【正文】 3 英文原文 ................................................................................................ 103 上承式簡支公路鋼桁架橋設(shè)計 1 第 1 章緒論 我國鋼橋的發(fā)展 我國鋼橋的發(fā)展經(jīng)歷了四個階段，每一個階段都意味著巨大的進步，從小跨度到大跨度，從工藝簡陋到追求藝術(shù)美觀。 （ 2）方便運輸。 （ 6）鋼材易腐蝕，所以保養(yǎng)費用比較高。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)動力性能較吊橋好，故發(fā)展很快。 道路等級：城市次干路 設(shè)計荷載：公路 1 級 設(shè)計車道：雙向兩車道 全橋長： 8m? 12=96m,均采用無豎桿三角形桁架體系，節(jié)間長度 12m，桁高，主桁中心距為 。 上承式簡支公路鋼桁架橋設(shè)計 3 圖 v 型剛架橋 方案二： 三跨拱橋（如圖 ，圖中單位為米）。 拱橋 優(yōu)點是： 可實現(xiàn)的跨徑大，通航和瀉洪能力較強，堅固耐用 ,就地取材 ,節(jié)約材料 ,形式優(yōu)美。 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。 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）。 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算圖式，并假定桁架各節(jié)點均為鉸接。 由于橋跨的空間作用和節(jié)點的剛性連接所引起的對桿件內(nèi)力的影響，主要表現(xiàn)在下列幾個方面： 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。 上承式簡支公路鋼桁架橋設(shè)計 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。因此，當(dāng)主桁在荷載作用下發(fā)生變形而節(jié)點轉(zhuǎn)動時，連接在同一節(jié)點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”）。 根據(jù)規(guī)范規(guī)定：公路一級車道荷載的均布荷載標準值為 qk=；集中荷載標準值為 pk： 橋涵計算跨徑等于或大于 50m時， 360 kN/m；計算剪力效應(yīng)時，上述荷載標準值應(yīng)乘以 的系數(shù)。 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： Nqk=（ 1+μ） ξmqqkΩ=（ ） = 集中荷載： Npk= （ 1+μ ） ξmqpky=360 （ ） = 人群荷載： Nrk=qrmrΩ=（ ） = 總內(nèi)力： NI= Nqk+Npk+Nrk+ Np== 計算疲勞時，應(yīng)采用動力運營系數(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考慮到活載發(fā)展均衡系數(shù)），計算疲勞時的最大內(nèi)力為： 上承式簡支公路鋼桁架橋設(shè)計 9 m a x ( 1 ) ( ) / ( 1 )64 5. 12 1. 13 ( 35 1. 69 33 4. 94 ) / 1. 11 2 60 .8 614 13 .5 6p f q k p k r kN N N N NkN??? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ??? 斜桿 A2E2： 斜桿 A2E2 的影響線 由于影響線有正面積有負面積，要分別計算。 同理可求的： 上弦桿 E2E3， E3E4， E4E5的弦桿內(nèi)力依次為： 下平縱聯(lián)弦桿 下弦桿 A1A2 影響線： o6 7812 下弦桿 A1A2 影響線 下平縱聯(lián)弦桿 A1A2 ，對 O 點的力矩影響線縱距為： y= 6 78 ? ? m 影響限面積： ΩM== 弦桿內(nèi)力為： N’W= 2 . 4 2 5 2 3 3 . 9 4 4 4 . 3 21 2 . 8MB ?? ? ? ?kN 同理可求得： 下平縱聯(lián)弦桿 A2A3， A3A4， A4A4， 的內(nèi)力依次為： ， ，上承式簡支公路鋼桁架橋設(shè)計 14 。制動力 T 的大小按布滿全跨靜活載的 10%或 7%（與離心力或沖擊力同時計算）計算。其余弦桿的制動內(nèi)力可按同樣的方法求得，依次為：E1E2= ， E2E3= ， E4E5= ， A1A2= ，A2A3= ， A3A4= ， A4A5， = 。f NI或 計算內(nèi)力 (kN) 疲勞 內(nèi)力 (kN) E1E2 96 275.52 285.45 1.112 1.13 9 E2E3 96 745.08 750.93 1.112 1.13 1501.32 E3E4 96 987.84 990.8 1.112 1.13 1973.14 E4E5 96 1337.28 1334 1.112 1.13 2671.38 A1E1 96 552.96 662.24 1.112 1.13 1418.40 E2A1 96 2 4 1.112 1.13 0 A2E2 1 464.52 629.47 1.125 1.15 1093.99 E3A2 8 2 7 1.125 1.15 9 上承式簡支公路鋼桁架橋設(shè)計 19 3 1.29 1.41 A3E3 1 277.34 301.54 1.14 1.26 8 E4A3 8 4 4 1.14 1.16 6 1.23 1.26 A4E4 25． 