合要求；d) 为了减少杆件类型，以简化制造，同类杆件的内力相差不大者应尽量采用相同的截面。

3.2 截面几何特征计算(1) 下弦杆E2E4选用腹板1-436×12，翼缘2-460×20；每侧有4排栓孔，孔径d ＝23cm; 毛截面2246243.6 1.2236.32m A cm =⨯⨯+⨯= 栓孔削弱面积224 2.2 2.340.48A cm ∆=⨯⨯⨯=净截面面积2236.3240.48195.84j mA A A cm=-∆=-=(2)下弦杆E0E2选用腹板1-436×12，翼缘2-460×12；每侧有4排栓孔，孔径d＝23cm; 毛截面2246 1.243.61154mA cm=⨯⨯+⨯=栓孔削弱面积224 1.4 2.325.76A cm∆=⨯⨯⨯=净截面面积215425.76128.24j mA A A cm=-∆=-=(3)上弦杆A1A3选用腹板1-436×12，翼缘2-460×20；每侧有4排栓孔，孔径d＝23cm; 毛截面2246243.6 1.2236.32mA cm=⨯⨯+⨯=栓孔削弱面积224 2.2 2.340.48A cm∆=⨯⨯⨯=净截面面积2272.2440.48195.84j mA A A cm=-∆=-=(4)上弦杆A3A3选用腹板1-412×20，翼缘2-460×24；每侧有4排栓孔，孔径d＝23cm; 毛截面2246 2.441.2 2.0303.2mA cm=⨯⨯+⨯=净截面面积2303.247.84255.36j mA A A cm=-∆=-=(5)斜腹杆E0A1选用腹板1-420×12，翼缘2-600×20；每侧有4排栓孔，孔径d＝23cm; 毛截面2260 2.042.0 1.2290.4mA cm=⨯⨯+⨯=栓孔削弱面积224 2.2 2.340.48A cm∆=⨯⨯⨯=净截面面积2290.440.48249.92j mA A A cm=-∆=-=(6)斜腹杆A1E2选用腹板1-436×10，翼缘2-440×12；每侧有4排栓孔，孔径d＝23cm; 毛截面2244 1.243.61149.2mA cm=⨯⨯+⨯=栓孔削弱面积224 1.4 2.325.76A cm∆=⨯⨯⨯=净截面面积2149.225.76123.44j mA A A cm=-∆=-=(7)斜腹杆E2A3选用腹板1-428×10，翼缘2-460×16；每侧有4排栓孔，孔径d＝23cm; 毛截面2246 1.642.8 1.0190mA cm=⨯⨯+⨯=净截面面积219033.12156.88j mA A A cm=-∆=-=(8)斜腹杆A3E4选用腹板1-436×10，翼缘2-440×12；每侧有4排栓孔，孔径d＝23cm;毛截面2244 1.243.61149.2mA cm=⨯⨯+⨯=栓孔削弱面积224 1.4 2.325.76A cm∆=⨯⨯⨯=净截面面积2149.225.76123.44j mA A A cm=-∆=-=(9)竖杆选用腹板1-436×10，翼缘2-260×12；每侧有4排栓孔，孔径d＝23cm;毛截面2226 1.243.61106mA cm=⨯⨯+⨯=栓孔削弱面积224 1.4 2.325.76A cm∆=⨯⨯⨯=净截面面积210625.7680.24j mA A A cm=-∆=-=利用Midas计算截面特征，如下表：特征下弦杆下弦杆上弦杆上弦杆斜腹杆斜腹杆斜腹杆斜腹杆竖杆3.3 刚度验算(1) 下弦杆E2E4利用迈达斯计算截面特性有432451.38z I cm = 杆件自由长度600z l cm =11.77z i cm 60050.98[]10011.77z z z l i λλ===≤= 验算通过。