赵晓旭毕业设计

湖 南 科 技 大 学

潇湘学院毕业设计（论文）

湘潭莲城大桥主桥主跨桥目 面组合梁优化设计 者 院 业 号

赵晓旭 土木工程

土木工程（路桥方向）

0852010113 赵晓旭

二〇一二 年 五 月 二十五 日

题作学专学

指导教师

i

湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）

湖 南 科 技 大 学

潇湘学院毕业设计（论文）任务书

土木工程 系 道路与桥梁 教研室

教研室主任: （签名） 年 月 日

学生姓名: 赵晓旭 学号: 0852010113 专业: 道路与桥梁工程 1 设计（论文）题目及专题： 湘潭莲城大桥主桥主跨桥面组合梁优化设计 2 学生设计（论文）时间：自 2012 年 4 月 1 日开始至 2012 年 6 月1 日止 3 设计（论文）所用资源和参考资料：

1）《湘潭莲城大桥（湘潭湘江四桥）施工设计图纸》；2）《公路桥涵设计通用规范》JTJ D60-2004等现行行业设计规范。 4 设计（论文）应完成的主要内容：

1）熟悉主桥设计资料及技术标准，优化主拱结构布置和横梁布置，优化横梁结构形式及桥面板结构形式与材料，设计优选的横梁、桥面布置和衡量布置，优选横梁结构形式及桥面板结构形式与材料，设计优选的横梁、桥面板梁的结构尺寸；

2）分析桥面系的手里特点，合理简化构件桥面系结构分析有限元模型； 3）桥面结构恒载内力计算，包括：恒载内力计算，绘制恒载内力图；

4）活载内力计算，绘制控制截面活载内力影响线，影响线加载，温度次内力计算，绘内力包络图；

5）不同横梁强度验算、应力验算、变形验算；桥面板强度验算与变形验算； 6）优化后的桥面系与原设计的经济性比较； 7）绘制相关图纸，编写设计说明书。

5 提交设计（论文）形式（设计说明与图纸或论文等）及要求：

设计成果提交设计说明书（论文）一本、图纸若干（设计封面，设计总说明，桥梁总体布置图，端横梁、中横梁桥面板构造图，桥面板结构配筋图等）。要求论文书写工整，设计思路明晰，计算准确，章节清楚，内容完整。图纸应能服务于答辩，其中参考图纸约6张，自绘图纸不少于10张。图纸绘制以标准图为范本，做到规范、清晰、易读。

6 发题时间： 2012 年 3 月 25 日

指导教师： （签名） 学 生： （签名）

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潇湘学院毕业设计（论文）指导人评语

指导人： （签名）

年 月 日

指导人评定成绩：

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潇湘学院毕业设计（论文）评阅人评语

评阅人： （签名）

年 月 日

评阅人评定成绩：

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潇湘学院毕业设计（论文）答辩记录

日期：

学生： 学号： 班级： 题目： 提交毕业设计（论文）答辩委员会下列材料：

1 设计（论文）说明书 共 2 设计（论文）图 纸 共 3 指导人、评阅人评语 共

毕业设计（论文）答辩委员会评语：

页 页 页

答辩委员会主任： （签名）

委员： （签名）

（签名） （签名） （签名）

答辩成绩：

总评成绩：

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摘 要

随着湘潭莲城大桥通车运营，主桥桥面组合梁的一些不合理因素日益凸显，现进行湘潭莲城大桥主桥主跨桥面组合梁优化设计。本方案整体思想是变更主拱圈在横向桥面的位置，由原方案中主拱圈位于桥面人行道外侧变更为主拱圈内移到人行道内侧以实现主桥主跨组合梁优化设计，并于主拱肋与桥面交汇处设置向外伸出的弧形观景台。优化后的主桥主跨桥面系较原方案有外形和谐、节省材料、优化结构受力等诸多优点。

本次毕业设计涉及的内容为桥面系的优化设计，涉及的知识面较广，能充分培养自己所学知识的综合应用能力。本次毕业设计内容涉及的知识有力学、结构设计原理、桥梁工程等专业知识，还有计算机应用、CAD绘图等方面的知识及大量设计规范及有关公路桥梁标准图。通过本次毕业设计真正熟练掌握各门所学专业知识，提高了所学知识的综合应用能力并锻炼了自己自学能力。