12 4 1 1.19 1.22 286.91 1.162 1.18 5 E5A4 7 1 1.162 1.18 192.61 1.19 1.22 A1A2 96 4 1.112 1.13 4 A2A3 96 8 1114.57 1.112 1.13 4 A3A4 96 1182.72 1220.01 1.112 1.13 3 A4A4 96 1263.36 1308.63 1.112 1.13 9 圖表 2： 桿件 風(fēng)力所生內(nèi)力(kN) 橋門架效應(yīng)所生內(nèi)力(kN) 制動力所生內(nèi)力(kN) E1 ? ? ? 上承式簡支公路鋼桁架橋設(shè)計 20 E2 E2E3 ? 0 ? E3E4 ? 0 ? E4E5 ? 0 ? A1A2 ? ? ? A2A3 ? 0 ? A3A4 ? 0 ? A4A4 ? 0 ? 第 4 章主桁桿件的截面設(shè)計與驗算 主桁桿件的截面形式與尺寸 一般情況下主桁主要有兩類組成，包括 H 形截面和箱形截面。 該桿件是端下弦桿，除了設(shè)計內(nèi)力外，還要受到由于制動力產(chǎn)生的附加彎矩作用，故先按疲勞強度設(shè)計截面，再按拉彎構(gòu)件進行強度檢算。 下弦桿都是受拉桿件，內(nèi)力較大且反復(fù)變化，一般由疲勞強度控制設(shè)計。 強度檢驗： maxjNA?? 1 0 a 1 .25 200 MP a13192 ?? ? ? ? (符合 ) 由于實際凈截面面積大于所需凈截面面積，疲勞強度自動滿足，故不必再檢算。 水平板： 1—436mm10mm； 每側(cè)布置 4 排栓孔，孔徑 d=23mm； 提供毛截面面積： 215400mmmA ? 栓孔削弱的面積： 28 2 3 1 2 2 2 0 8 m mA? ? ? ? ? 凈截面面積： 22– 1 3 1 9 2 m m 9 4 9 1 . 8 1 m mjmA A A? ? ? ? 截面提供的慣性矩： 8 4 8 46 . 2 3 0 1 1 0 m m , 1 . 9 4 6 7 1 0 m mxyII? ? ? ? 回轉(zhuǎn)半徑： 2 0 3 m m 1 1 2 .4 3 m mxyrr??， （ 3）進行強度和剛度檢驗。 （ 1）計算所需的凈截面面積。 剛度檢算： oxxxIr?? =120xx/=[λ]=100 oyyyIr?? =120xx/=[λ]=100 (符合 ) 上弦桿的設(shè)計 上弦桿計算穩(wěn)定需用到： 整體穩(wěn)定 : ? ?1mNA ??? 局部穩(wěn)定 :bbtt??????? 剛度驗算公式 : ? ???? 上弦桿 E1E2 的設(shè)計 設(shè)計資料 : 設(shè)計最大內(nèi)力： –,桿件幾何長度： 12m，材料 Q345qD?！稑蛞?guī)》規(guī)定：當(dāng)長細比 50?? 時， 豎板： 230 1 1 . 5 1 0 . 1 4 5 1 5 . 7 120bt ?? ? ? ? ? (符合 ) 水平板： 420 3 5 0 .4 1 0 4 0 .612bt ?? ? ? ? ? (符合 ) （ 5）剛度檢算。桿件計算長度 12mox oyl l l? ? ? ，長細比： oxxxIr?? 120xx ?? oyyyIr?? 9000 ?? 由 ?? 查表知 1 ? ? ,則 1 mNA? 1 0 MP a 200 MP 21232?? ? ?? (符合 ) （ 4）局部穩(wěn)定檢算。桿件計算長度 12mox oyl l l? ? ? ，長細比： oxxxIr?? 120xx ?? oyyyIr?? 9000 ?? 由 ?? 查表知 1 ? ? ,則 上承式簡支公路鋼桁架橋設(shè)計 31 1 mNA? 1 0 MP a 200 MP 21232?? ? ?? (符合 ) （ 4）局部穩(wěn)定檢算。 （ 1）選取 H 形截面，假設(shè) 60?? ，查表得出 1 ? ? ，根據(jù)公式計算出： ? ?1m NA ??? 3 226 71 .38 1 0 19 72 4 m 77 20 0???? (2)選取 H 形截面，各部尺寸為： 4 6 01246020yyxx 上弦桿 E4E5 的截面形式 豎板： 2—460mm20mm； 水平板： 1—420mm12mm； 每側(cè)布置 4 排栓孔，孔徑 d=23mm； 提供毛截面面積： 223440mmmA ? 栓孔削弱的面積： 28 2 3 1 2 2 2 0 8 m mA? ? ? ? ? 凈截面面積： 上承式簡支公路鋼桁架橋設(shè)計 32 22– 2 1 2 3 2 m m 1 9 7 2 9 . 5 4 m mjmA A A? ? ? ?（符合） 截面提供的慣性矩： 8 4 8 49 . 6 4 6 5 1 0 m m , 3 . 2 4 4 5 1 0 m mxyII? ? ? ? 回轉(zhuǎn)半徑： 2 0 2 .8 6 m m 1 1 7 .6 5 m mxyrr??， （ 3）整體穩(wěn)定檢算。 承受異號反復(fù)應(yīng)力的斜桿，除靜力強度、穩(wěn)定性及剛度外，還應(yīng)驗算疲勞強度。 水平板： 1—436mm10mm； 每側(cè)布置 4 排栓孔，孔徑 d=23mm； 提供毛截面面積： 214920mmmA ? 栓孔削弱的面積： ΔA=82312=2208mm2 凈截面面積： 22– 1 2 7 1 2 m m 3 7 3 1 . 2 2 m mjmA A A? ? ? ? 截面提供的慣性矩： Ix=108mm4， Iy=108mm4 回轉(zhuǎn)半徑： 2 0 0 .3 6 m m 1 0 6 .8 6 m mxyrr??， (3)剛度檢算。 該斜桿是受拉兼受壓桿件，由疲勞強度控制設(shè)計