【正文】 較多，理論和技術(shù)也相對(duì)比較成熟。由于現(xiàn)今交通運(yùn)輸量大幅增長(zhǎng)、行車密度及車輛載重日益增加，現(xiàn)役鋼橋中有相當(dāng)一部分已滿足不了承載能力和使用性能上的運(yùn)營(yíng)要求。依據(jù)《鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范》及《鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)該鋼橋采用 增加重力式橋墩的方法進(jìn)行加固，并給出相應(yīng)的加固設(shè)計(jì)計(jì)算。一跨為預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋，跨度為 米。由于鋼橋服役年限較長(zhǎng)，且橋上交通運(yùn)輸量的逐年增長(zhǎng)及運(yùn)輸速度的不斷提高，橋梁安全運(yùn)營(yíng)可能存在隱患。經(jīng)分析驗(yàn) 算每片上承式簡(jiǎn)支鋼桁梁 加固方案合理、能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)定的加固要求，加固后該橋的承載力能滿足目前及今后重載運(yùn)營(yíng)指標(biāo)，符合設(shè)計(jì)任務(wù)的要求。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)有鐵路鋼橋 3300 多座，其中將近有一半是解放前建造的，而且其中絕大多數(shù)是中小跨度的橋梁，跨度小于32m 的鋼橋約占鋼橋總數(shù)的 70 %，這些橋梁大多數(shù)修建時(shí)采用的設(shè)計(jì)荷載等級(jí)低，用現(xiàn)行的荷載等級(jí)檢驗(yàn)大都承載 力不足。改變結(jié)構(gòu)體系的加固方法也有不少運(yùn)用，如加桁片、增加支墩等對(duì)提高橋梁的剛度和豎向承載力有很大的作用，重載運(yùn)輸下鐵路簡(jiǎn)支鋼桁梁橋加固設(shè)計(jì) 7 但用這些方法時(shí)還要考慮到實(shí)際狀況是否允許 ，要因地制宜。且有較完整的理論體系。因此 1957 年，對(duì)兩根下弦桿利用四根高強(qiáng)鋼筋施加了預(yù)應(yīng)力。為了減小鋼筋的下垂，在中間每隔 設(shè)置一個(gè)永久性的柔性支撐。 其目的主要有以下幾個(gè)方面： （ 1）通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基本理論知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，使學(xué)生受到工程技術(shù)和科學(xué)技術(shù)的基本訓(xùn)練以及工程技術(shù)人員所必需的綜合訓(xùn)練。該橋建于 1960 年， 該橋上部結(jié)構(gòu)是由 264 米的簡(jiǎn)支上承式鋼桁梁橋 +127 米的預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋組成。在縱梁腹板側(cè)面每隔 4m 處安裝有懸臂托架，人行道安裝在懸臂托架上。 線路情況：該橋是單線、平坡（ 4‰）直線橋梁。具體表現(xiàn)為：鋼桁梁部分節(jié)點(diǎn)板有撕裂裂紋，部分鉚釘脫落，較多鉚釘有一定銹蝕，個(gè)別鉚釘銹蝕非常嚴(yán)重。 2．出圖內(nèi)容 1）全橋加固總體布置圖； 2）節(jié)點(diǎn)構(gòu)造圖； 3）結(jié)構(gòu)加固局部構(gòu)造圖 。縱梁間的中心距為 2m,梁高 ，每跨 8m,共計(jì) 8 跨。主桁由上弦桿、下弦桿、腹桿組成。