客运专线某3×90m连续钢桁桥初步设计.doc
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1、目录摘要及关键词摘要:关键词:ABSTRACT AND KEYWORDSABSTRACT:Keywords:第1章 绪论11.1钢桥的主要特点及适用范围11.2 我国钢桥发展根况11.3 钢桥的主要结构形式21.3.1 梁式体系21.3.2 拱式体系21.3.3 组合体系21.4 本设计的主要研究内容3第2章 水文计算52.1 黎湛线某桥位水文计算设计资料52.2 设计水位和通航水位、设计流量52.2.1含特大洪水系列的频率分析计算设计水位、通航水位62.2.2 设计水位:82.2.3.通航水位102.2.4.最小二乘法计算设计流量102.3 桥下孔径112.4 非粘性土桥下河槽的一般冲刷12
2、2.5 粘性土河滩一般冲刷132.6 局部冲刷142.7 桥墩基础埋至深度计算15第3章 方案比选163.1概述163.1.1桥址概况163.1.2主要技术标准163.1.3 桥型选择的基本原则163.2连续钢桁梁方案(224+32+390+32+224)m163.2.1总体设计163.2.2主桁结构173.3 预应力混凝土变高度连续刚构桥设计方案(72+90+90+90+72m)183.3.1总体设计183.3.2梁体设计183.3.3主桥墩设计183.3.4施工方法:悬臂法施工183.4 连续钢桁拱-桁梁组合结构(100+250+100)m193.4.1总体设计193.4.2横断面设计20
3、3.4.3主桁构件设计203.4.4桥墩设计203.4.5施工方法:悬臂施工213.5 桥式方案推荐意见21第4章 主桁杆件设计224.1概述224.1.1设计资料224.2 主桁杆件设计方法及过程234.3 杆件控制内力的计算244.3.1计算模型244.3.2算法设计概述244.4 矩阵位移法概述244.5 矩阵位移法具体过程254.5.1结构离散化:254.5.2单元分析264.5.3整体分析294.5.4位移边界条件的引入304.5.5 求解结构刚度方程304.5.6内力计算314.6 ZK 活载加载的计算314.7 程序说明334.8 程序使用说明364.8.1 程序使用步骤364.
4、8.2 输入数据表格式说明364.9 主桁杆件截面设计364.9.1 截面尺寸拟定364.9.2 建立输入数据文件374.9.3 截面尺寸设计结果374.9.4 截面几何特性计算数据384.9.5 主桁杆件主力作用下控制内力414.9.6 主桁杆件截面刚度、强度、稳定性检算434.9.7 主桁杆件截面疲劳检算504.9.8 主桁杆件承载能力以及螺栓数目计算54第5章 刚度验算及上拱度设置575.1 横向及竖向刚度的验算575.1.1 横向刚度验算575.1.2 竖向刚度验算575.2 上拱度的设置575.2.1 上拱度设计依据575.2.2 设置上拱度的几何方法和实际上拱度58第6章 桥面系设
5、计616.1 纵梁设计616.1.1 纵梁内力计算616.1.2 纵梁截面设计与内力检算646.1.3 纵梁的总体稳定与局部稳定检算686.1.4 纵梁翼缘焊缝计算706.1.5 纵梁与横梁的连接计算706.2 横梁设计726.2.1 中间横梁内力计算726.3 端横梁内力计算776.3.1、起重横梁内力776.4 横梁截面设计与强度的检算796.4.1、横梁截面设计与强度检算796.4.2 横梁的总体与局部稳定816.4.3 横梁翼缘焊缝计算826.4.4 横梁与主桁的联接计算82第7章 节点板设计837.1 8号节点设计837.1.1 弦杆拼接计算837.1.2 节点板设计857.1.3
6、节点板强度检算867.2 27号节点设计917.2.1 弦杆拼接计算927.2.2 节点板设计937.2.3 节点板强度检算947.3 53号 节点设计1007.3.1 弦杆拼接计算1007.3.2 节点板设计1017.3.3 节点板强度检算102第8章 结论108结束语109参考文献110附录111附录1 源程序变量和数组说明111附录2 主桁杆件计算及各项检算源程序113附录3 结构离散图及输入文件136附录4 输出数据文件140附录5 部分杆件内力图143翻译原文146外文翻译167摘要及关键词摘要:本设计介绍了客运专线某390m连续钢桁桥初步设计的设计过程。根据黎湛线某桥位水文计算设计
7、资料进行水文计算,拟定三种桥式方案:连续钢桁梁桥、钢桁架拱桥、连续刚构桥,通过从桥梁的经济、适用、美观这几方面对拟定的三种桥式方案进行综合评价,确定最终的方案连续钢梁桥方案。对连续钢桁梁桥主桁进行结构分析,通过编制Fortran程序计算主桁受力和位移等结果,拟定杆件截面尺寸,求解恒载活载组合内力作用下杆件的控制内力和节点位移,并对拟定的截面进行强度、刚度、稳定性及疲劳强度的检算。并对钢桁梁桥梁进行刚度检算、预拱度设置、桥面系纵梁横梁设计以及节点板设计。其中,主桁结构的内力分析、截面的各项检算、节点板水平截面控制剪力、桥面系的设计是本设计的主要部分。编制程序是本设计的重点内容,本程序具有对本设计
