钢结构设计原理课程设计计算说明书班级姓名学号指导教师《钢结构设计原理》课程设计一、设计目的1、巩固、提高、充实和运用所学的《钢结构》课程有关理论知识；2、培养和锻炼独立工作能力及分析和解决实际问题的能力；3、为将来毕业设计打下基础。
二、设计要求必须符合钢结构设计规范GBJ17-88规定的有关设计公式及设计内容。
三、设计题目按照表格中所给设计任务条件，进行简支钢板梁桥的主梁设计，截面都采用焊接双轴对称工型截面。
四、设计内容包括主梁的截面选择、变截面设计、截面校核、翼缘焊缝计算、腹板加劲肋配置、支座处支承加劲肋设计等内容，并画出设计后的主梁构造图。
五、已知条件跨度：14米 钢号：Q345 焊条号：E50 恒荷载标准值：88kNF F F FFF/2F/2L活载标准值：196kN 集中荷载个数：6个 集中荷载跨度C=2米六、其它说明1、恒、活荷载的分项系数分别为1.2、1.4；2、表中恒荷载标准值包括主梁上的次梁自重，且集中荷载F 是恒、活荷载通过次梁传到主梁上；3、主梁自重估计值均为m kN q /4=，且主梁钢板采用手工焊接；4、主梁允许最大挠度值[]400/1/=l v T ；5、主梁的截面建筑容许最大高度为mm 2500。
七、设计过程㈠主梁设计1主梁自重标准值m kN q GK /4=，设计值为m kN m kN q /8.4/42.1=⨯=。
则主梁最大剪力（支座处）为kN kN ql F V 6.11732148.438026226max =⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+⨯=+⨯=最大弯矩（跨中）为m kN m kN FF F F ql Rl M ⋅=⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯-⨯-⨯-⨯-⨯=-⨯-⨯-⨯--=4.444238033805380723808148.4214133035728222max采用焊接工字形组合截面梁，估计翼缘板厚度mm t f 16≥，故抗弯强度设计值2/295mm N f =。
计算需要的截面模量为 3336101434229505.1104.4442mm mm f M W x x x ⨯=⨯⨯==γ2、试选截面⑴确定腹板高度0h①建筑允许最大高度 mm h 2500max = ②按刚度条件，梁的最小高度为[]mm mm l v l f h T 12861400040010285.1295/10285.166min =⨯⨯⨯=⋅⨯=③经济梁高，按经验公式mm W h x ce 140130073=-⋅= 取梁的腹板高度为 mm h 14000= ⑵确定腹板厚度w t①按抗剪要求腹板厚度为 mm mm f h V t v w 6.51801400106.11732.12.130max =⨯⨯⨯=≥②按经验公式 ()cm cm h t w 1.111/14011/0==≥取腹板厚度 mm t w 12=⑶确定翼缘尺寸每个翼缘所需截面积为2230074446140012140010143426mm mm h t h W A w x f =⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯-⨯=-= 翼缘宽度为h/5b =～1400/5h/3=～2801400/3mm =～467mm 取320mm b =翼缘厚度为 mm mm b 3.23320/7444/A t f === 取26mm t =3、截面验算⑴梁的截面几何参数()mm mm t 145226214002h h 0=⨯+=⨯+= ()mm mm t h 14262/26214002/2h 01=⨯+=⨯+=()[]()4433303x 11204191408.302.14532121121I cm cm h t b bh w =⨯-⨯=⨯--=33x 154332.145112041922W cm cm h I x =⨯==mm 21t =w()()2204.3446.23221402.12A cm cm bt h t w =⨯⨯+⨯=+=⑵强度验算①验算抗弯强度22236x /295/1.274/101543305.1104.4442M mm N f mm N mm N W nx x =<=⨯⨯⨯==γσ ②验算抗剪强度()22243max /170/4.77/121011204193501270071326320106.1173V mm N f mm N mmN t I S v w x =<=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯==τ③主梁的支承处以及支承次梁处均配置支承加劲肋，故不验算局部承压强度（即0c =σ）。
④验算折算应力（腹板端部）()()22460max 1/277/1011204192/1400104.44422/mm N mm N I h M x =⨯⨯⨯==σ 224311/4.8/121011204197132632010190mm N mm N t I VS w x =⨯⨯⨯⨯⨯⨯==τ 则折算应力为222222121ZS /5.3241.1/4.277/4.832773mm N f mm N mm N =<=⨯+=+=τσσ⑶刚度验算全部永久荷载与可变荷载的标准值在梁跨中产生的最大弯矩为()kN kN R 1024154284284621=⨯++⨯=m kN m kN M k ⋅=⋅⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯-⨯-⨯-⨯⨯-⨯-⨯=5.23896284628462845.72842181542159302 []400162311011204191006.2483.114000105.23895483.15456=<=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯≈l v EI l M l v T x k T 4、变截面的设计⑴变截面位置和端部截面尺寸梁的截面在半跨内通常做一次改变，可以节约钢材，一般在距支座7/l 处改变截面比较经济。