本次毕业设计具有较大难度，设计时间很仓促，设计过程中遇到不少困难.这里我要特别感谢舒小娟老师以及陈洪兵学长和王志美学姐给我的指导和帮助。

关键词：莲城大桥；桥面优化；规范。

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ABSTRACT

As the opening to traffic operation of Lian Cheng Bridge of Xiangtan city, the composite beam of main deck appeared various unreasonable aspects. In this thesis, we devote our attention to optimize the bridge's composite beam.The main idea is to change the location of main arch ring. Instead of the phenomena that the main arch ring was located outside of the sidewalk,we try to put the ring inside and set a protrusive arc observation deck at the junction of main arch rib and the bridge floor. If all these could have been done, the main span bridge floor system would be more harmonious on its appearance,material saving and improved on the structure's internal force.

The main contents of this thesis are optimization of the bridge floor system, which involve extensive relative knowledge such as mechanics, structural design principle, bridge engineering professional knowledge and computer application, CAD. By writing the graduation design,I really grasp skills and improve abilities of comprehensive application of knowledge and self-study.

Considering the fact that the content of this thesis is difficult and the time is very hasty, I met many difficulties in the process of design. I would like to thank Mrs Shu and Chen Hongbing ,Wang Zhimei for their advice and help.

Keywords: Continuous girder bridge; cross-section; standard

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目 录

第一章 前 言 ................................................................................................... 1 第二章 工程概况 ............................................................................................... 2

2.1 工程概述 ...................................................................................................................... 2 2.2 设计规范 ...................................................................................................................... 2 2.3 主要设计技术指标 ...................................................................................................... 2 2.4 主要材料 ...................................................................................................................... 3

第三章 桥梁结构基本尺寸设计 ....................................................................... 4

3.1 优化方案：主拱结构布置和横梁布置 ...................................................................... 4

3.2 主跨桥面结构尺寸设计 .............................................................................................. 4

第四章 结构模型及计算参数 ........................................................................... 6

4.1 结构离散化的基本原则 .............................................................................................. 6

4.2 计算模型 ...................................................................................................................... 6 4.3 材料特性和计算参数 .................................................................................................. 7

第五章 恒载内力计算 ....................................................................................... 8

5.1 截面特性计算 .............................................................................................................. 8 5.2 恒载内力计算 .............................................................................................................. 9

5.2.1 一期恒载内力 .................................................................................................. 13 5.2.2 二期恒载内力 .................................................................................................. 13

第六章 活载内力计算 ...................................................................................... 21

6.1活载内力计算 ............................................................................................................. 21

6.2 温度次内力计算 ........................................................................................................ 31 6.3 绘制内力包络图 ........................................................................................................ 31

第七章 各钢横梁强度验算及刚度验算 ......................................................... 41

7.1钢横梁强度验算 ......................................................................................................... 41

7.1.1 端钢横梁一抗弯强度验算 .............................................................................. 13 7.1.2 端钢横梁二抗弯强度验算 .............................................................................. 41 7.1.3 吊杆钢横梁抗弯强度验算 .............................................................................. 42 7.1.4 端钢横梁一抗剪强度验算 .............................................................................. 13 7.1.5 端钢横梁二抗剪强度验算 .............................................................................. 43 7.1.6 吊杆钢横梁抗剪强度验算 .............................................................................. 44 7.2钢横梁刚度验算 ......................................................................................................... 45

7.2.1 端钢横梁一刚度验算 ...................................................................................... 13 7.2.2 端钢横梁二刚度验算 ...................................................................................... 46

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7.2.3 吊杆钢横梁刚度验算 ...................................................................................... 47

第八章 优化后的桥面系与原设计的经济性比较 ............................................... 49 参考文献 ............................................................................................................................... 50 致 谢 ............................................................................................................................... 51

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第一章 前 言

毕业设计的主要目的是提高学生综合运用所学知识分析解决实际问题的能力。通过毕业设计可以培养学生实事求是、谦虚谨慎的学习态度和刻苦专研的精神。毕业设计过程中不仅复习了以前所学习的专业知识，同时也锻炼了学生将理论运用于实践的能力。

