1、xxxx 大學大學 畢業設計 設計名稱設計名稱 重載運輸下的鐵路簡支鋼桁梁橋加固設計重載運輸下的鐵路簡支鋼桁梁橋加固設計 姓 名 _ 學 號 _ 學 院 土木工程學院 專業班級 橋梁工程班_ 指導教師 重載運輸下鐵路簡支鋼桁梁橋加固設計 專業：土木工程 姓名：xx 指導老師：xx 摘 要 該鐵路橋位于甘肅省嘉峪關市境內，建于上世紀 60 年代，共三跨， 全長 184 米，其中兩跨為上承式簡支鋼桁梁橋，跨度均為 64 米。一跨為預 應力混凝土簡支梁橋，跨度為 28.7 米。由于鋼橋服役年限較長，且橋上交 通運輸量的逐年增長及運輸速度的不斷提高，橋梁安全運營可能存在隱患。 本設計根據鐵路橋梁標準中

2、活載及今后將施行的重載運營要求,依照鐵 路橋梁檢定規范對此鋼桁橋的各受力桿件強度、連接點強度、橫向剛度 等進行相關檢算、分析。通過計算得出此鋼橋在重載作用下，下弦桿及部 分節點板承載力不足。依據鐵路橋涵設計基本規范及鐵路橋梁鋼結 構設計規范對該鋼橋采用增加重力式橋墩的方法進行加固，并給出相應 的加固設計計算。經分析驗算每片上承式簡支鋼桁梁加固方案合理、能夠 實現預定的加固要求，加固后該橋的承載力能滿足目前及今后重載運營指 標，符合設計任務的要求。 關鍵詞 鐵路鋼桁梁橋，承載力驗算，加固設計，增加重力式橋墩，節點 板 abstract within the territory of the ra

3、ilway bridge is located in the city of jia yu guan in gansu province, built in the 1960s, a total of three cross, two of the cross for the simply supported steel truss bearing type, a cross for prestressed concrete beam bridge. because the service life of steel bridge is longer, and traffic on the b

4、ridge increased year by year, and the constant improvement of the transportation speed. bridges safety operation there may be a hidden danger. according to the railway bridge standard live load and the future will be implemented overload operation requirements and in accordance withthe railway bridg

5、e verification code, we checked the main girder of steel bridge bar,and vertical and horizontal beams, longitudinal and transverse stiffness etc related check computation analysis. found the steel bridge under the effect of overloading, the bearing capacity of the bottom chord and partial node plate

6、. according tohe basic specifications for design of railway bridgesandthe railway bridge girder steel structure design specification,we shall increase in main girder of the steel bridge reinforcement scheme, and gives the corresponding reinforcement design. through analysis and calculation, the calc

7、ulation of this reinforcement scheme is correct and reasonable .after strengthening, the bridge bearing capacity and lateral stiffness is strong enough to meet current and future load safety operational indicators, and is in line with the requirements of design task. keykey words:words: railway stee

8、l truss bearing capacity is checked and reinforcement increase in main girder prestreessing 目錄 前言前言.6 1.1 國內現役鋼橋概況.6 1.2 本課題在國內外的研究狀況及發展趨勢.6 1.3 課題目的及意義.7 1.4 工程概況.8 1.5 設計主要內容.9 第一章第一章 全橋結構及構件圖全橋結構及構件圖.10 1.1 全橋構造布置.10 1.2 主桁桿件截面組成表.12 1.3 上下平縱聯桿件截面組成及尺寸表.14 1.4 端、中橫聯桿件截面組成及尺寸表.16 1.5 縱橫梁截面組成及尺寸表.1

9、7 1.6 縱梁間橫聯桿件截面組成及尺寸.18 1.7 小結.18 第二章第二章 橋梁各桿件截面幾何特性計算橋梁各桿件截面幾何特性計算.19 2.1 主桁桿件截面幾何特性計算.19 2.2 縱梁及橫梁截面幾何特性計算.27 2.3 上下平縱聯桿件截面幾何特性計算.30 2.4 主桁桿件及縱橫梁毛截面幾何特性值匯總表.31 2.5 主桁桿件因栓孔損失的截面幾何特性值計算.32 2.6 主桁桿件及縱橫梁凈截面幾何特性值計算表.34 2.7 小結.35 第三章第三章 橋梁結構檢算中構件有效面積計算橋梁結構檢算中構件有效面積計算.36 3.1 無綴板受壓桿件有效面積計算.36 3.2 有綴板受壓桿件有

10、效面積計算.40 3.3 受壓桿件按綴板強度檢算時桿件有效面積計算.43 3.4 主桁受拉桿件有效面積計算.45 3.5 各桿件連接或接頭的有效面積計算.48 第四章第四章 主桁各桿件影響線面積計算主桁各桿件影響線面積計算.57 4.1 各桿件影響線圖.57 第五章第五章 主桁桿件承載力檢定計算主桁桿件承載力檢定計算.61 5.1 主桁桿件檢定容許換算均布活載k計算.61 5.2 主桁桿件及連接接頭檢定承載系數 k 值計算表.61 第六章第六章 主桁節點板的承載力檢定計算主桁節點板的承載力檢定計算.65 6.1 節點板的抗撕裂強度檢算.65 6.2 節點板的法向應力檢定計算.69 6.2.2