為了方面說(shuō)明，現(xiàn)將橋梁的布置示意圖列如下： 圖 111 橋面系 重載運(yùn)輸下鐵路簡(jiǎn)支鋼桁梁橋加固設(shè)計(jì) 11 圖 112 縱橫梁側(cè)立面圖 圖 113 上平縱聯(lián)平面圖 圖 114 主桁側(cè)立面圖 圖 115 上 平縱聯(lián)平面圖 圖 11 橋梁的布置示意圖 重載運(yùn)輸下鐵路簡(jiǎn)支鋼桁梁橋加固設(shè)計(jì) 12 主桁桿件截面組成表 主桁桿件均為組合桿件，桿件 F2， S2， S4， F4 均帶綴板，為工字型截面，桿件 F3 帶綴板為箱形截面，其它桿件均為實(shí)腹工字型截面桿件。 重載運(yùn)輸下鐵路簡(jiǎn)支鋼桁梁橋加固設(shè)計(jì) 28 圖 212 橫梁截面圖（尺寸單位： mm） 截面組成： 4 100 100 12?? ? ? 1 1440 10?? 毛截面積： 24 ( 1 0 1 0 1 . 2 ) 1 . 2 1 4 4 1 2 3 4 . 2 4mA c m? ? ? ? ? ? ? ? 對(duì) x 軸慣性矩： 3 3 32 2 41 14 4 10 66 .9 4 10 71 .9 = 68 63 01 .4012 12 12xI c m? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?（ + ） + （ + ） 對(duì) y 軸慣性矩： 3 3 32 2 4144 1 104 4 10 = 12 12yI c m? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?（ + ） + （ + ） 栓孔損失面積： 22 2 .3 3 .4 1 5 .6 4A cm? ? ? ? ? 栓孔損失慣性矩： xI?? 242 2 . 3 3 . 4 6 6 . 5 6 9 1 6 3 . 9 9 cm? ? ? ? 得 凈 截 面 幾 何 特 性 值 ： cm? cm? cm? 重載運(yùn)輸下鐵路簡(jiǎn)支鋼桁梁橋加固設(shè)計(jì) 29 圖 213 縱梁截面圖（尺寸單位： mm） 截面組成： 4 150 100 14?? ? ? 1 1440 9?? 毛截面積： 24 ( 1 5 1 0 1 . 4 ) 1 . 4 1 4 4 0 . 9 2 6 1 . 7 6mA c m? ? ? ? ? ? ? ? 對(duì) x 軸慣性矩： 3 3 32240 . 9 1 4 4 1 . 4 8 . 6 1 5 1 . 44 6 6 . 8 4 1 . 4 1 5 7 1 . 81 2 1 2 1 28 2 8 7 0 8 . 0 2xIcm? ? ?? ? ? ? ? ? ? ??（ + 1 . 4 8 . 6 ） + （ + ） 對(duì) y 軸慣性矩： 3 3 322144 154 4 15 12 12 12225 cm? ? ?? ? ? ? ? ? ? ??（ +1. 4 ） + （ + ） 栓孔損失面積： 21 7 .0 2 2 2 .3 3 .7A cm? ? ? ? ? 栓孔損失慣性矩： xI? 242 2 . 3 3 . 7 6 5 . 5 7 3 0 2 0 . 0 6 cm? ? ? ? ? 得 凈 截 面 幾 何 特 性 值 ： cm? cm? cm? 重載運(yùn)輸下鐵路簡(jiǎn)支鋼桁梁橋加固設(shè)計(jì) 30 上下平縱聯(lián)桿件截面幾何特性計(jì)算 制動(dòng)橫撐桿件截面組成： 2 120 80 10?? ? ? 毛截面幾何特性： 238mA cm? cm? cm? cm? cm? cm? 下平縱聯(lián)斜桿 22? 毛截面幾何特性： 222 2 .2 6 1 2 4 4 .5 2 2mA cm cm? ? ? 4891xI cm? cm? 圖 214 上平縱聯(lián)斜桿（尺寸單位： mm） 毛截面面積： 24 ( 7 . 5 7 . 5 0 . 8 ) 0 . 8 4 5 . 4 4mA c m? ? ? ? ? ? 對(duì) x 軸慣性矩： 33 220. 8 6. 7 6. 7 7. 5 0. 84 ( ) 0. 8 6. 7 ( 11 0. 8 ( ) 4 ( ) 7. 5 0. 8 ( 11 0. 