本次设计主要为湘潭莲城大桥主桥主跨桥面组合梁优化设计，主要包括优化猪拱结构布置和横梁布置，优选横梁结构形式及桥面板结构形式与材料，设计优选的横梁、桥面板的结构尺寸；分析桥面系的受力特点，合理简化构件桥面系结构分析有限元模型；桥面结构恒载内力计算，包括：恒载内力计算，绘制恒载内力图；活载内力计算，绘制控制截面活载内力影响线，影响线加载，温度次内力计算，绘制内力包络图；不同横梁强度验算、应力验算、变形验算；桥面板强度验算和变形验算；优化后的桥面系与原设计的经济性比较等。设计过程中运用到了理论力学、材料力学、结构力学、结构设计原理、桥梁工程等学科的诸多知识，主要参考了《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）、《公路钢筋混凝士及预应力混凝士桥涵设计规范》（JTGD62—2004）等书籍。其中桥梁结构的车道荷载布置、超静定连续梁内力分析涉及的所有计算全部由midas求出和输出原始数据，为下一步的分析和计算打下了坚实基础。此次毕业设计除了有详细的计算书外，还按照设计要求运用CAD绘制了相关说明的图纸。

总之，通过毕业设计，使我熟悉了有关桥梁设计、施工规范和计算手册，提高了网络获取知识和使用各种相关软件的能力，对我以后从事桥梁方面的工作和研究有着很大的帮助。由于本人无论是理论知识还是实践知识的掌握都很有限，尽管在设计中参考了大量的文献，但设计中还会有考虑不周的地方，敬请老师和同学多多批评指正。

1

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第二章 工程概况

2.1 工程概述

莲城大桥（原名湘潭第四大桥）位于湖南省湘潭市二环线上的一座特大桥，大桥西起北二环线与上瑞高速公路联络线交点，东接国道107线。大桥全长1340.86米，宽为27米，桥梁总投资4.2亿元，双向六车道，于2007年7月12日竣工通车。

连城大桥主跨为400长的斜拉飞燕式钢管混凝土桥，是世界上首座大跨度斜拉钢管拱桥。

2.2 设计规范

《公路路基设计规范》（JTG D30-2004） 《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004） 《城市桥梁设计准则》（CJJ11-93）

《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004） 《公路圬工桥涵设计规范》（JTG061-2005） 《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007） 《公路工程水文勘测设计规范》（JTJ C30-2002） 《公路桥涵施工技术规范》 （JTJ041-2000）

2.3 主要设计技术指标

1、道路规划等级：城市一级主干道； 2、计算行车速度：60Km/h；

3、荷载等级：城一A级，人群荷载：4.0KN/㎡； 4、通航标准：Ⅲ级航道标准；

5、路面型式：沥青路面，设计年限15年

6、桥面净宽：由2米人行道+3米非动车道+0.25米可移动护栏+8米机动车道+0.5米双黄线+8米机动车道+0.25米可移动护栏+3米非动车道+2米人行道组成，全宽27米；

7、设计洪水位41.786m。

2

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2.4 主要材料

1）混凝土

主桥箱梁采用50号混凝土，其轴心抗压设计强度Ra=32.4MPa，轴心抗拉设计强度

R12.65MPa，弹性模量Eh3.5104MPa。

2）预应力钢材

箱梁采用j12.7、j15.2高强度低松弛预应力钢绞线，标准强Ryb1860MPa ，

Ey1.95105MPa；加载至规定负荷的80%时，松弛损失不大于3.5％；张拉控制应力

k0.75 Rby1395MPa。

3)型钢、钢板

型钢均采用Q235C钢，质量必须符合GB700-88标准。 4) 锚具

采用规格为YM15系列锚具、BM15系列锚具及YGM-32，其产品性能符合国际预应力协会编制的《后张预应力体系验收建议》(FIP—91)和《预应力筋锚具、夹片和连接器》(GB/T14370—2000)的要求。供货厂家必须取得ISO9001和BSI质量体系认证证书。

5）防水材料

桥面防水采用FYT－1型防水剂，涂在两层桥面铺装之间。

3

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第三章 桥梁结构基本尺寸设计

3.1 优化方案：主拱结构布置和横梁布置

本方案整体思想是变更主拱圈在横向桥面的位置，由原方案中主拱圈位于桥面人行道外侧变更为主拱圈内移到人行道内侧以实现主桥主跨组合梁优化设计。另将钢横梁与桥面板优化成联合截面的组合梁。（附总体布置简图）

3.2 主跨桥面结构尺寸设计

跨桥面结构为钢横梁与π型桥面板组成的联合截面，π型桥面板宽8米，钢横梁翼板宽度1米，两π型板与工字钢横梁湿接形成联合截面。截面断面尺寸设计如图所示：

图3.1 联合截面截面尺寸 (单位：cm)

