中南大学_课程设计_钢桥中南大学土木建筑学院桥梁方向钢桥课程设计说明书姓名：班级：学号：指导老师：年月钢桥课程设计任务书一、设计目的：跨度L=42米单线铁路下承载式简支栓焊钢桁梁桥部分设计。

二、设计依据：1. 设计《规范》现行桥规，也可采用铁道部1986TB12-85《铁路桥涵设计规范》简称《老桥规》。

2. 结构基本尺寸计算跨度L=42m；桥跨全长L=42.10m；节间长度d=7.00m；主桁节间数n=6；主桁中心距B=5.75m；平纵联宽B=5.30m；主桁高度H=12.00m；纵梁高度h=1.45m；纵梁中心距b=2.00m；3. 钢材及其基本容许应力：杆件及构件——16Mna；高强螺栓——40B；精制螺栓——ML3；螺母及垫圈——45号碳素钢；铸件——ZG25；辊轴——锻钢35钢材的基本容许应力参照1986年颁布的《铁路桥涵设计规范》。

4. 结构的连接方式：桁梁杆件及构件，采用工厂焊接，工地高强螺栓连接；人行道托架采用精制螺栓连接；焊缝的最小正边尺寸参照《桥规》；高强螺栓和精制螺栓的杆径为Φ22，孔径d=23mm；5. 设计活载等级——标准中活载6. 设计恒载主桁P3=16.8kN/m；联结系P4=2.85kN/m；桥面系P2=7.39kN/m；高强螺栓P6=(P2+P3+P4)×3%；检查设备P5=1.00kN/m；桥面P1=10.00kN/m；焊缝P7=(P2+P3+P4)×1.5%；计算主桁恒载时，按每线恒载P=P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7。

三、设计内容：1. 主桁杆件内力计算，并将计算结果汇整于2号图上；2. 围绕E2节点主桁杆件截面选择及检算；3. 主桁E2节点设计及检算；4. 绘制主桁E2节点图(3号图)。

四、提交文件：1．设计说明书；2． 2、3号图各一张。

要求：计算正确，书写条理清楚，语句通顺；结构图绘制正确，图纸采用的比例恰当，线条粗细均匀，尺寸标准清晰。

第一章 设计依据一、设计规范中华人民功和国铁道部1986年《铁道桥涵设计规范》（TBJ2—85），以下简称《桥规》。

二、钢材杆件 16锰桥（16Mnq ） 高强螺栓 40硼（40B ）螺母垫圈 甲45（A45） 焊缝 力学性能不低于基材精制螺栓 铆螺3（ML3） 铸件 铸钢25п（ZG25∏）琨轴 35号缎钢（DG35）三、连接方式工厂连接采用焊接，工地连接采用高强螺栓连接，人行道托架工地连接采用精制螺栓连接，螺栓孔径一律为d 23mm =,高强螺栓杆径为22Φ。

四、容许应力16Mnq 钢的基本容许应力：轴向应力 []200MPa σ= 弯曲应力 []210w MPa σ=剪应力 []120MPa τ=端部承压（磨光顶紧）应力[]300c MPa σ=，疲劳容许应力及其它的容许应力见《桥规》。

五、计算恒载计算主桁时（每线）：主桁316.8/P KN m =；联结系4 2.85/P KN m =； 桥面系27.39/P KN m =；高强螺栓()62343%0.8112/P P P P KN m =++⨯=；检查设备5 1.00/PKN m =；桥面110.00/P KN m =； 焊缝()7234 1.5%0.4056/P P P P KN m =++⨯=；计算主桁恒载时，按每线恒载123456739.2568/P P P P P P P P KN m =++++++=。

六、活载等级按“中华人民共和国铁路标准活载（中—活载）”。

标准活载的计算图式见《桥规》。

七、结构尺寸计算跨度L 42m =；桥跨全长L 42.10m =；节间长度d 7.00m =；主桁节间数n 6=；主桁中心距B 5.75m =；平纵联宽0B 5.30m =；主桁高度H 12.00m =；纵梁高度h 1.45m =；纵梁中心距b 2.00m =；斜杆长度 S 13.89m =； 斜杆倾角θ sin 0.8639θ= cos 0.5040θ=斜撑倾角α sin 0.6036α= cos 0.7973α=其它见尺寸图：桥门架结构图第二章 主桁架杆件内力计算一、内力的组成：主桁杆件的内力有以下几部分组成：竖向恒载所产生的内力p Np N p =∑Ω静活载内力k Nk N k =Ω竖向活载产生的内力：(1)k N ημ+横向风力（或列车摇摆力）所产生的内力w N 仅作用在上下弦杆，横向风力通过桥门架效应在端斜杆和下弦杆所产生的内力w N '；纵向制动力所产生的内力t N 。

根据《桥规》规定，设计时候杆件轴力应该按下列情况考虑：主力I N =P N +(1)k N ημ+主力加风力（或摇摆力）N ∏ ='1()1.2I w w N N N ++主力+制动力N ∏I =1()1.25I t N N + 主桁杆件除述轴力外，还要受到弯矩作用，如节点刚性引起的次弯矩，风力和制动力在某些杆件中引起的弯矩等，这些弯矩在检算杆件截面时应和轴力一起考虑，由于本设计所有杆件的高度均不超过长度的1/10，故根据《桥规》规定。

