【導讀】XX大學畢業(yè)設計(論文)

　　

【正文】 標值最大，將集中力 kP 加到該節(jié)點處，在 2 號輔助墩和左主塔之間的右半跨（ 節(jié)點 16 和 21 之間） ， XX大學畢 業(yè)設計 (論文 ) 32 2502550751001251501752001 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77節(jié)點號 圖 5—11 汽車活載下 117 單元的影響線 （單位 kN 10－ 2） 主跨跨中部分（ 節(jié)點 32 和 48 之間）， 右塔和 3 號輔助墩之間的左半跨（ 節(jié)點 59 和64 之間 ） 分別布滿均布荷載 kq ，計算求得跨中處下弦控制桿件（ 117 單元）的 內(nèi) 力 ： 軸力： N= 彎矩： M= mkN? 三、 求列車活載下的內(nèi)力 （一） 用移動荷載法求 跨中下弦控制桿件（ 117 單元）在列車活載作用下的影響線。 如圖 5—12 所示 25025507510012515017520081 86 91 96 101 106 111 116 121 126 131 136 141 146 151 156節(jié)點號 圖 5—12 列車活載下 117 單元的影響線 （單位 kN 10－ 2） XX大學畢 業(yè)設計 (論文 ) 33 使用換算荷載，在 主跨跨中部分（ 節(jié)點 111 和 127 之間） 布滿均布荷載。 把節(jié)點112 和 127 之間的曲線用三角形代替。 ? ＝ =168m , 查表得 K=， 跨中下弦控制桿件（ 117 單元）的 內(nèi) 力 軸力： N=K? = =。 彎矩： M= mkN? (二 ) 用移動荷載法求支座上弦控制桿件（ 21 單元）在列車活載作用下的影響線， 如圖 5—13 所示： 105051015202530354045505581 86 91 96 101 106 111 116 121 126 131 136 141 146 151 156節(jié)點號 圖 5—13 列車活載下 21 單元的影響線 （單位 kN 10－ 2） 使用換算荷載，在 2 號輔助墩和左塔（節(jié)點 88 和 102）之間，在主跨的左半跨部分（節(jié)點 102 和 118 之間），右塔和 3 號輔助墩（節(jié)點 138 和 150）之間，分別布滿均布 荷載。把節(jié)點之間的曲線用三角形代替。 查表得 1K =， 2K = kN/m， 3K = kN/m 上弦控制桿件（ 21 單元）的內(nèi)力 軸力： ????????????? KKKN 彎矩： M= mkN? XX大學畢 業(yè)設計 (論文 ) 34 第六章 結(jié)構(gòu)驗算 第一節(jié) 內(nèi)力檢算 對 鋼桁架結(jié)構(gòu)，內(nèi)力一般由支座處的上弦和跨中出的下弦控制。因此，本文 主要對 支座處的中桁上弦桿件和跨中出的中桁下弦桿件進行內(nèi)力檢算。 一 、 上弦桿件檢算 （一） 支座處 21 單元 截面面積 A＝ ㎡ 慣性矩 33I ＝ 4m 查《鐵路鋼橋設計規(guī)范》 得 Q370qE 容許應力值 ??? ＝ 220 MPa （二）計算沖擊系數(shù) １．汽 車活載沖擊系數(shù) 查《公路橋涵設計通用規(guī)范》得： 有輔助墩的斜拉橋的豎向彎曲基頻 f = l150 l －主跨跨徑 (m) f =504150 = z? ﹤ z? 所以 汽車活載沖擊系數(shù) 1? = ２．列車活載沖擊系數(shù) 按鐵路規(guī)范，沖擊系數(shù) 2? ＝ L?4028 ＝ 1824028? ＝ 其中 L 為影響線加載長度 （三 ） 內(nèi)力組合 １．軸力 按照《公路橋涵設計通用規(guī)范》的承載能力極限狀態(tài)設計，采用基本組合。 恒載和加初索力作用 下 支座上弦控制桿件（ 21 單元）的軸力 1N =－ kN 汽車活載作用下 支座上弦控制桿件（ 21 單元）的軸力 2N = kN 列車活載作用下 支座上弦控制桿件（ 21 單元）的軸力 3N = kN udS0? = )( 2211110 KKG SSN ???? ?? = [（ ） + + ] = kN XX大學畢 業(yè)設計 (論文 ) 35 ２．