11、節點板法向應力檢算.74 6.3 節點板水平剪應力檢定計算.75 第七章第七章 縱橫梁檢算縱橫梁檢算.78 7.1 橫梁與主梁連接驗算.78 第八章第八章 橋梁平縱聯、橫聯長細比檢算橋梁平縱聯、橫聯長細比檢算.80 8.1 主桁平縱聯長細比檢算.80 8.2 橫聯長細比檢算.81 第九章第九章 建立有限元分析模型對結構檢算分析建立有限元分析模型對結構檢算分析.84 9.1 恒載的施加.84 9.2 橫向附加力的施加.84 9.3 縱向附加力的施加.86 9.4 列車活載的施加.86 9.5 接觸網桿荷載的施加.88 9.6 檢算荷載組合及檢算應力標準.90 9.7 中-活載加網桿作用下 mid

12、as軟件檢算.91 9.8 重載加網桿作用下 midas軟件檢算.95 第十章第十章 增加橋墩的加固法增加橋墩的加固法.101 10.1 加重力式橋墩.101 10.2 對桿件進行驗算及加固.106 10.3 4 h節點板加固后的檢算.110 10.4 施工方案.113 10.5 小結.117 參考文獻參考文獻.118 答答 謝謝.119 前言 1.1 國內現役鋼橋概況 鋼橋因其有許多優點如鋼材的抗拉、抗剪、抗壓強度高，自重輕，跨 越能力強，鋼橋施工速度快等而廣泛的應用于各種領域，當鋼結構服役到 一定年限時，其強度、剛度及穩定性不滿足現今運營要求，此時應對鋼結 構進行必要的檢測、檢算，找出結構

13、存在的缺陷，并采取相應措施進行加 固和修復。在橋梁工程中，鋼結構得到廣泛的應用。由于現今交通運輸量 大幅增長、行車密度及車輛載重日益增加，現役鋼橋中有相當一部分已滿 足不了承載能力和使用性能上的運營要求。據統計，我國現有鐵路鋼橋 3300 多座，其中將近有一半是解放前建造的，而且其中絕大多數是中小跨 度的橋梁，跨度小于 32m 的鋼橋約占鋼橋總數的 70 %，這些橋梁大多數修 建時采用的設計荷載等級低，用現行的荷載等級檢驗大都承載力不足。為 了能滿足當前和今后的運輸發展需要，提高橋梁設計荷載等級勢在必行， 這就需要對鋼橋進行加固改造。 1.2 本課題在國內外的研究狀況及發展趨勢 目前，我國加固

14、鋼橋的方法主要可分為：不改變原結構受力體系（如 加大構件截面、采用新材料等） 、改變結構受力體系（簡支變連續、施加體 外預應力、增加主桁片、增加支墩、施加斜拉索等） 。其中前種方法實際運 用較多，理論和技術也相對比較成熟。改變結構體系的加固方法也有不少 運用，如加桁片、增加支墩等對提高橋梁的剛度和豎向承載力有很大的作 用，但用這些方法時還要考慮到實際狀況是否允許，要因地制宜。預應力 加固鋼橋方面的實踐在我國寥寥可數。目前國內還沒有關于預應力加固鋼 橋系統的研究成果，只有一兩篇文章涉及到此內容，且研究內容的深度和 廣度還遠遠不夠。而在國外預應力加固鋼桁架橋已經被廣泛的運用了。且 有較完整的理論體

15、系。英國的 monmouth 鐵路橋是一個上承式的鍛鐵桁架 橋，其跨度為 45.27m。在橋建成之后一段時間，曾經采用增加下部箱形截 面對來原有結構進行了加固。但是后來箱形截面內部產生嚴重腐蝕，導致 橫截面面積減小。因此 1957 年，對兩根下弦桿利用四根高強鋼筋施加了預 應力。鋼筋對稱地布置在弦桿的周圍，并在距離為 39.0m 的兩個裝配焊接 錨固區間進行張拉。八根鋼筋用液壓千斤頂同時進行張拉。預應力增加了 5.56mm 的反拱度。為了減小鋼筋的下垂，在中間每隔 4.47m 設置一個永久 性的柔性支撐。為避免鋼筋腐蝕，將其包裹在外包塑料的密封材料中，并 將張拉端突出的螺紋端也用塑料套管進行保

16、護。 1.3 課題目的及意義 本設計是土木工程橋梁專業方向畢業生在校期間最后一次全面性、總 結性的教學實踐環節。它既是本專業學生在教師指導下運用所學知識與技 能解決具體問題的一次初步嘗試，又是本專業學生走向工作崗位前的一次 “實戰演習” 。其目的主要有以下幾個方面： （1）通過本次畢業設計，提高學生綜合運用所學的基本理論知識解決 實際工程問題的能力，使學生受到工程技術和科學技術的基本訓練以及工 程技術人員所必需的綜合訓練。 （2）勇于創新，并能正確地將獨創精神與科學態度相結合，培養學生 實事求是、謙虛謹慎的科學態度和刻苦鉆研、勇于創新的科學品質。 （3）初步掌握鋼桁梁橋檢算、加固設計流程和方法