4) )12 2 12xI ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 對(duì) y 軸慣性矩： 重載運(yùn)輸下鐵路簡(jiǎn)支鋼桁梁橋加固設(shè)計(jì) 31 33 226. 7 0. 8 0. 8 7. 5 7. 54 ( 6. 7 0. 8 ( 0. 8 0. 4 ) ) 4 ( 0. 8 7. 5 ( 0. 8 ) )12 12 2yI ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 圖 215 上平縱聯(lián)橫撐（尺寸單位： mm） 毛截面面積： 24 (1 0 7 . 5 0 . 8 ) 0 . 8 5 3 . 4 4mA c m? ? ? ? ? ? 對(duì) x 軸慣性矩： 33 220. 8 9. 2 7. 5 0. 84 ( ) 0. 8 9. 2 ( 11 0. 8 4. 6) 4 ( ) 7. 5 0. 8 ( 11 0. 4) )12 12xI ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 對(duì) y 軸慣性矩： 33 ( ( ) ) 4 ( ( ) )12 12 2yI ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 主桁桿件及縱橫梁毛截面幾何特性值匯總表 表 21 主桁桿件及縱橫梁毛截面幾何特性值匯總表 桿件 mA xI yI 重載運(yùn)輸下鐵路簡(jiǎn)支鋼桁梁橋加固設(shè)計(jì) 32 ( 2cm ) ( 4cm ) ( 4cm ) 1X 4X 2X 3X 5X 1S 3S 2S 4S 88 1F 2F 3F 4F 主桁桿件 因栓孔損失的 截面幾何特性值 計(jì)算 由于此鋼橋上的桿件連接都是采用鉚接的，桿件上 的鉚栓孔較多，因而其對(duì)桿件的凈截面積及慣性矩造成的損失挺大， 在進(jìn)行有限元建模時(shí)用的是桿件的凈截面幾何特性值，故在計(jì)算過(guò)程中需要除去栓孔所帶來(lái)的截面幾何特性值的損失。 小結(jié) 本節(jié)為了對(duì)以后對(duì)桿件應(yīng)力的檢算因此對(duì)橋梁的各個(gè)桿件的截面特性值進(jìn)行了計(jì)算，且一一匯列成表方便以后章節(jié)使用。 受壓桿件容許應(yīng)力折減系數(shù) ? 應(yīng)按桿件的長(zhǎng)細(xì)比 0? 確定?？紤]到受壓桿件穩(wěn)定性的要求，也需要計(jì)算桿件軸心受壓容許應(yīng)力這件系數(shù)，需要用到桿件長(zhǎng)細(xì)比，計(jì)算主桁桿件長(zhǎng)細(xì)比時(shí)其計(jì)算長(zhǎng)度應(yīng)按下表計(jì)算： 表 31 桿 件 彎曲平面 計(jì)算長(zhǎng)度 0l 主 桁 弦 桿 面內(nèi)及面外 l 端斜桿，端立桿，連續(xù)梁中間指點(diǎn)處立柱厚斜桿作為橋門架時(shí) 面內(nèi) 面外 l 桁 架 的 腹 桿 無(wú)相交和無(wú)交叉 面內(nèi) 面外 l 與桿件相交或相交叉（不包括與拉桿相交叉） 面內(nèi) 1l 面外 l 與拉桿相交叉 面內(nèi) 1l 面外 縱 向 及 橫 向 聯(lián) 無(wú)交叉 面內(nèi)及面外 2l 于拉桿相交叉 面內(nèi) 1l 面外 重載運(yùn)輸下鐵路簡(jiǎn)支鋼桁梁橋加固設(shè)計(jì) 37 結(jié) 系 與桿件相交叉或相交叉 （不包括與拉桿相交叉） 面內(nèi) 1l 面外 2l 受壓桿件截面的有效面積 0A 應(yīng)按式計(jì)算： 1）節(jié)點(diǎn)內(nèi) 0 gAA? 2）節(jié)點(diǎn)外 0 gAA?? 式中 ?—— 受壓桿件容許應(yīng)力折減 系數(shù)，應(yīng)按規(guī)范附錄表取值； gA —— 桿件的毛截面積（ 2cm ）。另外我們上述計(jì)算中所用的 x軸實(shí)際上對(duì)應(yīng)與有限元建模中局部坐標(biāo)系的 y軸，相應(yīng)的計(jì)算中 y 軸則對(duì)應(yīng)局部坐標(biāo)系 z 軸。 