彎矩 按照《公路橋涵設計通 用規(guī)范》的承載能力極限狀態(tài)設計，采用基本組合。 恒載和加初索力作用 下 支座上弦控制桿件（ 21 單元）的彎矩 1M = mkN? 汽車活載作用下支座上弦控制桿件（ 21 單元）的 彎矩 2M = mkN? 列車活載作用下支座上弦控制桿件（ 21 單元）的 彎矩 3M = mkN? udS0? = )( 2211110 KKG SSN ???? ?? = [ + + ] = mkN? ３．拉彎組合 5 3 1 7 4 4 7 0 0 81 9 5 5 2 5 3 9m a x ??????? yIMAN?MPa ? ??? ＝ 220 MPa 所以 支座處 上弦控制桿 件（ 21 單元） 內(nèi)力滿足要求。 二 、下弦桿件檢算 （一）跨中處 下弦控制桿件（ 117 單元） 截面面積 A＝ ㎡ 慣性矩 33I ＝ 4m 查《鐵路鋼橋設計規(guī)范》得 Q370qE 容許應力值 ??? ＝ 220 MPa （二）計算沖擊系數(shù) １．汽車活載沖擊系數(shù) 查《公路橋涵設計通用規(guī)范》得： 有輔助墩的斜拉橋的豎向彎曲基頻 f = l150 l －主跨跨徑 (m) f =504150 = z? ﹤ z? 所以汽車活載沖擊系數(shù) 1? = ２．列車活載沖擊系數(shù) 按鐵路規(guī)范，沖擊系數(shù) 2? ＝ L?4028 ＝ 1684028? ＝ 其中 L 為影響線加載長度 （三）內(nèi)力組合 １．軸力 XX大學畢 業(yè)設計 (論文 ) 36 按照《公路橋涵設計通用規(guī)范》的承載能力極限狀態(tài)設計，采用基本組合。 恒載和 加初索 力作用 下 跨中下弦控制桿件（ 117 單元）的軸力 1N = 汽車活載作用下 跨中下弦控制桿件（ 117 單元）的軸力 2N = kN 列車活載作用下 跨中下弦控制桿件（ 117 單元）的軸 力 3N = kN udS0? = )( 2211110 KKG SSN ???? ?? = ( + + ) = kN ２．彎矩 按照《公路橋涵設計通用規(guī)范》的承載能力極限狀態(tài)設計，采用基本組合。 恒載和加初索力作用 下 支座上弦控制桿件（ 21 單元）的彎矩 1M = mkN? 汽車活載作用下支座上弦控制桿件（ 21 單元）的彎矩 2M = mkN? 列車活載作用下支座上弦控制桿件（ 21 單元）的彎矩 3M = mkN? udS0? = )( 2211110 KKG SSN ???? ?? = [ + + ] = mkN? ３．拉彎組合 2 1 6 . 2 5 20 . 8 71 5 0 5 4 6 9 83 4 8 9 7 9 9 . 4 1 1m a x ??????? yIMAN?MPa ? ??? ＝ 220 MPa 所以 支座處 下跨中下弦控制桿件（ 117 單元） 內(nèi)力滿足要求。 第二節(jié) 疲勞 檢算 作用在大跨度鋼橋上的動荷載使鋼橋結(jié)構(gòu)中的應力反復變化，會使鋼橋結(jié)構(gòu)在應力集中 處或存在缺陷處的局部產(chǎn)生微小裂紋并使裂紋發(fā)生擴展，最終導致 疲勞 破壞。鐵路橋梁由于活載所占比例較大，疲勞問題更為突出。因此，疲勞驗算在鋼橋設計中是不可忽略的內(nèi)容，疲勞由應力幅控制。 一 、 上弦桿件 21 單元疲勞檢算 21 單元為拉－壓循環(huán)以拉為主（－ 1﹤ ? ﹤ 0） 查《鐵路鋼橋設計規(guī)范》得 疲勞檢算公式： ? ??????? ??? tnd )( m i nm a x XX大學畢 業(yè)設計 (論文 ) 37 上式中： d? —— 雙線修正系數(shù)， 取 n? —— 損傷修正系數(shù)，取 t? —— 板厚修正系數(shù)，當板厚 t=28㎜ ﹥ 25㎜時， t? =4 /25t = ? ??? —— 常幅 容許應力 幅，查得 ? ??? ＝ MPa max? = MPa ???????? ? 7 4 4 9 9101 9 5 5 2 0 9 3m i n?－ MPa 計算 得： )( m inm a x ???? ?nd = = MPa t? ? ??? = = M ? ??????? ??? tnd )( m inm a x 所以 上弦桿件 21 單元疲勞檢算 滿足要求。 