不考虑节点刚性的次内力。

主桁各杆的内力图2和表1。

二、影响线三、恒载所产生的内力根据第一章所提供的资料，，每片主桁所承受的恒载内力：()1234567119.63/2P P P P P P P P kN m =++++++=恒载布满全跨，故恒载为：上弦杆31A A ：19.63(16.33)320.6p N P KN =Ω=⨯-=-∑下弦杆'22E E ：19.63(18.375)360.7p N P KN =Ω=⨯+=∑下弦杆02E E 为：19.63(10.21)200.4p N P KN =Ω=⨯+=∑端斜杆10A E ：19.63(20.26)397.7p N P KN =Ω=⨯-=-∑斜杆21E A ：19.63(12.154)238.6p N P KN =Ω=⨯=∑斜杆23E A ：19.63(4.05)79.5p N P KN =Ω=⨯-=-∑吊杆：19.63(7)137.41p N P KN =Ω=⨯+=∑四、活载所产生的内力：1.换算均布活载是影响线加载长度L 与顶点位置α二者的函数，它们之间的函数关系反映在《桥规》附录所列的公式以及表中，根据L 与α从该表中查得每线换算的均布活载K ，除以2得每片主桁承受的换算的均布活载。

下弦杆件'22E E 为例L 42m = 0.5α= 0.595.7/K KN m =0.50.547.85/K K KN m ==斜杆21E A 为例133.6L m = 0.167α= 0.167106.7/K KN m = 0.1670.553.35/K KN m = 28.4L m = 0.167α= 0.167152.67/K KN m = 0.1670.576.33/K KN m = 其余各杆件类似，不再赘述。

2.静活载所产生的内力为了求得最大活载内力，换算均布活载K 应布满同号影响线全长。

上弦杆31A A ：48.91(16.33)798.7k N k KN =Ω=⨯-=-∑下弦杆'22E E ：47.85(18.375)879.24k N k KN =Ω=⨯+=∑下弦杆02E E ：54.22(10.21)553.59k N k KN =Ω=⨯+=∑吊杆：62.5(7)437.5k N k KN =Ω=⨯+=∑再以斜杆21E A 为例，产生最大的活载内力的加载情况有两种：活载布满后段L1，长度产生最大的压力，活载布满左段L2长度产生最大的拉力，故分别加载后得： 斜杆21E A ：153.35(12.94)690.35k N k KN =Ω=⨯+=∑276.33(0.81)61.83k N k KN =Ω=⨯-=-∑斜杆23E A ：161.87(3.24)200.6k N k KN =Ω=⨯+=∑256.7(7.3)413.9k N k KN =Ω=⨯-=-∑端斜杆10A E ：51.35(20.257)1040.13k N k KN =Ω=⨯-=-∑3.冲击系数 1μ+根据《桥规》规定，钢桁梁的冲击系数1μ+按下式计算：281140Lμ+=++ 式中L 对于主要杆件（弦杆、斜杆）为跨长，对于次要杆件（挂杆、立杆）等于影响线长度 弦杆，斜杆及支座冲击系数为：2811 1.341540Lμ+=+=+ 挂杆的冲击系数：2811 1.518540Lμ+=+=+ 4.活载发展的均衡系数η《桥规》要求：所有杆件因活载产生的轴向力，弯矩，剪力在计算主力的组合时： 均应乘以活载发展均衡系数η：()a a m -61+1=η ()kpN N a μ+=1下弦杆'22E E ：360.70.30581.3415*879.24a == 1η=上弦杆31A A ：320.60.29921.3415*(798.7)a -==- ()0.30580.2992 1.0011η1=1+-=6下弦杆02E E ：200.40.26981.3415*553.59a == ()0.30580.2698 1.0060η1=1+-=6端斜杆10A E ：397.70.28501.3415*(1040.13)a -==- ()0.30580.2850 1.0035η1=1+-=6斜杆21E A ：()238.60.25761.3415*690.35238.6 2.87661.3415*61.83a ⎧⎫=⎪⎪⎪⎪=⎨⎬⎪⎪=--⎪⎪⎩⎭ ()()110.30580.2576 1.00806110.3058 2.8766 1.53046η⎧⎫+-=⎪⎪⎪⎪=⎨⎬⎪⎪++=⎪⎪⎩⎭ 斜杆23E A ：()79.50.29541.3415*200.679.50.14321.3415*413.9a -⎧⎫=-⎪⎪⎪⎪=⎨⎬-⎪⎪=-⎪⎪⎩⎭()()110.30580.2954 1.10026110.30580.1432 1.02716η⎧⎫++=⎪⎪⎪⎪=⎨⎬⎪⎪+-=⎪⎪⎩⎭ 竖杆11E A ：137.410.20681.5185*437.5a == ()0.30580.2068 1.0165η1=1+-=65.活载产生的内力:考虑冲击作用和活载发展的均衡系数在内时,活载所产生的内力为()k N μη+1上弦杆件31A A :()()1.0011 1.3415798.71072.63k N KN ημ1+=⨯⨯-=下弦杆件:'22E E()1 1.3415879.241179.50k N KN ημ1+=⨯⨯=02E E() 1.0060 1.3415553.59747.10k N KN ημ1+=⨯⨯=端斜杆件10A E :()()1.0035 1.34151040.131400.22k N KN ημ1+=⨯⨯-=-斜杆:21E A()k N μη+1= 1.0080*1.3415*690.35933.511.5304*1.3415*(61.83)126.94KN KN =⎧⎫⎨⎬-=-⎩⎭23E A()k N μη+1= 1.1002*1.3415*200.6296.071.0271*1.3415*(413.9)570.29KN KN =⎧⎫⎨⎬-=-⎩⎭五、横向荷载(风力或摇摆力)所产生的内力1.横向荷载计算主桁的上下弦杆兼为上下平纵联的弦杆,端斜杆又是桥门架的腿杆, 横向风力或摇摆力作用在桥上时,将在这些杆件中产生内力。