42米桁架式钢引桥强度验算书

42米桁架式钢引桥强度验算计算书一、计算资料1、引桥型式；桁架式2、跨度：42米3、验算载荷：A皮带机载荷3KN/m2;B人群载荷2KN/m2；C风雪载荷0.5KN/m2。4、设计用材：所有型钢Q235A;焊条E4303;二、结构选型及空间布置（一）主梁型式：跨度42米，采用平行弦桁架式双主梁。（二）基本尺度：如下简图：（三）桥面系及格梁布置1、桥面系采用版式格梁构造，布置有纵梁和横梁，采用上平面等高连接。2、拱梁为主承重梁，跨度等于两片主桁架之间距离4.0m,纵向间距按主桁架的节间长度3.50m布设并支承于两片主桁架内侧。3、纵梁为付承重梁，跨度为主梁间距3.50m，水平间距按0.7m，等距布置。（四）联结系的布置1、下弦纵向联结系——为增强钢引桥的横向抗扭强度，在两片主桁架下弦杆之间内布设下弦纵向联结系，或X型交叉腹杆，简称下平纵联。2、上弦纵向联结系——为保证钢引桥工作状态下的上弦杆横向稳定性，在两主桁架上弦杆之间布设上弦纵向联结系，成X型交叉腹杆，简称上平纵联。（五）本桥两端支座分别采用两种形式，钢引桥两端均采用弧形滑动铰支座。三、桥面系验算（一）桥面板两纵梁间距l1=0.7m,两横梁间距离l2=3.5m.当b/a=l2/l1=3.5/0.7=53时，为单向受力板。设板厚δ＝5mm,，则载荷g＝（G自重+g皮带机）×K＝（0.005×7850+300）×1.4＝475kg/m2＝475×10-4kg/cm2由M1＝βgl12=0.125×475×10-4×702=29.10kg.cm(经查表β＝0.125)侧Mmax＝0.5（M1+1.1Mx）＝0.5M1＝0.5×29.10＝14.55kg.cmδ＝(6Mmax/σ)1/2＝[（6×14.55）/1700]1/2＝0.227cm=2.27mm考虑到该钢引桥主要用于宜化厂区附近，空气腐蚀性较大，对面板锈蚀快，故取用面板厚度δ＝5mm2.27mm(二)、纵梁验算1、内力计算纵梁上荷载主要由面板传来荷载及纵梁自重，当初选纵梁为I10时，则g＝475×0.7+11.2×1.4＝348.18kg/m（工字钢I10的每米自重为11.2kg）由计算简图：Mmax＝1/8×gl2＝1/8×348.18×3.52＝533.15kg.m＝53315kg.cmQmax＝1/2×g×l=348.18×3.5÷2=609.32kg2、截面选择W=Σm/[σ]＝533.15/1700＝31.36cm3I10(Wx=49cm3)注：I10的各参数Wx＝49cm3，Ix=245cm4，Ix/Sx=8.59，d=4.5mm，g=11.2kg/m3、截面验算（1）强度验算：弯应力σ＝Mmax/Wx=53315/49=1088kg/cm21700kg/cm2剪应力τQSxIxd609.328.59.157.63kg/cm2τ＝1000kg/cm2（2）整体稳定性验算：因纵梁两端支承于横梁并与横梁上口平齐，且与4.5mm的面板满焊，（3）挠度验算f=EI整体稳性极好，故可省略不计。＝.5.＝1.322cm[f]＝L/250＝350/250＝1.40cm三）横梁验算1、内力计算3.5＝1218.63kg.（由纵梁支座传来反力：R＝348.18×换算成均布荷载：g1＝.＝1740.9kg/m＝17.41kg/cm初选横梁为I20，其自重为：g2＝27.9kg/m×1.4＝39.06kg/m＝0.3906kg/cm人群及风雪荷载：g3＝（200+50）×3.5＝875kg/m＝8.75kg/cmΣg＝g1+g2+g3＝17.41+0.3906+8.75＝26.55kg/cm作计算简图：Mmax＝gl2＝26.55×4002÷8＝531000kg.cmQmax=gl=26.55×400÷2＝5310kg2、截面选择W＝M＝＝312.35cm3＞W20＝237cm3(经计算：横梁选择过小，应选择I25其W25＝401.88cm3I25＝5023.54cm4Ix/Sx＝21.58cmd=8mm，g=38.1kg/mI20＝2370cm4Ix/Sx＝17.2cmd=7mm，g=27.9kg/m（因考虑此计算是将全部人群荷载与皮带机荷载进行了叠加，因此计算荷载远大于实际，实际情况是有皮带机的地方不可能有人群荷载，有人群荷载的地方不会有皮带机荷载，所以仍然认为3、截面验算（1）强度验算弯应力σ＝Mmax/Wx=531000/237=2240.51kg/cm2[σ]＝1700kg/cm2QSxIxdW20＝237cm3I20满足要求）剪应力τ..441.03kg/cm2τ＝1000kg/cm2验算：考虑到横梁上翼缘与纵梁及面板为同层满焊，整体稳性极好，故不（四）端考虑到钢引桥维修过程中，可能使用用千斤顶支承引桥，对端梁产生局部集中荷载引起结构变形，故需计算千斤顶支于两端0.60mm处时的端梁强度是否满足工作要求。 1、千斤顶受力简图 （2）整体稳定性予验算。横梁验算   查港口钢结构工程设计规范，钢引桥自重g＝0.2t/m2（近似） 当桥宽B＝4.0m,桥长L＝42.9m(桥两端支墩各增长0.45m)时 G＝0.2×4×42.9＝34.32吨。 每个千斤顶支承的荷载Q＝G×1.3（不平衡系数）＝11.154吨 则 M＝11.154×0.60＝6.69吨.米＝6.69×105 kg.cm W＝M＝.01700＝393.53cm3237×2＝474cm3 故端横梁采用两根I20 是安全的（W20＝237cm3）。    