17、，嚴格要求學生， 使學生在步入工作崗位后，可以較快的適應工作，縮短理論到實踐的過渡 時間。 1.4 工程概況 此鋼桁梁橋是一座上承式鋼桁梁橋。該橋建于 1960 年，該橋上部結構 是由 2-64 米的簡支上承式鋼桁梁橋+1-27 米的預應力混凝土簡支梁橋組成。 每跨鋼橋是由兩個主桁片組成，通過上下平縱聯、中間橫聯、端橫聯等構 件將兩片桁架連接成空間整體。兩片主桁的中心間距為 4m，桁架高 8m， 每跨鋼橋有 8 個節間，每個節間長度 8m。桁架從端部起每隔 8m 在上弦節 點處安裝有橫梁,橫梁高 1.45m，縱梁安裝在鋼橫梁上， ，縱梁中心距為 2m，梁高 1.45m。在縱梁腹板側面每隔 4m

18、 處安裝有懸臂托架，人行道安 裝在懸臂托架上。預應力混凝土橋跨是由兩片 27.7m 的預應力混凝土 t 型 梁通過濕接縫和橫隔板相連組成的。該橋下部結構是由一個工字型墩身截 面重力式橋墩、一個工字型墩身截面高墩及兩個橋臺組成。其中 1 號重力 式橋墩高 44.37m，2 號重力式橋墩高 78.13m，基礎均為矩形截面的沉井基 礎。 線路情況：該橋是單線、平坡（4）直線橋梁。 荷載：該橋設計荷載采用中活載，基本風壓強度取 800pa，恒載，搖 擺力，制動力，橫縱向風力。 地質情況：河床為卵石土，基本承載力=1000kpa。 o 近年來隨著經濟的快速發展，鐵路運輸量大大增加，列車荷載也隨之 增大，

19、由于該橋建于上世紀六十年代，建設年代早，服役時間長，無電氣 化設施，設計荷載值也偏低，而今荷載增大車速提高，該橋出現承載力和 橫向剛度不足等安全隱患。具體表現為：鋼桁梁部分節點板有撕裂裂紋， 部分鉚釘脫落，較多鉚釘有一定銹蝕，個別鉚釘銹蝕非常嚴重。經采用有 限元結構軟件建模檢算分析，該橋橫向剛度偏低，還有部分桿件和節點板 承載力不足，遠不能滿足重載運輸的要求，因此需要進行加固改造。使該 橋在重載運輸作用時，能夠安全運營并滿足基本運營指標。 1.5 設計主要內容 1計算內容計算內容 1）橋梁整體結構豎向承載能力檢算 2）鋼桁梁橋豎向承載力加固方案的選定 3）結構加固前后的整體承載力計算； 4）加

20、固前后各個桿件及節點板的內力和應力計算。 2出圖內容出圖內容 1）全橋加固總體布置圖； 2）節點構造圖； 3）結構加固局部構造圖。 本設計中采取對于采取增加支墩的加固方法，因橋梁所處的地方河溝 較窄，河面距離橋跨結構下部有將近九十多米的高差，在此處進行下部結 構的施工場地狹小且施工設備運到溝底相當困難。 第一章 全橋結構及構件圖 1.1 全橋構造布置 此鐵路鋼橋為 64m 上承式鋼桁梁橋，共有 8 個節間，每個節間跨度為 8m，主桁高度 8m。橋面系主要由縱梁、橫梁及縱梁之間的連接系組成。 縱梁間的中心距為 2m,梁高 1.45m，每跨 8m,共計 8 跨。該橋的縱梁安置于 橫梁的上翼緣上。在

21、桁架的每個上弦節點處都安裝有橫梁，梁高 1.45m,共 計 9 片。主桁兩端的端豎桿下方還安裝有兩片起重橫梁，其與主桁上弦桿 節點處的橫梁尺寸一樣。主桁由上弦桿、下弦桿、腹桿組成。上弦桿包括 桿件 x1 ，x2 ，x3，下弦桿包括桿件 x4，x5 ,斜桿包括桿件 f1，f2，f3，f4，豎桿包括 s1，s2，s3，s4。上平縱聯橫撐代號，上20 平縱聯斜桿代號， ，制動橫撐代號，151116171819 1 f c .下平縱聯平面圖下平縱聯橫撐代號，下平縱聯 1 f c23 3 7()hs豎桿下方橫撐 斜桿代號，。主桁的端部有端橫聯，中間每處的豎桿安裝有222114 中橫聯。為了方面說明，現將