图3.2 钢横梁横截面尺寸 (单位：cm)

4

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图3.3 桥面布置图 (单位：cm)

5

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第四章 结构模型及计算参数

主桥主跨桥面组合梁优化设计，结构静力计算采用midas进行电算，辅以手算校核，全桥建模共分678个节点，926个单元。

4.1 结构离散化的基本原则

结构离散时应遵循以下三个基本原则：

1）计算模型应尽量符合实际结构的构造特点和受力特点，以保证解的真实性； 2）保证体系的几何不变性，特别是在错综复杂的转换过程中更应注意，同时要避免出现与实际结构受力不符的多余联结；

3）在合理模型的前提下，减少不必要的结点数目，以缩短计算时间，减少后处理工作量。

杆系单元的划分，应根据结构的构造特点，实际问题的需要以及计算精度的要求来决定。因此，用来划分单元的结点，应在以下位置设置：

1）各关键控制截面处； 2）构件交接点、转折点； 3）截面突变处； 4）不同材料结合处；

5）所有支承点（包括永久和临时支承）；

6）对于由等截面直杆组成的桥梁结构，除梁、柱等构件的自然交结点处必须设置结点外，杆件中间结点的多少，对计算精度并无影响。一般根据验算截面的布置以及求算影响线时单位力作用点的要求，来确定所需的中间结点；

7）对于变截面杆或曲杆结构，尽量细分，使折线形模型尽可能接近实际曲线结构的受力状态；

8）施工缝处。

4.2 计算模型

依照本桥的结构布置，在确定计算模型时，主要应注意以下几点：

1）确定计算模型时，结点和单元的划分主要根据桥面系各组成部分的结构和功能确定；

2）模拟静力荷载和移动荷载时尽量采用接近真实荷载状况而又简化的方式； 3）将桥面组合梁优化为联合截面梁。 全桥共分678个节点，926个单元。

6

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4.3 材料特性和计算参数

混凝土：容重：25.0kN/m3；

弹性模量 C40：Ec3.25104MPa； C50：Ec3.45104MPa； 线膨胀系数：1.0×105；

混凝土轴心抗压强度标准值C50： 混凝土轴心抗拉强度标准值C50： 混凝土轴心抗压强度设计值C50： 混凝土轴心抗拉强度设计值C50：

7

fck32.4MPa； ftk2.65MPa； fcd22.4MPa； ftd1.83MPa。

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第五章 恒载内力计算

5.1 截面特性计算

计算恒载前首先确定钢横梁的腹板高度，然后通过有效翼缘宽度的计算来确定桥面

板的宽度，从而来定义联合截面。通过midas软件计算毛截面特性见表5-1所示。 表格5.1 : 联合截面截面特性表 Before Composite After Composite zzyy A(m 2) 0.820 Ixx(m 4) 0.016 - -

Asy(m 2) Asz(m 2) z(+)(m) z(-)(m) A(m 2) 0.417 Iyy(m 4) 0.490 - - 0.420 Izz(m 4) 0.043 - - 1.128 0.972 0.870 y(+)(m) y(-)(m) Ixx(m 4) 0.500 0.500 0.016 - - - - Es/Ec 6.462 0.728 Iyy(m 4) 0.556 Gs/Gc 5.964 0.422 Izz(m 4) 0.703 Ds/Dc 3.079 Asy(m 2) Asz(m 2) z(+)(m) z(-)(m) 1.061 1.039 y(+)(m) y(-)(m) 0.500 0.500 Ps Pc 0.300 0.200 8

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表格 1.2 : 端钢横梁一截面特性表

zy A(m 2) 0.285 Ixx(m 4) 0.017

表格 2.3 : 端钢横梁二截面特性表

zAsy(m 2) 0.082 Iyy(m 4) 0.136 Asz(m 2) 0.090 Izz(m 4) 0.026 z(+)(m) 1.339 y(+)(m) 0.500 z(-)(m) 1.161 y(-)(m) 0.500 y A(m 2) 0.285 Ixx(m 4) 0.017

9

Asy(m 2) 0.082 Iyy(m 4) 0.136 Asz(m 2) 0.090 Izz(m 4) 0.026 z(+)(m) 1.339 y(+)(m) 0.500 z(-)(m) 1.161 y(-)(m) 0.500 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）

