中南大学钢桥课程设计书姓 名： * 学 号： * 班 级： 土木*班指导老师： *20*年*月钢桥课程设计任务书一、设计目的： 跨度L=72m单线铁路下承载式简支栓焊钢桁梁设计二、设计依据： 1. 设计规范铁道部铁路桥涵设计基本规范（TB10002.1-2005）铁道部铁路桥梁钢结构设计规范（TB10002.2-2005）。 2. 结构基本尺寸计算跨度；桥跨全长；节间长度； 主桁节间数；主桁中心距；平纵联宽度；主桁高度；纵梁高度；纵梁中心距；主桁斜角倾角，。 3. 钢材及其基本容许应力：杆件及构件用Q345qD；高强度螺栓用20MnTiB钢；精制螺栓用BL3；螺母及垫圈用45号优质碳素钢；铸件用ZG25II；辊轴用锻钢35。钢材的基本容许应力参照铁路桥梁钢结构设计规范。 4. 结构的连接方式及连接尺寸： 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； 连接尺寸：焊缝的最小焊脚尺寸参照桥规； 高强螺栓和精制螺栓的杆径为22，孔径为d=23mm。 5. 设计活载等级：标准中活载 6. 设计恒载主桁，联结系； 桥面系；高强螺栓3%；检查设备；桥面； 焊缝。 计算主桁恒载时，按桥面全宽恒载。三、设计内容：1. 主桁杆件内力计算（全部），并将计算结果汇整于3号图上； 2. 主桁杆件截面设计与检算（交汇于E2节点的杆件）； 3. 主桁E2节点拼接计算与节点设计及检算； 4. 绘制主桁E2节点图(3号图)。四、提交文件：1. 设计说明书1份； 23号图2张。五、要求：1. 计算书条理清楚、语句通顺、计算正确；2. 结构图按绘制要求比例恰当、粗细线条明确、尺寸标注清楚、投影关系无误。目 录第一部分 设计依据 11第二部分 主桁架杆件内力计算 13一、内力的组成13二、恒载所产生的内力14三、活载所产生的内力14四、横向荷载(风力或摇摆力)所产生的内力16五、纵向荷载（制动力）所产生的内力19六、立柱内力11七、竖向荷载通过横向刚架作用在挂杆与立柱中引起的弯矩11八、主桁杆件的内力组合12第三部分 主桁杆件设计15一、主桁杆件的检算内容及设计步骤15二、主桁杆件截面几何特征计算15三、主桁杆件截面检算19四、杆端高强螺栓计算21第四部分 弦杆拼接计算24一、计算依据24二、拼接板截面24三、拼接螺栓24四、内拼接板长度25第五部分 节点板设计 25第六部分 节点板强度检算 26一、斜杆所引起的节点板撕裂强度检算26二、节点板竖直最弱截面的强度检算28三、节点板水平最弱截面撕破强度检算30参考文献 33第一部分： 设计依据一、设计规范中华人民共和国铁道部2005年铁路桥梁钢结构设计规范（TB10002.2-2005）；中华人民共和国铁道部2005年铁路桥涵设计基本规范（TB10002.1-2005），以下简称桥规。二、钢材 杆件 Q345qD。高强螺栓 20MnTiB钢。螺母垫圈 45号优质碳素钢。焊缝 力学性能不低于基材。精制螺栓 BL3。铸件 ZG25II。琨轴 锻钢35号。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。四、容许应力 Q345qD的基本容许应力：轴向应力 ；弯曲应力 ； 剪应力 ；端部承压（磨光顶紧）应力。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）：桥面 ；桥面系 ；主桁架 ；联结系 ； 检查设备 ；高强螺栓 3%；焊缝 。计算主桁恒载时，按桥面全宽恒载 。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；桥跨全长；节间长度； 主桁节间数；主桁中心距；平纵联宽度；主桁高度；纵梁高度；纵梁中心距；斜杆倾角，。其它尺寸 见图1：第二部分： 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,，静活载内力，；竖向活载产生的内力：横向风力（或列车摇摆力）所产生的内力，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；纵向制动力所产生的内力。