22、橋梁的布置示意圖列如下： 圖 1-1-1 橋面系 圖 1-1-2 縱橫梁側立面圖 圖 1-1-3 上平縱聯平面圖 圖 1-1-4 主桁側立面圖 圖 1-1-5 上平縱聯平面圖 圖 1-1 橋梁的布置示意圖 1.2 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，其它桿件均為實腹工字型截面桿件。桿 件截面具體組成如下表 1-1： 表 1-1 桿件截面組成表 桿件圖示尺寸 桿 1 f 4200 120 12 腹1420 10 a 翼2600 12 a 2 333.84 m acm 桿 2 f （綴板厚 10mm） 2

23、420016 2 245.76 m acm 桿 2 x 4200 120 12 腹1420 10 a 翼2600 14 a 2 357.84 m acm 桿 3 x 4200 120 12 腹1410 14 a 翼2600 9 a 翼2600 12 a 2 457.24 m acm 桿 2 s 4 s （空綴） 4140 90 10 2 88 m acm 桿（實腹） 3 s 4150 100 14 腹1430 9 3625 a 2 170.86 m acm 桿（實腹） 5 x 4200 120 12 4600 9 a 1410 14 a 2 421.24 m acm 桿（實腹） 1 s 415

24、0 100 14 1430 9 3625 a 2 170.86 m acm 桿 1 x 4200 120 12 1420 9 a 2600 9 a 2 293.64 m acm 桿 4 x 4200 120 12 1420 9 a 2600 9 a 2 293.64 m acm 桿 3 f 2 49010 2440 12 a 2 173.6 m acm 桿 4 f （綴板厚 10mm） 4200 120 12 2 147.84 m acm 1.3 上下平縱聯桿件截面組成及尺寸表 表 1-2 上平縱聯桿件截面表 15 綴板厚 16mm 寬 210mm 475 75 8 11 綴板厚 16mm 寬

25、 210mm 475 75 8 16 19 綴板厚 16mm 寬 210mm 475 75 8 17 綴板厚 16mm 寬 210mm 475 75 8 18 綴板厚 16mm 寬 210mm 475 75 8 橫撐 20 綴板厚 16mm 寬 210mm 4100 75 8 表 1-3 下平縱聯桿件截面表 22 綴板厚 10mm 高 130mm 2140 90 10 21 14 填板厚 10mm 高 100mm 2120 80 12 23 填板厚 10mm 高 100mm 2120 80 12 1.4 端、中橫聯桿件截面組成及尺寸表 表 1-4 端橫聯斜桿截面組成表 1 h 綴板厚 10mm

26、 高 130mm 表 1-5 端橫聯下方起重橫梁截面組成表 1 h 4100 100 12 11440 10a 2 234.24 m acm 4 686301.40 x icm 4 1920.18 y icm 表 1-6 中橫聯桿件截面組成表 5 h 綴板厚 10mm 高 130mm 6 h 綴板厚 10mm 高 80mm 7 h 綴板厚 10mm 高 110mm 1.5 縱橫梁截面組成及尺寸表 表 1-7 縱梁、橫梁截面組成表 橫梁截面 圖 及栓孔位 圖 4100 100 12 11440 10a 縱梁截面 圖 及栓孔位 圖 4150 100 14 11440 9a 1.6 縱梁間橫聯桿件截

27、面組成及尺寸 表 1-8 縱梁間橫向聯結系桿件截面組成（尺寸單位：mm） z12 z13填板厚 12 z1490 90 10 z1590 90 10 1.7 小結 本章對全橋的桿件進行了系統的編號并對尺寸和拼接構成進行了提取， 一一將其列表以方便以后章節的檢算與設計。 第二章 橋梁各桿件截面幾何特性計算 2.1 主桁桿件截面幾何特性計算 依據鐵路橋梁檢定規范 （以后簡稱檢規 ）對桁架各桿件檢算時 需要先求出桿件截面毛截面面積及對自身對稱軸的慣性矩，在計算時將不 規則截面劃分成規則圖形，可運用平行移軸定理求得。 ，桿件計算如下： 1 x 4 x 圖 2-1 毛截面積： 2 2 60 0.942

28、0.94 18.8 1.24 12 1.2293.64 m acm 對 x 軸慣性矩： 3333 22 0.9 6042 0.91.2 18.812 1.2 24 (1.2 18.8 110.5 )4 (12 1.2 1.05 ) 12121212 x i 4 46149.37cm 對 y 軸慣性矩： 3333 22 0.9 4260 0.918.8 1.21.2 12 24 (18.8 1.2 21.5 )4 (12 1.2 16.1 ) 12121212 y i 24 2 60 0.9 22.55117828.12cm 栓孔損失慣性矩： 4 7162.18 x icm 4 22311.05

29、 y icm 得凈截面慣性矩： 4 38987.19 xj icm 4 95517.07 yj icm 桿件計算如下： 2 x 圖 2-2 毛截面積： 2 2 60 1.44 18.8 1.24 12 1.242357.84 m acm 對 x 軸慣性矩： 3333 22 42 11.4 601.2 18.812 1.2 224 (1.2 18.8 11.1 )4 (12 1.2 1.1 ) 12121212 x i 4 64256.45cm 對 y 軸慣性矩： 333 22 1 4260 1.418.8 1.2 2 (60 1.4 22.3 )4 (18.8 1.2 21 ) 121212