表格 5.4 : 钢纵梁截面特性表

zy A(m 2) 0.014 Ixx(m 4) 0.025

Asy(m 2) 0.007 Iyy(m 4) 0.000 Asz(m 2) 0.004 Izz(m 4) 0.000 z(+)(m) 0.180 y(+)(m) 0.250 z(-)(m) 0.210 y(-)(m) 0.250 5.2 恒载内力计算

恒载内力计算包括一期恒载(结构自重)和二期恒载(桥面铺装、护栏等)计算，计算时按毛截面特性进行。

表5.5恒载内力作用表 恒载名称 结构自重 二期荷载：桥面铺装

7.9 恒载集度(kN/m) /

自重竖向分布力 均布竖向力作用于

每道纵梁

考虑节点、折角等局部构造，自重系数

取1.03

桥面10cm钢纤维混凝土防水混凝土和

5cm沥青混凝土铺装重量

模型作用方式

计算方法

10

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二期荷载：人行道板、灯柱与护栏

7.3

均布竖向作用于人行道侧的纵梁

人行道板重量和人行道栏杆和灯具重

量

5.2.1 一期恒载内力

一期恒载为钢横梁和桥面板组成的联合截面的自重，，其自重计算可由midas软件自动完成，故可不必手算。

表5.6 一期恒载重量表

截面号 1 23 56

截面名称 构件长度

（m）

联合截面 端钢横梁 钢纵梁

27.5 30.25 336.9

截面面积（㎡） 数量 构件单重（KN） 8.695238e-001 2.85000e-001 1.39900e-002

516 4 3

23.9 331.75 362.8

总重量(kN) 12332.4 1327 1088.3

图5.1 端横梁一一期恒载弯矩图（单位：kN·m）

图5.2 端横梁二一期恒载弯矩图（单位：kN·m）

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图5.3 吊杆横梁一期恒载弯矩图（单位：kN·m）

图5.4 钢纵梁一期恒载弯矩图（单位：kN·m）

图5.5 端横梁一一期恒载剪力图（单位：kN）

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图5.6 端横梁二一期恒载剪力图（单位：kN）

图5.7 吊杆横梁一期恒载剪力图（单位：kN）

图5.8 钢纵梁梁一期恒载剪力图（单位：kN）

5.2.2 二期恒载内力

主桥桥面采用8厘米厚C50钢筋砼及5厘米沥青砼铺装，护栏采用轻质防撞护栏。则二期恒载集度计算如下：

桥面铺装层：15.5×0.08×25+15.5×0.05×24=49.6kN/m

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防撞护栏取值为6kN/m

二期恒载总集度：49.6 +6=55.6 kN/m

图5.9 端横梁一二期恒载弯矩图（单位：kN·m）

图5.10 端横梁二二期恒载弯矩图（单位：kN·m）

图5.11 吊杆横梁二期恒载弯矩图（单位：kN·m）

14

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图5.12 钢纵梁二期恒载弯矩图（单位：kN·m）

图5.13 端横梁一二期恒载剪力图（单位：kN）

图5.14 端横梁二二期恒载剪力图（单位：kN）

图5.15 吊杆横梁二期恒载剪力图（单位：kN）

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单元 荷载1 自重2 自重3 自重4 自重5 自重6 自重7 自重8 自重9 自重10 自重11 自重12 自重13 自重14 自重15 自重16 自重17 自重18 自重19 自重20 自重21

自重5.16 钢纵梁二期恒载剪力图（单位：kN）

表5.6端横梁一一期恒载内力计算表 轴向

剪力-y 剪力-z 扭矩 弯矩-y (kN) (kN)

(kN)

(kN*m) (kN*m) 19.23 -0.31 -1451.75 0 -4291.43 19.23 -0.31 -1164.35 0 -3138.24 19.23 -0.31 -1134.74 0 -1586.35 19.23 -0.31 -1111.43 0 -393.08 -6.86 0.48 -186.62 0 317.36 26.45 16.55 -749.91 -24.53

1105.2 -6.86 0.48 -125.47 0 752.34 26.45 4.55 -547.52 -10.54 2850.11 -6.86 0.48 -64.31 0 1016.84 26.45 -6.1 -345.09 1.87 4043.54 -6.86 0.48 -3.15 0 1110.87 26.45 -22.74 -142.87