8、的针对性还不具有广泛应用性。运用cad绘制图形和运用excl绘制图表也是主要工作之一。关键词:客运专线高速铁路,连续钢桁梁桥,主桁架,矩阵位移法,刚度检算,预拱度设置,结点板,桥面系ABSTRACT AND KEYWORDSABSTRACT: This design is introduced a 3 x 90m PDL steel truss bridge for the preliminary design of the design process. According to theLitang-zhanjiang line a siting hydrological data calc
9、ulation design calculation, hydrological three bridge type continuous girder bridge, scheme: steel truss arch bridge, continuous rigid-frame bridge, through the economy, from bridge, beautiful these aspects of the three bridge type comprehensive evaluation scheme, the continuous girder bridge final
10、solution scheme. Main truss for continuous steel truss structural analysis, Fortran programs compiled by the truss stress and displacement calculated results such as size, bar, solving the live load combinations under the action of the internal force and displacement control, and the cross-section o
11、f the strength, stiffness and stability and fatigue strength of inspection. And the steel truss beam by calculating and stiffness, arch bridge, setting beam design and longitudinal node Board design. One of the main truss structure and internal force analysis, the inspection section, node board leve
12、l section control shear, bridge design is the main part of the design. This design program is the main content of this program, has pointed this design is not wide applicability.Keywords: Passenger Dedicated LinesPDL , Continuous steel truss bridge,Main truss, Matrix displacement method, By calculat
13、ing and rigidity,Advance arch setting, Node board, bridge-dack第1章 绪论1.1 钢桥的主要特点及适用范围钢材是一种抗拉、抗压和抗剪强度均较高的勾质材料。由于钢材的强度高,所以钢桥具有很大的跨越能力。世界上已建造的钢筋混凝土桥(拱桥)最大跨度为390m,而钢拱桥的最大跨度为518m,悬索桥为1410m。 钢桥的构件最适合用工业化方法来制造,便于运输,工地安装的速度快,因此,钢桥的施工期限较短。 钢桥在受到破坏后,易于修复和更换。从抢修方而考虑,钢桥也较其他材料制造的桥梁优越。 但是,钢材易于锈蚀,需要经常检查和按期油该,故钢桥的养护
14、费用要比石桥和钢筋混凝土桥高。对跨度较小的桥梁(40m以下),应尽可能采用钢筋混凝土桥或石拱桥来代替钢桥。对中等跨度和大跨度的桥梁,则应根据技术经济条件进行方案比较,决定是否采购桥方案。1.2 我国钢桥发展根况旧中国特别是清末,由于封建制度的长期统治,大大束缚了我国科学技术的发展,在钢桥发展也极其落后。自1840年鸦片战争,帝国主义为了掠夺我国的资源财富在我国领土上竞相摄取“筑路权”与“贷款权”:俄国强行修建东省铁路,德国强行修建胶济铁路;法国强行修建滇超铁路;比、英、德、俄、法诸列强乘我国兴办芦汉铁路、汁洛铁路、沪宁铁路、律浦铁路、正太铁路之机,迫使满清政府向他们贷款。在这一段时期里,我国的