30、y i 3 24 1.2 12 4 (12 1.2 15.6 )144261.56 12 cm 栓孔損失慣性矩： 4 8865.47 x icm 4 26093.45 y icm 得凈截面慣性矩： 4 55390.98 xj icm 4 118168.11 yj icm 桿件計算如下： 3 x 圖 2-3 毛截面積： 2 4 (20 12 1.2) 1.241 1.42 60 0.92 60 1.2457.24 m acm 對 x 軸慣性矩： 333 22 33 4 41 1.410.8 1.21.2 20 4410.7 121212 0.9 601.2 60 =89894.26 1212 x

31、 i cm （+10. 8 1. 2 1. 3）（+20 1. 2） +22 對 y 軸慣性矩： 333 22 33 224 1.4 411.2 10.820 1.2 4 (1.2 10.8 14.3 )4 (1.2 20 20.3 ) 121212 60 0.960 1.2 2 (60 0.9 21.35 )2 (60 1.2 22.4 )180246.55cm 1212 y i 栓孔損失慣性矩： 4 24314.55 x icm 4 40610.62 y icm 得凈截面慣性矩： 4 65579.71 xj icm 4 139635.93 yj icm 桿件計算如下： 5 x 圖 2-4

32、毛截面積： m a 2 4 (20 12 1.2) 1.24 60 0.941 1.4421.24cm 對 x 軸慣性矩： 333 22 41 1.410.8 1.21.2 20 41.3410.7 121212 x i （+10. 8 1. 2）+ （+20 1. 2）+ 3 4 0.9 60 =79094.25 12 cm 4 對 y 軸慣性矩： 333 22 33 224 1.4 411.2 10.820 1.2 414.6420.6 121212 60 0.960 0.9 (+60 0.9 21.65 )+(+60 0.9 22.55 )=165899.84 1212 y i cm （

33、+10. 8 1. 2）+ （+20 1. 2） +22 栓孔損失慣性矩： 4 21427.59 x icm 4 37381.52 y icm 得凈截面慣性矩： 4 57666.66 xj icm 4 128518.32 yj icm 桿件計算如下： 1 f 圖 2-5 毛截面積： 2 2 60 1.242 14 18.8 1.24 12 1.2333.84 m acm 對 x 軸慣性矩： 3333 22 1.2 6042 11.2 18.812 1.2 24 (1.2 18.8 11.1 )4 (12 1.2 1.1 ) 12121212 x i 4 57056.41cm 對 y 軸慣性矩：

34、 333 22 1 421.2 6018.8 1.2 2 (60 1.2 22.4 )4 (18.8 1.2 21.2 ) 121212 y i 3 24 1.2 12 4(12 1.2 15.8 )134083.48 12 cm 栓孔損失慣性矩： 4 8184.67 x icm y i 4 23965.08cm 得凈截面慣性矩： 4 48871.74 xj icm 4 110118.4 yj icm 桿件計算如下： 2 f 圖 2-6 毛截面積： 2 4 (18.4 1.620 1.6)245.76 m acm 對 x 軸慣性矩： 33 22 1.6 2018.4 1.6 4 (1.6 20

35、 10.5 )4 (18.4 1.6 1.3 ) 1212 x i 4 18602.8cm 對 y 軸慣性矩： y i 33 22 20 1.61.6 18.4 4 (1.6 20 22.2 )4(18.4 1.6 12.2 ) 1212 4 83960.63cm 桿件計算如下： 3 f 圖 2-7 毛截面積：4 (8 1 9 1)44 1.2 2 m a 2 173.6cm 對 x 軸慣性矩： x i 3 1.2 44 2 ( 12 ) 33 22 1 91 8 4 (1 9 17.5 )4(8 1 21.5 ) 1212 4 43099.47cm 對 y 軸慣性矩： 333 222 1.2

36、 441 91 8 2 (44 1.2 22.4 )4 (1 9 21.3 )4(8 1 16.8 ) 121212 y i 4 78536.71cm 栓孔損失慣性矩： 4 5510.34 x icm 4 9707.31 y icm 得凈截面慣性矩： 4 37589.13 xj icm 4 68829.4 yj icm 桿件計算如下： 4 f 圖 2-8 毛截面積：4 (18.8 1.2)4 1.2 2 m a 2 147.84cm 對 x 軸慣性矩： x i 33 22 1.2 18.812 1.2 4 (18.8 1.2 11.1 )4 (12 1.2 1.1 ) 1212 4 13852

37、.95cm 對 y 軸慣性矩： 33 22 1.2 18.812 1.2 4 (18.8 1.2 22.4 )4 (12 1.2 17 ) 1212 y i 4 62627.25cm 桿件計算如下： 3 s 圖 2-9 毛截面積：0.9 434 (13.6 1.4)4 (1.4 10) m a 2 170.86cm 對 x 軸慣性矩： 333 22 43 0.91.4 13.610 1.4 4 (1.4 13.6 8.65 )4 (10 1.4 1.15 ) 121212 x i 4 6958.18cm 對 y 軸慣性矩： 333 22 0.9 431.4 1013.6 1.4 4 (10 1