21.26 4693.96 -6.86 -0.48 3.15 0 1110.87 26.45 22.73 142.88 -21.25 4693.94

-6.86 -0.48 64.31 0 1016.84 26.45 6.1 345.1 -1.86 4043.52 -6.86 -0.48 125.46 0 752.35 26.45 -4.55 547.53 10.56 2850.1 -6.86 -0.48 186.62 0 317.38 26.45 -16.53 -749.92

24.52 1105.22 19.23

0.32

1111.44

0

-393.07

16

弯矩-z (kN*m) 0.99 1.27 1.69 2.02 1.47 -21.72 0.13 -48.87

-1.22 -44.91

-2.56 -3.66 -2.56 -3.65 -1.21 -44.89

0.14 -48.84 1.48 21.7 2.03

图

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22 23

自重 自重

19.23 19.23

0.32 0.32

1134.75 1164.37

0 0

-1586.36 -3138.26

1.69 1.25

表5.7端横梁二一期恒载内力计算表 轴向

单元 荷载 (kN) 剪力-y (kN) 剪力-z 扭矩 弯矩-y (kN*m) 弯矩-z (kN*m) (kN) (kN*m) 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49

单元

80 81 82 83 84 85 86 87 88 自重 自重 自重 自重 自重 自重 自重 自重 自重 自重 自重 自重 自重 自重 自重 自重

荷载 自重 自重 自重 自重 自重 自重 自重 自重 自重

0 0 -17.78 0 -2.22 0 0 0 83.57 0 -49.1 0 5.39 -0.01 -315.85 0.01 101.42 0.01 5.39 -0.01 -240.29 0.01 396.86 0.01 4.74 2.6 102.31 -3.03 697.06 3.61 4.74 -0.27 -105.22 0.32 849.9 8.35 4.74 -1.47 -312.71 1.72 390.74 7.18 4.74 -1.89 -520.44 2.21 -699.1 3.25 2.06 1.89 520.95 -2.21 -702 3.26 2.06 1.47 313.23 -1.72 389.25 7.19 2.06 0.27 105.73 -0.32 849.81 8.36 2.06 -2.6 -101.79 3.03 698.36 3.61 2.71 0.01 239.76 -0.01 399.09 0.01 2.71 0.01 315.33 -0.01 104.19 0 0 0 -83.57 0 -49.1 0 0

0

17.78 0

-2.22

0

表5.8吊杆横梁一期恒载内力计算表 轴向

剪力-y 剪力-z 扭矩 弯矩-y 弯矩-z (kN)

(kN)

(kN) (kN*m)

(kN*m) (kN*m)

0 0 -515.38 0 -126.62 0 0 0 -1029.25 0 876.03 0 0.02 -5.63 -764.61 6.52 3059.61

7.79 0.02 -2.61 -557.75 3 4898.37 19.26 0.02 0.91 -350.88 -1.11 6161.46 21.61 0.02 3.73 -144.02 -4.39 6849.41 15.12 0.02 -3.73 144.02 4.39 6849.41 15.12 0.02 -0.91 350.88 1.11 6161.46 21.6 0.02

2.61

557.75

-3 4898.37

19.25

17

湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）

89 自重 90 自重 91 自重

0.02 0 0

5.63

0

764.61 515.38

-6.52 3059.61

0

876.03 0 -126.62

7.79

0 0

0 1029.25

表5.9端横梁一二期恒载内力计算表 单元

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 荷载 二期恒载二期恒载二期恒载二期恒载二期恒载二期恒载二期恒载二期恒载二期恒载二期恒载二期恒载二期恒载二期恒载二期恒载二期恒载二期恒载二期恒载二期恒载二期恒载二期恒载二期恒载二期恒载二期恒载轴向

剪力-y (kN) (kN)

1.45 -0.24 1.45 -0.24 1.45 -0.24 1.45 -0.24 -0.52 0.07 2.02 4.4 -0.52 0.07 2.02 1.07 -0.52 0.07 2.02 -1.41 -0.52 0.07 2.02 -5.07 -0.52 -0.07 2.02 5.07 -0.52 -0.07 2.02 1.4 -0.52 -0.07 2.02 -1.07 -0.52 -0.07 2.02 -4.39 1.45 0.25 1.45 0.25 1.45

0.25

剪力-z (kN)

-496.22 -496.22 -496.22 -496.22 43.36 -42.58 43.36 -42.7 43.36 -42.79 43.36 -42.92 -43.37 42.92 -43.37 42.79 -43.37 42.71 -43.37 -42.59 496.22 496.22 496.22

