【正文】 ................................................ 67 上平縱聯(lián)連接計(jì)算 ................................................................................ 67 上平縱聯(lián)斜桿 E1—EE2.............................................................. 67 上平縱聯(lián)斜桿 E3—EE4.............................................................. 71 下平縱聯(lián)連接計(jì)算 ................................................................................ 74 下平縱聯(lián)斜桿 A1—AA2 ............................................................ 74 制動(dòng)聯(lián)結(jié)系計(jì)算 .................................................................................... 77 第 8 章計(jì)算機(jī)建模分析驗(yàn)算 .............................................................................. 78 計(jì)算機(jī)導(dǎo)出模型 .................................................................................... 78 計(jì)算機(jī)檢算分析 .................................................................................... 78 結(jié)構(gòu)變形檢算 ........................................................................................ 80 結(jié)語 ........................................................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 參 考 文 獻(xiàn) .......................................................................................... 82 致 謝 ...................................................................................................... 83 附錄中文翻譯 ...................................................................................................... 84 附錄 3 英文原文 ................................................................................................ 103 上承式簡(jiǎn)支公路鋼桁架橋設(shè)計(jì) 1 第 1 章緒論 我國鋼橋的發(fā)展 我國鋼橋的發(fā)展經(jīng)歷了四個(gè)階段，每一個(gè)階段都意味著巨大的進(jìn)步，從小跨度到大跨度，從工藝簡(jiǎn)陋到追求藝術(shù)美觀?？梢哉f現(xiàn)階段我國現(xiàn)代鋼橋的技術(shù)水平已經(jīng)屬于國際先進(jìn)水平（鋼橋的設(shè)計(jì)理論、國產(chǎn)鋼材、制造及其安裝工藝、科研手段）。所以現(xiàn)階段我國主要致力于理論與實(shí)際現(xiàn)結(jié)合，如可靠度理論。 鋼橋的主要特點(diǎn) 鋼橋有如下特點(diǎn)： （ 1）跨越能力比較大。 （ 2）方便運(yùn)輸。 （ 3）最適合于工業(yè)化制造。 （ 4）安裝速度快。 （ 5）易修復(fù)和更換。 （ 6）鋼材易腐蝕，所以保養(yǎng)費(fèi)用比較高。 鋼橋的主要類型 （ 1）梁式體系 按力學(xué)圖式分為簡(jiǎn)支梁、連續(xù)梁、懸臂梁；按主梁的結(jié)構(gòu)形式分有板梁橋、桁架橋、箱梁橋、結(jié)合梁橋。 （ 2）拱式體系 按力學(xué)圖式分有推力拱和無推力拱；按拱肋的構(gòu)造形式分有板式、桁式、箱式。 （ 3） 組合體系 這類橋型包括吊橋和斜拉橋，都是利用高強(qiáng)度鋼索來承重，吊橋的承重構(gòu)件是高強(qiáng)度鋼索，恒載輕，跨越能力 大。斜拉橋的承重構(gòu)件是斜拉索和梁，其鋼梁可以是板式、桁式或箱式，恒載較輕，風(fēng)動(dòng)力性能較吊橋好，故發(fā)展很快。 上承式簡(jiǎn)支公路鋼桁架橋設(shè)計(jì) 2 第 2 章方案比選與橋型數(shù)據(jù) 設(shè)計(jì)基本資料 三跨上承式簡(jiǎn)支公路鋼桁架橋?yàn)?72m+96m+72m，采用無豎桿三角形桁式，桁高 ，節(jié)間長(zhǎng)度為 12m，主桁中心距均為 。設(shè)計(jì)分為 2 組，每組 1人。