38、.4 18 )4 (13.6 1.4 22.3 ) 121212 y i 4 62459.74cm 栓孔損失慣性矩： 4 19.42 x icm 4 4918.78 y icm 得凈截面慣性矩： 4 6938.76 xj icm 4 57540.96 yj icm 截面計算如下： 1 s 圖 2-10 毛截面積：0.9 434 (13.6 1.4)4 (1.4 10) m a 2 170.86cm 對 x 軸慣性矩： 333 22 43 0.91.4 13.610 1.4 4 (1.4 13.6 8.65 )4 (10 1.4 1.15 ) 121212 x i 4 6958.18cm 對 y

39、 軸慣性矩： 333 22 0.9 431.4 1013.6 1.4 4 (10 1.4 18 )4 (13.6 1.4 22.3 ) 121212 y i = 4 62459.74cm 栓孔損失慣性矩： 4 19.42 x icm 4 4918.78 y icm 得凈截面慣性矩： 4 6938.76 xj icm 4 57540.96 yj icm 截面計算如下： 2 s 4 s 圖 2-11 毛截面積： 2 88 m acm 對 x 軸慣性矩： 33 22 1 1319 4 (13 1 (0.45 1 6.5 )4 (1 9 (0.450.5 ) 1212 x i 4 4054.35cm

40、對 y 軸慣性矩： y i 33 22 13 191 4 (13 1 (230.5) )4 (1 9 (234.5) ) 1212 4 38893.33cm 2.2 縱梁及橫梁截面幾何特性計算 縱橫梁的截面也是組合截面，需要對其截面幾何特性進行計算，以便 利用其截面特性進行有限元建模。 圖 2-12 橫梁截面圖（尺寸單位：mm） 截面組成： 4100 100 12 11440 10a 毛截面積： 2 4 (10 10 1.2) 1.2 144 1234.24 m acm 對 x 軸慣性矩： 333 224 1 1441.2 8.810 1.2 41.2 8.8 66.941.2 10 71.9

41、=686301.40 121212 x icm （+）+ （+） 對 y 軸慣性矩： 333 224 144 18.8 1.21.2 10 41.2 8.8 1.141.2 10 5.5 =1920.18 121212 y icm （+）+ （+） 栓孔損失面積： 2 2 2.3 3.415.64acm 栓孔損失慣性矩： x i 24 2 2.3 3.4 66.569163.99cm 得 凈截面幾何特性值： 2 218.6 j acm 4 617137.41 xj icm 4 1920.18 yj icm 圖 2-13 縱梁截面圖（尺寸單位：mm） 截面組成： 4150 100 14 1144

42、0 9a 毛截面積： 2 4 (15 10 1.4) 1.4 144 0.9261.76 m acm 對 x 軸慣性矩： 333 22 4 0.9 1441.4 8.615 1.4 466.841.4 15 71.8 121212 828708.02 x i cm （+1. 4 8. 6）+ （+） 對 y 軸慣性矩： 333 22 144 0.98.6 1.41.4 15 41.15415 7.95 121212 2251.92 y i cm （+1. 4 8. 6）+ （+1. 4） 栓孔損失面積： 2 17.022 2.3 3.7acm 栓孔損失慣性矩： x i 24 2 2.3 3.7

43、 65.573020.06cm 得 凈截面幾何特性值： 2 244.74 j acm 4 755687.96 xj icm 4 2251.92 yj icm 2.3 上下平縱聯桿件截面幾何特性計算 制動橫撐桿件截面組成： 2120 80 10 毛截面幾何特性： 2 38 m acm 4 556.64 x icm 4 348.67 y icm 2 45.12 m acm 4 651.32 x icm 4 525.67 y icm 下平縱聯斜桿毛截面幾何特性：22 22 22.261244.522 m acmcm 4 891 x icm 4 597.68 y icm 圖 2-14 上平縱聯斜桿（尺

44、寸單位：mm） 毛截面面積： 2 4 (7.57.50.8) 0.845.44 m acm 對 x 軸慣性矩： 33 22 0.8 6.76.77.5 0.8 4 ()0.8 6.7 (11 0.8()4 ()7.5 0.8 (11 0.4) ) 12212 x i 4 3784.14cm 對 y 軸慣性矩： 33 22 6.7 0.80.8 7.57.5 4 (6.7 0.8 (0.80.4 )4 (0.8 7.5 (0.8) ) 12122 y i 4 641.38cm 圖 2-15 上平縱聯橫撐（尺寸單位：mm） 毛截面面積： 2 4 (107.50.8) 0.853.44 m acm