根据桥规规定，设计时候杆件轴力应该按下列三种情况考虑：1、主力 2、主力+风力（或摇摆力） 3、主力+制动力 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。不考虑节点刚性次内力。主桁各杆的内力图2和表1。 影响响线计算公式 二、 弦杆 斜杆 挂杆 支座反力 二、恒载所产生的内力根据设计任务书所提供的资料，每片主桁所承受的恒载内力： 恒载布满全跨，故恒载内力为：下弦杆为：斜杆为：三、活载所产生的内力1. 换算均布活载换算均布活载是影响线加载长度与顶点位置二者的函数。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。根据与从该表中查得每线换算的均布活载，除以2即得每片主桁承受的换算的均布活载。 仍以下弦杆为例： 查表得 则。再以斜杆为例：，查表得 则。，查表得 则。2. 静活载所产生的内力为了求得最大活载内力，换算均布活载应布满同号影响线全长。下弦杆：再以斜杆为例，产生最大活载内力的加载情况有两种：活载布满后段长度产生最大压力，活载布满左段长度产生最大拉力。故分别加载后得：3. 冲击系数根据桥规规定，钢桁梁的冲击系数按下式计算：式中 除承受局部活载杆件为影响线加载长度外，其余均为桥梁跨度。弦杆、斜杆及支座冲击系数：挂杆的冲击系数：4. 活载发展的均衡系数桥规要求：所有杆件因活载产生的轴向力、弯矩、剪力在计算主力组合时，均应乘以活载发展均衡系数：式中 全部杆件值中代数值之最大者。下弦杆： 斜杆： 5. 活载产生的内力:考虑冲击作用和活载发展均衡系数在内时,活载所产生的内力为： 下弦杆： 斜杆： 四、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。(1) 横向风力作用下荷载计算根据桥规规定,风压强度按标准设计考虑。有车时，并不大于；无车时。式中： 风载体型系数； 风压高度变化系数； 主桁杆件计算由桥上有车时荷载组合控制，本设计中取。 风力在下平纵联（即桥面系所在平面）上的分配系数为1.0，在上平纵联上的分配系数为0.2。 对钢桁梁而言，横向风力的受风面积应按照桥跨结构理论轮廓面积乘以0.4。 列车受风面积应按3m高的长方带计算，其作用点在轨顶以上2m高度处。上、下平纵联单位长度上所受到的风荷载分别为：上平纵联： （）下平纵联： （）其中，为主桁高度，；为列车高度，；为桥面高度，；为桥面系高度，代入数值得：上平纵联风荷载：下平纵联风荷载：(2) 横向摇摆力作用下荷载计算根据桥规，列车横向摇摆力以水平方向垂直线路中心线作用于钢轨顶面，大小为。上、下平纵联分配到的横向摇摆力为：上平纵联摇摆力： 下平纵联摇摆力： 风力和摇摆力不同时计算，故在本设计中上、下平纵联均为风力控制设计。2. 横向荷载通过纵联在主桁杆件中所产生的内力计算上平纵联桁架时，可将桥门架做为其支点，计算下平纵联桁架时，支座为其支点，均不考虑中间横联的弹性支承作用。当纵联为交叉形桁架时，取二斜撑的交点为力矩中心，于是按照图3（下页）可以算出影响线面积及内力。影响线面积： 弦杆内力： 以下弦杆为例：图3 钢桁架所受横向荷载再以上弦杆为例：3. 横向荷载通过桥门架在主桁杆件中所产生的内力（如图4）图4 横向荷载作用下带桁式顶撑的刚架内力计算上平纵联作用于桥门架顶部的反力：桥门架腿杆反弯点距支座的距离：（参考标准桁梁取） 反力在端斜杆产生的轴力和弯矩、反力通过支座斜反力在下弦产生的轴力上平纵联反力在支座引起的竖向反力列车及桥面上风力在支座引起的竖向反力五、纵向荷载（制动力）所产生的内力按照桥规规定，制动力与冲击力同时计算时，制动力按竖向静活载重量的计算。静活载的位置应分别与各杆件残生最大活载内力时的实际活载位置一致。为简化计算，下面近似按图5的加载位置计算。图5 制动力在主桁杆件中所产生的内