钢结构课程设计--简支钢板梁桥 - 丰海

第1页，共10页本科生课程设计报告书教学单位专业班级学生姓名学号指导教师第2页，共10页前言：如今，钢结构建筑在人们的生活中被广泛应用；钢结构的高层建筑、大型厂房、大跨度桥梁、造型复杂的新式建筑物等如雨后春笋般的出现在世界各地，这足以表明钢结构的发展趋势和美好的未来。钢结构建筑相比于混凝土结构在环保、节能、高效等方面具有明显优势，且具有材料强度高、重量轻、材质均匀、塑性韧性好、结构可靠性高、制作安装机械化程度高、抗震性能良好、工期短、工业化程度高、外形多样美观等优点，并符合可持续发展的要求。科学技术的发展越来越快，建筑业一直是我国的支柱产业,带动了经济走势和其他产业的发展。然而,随着世界资源的匮乏、绿色环保口号的提出以及科技的发展,原始的混凝土式建筑已开始褪色。钢结构建筑因其独特的优势走上了历史的舞台。在国外市场上,钢结构建筑已得到青睐,而我国因多方原因,其并未得到很好的诠释。钢结构在现代建筑中得到了越来越广泛的应用。钢结构是我国重点推广的项目，具有强度高、结构尺寸小、自重轻、施工速度快,抗震性能好及工业化程度高等特点。从平面布置、结构选择、讨论变形限值、决定层数及层高、决定柱网和选择柱断面型式、钢结构上面的节点构造以及如何选择结构体系等方面，对现代建筑中的钢结构应用作出了具体的分析和预测，认为现代建筑中的钢结构必然会得到越来越广泛的应用。第3页，共10页《钢结构设计原理》课程设计一、设计目的1、巩固、提高、充实和运用所学的《钢结构》课程有关理论知识；2、培养和锻炼独立工作能力及分析和解决实际问题的能力；3、为将来毕业设计打下基础。二、设计要求必须符合钢结构设计规范GBJ17-88规定的有关设计公式及设计内容。三、设计题目按照表格中所给设计任务条件，进行简支钢板梁桥的主梁设计，截面都采用焊接双轴对称工型截面。第4页，共10页四、设计内容包括主梁的截面选择、变截面设计、截面校核、翼缘焊缝计算、腹板加劲肋配置、支座处支承加劲肋设计等内容，并画出设计后的主梁构造图。五、已知条件跨度：16米钢号：Q345焊条号：E50恒荷载标准值：86kN活载标准值：168kN集中荷载个数：7个集中荷载跨度C=2米六、其它说明1、恒、活荷载的分项系数分别为1.2、1.4；2、表中恒荷载标准值包括主梁上的次梁自重，且集中荷载F是恒、活荷载通过次梁传到主梁上；3、主梁自重估计值均为mkNq/4，且主梁钢板采用手工焊接；4、主梁允许最大挠度值400/1/lvT；5、主梁的截面建筑容许最大高度为mm2500。七、设计过程㈠主梁设计1、荷载和内力的计算及内力图的绘制荷载标准值设计值恒荷载86kN86kN×1.2＝103.2kN活荷载168kN168kN×1.4＝235.2kNL第5页，共10页合计Fk＝254kNF＝338.4kN主梁自重标准值mkNqGK/4，设计值为mkNmkNq/8.4/42.1。则主梁最大剪力（支座处）为kNkNqlFV8.12222168.44.33827227max最大弯矩（跨中）为mkNmkNFFFFqlRlM4.62564.33834.33854.338724.3388168.4216133035728222max采用焊接工字形组合截面梁，估计翼缘板厚度mmtf16，故抗弯强度设计值2/295mmNf。计算需要的截面模量为3336102019829505.1104.6256mmmmfMWxxx第6页，共10页2、试选截面⑴确定腹板高度0h①建筑允许最大高度mmh2500max②按刚度条件，梁的最小高度为mmmmlvlfhT12861400040010285.1295/10285.166min③经济梁高，按经验公式mmWhxce160630073取梁的腹板高度为mmh14000⑵确定腹板厚度wt第7页，共10页①按抗剪要求腹板厚度为mmmmfhVtvw8.51801400108.12222.12.130max②按经验公式cmcmhtw1.111/14011/0取腹板厚度mmtw12⑶确定翼缘尺寸每个翼缘所需截面积为22300120277140012140010201986mmmmhthWAwxf翼缘宽度为h/5b～1400/5h/3～2801400/3mm～467mm取320mmb翼缘厚度为mmmmb6.37320/12027/Atf取40mmt3、截面验算⑴梁的截面几何参数mmmmt148040214002hh0mmmmth14402/40214002/2h014433303x11204191408.302.14532121121Icmcmhtbbhw33x154332.145112041922WcmcmhIx22042443221402.12Acmcmbthtw⑵强度验算①验算抗弯强度22236x/295/8.293/102019805.1104.6256MmmNfmmNmmNWnxx②验算抗剪强度22243max/170/74.109/121011204193501270071340320108.1222VmmNfmmNmmNtISvwx③主梁的支承处以及支承次梁处均配置支承加劲肋，故不验算局部承压强度（即第8页，共10页0c）。