45、對 x 軸慣性矩： 33 22 0.8 9.27.5 0.8 4 ()0.8 9.2 (11 0.84.6)4 ()7.5 0.8 (11 0.4) ) 1212 x i 4 3828.81cm 對 y 軸慣性矩： 33 22 9.2 0.80.8 7.57.5 4 (9.2 0.8 (0.80.4) )4 (0.8 7.5 (0.8) ) 12122 y i 4 653.32cm 2.4 主桁桿件及縱橫梁毛截面幾何特性值匯總表 表 2-1 主桁桿件及縱橫梁毛截面幾何特性值匯總表 桿件 m a () 2 cm x i () 4 cm y i () 4 cm 1 x 4 x293.6446149

46、.37117828.12 2 x357.8464256.45144261.56 3 x457.2489894.26180246.55 5 x421.2479094.25165899.84 1 s170.866958.1862459.74 3 s170.866958.1862459.74 2 s 4 s884054.3538893.33 1 f333.8457056.41134083.48 2 f245.7618602.883960.63 3 f173.643099.4778536.71 4 f147.8413852.9562627.25 2.5 主桁桿件主桁桿件因栓孔損失的截面幾何特性值截面幾

47、何特性值計算 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 而其對桿件的凈截面積及慣性矩造成的損失挺大，在進行有限元建模時用 的是桿件的凈截面幾何特性值，故在計算過程中需要除去栓孔所帶來的截 面幾何特性值的損失。 表 2-2 栓孔位置圖及損失慣矩計算表 f2f4s2s4 均為有綴板桿件其上鉆孔較少，算凈截面幾何特性值時按無鉆孔 計 桿件圖示計算內容 1 x 左右 相同 22 24 4 2.3 2.1 (30 13)4 2.3 2.1 9 1 22.3 3.37162.18 12 x i cm 2 24 8 2.3 2.1 (23 1.05)2 2.3 3.3 (237.4)22

48、311.05 y i cm 2 8 2.3 2.12 2.3 3.353.82acm 2 x 22 34 4 2.3 2.6 174 2.3 2.6 9 1 22.3 3.48865.47 12 x i cm 2 24 8 2.3 2.6 (23 1.3)2 2.3 3.4 (237.9)26093.45 y i cm 2 8 2.3 (1.2 1.4)2 2.3 (1.2 2 1) 53.82 a cm 3 x 左右 相同 22 234 4 2.3 2.1 264 2.3 3.3 17 1 4 2.3 3.3 922.3 3.824314.55 12 x i cm 2 224 4 2.3 2

49、.1 (23 1.05)8 2.3 3.3 (23 1.65)2 2.3 3.8 (23 8.6)40610.62 y i cm 2 4 2.3 2.1 8 2.3 3.32 2.3 3.8 97.52 a cm 4 x 22 24 4 2.3 2.1 (30 13)4 2.3 2.1 9 1 22.3 3.37162.18 12 x i cm 2 24 8 2.3 2.1 (23 1.05)2 2.3 3.3 (237.4)22311.05 y i cm 2 8 2.3 2.12 2.3 3.353.82acm 5 x 22 234 4 2.3 1.8 (304)4 2.3 3 (30 13

50、) 1 4 2.3 3 922.3 3.821427.59 12 x i cm 2 224 4 2.3 1.8 (230.9)8 2.3 3 (23 1.5)2 2.3 3.8 (23 8.3)37381.52 y i cm 2 4 2.3 1.88 2.3 32 2.3 3.889.24acm 1 f 22 34 4 2.3 2.4 174 2.3 2.4 9 1 22.3 3.48184.67 12 x i cm 2 24 8 2.3 (23 1.2)2.42 2.3 3.4 (239.2)23965.08 y i cm 2 8 2.3 2.42 2.3 2.459.8acm 3 s 34

51、 1 2 2.3 3.719.42 12 x icm 24 2 2.3 3.7 (236)4918.78 y icm 2 2 2.3 3.717.02acm 2.6 主桁桿件及縱橫梁凈截面幾何特性值計算表 表 2-3 桿件截面凈截面幾何特性數據表 桿件 ix（） 4 miy（） 4 ma（） 2 m y（）mz（）m x10.00038987 0.0009551710.0239820.30.23 x20.00055391 0.0011816810.0294360.30.23 x30.00065580 0.0013963590.0359720.30.23 x40.00038987 0.00095

52、51710.0239820.30.23 x50.00057667 0.0012851830.03320.30.23 f10.00048872 0.0011011840.0274040.30.23 f20.00018603 0.0008396060.0245760.2050.23 f30.00037589 0.0006882940.0153360.220.23 f40.00013853 0.0006262730.0147840.2050.23 s10.00006939 0.000575410.0153840.15450.23 s20.00004054 0.0003889330.00880.144

53、50.23 s30.00006939 0.000575410.0153840.15450.23 s40.00004054 0.0003889330.00880.14450.23 所得到的桿件截面都是組合截面，有限元建模中僅有標準型鋼截面供 直接輸入，故計算凈截面幾何特性值是為了有限元分析建模時直接輸入凈 截面數據便于分析。另外我們上述計算中所用的 x 軸實際上對應與有限元 建模中局部坐標系的 y 軸，相應的計算中 y 軸則對應局部坐標系 z 軸。上 述表格中的的 y,z 值是相應于有限元中截面在該軸方向最邊緣纖維點離中性 軸的距離，其便于有限元程序分析計算桿件截面的最大組合應力。 2.7 小結