重載運(yùn)輸下鐵路簡(jiǎn)支鋼桁梁橋加固設(shè)計(jì) 19 第二章 橋梁各桿件截面幾何特性計(jì)算 主桁桿件截面幾何特性計(jì)算 依據(jù)《鐵路橋梁檢定規(guī)范》（以后簡(jiǎn)稱《檢規(guī)》）對(duì)桁架各桿件檢算時(shí) 需要先求出桿件截面毛截面面積及對(duì)自身對(duì)稱軸的慣性矩，在計(jì)算時(shí) 將不規(guī)則截面劃分成規(guī)則圖形，可運(yùn)用平行移軸定理求得。上平縱聯(lián)橫撐代號(hào) 20? ，上平縱聯(lián)斜桿代號(hào) 15? ， 11? ，16? ， 17? ， 18? ， 19? ， 制動(dòng)橫撐代號(hào) 1FC ， 1FC .下平縱聯(lián)平面圖下平縱聯(lián)橫撐代號(hào) 23? ， 37 ( )HS? 豎 桿 下 方 橫 撐下平縱聯(lián)斜桿代號(hào) 22? ， 21? ， 14? 。在桁架的每個(gè)上弦節(jié)點(diǎn)處都安裝有橫梁，梁高 ,共計(jì) 9片。 重載運(yùn)輸下鐵路簡(jiǎn)支鋼桁梁橋加固設(shè)計(jì) 10 第一章 全橋結(jié)構(gòu)及構(gòu)件圖 全橋構(gòu)造布置 此鐵路鋼橋?yàn)?64m 上承式鋼桁梁橋，共有 8 個(gè)節(jié)間，每個(gè)節(jié)間跨度為8m，主桁高度 8m。使該橋在重載運(yùn)輸作用時(shí)，能夠安全運(yùn)營(yíng)并滿足基本運(yùn)營(yíng)指標(biāo)。 地質(zhì)情況：河床為卵石土，基本承載力 o? =1000KPa。該橋下部結(jié)構(gòu)是由一個(gè)工字型墩身截面重力式橋墩、一個(gè)工字型墩身截面高墩及兩個(gè)橋臺(tái)組成。兩片主桁的中心間距為 4m，桁架高 8m，每跨鋼橋有 8 個(gè)節(jié)間，每個(gè)節(jié)間長(zhǎng)度 8m。 （ 3）初步掌握鋼桁梁橋檢算、加固設(shè)計(jì)流程和方法，嚴(yán)格要求學(xué)生，使學(xué)生在步入工作崗位后，可以較快的適應(yīng)工作，縮短理論到實(shí)踐的過(guò)渡時(shí)間。 課題目的及意義 本設(shè)計(jì)是土木工程橋梁專業(yè)方向畢業(yè)生在校期間最后一次全面性、總結(jié)性的教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)。八根鋼筋用液壓千斤頂同時(shí)進(jìn)行張拉。在橋建成之后一段時(shí)間，曾經(jīng)采用增加下部箱形截面對(duì)來(lái)原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行了加固。目前國(guó)內(nèi)還沒有關(guān)于預(yù)應(yīng)力加固鋼橋系統(tǒng)的研究成果，只有一兩篇文章涉及到此內(nèi)容，且研究?jī)?nèi)容的深度和廣度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。 本課題在國(guó)內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢(shì) 目前，我國(guó)加固鋼橋的方法主要可分為：不改變?cè)Y(jié)構(gòu)受力體系（如加大構(gòu)件截面、采用新材料等）、改變結(jié)構(gòu)受力體系（簡(jiǎn)支變連續(xù)、施加體外預(yù)應(yīng)力、增加主桁片、增加支墩、施加斜拉索等）。在橋梁工程中，鋼結(jié)構(gòu)得到廣泛的應(yīng)用。通過(guò)計(jì)算得出此鋼橋在重載作用下，下弦桿及部分節(jié)點(diǎn)板承載力不足。XX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)名稱 重載運(yùn)輸下的鐵路簡(jiǎn)支鋼桁梁橋加固設(shè)計(jì)