15、钢桥绝大部分是由外国人设计和监造的。 旧中国的铁路钢桥建设,由于受到当时的政治、经济和科学技术条件的限制,发展极为缓慢,其中大多数为结构简单的小跨度钢梁,主跨超过100m的只有两座钢桥:一是陇海线上的黑石关伊洛河桥,主跨为128.7m,另一是津浦线上的跃口黄河桥,主跨为1647m。解放前修建的钢梁大部分由外国制造由我国自己生产的钢梁总量还不到1000t。建国后,钢桥的到很好的发展,产钢量和桥跨长不断得到提高。从1957年建成的武汉长江大桥(公、铁两用桥,正桥为三联,每联为3x128m连续铆接钢桁梁),到1968年建成的南京长江大桥(为公、铁两用桥,上部结构的主要部分由一孔128m的简支钢桁梁和
16、三联3X160m连续钢桁梁组成,主桁杆件采用16锰低合金钢梁桥,用铆钉连接),到1969年建成的成昆线三堆于金沙江桥(为192m的简支铆接钢桁梁),到1970年左右建成的成昆铁路安宁河桥、同模甸二桥、拉旧桥和迎水河桥(均为112m系杆拱栓焊钢桥),和1971年建成的枝城长江大桥(为公、铁两用桥,由一联5x128m和一联4x160血的连续铆接钢桁梁组成),1977年建成的密云水库白河桥,为3x128m连续栓焊钢桁梁,1982年建成的安康汉江桥为176m的斜腿刚构,新中国在钢桥方面的建设见证了我国钢桥技术不断进步。现代一来我国的钢桥建造设计技术早已跨入世界先进行列,不断出现的桥梁就是很好反映我国钢
17、桥建造的建造水平,想武汉长江大桥,南京长江大桥。以下表1-1是自2000年以后建造的部分钢桥。表1-1 我国2000年后部分钢桥桥名桥型主跨(m)备注上海卢浦公路桥钢拱桥550南京长江三桥钢斜拉桥648润扬长江公路大桥悬索桥1490香港昂船洲公路大桥钢斜拉桥1018苏通长江公路大桥钢斜拉桥1018舟山西堠门公路大桥悬索桥1650重庆朝天门长江公路大桥系杆拱桥552武汉天兴洲长江公铁路大桥钢斜拉桥504四线铁路六线公路南京大胜关公贴路长江大桥钢桁拱336四线铁路两线城铁1.3 钢桥的主要结构形式钢桥可以根据不同的条件要求建成多种形式,其种类比其他材料制造的桥梁更多可分为梁式体系、拱式体系及组合体
18、系。1.3.1 梁式体系按力学图式分梁式体系又列分为简支梁、式分有板梁桥、估梁桥、箱梁桥、结合梁桥。梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构。由于外力(恒载活载)的作用方向与承重结构的轴线接近垂直,故与同样跨径的其他结构体系相比,梁内产生的弯矩最大。1.3.2 拱式体系按力学因式分拱式体系可分为有推力拱和无推力拱(见图12);按拱肋的构造形式分有板式、格式、箱式。拱桥的主要承重结构式拱圈或拱肋。在竖向荷载作用下,桥墩或桥台承受弯矩推力。1.3.3 组合体系 这类桥型包括吊桥相斜拉桥,都是利用高强钢索来承重,吊桥(又称悬索桥)的承重构件是高强度钢素,恒载轻,跨越能力大。斜拉桥的承至构件是斜拉
19、索和梁,其钢梁可以是板式、格式或箱式,恒载较轻,风动力性能较吊桥好,故发展很快。1.4 本设计的主要研究内容由现代客运专线高速铁路的发展和现行规范技术标准上进行了客运专线某390m连续钢桁梁桥初步设计的设计。本设计的主要内容包括:(1)根据已有的黎湛线某桥位水文计算设计资料进行本设计的桥涵水文计算,拟定、比选桥式方案;(2)编制Fortran程序对钢桁梁主桁架进行内力分析及截面各项检算,完成对主桁杆件的截面设计;(3)检算桥梁的强度控制应力,疲劳应力、竖向刚度和横向刚度,并根据预拱度理论值设置上拱度;(4)对桥面系进行设计;(5)对主桁杆件的节点连接进行设计。(6)外国文献及其翻译。第2章 水
20、文计算2.1 黎湛线某桥位水文计算设计资料a. 1931年至1992年水位表如表2-1表2-1 1931年至1992年水位表年份水位/m年份水位/m年份水位/m193147.61196944.03198241.82195640.76197043.00198338.97195744.26197144.06198441.79195843.56197238.46198545.79195941.02197343.06198646.79196140.76197444.66198737.69196241.96197539.56198843.09196335.86197640.46198936.291964
21、40.56197740.72199039.29196539.46197842.02199141.19196643.46197943.62199243.79196743.42198043.79196845.96198140.76b.贵港水文站1961-1970年流量表如表2-2表2-2 贵港水文站1961-1970年流量表年份1961196219631964196519661968Q(m3/s)74406690461075807120919012800c.河床断面及地质资料:见附图d.通航要求: 二级通航标准e其他资料:设计洪水频率:1/100;线路标高:60 m。2.2 设计水位和通航水位、设
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