54、 本節為了對以后對桿件應力的檢算因此對橋梁的各個桿件的截面特性 值進行了計算，且一一匯列成表方便以后章節使用。 第三章 橋梁結構檢算中構件有效面積計算 3.1 無綴板受壓桿件有效面積計算 由于桁架桿件中，有一部分主要承受壓力，需要按照檢規計算壓 桿的受壓承載力是否滿足規范要求，故需要按照要求對壓桿的有效面積進 行計算。考慮到受壓桿件穩定性的要求，也需要計算桿件軸心受壓容許應 力這件系數，需要用到桿件長細比，計算主桁桿件長細比時其計算長度應 按下表計算： 表 3-1 桿 件彎曲平面計算長度 0 l 弦 桿面內及面外l 面內 0 0.9l 端斜桿，端立桿，連續梁中間指點處立柱厚斜桿 作為橋門架時

55、面外l 面內 0 0.8l 無相交和無交叉 面外l 面內 1 l 與桿件相交或相交叉（不包括與拉桿 相交叉） 面外l 面內 1 l 主 桁 桁 架 的 腹 桿 與拉桿相交叉 面外0.7l 無交叉面內及面外 2 l 縱 向 及 橫 于拉桿相交叉面內 1 l 面外 2 0.7l 面內 1 l 向 聯 結 系 與桿件相交叉或相交叉 （不包括與拉桿相交叉） 面外 2 l 受壓桿件截面的有效面積應按式計算： 0 a 1）節點內 0 0.9 g aa 2）節點外 0g aa 式中 受壓桿件容許應力折減系數，應按規范附錄表取值； 桿件的毛截面積（） 。 g a 2 cm 連接或接頭的有效面積計算方法與受拉桿

56、件相同。 受壓桿件容許應力折減系數 應按桿件的長細比確定。 應按下 0 0 列計算確定：1、整體桿件在兩個平面內及組合桿件在與綴條或綴板面 向垂直的平面內發生彎曲時，為計算長度與回轉半徑之比，即： 0 ；2、用綴板時，式中 綴板平面內，桿件按整 0 0 l r 22 01 體截面計算的長細比； 分肢的長細比（分肢的計算長度為兩相鄰 1 綴板上最邊緣鉚釘間距離） 。 桿計算如下： 1 x 桁架平面內及平面外桿件的計算長度： 800 xy lllcm 毛截面幾何特性值： 2 293.64 m acm 4 46149.37 x icm 4 117828.12 y icm 截面回轉半徑： 12.54

57、x x m i rcm a 20.03 y y m i rcm a 桿件長細比： 63.80 x x x l r 39.94 y y y l r 據 中較大者查表得： x y 0.722 節點內有效面積： 2 0 0.90.9 293.64264.28 m aacm 節點外有效面積： 2 0 0.722 293.64212.01 m aacm 桿計算如下： 2 x 桁架平面內及平面外桿件的計算長度： 800 xy lllcm 毛截面幾何特性值： 2 357.84 m acm 截面回轉半徑： 13.40 x x m i rcm a 20.08 y y m i rcm a 桿件長細比： 59.70

58、 x x x l r 39.84 y y y l r 據 中較大者查表得： x y 0.746 節點內有效面積： 2 0 0.90.9 357.84322.06 m aacm 節點外有效面積： 2 0 0.746 357.84266.95 m aacm 桿計算如下： 3 x 桁架平面內及平面外桿件的計算長度： 800 xy lllcm 毛截面幾何特性值： 2 457.24 m acm 截面回轉半徑： 14.02 x x m i rcm a 19.85 y y m i rcm a 桿件長細比： 40.30 y y y l r 57.06 x x x l r 據 中較大者查表得： x y 0.76

59、3 節點內有效面積： 2 0 0.90.9 457.29411.56 m aacm 節點外有效面積： 2 0 0.763 457.29348.91 m aacm 桿計算如下： 1 f 桿件幾何長度： 11.31lm 毛截面幾何特性值： 2 333.84 m acm 桁架平面內桿件計算長度： x l 0.8904.8lcm 桁架平面外桿件計算長度： y l 1131lcm 截面回轉半徑： 13.07 x x m i rcm a 20.04 y y m i rcm a 桿件長細： 69.23 x x x l r 56.44 y y y l r 據 中較大者查表得： x y 0.690 節點內有效面

60、積： 2 0 0.90.9 333.84300.46 m aacm 節點外有效面積： 2 0 0.69 333.84230.35 m aacm 桿計算如下： 1 s 桿件幾何長度： 800lcm 毛截面幾何特性值： 2 170.86 m acm 桁架平面內桿件計算長度： x l 0.9720lcm 桁架平面外桿件計算長度： y l 800lcm 截面回轉半徑： 6.38 y y m i rcm a 19.12 x x m i rcm a 桿件長細 ： 112.85 x x x l r 41.84 y y y l r 據 中較大者查表得： x y 0.455 節點內有效面積： 2 0 0.90.