第 1 組：兩邊跨；第 2 組：中跨（本組設(shè)計(jì)中跨）。 道路等級(jí)：城市次干路 設(shè)計(jì)荷載：公路 1 級(jí) 設(shè)計(jì)車道：雙向兩車道 全橋長(zhǎng)： 8m? 12=96m,均采用無豎桿三角形桁架體系，節(jié)間長(zhǎng)度 12m，桁高，主桁中心距為 。 橋梁寬度 :(欄桿 )+（人行道） +（機(jī)動(dòng)車道） +（人行道） +（欄桿） = 設(shè)計(jì)車速 :30km/h 橋面縱坡： %，按照主橋跨中對(duì)稱布置 橋面橫坡：車行道 %雙向坡，人行道 %反向坡 通航要求：航道等級(jí)為 5 級(jí)，凈高不小于 5m，凈寬不小于 38m，最高通航水位 ，最低通航水位 。 設(shè)計(jì)水位：十年一遇洪水位 （黃海高程，對(duì)應(yīng)吳淞高程 ） 地震烈度：抗震設(shè)防烈度為 7 度，設(shè)計(jì)地震基本加速度值為 設(shè)計(jì)年限：橋梁設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為 100 年 方案的比選 鋼橋的分類很多，在方案比選的過程中選擇了如下三種橋型。 方案一： 剛架橋（如圖 ，圖中單位為米）。 上承式簡(jiǎn)支公路鋼桁架橋設(shè)計(jì) 3 圖 v 型剛架橋 方案二： 三跨拱橋（如圖 ，圖中單位為米）。 圖 三跨涵拱橋 方案三： 三跨上承式簡(jiǎn)支鋼桁架橋（如圖 ，圖中單位為米）。 圖 三跨上承式簡(jiǎn)支鋼桁架橋 方案對(duì)比： 剛架橋 梁墩柱剛性連接，梁因墩柱的抗彎而卸載，整個(gè)體系是壓彎結(jié)構(gòu)，也是有推力結(jié)構(gòu)。剛架橋的橋下凈空比拱橋大，在同樣凈空要求下可修建較小的跨徑。 拱橋 優(yōu)點(diǎn)是： 可實(shí)現(xiàn)的跨徑大，通航和瀉洪能力較強(qiáng)，堅(jiān)固耐用 ,就地取材 ,節(jié)約材料 ,形式優(yōu)美。 缺點(diǎn)是： 拱橋自重較大，對(duì)地基要求高，施工難度大，造價(jià)高； 上承式鋼桁架橋橋面系構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，橋跨主要承重結(jié)構(gòu)寬度可以做的小一些，因而節(jié)省墩臺(tái)圬工，且橋上視野開闊。由于對(duì)于橋下凈空沒有嚴(yán)格限制所以這里采用上承式簡(jiǎn)支鋼桁架橋。 缺點(diǎn)是橋面到梁底的 建筑高度 教大。 鋼桁架梁橋：（ 1）便于采用伸臂法架設(shè)鋼橋（ 2）具有較大的豎向剛度和橫向剛度。經(jīng)濟(jì)適用，簡(jiǎn)潔樸素，采用懸臂施工法，施工工藝比較簡(jiǎn)單，特征是水平方向 單維突出，坦平箭直，充分顯示了剛性。 上承式簡(jiǎn)支公路鋼桁架橋設(shè)計(jì) 4 橋型數(shù)據(jù)（設(shè)計(jì)為主跨） 邊跨計(jì)算跨徑 96m，分為 8 節(jié)，每節(jié) 12m，主桁 ，高跨比 1\，主桁中心距為 ，寬跨比 1\，如圖 （圖中單位為米）。 圖 主跨 上平縱聯(lián)的數(shù)據(jù)如圖 （圖中單位為米）。 12E 1 E 2 E 3 E 4 E 5 E 6 E 7 E 8 E 9EE 1 EE 2 EE 3 EE 4 EE 5 EE 6 EE 7 EE 8 EE 99612圖 上平縱聯(lián) 下平縱聯(lián)的數(shù)據(jù)如圖 （圖中單位為米）。 圖 下平縱聯(lián) 橋門架的數(shù)據(jù)如圖 （圖中單位為米）。 上承式簡(jiǎn)支公路鋼桁架橋設(shè)計(jì) 5 圖 橋門架 第三章 主桁架內(nèi)力計(jì)算 桿件內(nèi)力分析的基本假定 橋跨結(jié)構(gòu)本來是一個(gè)空間結(jié)構(gòu)，各桿件之間的相互連接是剛性連接。計(jì)算時(shí)將橋跨結(jié)構(gòu)分成若干個(gè)平面結(jié)構(gòu)：縱梁、橫梁、主桁、平縱聯(lián)、橫向聯(lián)結(jié)系、橋門架等，然后按承受各自平面上的荷載來計(jì)算桿件內(nèi)力。 將平面內(nèi)各桿件軸線所形成的幾何圖形作為該桁架的計(jì)算圖式，并假定桁架各節(jié)點(diǎn)均為鉸接。 當(dāng)同一桿件是兩個(gè)平面結(jié)構(gòu)所共同時(shí)，例如弦桿，它既是主桁平面內(nèi)的弦桿，又是平縱聯(lián)桁架片面內(nèi)的弦桿。計(jì)算時(shí)應(yīng)先將它在各個(gè)平面桁架內(nèi)的內(nèi)力求出，然后相加，以其代數(shù)和作為它的計(jì)算內(nèi)力。 次應(yīng)力 實(shí)際上的橋跨結(jié)構(gòu)是具有剛性連接的空間結(jié)構(gòu)，按上述假定所算出來的內(nèi)力必然產(chǎn)生一定的誤差，當(dāng)誤差較大時(shí)，應(yīng)進(jìn)行必要的教正。 由于橋跨的空間作用和節(jié)點(diǎn)的剛性連接所引起的對(duì)桿件內(nèi)力的影響，主要表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面： 由于 主桁弦桿變形所引起的平縱聯(lián)趕件的內(nèi)力； 橋面系的縱、橫梁和主桁弦桿的共同作用。在豎向荷載作用下，下弦桿將伸長(zhǎng)，這時(shí)，連接到下弦桿各節(jié)點(diǎn)的橫梁將隨著節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)而移動(dòng)，但卻受到縱梁的牽制。