④验算折算应力（腹板端部）22460max1/391/1011204192/1400104.62562/mmNmmNIhMx224311/9.12/121011204197134032010190mmNmmNtIVSwx则折算应力为222222121ZS/5.3241.1/3.318/9.1233913mmNfmmNmmN⑶刚度验算全部永久荷载与可变荷载的标准值在梁跨中产生的最大弯矩为kNkNR1024154284284621mkNmkNMk5.23896284628462845.72842181542159302400162311011204191006.2483.114000105.23895483.15456lvEIlMlvTxkT4、变截面的设计⑴变截面位置和端部截面尺寸梁的截面在半跨内通常做一次改变，可以节约钢材，一般在距支座7/l处改变截面比较经济。此处的弯矩mkNM4.2270，剪力kNV4.1130变截面所需的翼缘宽度363610330.729505.1104.2270mmmmfMWx22236213031431426/6/140012145210330.7/6/mmmmhhthWtbw令厚度mmt26不变，采用mmb200仍满足各项要求。⑵变截面后强度验算①变截面的几何参数494333031003.81400122001452200121121mmmmhtbhbIwx第9页，共10页373910106.114521003.822mmmmhIWxx363111071.32/1426262002/mmmmhtbS36360011065.64140012214001071.342mmmmhthSSw②变截面强度验算a.验算抗弯强度22276/295/5.195/10106.105.1104.2270mmNfmmNmmNWMxxb.验算抗剪强度222963/170/0.78/121003.81065.6104.1130mmNfmmNmmNtISVvwxc.验算折算应力（腹板端部）229601/91.197/1003.82/1400104.22702/mmNmmNIhMx2296311/52.43/121003.81071.3104.1130mmNmmNtISVwx则折算应力为222222121/5.3241.1/8.211/52.43391.1973mmNfmmNmmNZS③变截面刚度验算跨中有6个间距（mC2）相等的集中荷载kNFk284,近似折算成均布荷载mmkNCFqkk/147522844，变截面位置在距支座7/l处，即7/1。最大相对挠度为第10页，共10页4001415171347111003.81011204192.311011204191006.21400012438453412.31384539445333lvIIEIlqlvTxxXkT5、翼缘焊缝设计⑴支座处mmmmfISVhwfxf02.22001003.84.11071.3108.12224.19631max⑵变截面处mmmmfISVhwfxf14.22001011204194.171326320104.11304.1431对于手工焊mmthf65.7265.15.1maxmin，采用mmhf10。㈡设计和布置其腹板加劲肋66/235807.11612/1400/0ywfth，并且140/235170/0ywfth，应配置横向加劲肋。按构造要求横向加劲肋的间距应为mmmmha70014005.05.00，mmmmha28001400220。故在两个次梁与主梁连接处之间应增设一个横向加劲肋，加劲肋之间的间距取为mma2000，加劲肋成对布置于腹板两侧，如图所示，1、计算区格腹板的局部稳定仅布置横向加劲肋，由于0c，故按公式122crcr进行计算。2、临界应力计算⑴cr的计算：由于主梁受压翼缘扭转受到约束85.0799.023534517712/1400235177/0ywbfth则2/295mmNfcr⑵cr的计算：0.14.11400/2000/0ha，故8.028.12353452000/1400434.54112/1400235/434.541/2200ywsfahth第11页，共10页则22/856.121/1708.028.159.018.059.01mmNmmNfvscr3、各区格计算腹板局部稳定计算区格内力应力计算结果区格Ⅰ平均剪力kNkNV6.11762/4.11308.1222平均弯矩mkNmkNM2.11352/4.227002230/1.70/121400/106.1176/mmNmmNthVw2261/9.70/71.16005985/102.1135/mmNmmNWM满足区格Ⅱ平均剪力kNkNV2.7892/8.7606.817平均弯矩mkNmkNM30372/6.38034.22702230/0.47/121400/102.789/mmNmmNthVw2261/7.189/71.16005985/103037/mmNmmNWM满足区格Ⅲ平均剪力kNkNV6.3892/2.351428平均弯矩mkNmkNM6.39882/6.4