18

扭矩 (kN*m)

0 0 0 0 0 -5.82

0 -1.94

0 0.94

0 5.21

0 -5.21

0 -0.94

0 1.95

0 5.82

0 0 0 弯矩-y (kN*m) -1411 -952 -282.11

245.13 376.97 66.1 256.09 179.98 135.22 293.35 14.34 408.67 14.34 408.66 135.22 293.34 256.1 179.98 376.98 66.11 245.13

-282.11 -952.01

弯矩-z (kN*m) -0.47 -0.25 0.07 0.33 0.32 -5.95 0.12 -13.39 -0.08 -12.71 -0.28 -3.54 -0.28 -3.53 -0.08 -12.7 0.12 -13.37 0.33 5.94 0.33 0.07 -0.26

湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）

表5.10端横梁二二期恒载内力计算表 轴向

单元 34 35 36 37 荷载 二期恒载 二期恒载 二期恒载 二期恒载 (kN) 0 0 3.89 3.89 剪力-y (kN) 0 0 -0.09 -0.09 剪力-z

扭矩

弯矩-y

弯矩-z

(kN) (kN*m) (kN*m) (kN*m) 0 0 0 0 0 0 0 0 -378.02 0.11 250.63 0.06 -378.02 0.11 652.27 0.16 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49

单元

25

50 71 92 113 134 155 176 197 218 239 260 281 302 323 344 365

二期恒载 二期恒载 二期恒载 二期恒载 二期恒载 二期恒载 二期恒载 二期恒载 二期恒载 二期恒载 二期恒载 二期恒载

荷载 二期恒载 二期恒载 二期恒载 二期恒载 二期恒载 二期恒载 二期恒载 二期恒载 二期恒载 二期恒载 二期恒载 二期恒载 二期恒载 二期恒载 二期恒载 二期恒载 二期恒载 3.8 1.23 -120 -1.44 631.6 3.8 0.19 -120.15 -0.22 320.14 3.8 -0.43 -120.26 0.5 4.85 3.8 -1.17 -120.42 1.36 -318.51 1.86 1.16 120.8 -1.35 -320.68 1.86 0.42 120.64 -0.49 3.72 1.86 -0.2 120.53 0.23 320.02 1.86 -1.25 120.38 1.46 632.51 1.95 0.07 377.63 -0.08 653.86 1.95 0.07 377.63 -0.08 252.63 0 0 0 0 0 0

0

0 0 0

表5.11钢纵梁二期恒载内力计算表 轴向

剪力-y

剪力-z

扭矩

弯矩-y

(kN) (kN) (kN) (kN*m) (kN*m) 4.71 -0.06 0.3 -9.1 -1.97 6.04 0.03 -0.23 -9.11 -2.3 2.5 0 -0.04 -0.83 -0.05 1.03 0 0.01 -0.05 0.06 0.47 0 -0.01 0 0.02 0.24 0 -0.01 0 0.05 0.14 0 0 0 0.07 0.1 0 -0.01 0 0.1 0.09 0 -0.08 0.11 0.45 0.15 0 1.11 -1.11 -3.59 0.06 -0.02 -8.25 5.35 24.74 -0.25 -0.05 19.37 14.28 -20.62 -0.27 0.05 -19.19 -14.35 -21.34 0.17 0.02 7.87 -5.21 24.78 0.16 -0.01 -0.85 0.99 -3.1 0.08 0 -0.02 -0.06 0.3 0.06 0 0.02 -0.01 0.29 19

1.52 3.56 3.33 1.19 1.36 3.47 3.68 1.6 0.12 0.05 0 0

弯矩-z

(kN*m) 0.07 -0.08 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）

386 407 428 449 470 491 512 533 二期恒载 二期恒载 二期恒载 二期恒载 二期恒载 二期恒载 二期恒载 二期恒载 0.05 0.04 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.02 -0.02

0 0 0 0 0 0 -0.01 0.01

0 0 0 0.23 0.24 0.26 0.18 0.18 0.26 0.24 0.24 0 0 0 0 0 0 0 0 554 二期恒载 575 二期恒载 596 二期恒载 617 二期恒载 638 二期恒载 659 二期恒载 680 二期恒载 701 二期恒载 722 二期恒载 743 二期恒载 764 二期恒载 785 二期恒载 806 二期恒载 827 二期恒载 848 二期恒载 869 二期恒载 894 二期恒载 0.03 0 0.03 0 0.03 0 0.03 0 0.03 0 0.03 0 0.03 0 0.03 0 0.03 0 0.04 0 0.04 0 0.05 0 0.08 0 0.11 0 0.19 0 0.31 0 0.1 -0.05