因此，縱梁將因橫梁的移動(dòng)受到拉力，橫梁則因縱梁的牽制而引起水平彎曲，弦桿的變形也將因而減小。這種共同作用通常應(yīng)在計(jì)算中加以考慮，但若縱梁的連續(xù)長(zhǎng)度不超過 m80 ，可不檢算橋面系與主桁的共同作用。 上承式簡(jiǎn)支公路鋼桁架橋設(shè)計(jì) 6 由橫梁主桁豎桿和橫向聯(lián)結(jié)系的楣部桿件所構(gòu)成的橫向框架。當(dāng)橫梁在豎向荷載作用下梁端發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，豎桿的上端和下端均將產(chǎn)生力矩。在設(shè)計(jì)豎桿時(shí)，要考慮此力矩的影響。 主桁各桿件是用許多高強(qiáng)度螺栓緊固在節(jié)點(diǎn)板上，形成剛性的連接，桿端不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，當(dāng)主桁在荷載作用下發(fā)生變形而節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，連接在同一節(jié)點(diǎn)的各桿件之間的夾角不能變化，迫使桿件發(fā)生彎曲，因而在主桁桿件內(nèi)產(chǎn)生附加的應(yīng)力（或稱“次應(yīng)力”）?！稑蛞?guī)》規(guī)定，若桿件高度與其長(zhǎng)度之比在連續(xù)橫梁中不超過 151 時(shí)，簡(jiǎn)支桁梁不超 過 101 時(shí)，可不考慮因節(jié)點(diǎn)剛性所產(chǎn)生的次應(yīng)力，故在桿件設(shè)計(jì)需控制這一比值。 主桁桿件內(nèi)力計(jì)算 主桁架采用無豎桿的三角形腹桿體系，節(jié)間長(zhǎng)度 12m，主桁架高度 ，高跨比為 1/。兩片主桁架中心距為 ，寬跨比 1/，橋面實(shí)際可用寬度為 12m。 根據(jù)規(guī)范規(guī)定：公路一級(jí)車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 qk=；集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 pk： 橋涵計(jì)算跨徑等于或大于 50m時(shí)， 360 kN/m；計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)，上述荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)乘以 的系數(shù)。 公路橋梁設(shè)置人行道時(shí)，應(yīng)同時(shí)計(jì)入人群荷載。 橋梁計(jì)算跨徑小于或等于 50m時(shí)，人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 kN/m 由于本世紀(jì)計(jì)算跨徑為 96m，用線性內(nèi)插法可知，計(jì)算人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 恒載假定 假設(shè)每片桁架重 ，橋面重 9kN/m，所以每片主桁架所承受恒載集度為 P=+=15kN/m 活載計(jì)算 在偏載最不利的情況下，按照杠桿原理算出汽車和人群荷載的橫向分布系數(shù)qm 和 cm 。 由于 96 8212LB ? ? ? ,所以可以按照偏心壓力法求橫向分布系數(shù)，求得： qm =， rm = 上承式簡(jiǎn)支公路鋼桁架橋設(shè)計(jì) 7 主桁桿件內(nèi)力計(jì)算 上弦桿 E1E2： 繪制上弦桿 E1E2 影響線（如圖 ，單位為米）： 96 1 圖 上弦桿 E1E2 的影響線 y= 影響線面積： Ω==()96= 恒載內(nèi)力： Np=pΩ=13()= 沖擊系數(shù)： 1 5 1 51 1 1 1 . 1 1 23 7 . 5 3 7 . 5 9 6L?? ? ? ? ? ??? 活載內(nèi)力： 均布荷載： (1 )qk q kN m q??? ? ?=()= 集中荷載： Npk=（ 1+μ） ξmqpky=360()= 人群荷載： Nrk=qrmrΩ=（ ） = 所以 Nk= Nqk+Npk+Nrk=()+()+()= 總內(nèi)力： N1=Np+Nk=()+()= 計(jì)算疲勞時(shí)，應(yīng)采用動(dòng)力運(yùn)營系數(shù)， f 1 8 1 81+ μ = 1 + = 1 + = 1 . 1 34 0 + L 4 0 + 9 6 且不考慮活載發(fā)展均衡系數(shù)（公路橋梁中大跨度者才會(huì)考慮到活載發(fā)展均衡系數(shù)），計(jì)算疲勞時(shí)的最大內(nèi)力為： 上承式簡(jiǎn)支公路鋼桁架橋設(shè)計(jì) 8 m a x ( 1 ) ( ) / ( 1 )( 2 5 5 . 8 4 ) 1 . 1 3 ( 1 5 1 . 5 6 1 0 8 . 3 7 ) / 1 . 1 1 2 ( 2 5 . 5 2 )5 4 3 . 6 1p f q k p k r kN N N N NkN??? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? 端斜桿 A1E1: 12 84 端斜桿 A1E1 的影響線 因?yàn)橛绊懼挥胸?fù)面積，所以不必考慮正面積。 影響線最大縱距： y= 影響線面積： Ω=96（ ） = 恒載內(nèi)力： Np=pΩ=14（ ） = 沖擊系數(shù)： 1+μ=1+15/（ +L） =1+15/(+96)= 活載內(nèi)力： 均布荷載：