二 、 下弦桿件 117 單元疲勞檢算 117 單元 為拉－拉 循環(huán)以拉為主（ ? ﹥ 0） 查《鐵路鋼橋設計規(guī)范》得 疲勞檢算公式： ? ??????? ??? tnd )( m i nm a x 上式中： d? —— 雙線修正系數(shù)，取 n? —— 損傷修正系數(shù)，取 t? —— 板厚修正系數(shù)，當板厚 t=40 ㎜ ﹥ 25㎜時， t? =4 /25t = ? ??? —— 常幅 容許 應力 幅，查得 ? ??? ＝ MPa max? = MPa ??????? ? 5 0 3 2 0103 4 8 2 0 8 0 3m i n? 計算得： )( m inm a x ???? ?nd = = MPa t? ? ??? = = MPa ? ??????? ??? tnd )( m inm a x 所以 上弦桿件 117 單元疲勞檢算 滿足要求。 XX大學畢 業(yè)設計 (論文 ) 38 第三節(jié) 剛度檢算 斜拉橋（除了具有剛性拉桿或拉板者外）都屬于纜索支承的柔性結(jié)構(gòu)，而鐵路橋梁對剛性的要求較高，所以鐵路斜拉橋或公鐵兩用斜拉橋的設計往往由剛度控制。 主跨跨中垂直撓度值最大， 本文主要利用 該值 對其進行剛度檢算。 一 、 中桁上弦 控制節(jié)點（ 40） 的垂直撓度值 １．由 計算 可知： 在恒載和初索力的作用下 上弦控制節(jié)點（ 40） 的垂直 向下 撓 度值 1y? ＝ . ２ ．由 計算 可知： 在汽車活載作用下 上弦控制節(jié)點（ 40） 的垂直向下?lián)隙戎?2y? ＝ ３ ．由 計算 可知： 在列車活載作用下 上弦控制節(jié)點（ 40） 的垂直向下?lián)隙戎?3y? ＝ ４． 中桁上弦 控制節(jié)點（ 40） 的垂直撓度值： y? ＝ 1y? ＋ 2y? ＋ 3y? ＝ m 二 、 中桁下弦 控制節(jié)點（ 119） 的垂直撓度值 １．由 計算 可知： 在恒載和初索力的作用下 下弦控制節(jié)點（ 119） 的垂直向下?lián)隙戎?1y? ＝ . ２． 由 計算 可知： 在汽車活載作用下 下弦控制節(jié)點（ 119） 的垂直向下?lián)隙戎?2y? ＝ ３． 由 計算 可知： 在列車活載作用下 下弦控制節(jié)點（ 119） 的垂直向下?lián)隙戎?3y? ＝ ４． 中桁 下弦控制節(jié)點（ 119） 的垂直撓度值： y? ＝ 1y? ＋ 2y? ＋ 3y? ＝ 三 、剛度檢算 《斜拉橋橋設計規(guī)范》規(guī)定：鋼主梁斜拉橋 400Lf ? 其中 f 為主梁豎向變形， L 為中跨跨徑。 f = 400504? = 所以，剛度檢算滿足要求。 XX大學畢 業(yè)設計 (論文 ) 39 第七 章 性能評價 一 、 恒載內(nèi)力 該斜拉橋主桁在自重和恒載作用下， 作用到各個節(jié)點的集中力大小相差不大，計算 后可看到桿件內(nèi)力相差很明顯。 其中主跨跨中處的六個節(jié)間和主塔橫梁附近的兩個節(jié)間的桿件的軸力較為突出。 給斜拉索施加上 初張力后，控制桿件（主跨跨中的下弦和支座處的上弦）的內(nèi)力發(fā)生較大變化。 二、 活 載內(nèi)力 本文按照 《公路橋涵設計通用規(guī)范》（ JTGD602020） 和《鐵路橋涵設計基本規(guī)范》 分別 取用汽車活載和列車活載，計算得到的控制桿件的內(nèi)力 檢算 后均 滿足要求。而該斜拉橋 的 設計行車速度： 貨車按 I 級鐵路速度標準，客運專線 200Km/h 以上，速度高于現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的。列車活載的沖擊系數(shù)要大一些， 控制桿件的內(nèi)力可能更大，還需要進一步檢算。 三、結(jié)構(gòu)剛度 鐵路斜拉橋或公鐵兩用斜拉橋的設計往往由剛度控制。 本文施加初張 力的方法是一次到位，沒有考慮 分段施工時的初張 力調(diào)整。將恒載作用下的索力與活載作用下的索力的一半 之和作為初索力施加到斜拉索上，檢算后跨中最大撓度可以滿足要求。為了保證行車平順，要滿足最大縱坡限制要求，盡量減小梁端轉(zhuǎn)角。 四 、 不妥 之處 本文在建模時將主桁結(jié)構(gòu)離散為桿