四、主桁架验算 桁架高度：h=3.5m  (二)、节点载荷： 1）恒载荷：引桥自重  1=200kg/m(估算)            产生节点荷载：p1＝1/2*g1*d*B=1/2×0.2×3.5×4＝1.40T 2) 皮带机载荷：2＝300kg/m 产生节点荷载：p2=1/2 g2DB＝(一)、计算简图 计算跨度：L=42m 节点长度：d=3.5m 桥面宽度：B=4.0m   g2g2×0.3×3.5×4/2＝1.05T ：g3＝200kg/m2 p3=1/2 g3DB＝3）人群荷载产生节点荷载：×0.2×3.5×4/2＝0.70T 4) 荷载作用 Σp＝p1×1.2 +( p2+P3)×1.4＝1.40×1.2+(1.05+0.7)×1.4＝4.13T （内图中受拉力为正，受压为负） 代数和（三）杆件内力计算   力P作用P=4.13T 计算结果( T ) 部位 杆件名称 （正为拉、压为负） 分配系数上 弦 杆 BC    4 ‐11.000 ‐45.43 CD    8 ‐15.000 ‐61.95 DE    14 ‐18.000 ‐74.34 EF    18 ‐20.000 ‐82.60 FG    22 ‐21.000 ‐86.73 下 弦 杆 Ab     2 5.000 20.65 bc     6 5.000 20.65 cd    10 10.000 41.30 de    11 14.000 57.82 ef     16 17.000 70.21 fg     20 19.000 78.47 斜 腹 AB     1 ‐8.485 ‐35.04 杆 Bc     5 7.071 29.20 Cd     9 5.657 23.36 De    13 4.243 17.52 Ef     17 2.824 11.66 Fg    21 1.414 5.83 竖 腹 杆 Bb     3 1.000 4.13 Cc     7 ‐4.000 ‐16.52 Dd    12 ‐3.000 ‐12.39 Ee    15 ‐2.000 ‐8.26 Ff     19 ‐1.000 ‐4.13 Gg    23 0 0 (四)、杆件截面校（1）上弦杆：查表最大内应力为FG杆，为压应力，其大小为N22=86.738.673×104kg     经测算λ＝50，查表88则A＝核 t ＝φ＝0.8N＝..＝57.45cm2钢引桥选用的2L160×100×10的A＝50.657.45cm2不能满足皮带机B1200后的强度要求。需进行加强处理。现上弦杆腐蚀极其严重，其截面积只能按50%考虑，补强材料考虑采用双[钢，cm2补强后总截面积为37+50.6/2＝m2满足使用要求。cm214槽其A＝3762.3c（2）下弦杆：最大内应力为fg杆，为拉应力，其大小为N20=78 7.847×104kg则A＝N.47t ＝＝.＝46.16cm2钢引桥选用的2L125×125×10的A＝48.8cm246.16cm2满足要求。(3查表最大内应力为AB为压应力，其大小为N＝35.04t  3.504×104kg 经测算λ＝80，查表φ＝0.731则A＝)斜腹杆：杆，1＝N＝..＝28.20cm2钢引桥选用的2L140×140×10的A＝54.8cm228.20cm2满足要求 N5 则A＝当斜腹杆为Bc时，受力为拉应力，其大小为=29.20t ＝2.92×104kg N＝.＝17.17cm2引桥选用的2L90×90×6的A＝21.2cm217.17cm2满足要求。经测算λ＝90，查表φ＝0.669则A＝N钢（4）竖腹杆：查表最大内应力为Cc杆，为压应力，其大小为N7＝16.52t ＝1.652×104kg ＝..＝14.53cm2A14.五、纵向联结系验算 载 ＝1.4µsµzW1.5×50kg/m2＝105kg/m2 设迎风面50%面积的风压作用在下平联上，侧 钢引桥选用的2L80×80×6的＝18.8cm253cm2满足要求 （一）下平纵联 1、风荷 Wk0＝1.4×1.0×Wkh＝0.5×105×3.5＝183.75 kg/m 转化成节点荷载 P1＝183.75×3.5＝643.125kg                P2＝2%Nmax＝2%×86.73t＝1.7346T＝1734.6kg （注：Nmax 为上弦杆最大应力，查表得知FG段受力最大，为86. 73T。）   作用在下弦杆中的最在横向拉力为      B若上弦杆失稳，则下弦产生的侧向节点荷载 2、则节点荷载  P＝ P1+ P2＝643.125+1734.6＝2386.73kg     N ＝ M ＝ /PL ＝ . ＝37591.00kg 对下弦杆产生的最大应力 σ.＝  ＝ 0 kgm2  [σ]＝1700 kg/cm2不满足要求。 因此这时下弦杆肯定合失稳，考虑到下弦杆一旦失稳，会危及到整个结构安全，故在两桁架下弦设立交叉腹杆来抵抗横向风荷载，其斜腹杆最大拉力为： ＝2378.3/cN×P＝×..＝17432.95kg（d—为斜腹杆与下弦杆的夹角） （注：Sind√.＝ ＝0.753  钢引桥共分为12档，中间有11个节点，因此P×11） A ＝ Nσ ＝ . ＝ 10.25 cm2 钢引桥选用L90×90×6  A=10.6 cm2满足要求 （二）上平纵联：   A=15.6 cm2）满足要求  计算方法与下平纵联相同（实用L100×100×8