此处的弯矩 m kN M ⋅='4.2270，剪力 kN V 4.1130=' 变截面所需的翼缘宽度363610330.729505.1104.2270mm mm f M W x ⨯=⨯⨯='='γ()()222362130********/6/140012145210330.7/6/mm mm h h t h W t b w =⨯-⨯⨯=-'='令厚度mm t 26=不变，采用mm b 200='仍满足各项要求。
⑵变截面后强度验算①变截面的几何参数()[]()[]494333031003.81400122001452200121121mm mm h t b h b I w x ⨯=⨯--⨯=-'-'='373910106.114521003.822mm mm h I W x x ⨯=⨯⨯='='()()363111071.32/1426262002/mm mm h t b S ⨯=⨯⨯='='36360011065.64140012214001071.342mm mm h t h S S w ⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+⨯=⋅⋅+'='②变截面强度验算a.验算抗弯强度22276/295/5.195/10106.105.1104.2270mm N f mm N mm N W M xx =<=⨯⨯⨯=''='γσb.验算抗剪强度222963/170/0.78/121003.81065.6104.1130mm N f mm N mm N t I S V v wx =<=⨯⨯⨯⨯⨯='''='τc.验算折算应力（腹板端部）()()229601/91.197/1003.82/1400104.22702/mm N mm N I h M x=⨯⨯⨯=''='σ 2296311/52.43/121003.81071.3104.1130mm N mm N t I S V wx =⨯⨯⨯⨯⨯='''='τ则折算应力为222222121/5.3241.1/8.211/52.43391.1973mm N f mm N mm N ZS =<=⨯+='+'='τσσ③变截面刚度验算跨中有6个间距（m C 2=）相等的集中荷载kN F k 284=,近似折算成均布荷载mm kN C F q k k /147522844=+=+=，变截面位置在距支座7/l 处，即7/1=α。
最大相对挠度为()[]4001415171347111003.81011204192.311011204191006.21400012438453412.31384539445333=<=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-'+=l v I I EI l q l v T x x X k T αα 5、翼缘焊缝设计 ⑴支座处mm mm f I S V h w f x f 39.12001003.84.11071.3106.11734.19631max =⨯⨯⨯⨯⨯⨯=''≥ ⑵变截面处mm mm f I S V h w f x f 14.22001011204194.171326320104.11304.1431=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯='≥'对于手工焊 mm t h f 65.7265.15.1max min =⨯=≥，采用 mm h f 10=。
㈡设计和布置其腹板加劲肋66/235807.11612/1400/0=>==y w f t h ，并且140/235170/0=<y w f t h ，应配置横向加劲肋。
按构造要求横向加劲肋的间距应为mm mm h a 70014005.05.00=⨯=≥，mm mm h a 28001400220=⨯=≤。
故在两个次梁与主梁连接处之间应增设一个横向加劲肋，加劲肋之间的间距取为mm a 2000=，加劲肋成对布置于腹板两侧，如图所示，1、计算区格腹板的局部稳定仅布置横向加劲肋，由于0=c σ，故按公式122≤⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛cr cr ττσσ进行计算。
2、临界应力计算⑴cr σ的计算：由于主梁受压翼缘扭转受到约束85.0799.023534517712/1400235177/0<=⨯==y wb f th λ 则2/295mm N f cr ==σ⑵cr τ的计算：0.14.11400/2000/0>==h a ，故 ()()8.028.12353452000/1400434.54112/1400235/434.541/2200>=⨯⨯+⨯=+=y ws f a h t h λ 则()[]()[]22/856.121/1708.028.159.018.059.01mm N mm N f v s cr =⨯-⨯-=--=λτ 4、加劲肋的设计横向加劲肋采用对称布置，其尺寸为 外伸宽度为mm mm h b s 7.864030140040300=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+≥取mm b s 90=。