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.03 -0.1 0.44 -0.18 -0.31

20

0 0.24 0 0.24 0 0.24 0 0.24 0 0.23 0 0.21 0 0.19 0 0.17 0 0.14 0 0.11 0 0.08 0 0.06 -0.02 -0.03 0.08 0.28 -0.1 -1.03 1.01 -2.03 17.24 -0.65 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）

第六章 活载内力计算

6.1活载内力计算

活载内力计算采用影响线加载方法计算，通过对主跨跨中控制截面的验算，并与软件计算数据校核，软件计算数据具有足够的精度，各截面活载内力如下表：

单元 荷载 1 车辆荷载2 车辆荷载3 车辆荷载4 车辆荷载5 车辆荷载6 车辆荷载7 车辆荷载8 车辆荷载9 车辆荷载10 车辆荷载11 车辆荷载12 车辆荷载13 车辆荷载14 车辆荷载15 车辆荷载16 车辆荷载17 车辆荷载18 车辆荷载19 车辆荷载21 车辆荷载22 车辆荷载23

车辆荷载表6.1端横梁一车辆荷载内力计算表 轴向

剪力-y 剪力-z 扭矩 弯矩-y (kN) (kN) (kN) (kN*m) (kN*m) 0.21 -2.22 3.47 0 -3.05 0.21 -2.22 3.47 0 -2.67 0.21 -2.22 3.47 0 -4.93 0.21 -2.22 3.47 0 -8 -0.08 -0.21 -2.08 0 -6.59 0.57 7.68 4.64 -9.68 48.81 -0.08 -0.21 -2.08 0 -1.51 0.57 1.15 4.44 -3.28 37.71 -0.08 -0.21 -2.08 0 3.8 0.57 -4.38 4.27 3.6 28.04 -0.08 -0.21 -2.08 0 8.89 0.57 -11.95 4.02 10.9 20.22 -0.08 0.21 2.08 0 8.89 0.57 11.95 -4.02 -10.9 20.22 -0.08 0.21 2.08 0 3.8 0.57 4.37 -4.27 -3.6 28.04 -0.08 0.21 2.08 0 -1.51 0.57 -1.16 -4.44 3.29 37.71 -0.08

0.21 2.08 0 -6.59 0.21 2.25 -3.47 0 -8 0.21 2.25 -3.47 0 -4.93 0.21

2.25

-3.47

0

-2.67

21

弯矩-z (kN*m) -7.03 -5.2 -2.56 -0.63 0.69 -8.67 1.06 -19.59 1.53 -15.8 2.04 6.74 2.05 6.73 1.55 -15.78 1.08 -19.56 0.72 -0.61 -2.56 -5.25

湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）

图6.1端横梁一车辆荷载弯矩图（单位：kN·m）

图6.2端横梁一车辆荷载剪力图（单位：kN）

表6.2端横梁一人行荷载内力计算表 轴向 剪力-y 剪力-z 扭矩 弯矩-y

单元

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

荷载 人行荷载 人行荷载 人行荷载 人行荷载 人行荷载 人行荷载 人行荷载 人行荷载 人行荷载 人行荷载 人行荷载 人行荷载 人行荷载 人行荷载 人行荷载 人行荷载 人行荷载 人行荷载 人行荷载 人行荷载

(kN) 0 0 0 0 0 0.01 0 0.01 0 0.01 0 0.01 0 0.01 0 0.01 0 0.01 0 0.01

(kN) -0.08 -0.08 -0.08 -0.08 0 0.3 0 0.07 0 -0.1 0 -0.3 0 0.3 0 0.1 0 -0.07 0 -0.3

(kN) 0.11 0.11 0.11 0.11 -0.02 0.12 -0.02 0.12 -0.02 0.11 -0.02 0.11 0.02 -0.11 0.02 -0.11 0.02 -0.12 0.02 0.12

22

弯矩-z (kN*m) -0.26 -0.19 -0.08 -0.02 0.04 -0.41 0.04 -0.91 0.05 -0.87 0.06 -0.32 0.06 -0.32 0.05 -0.87 0.04 -0.91 0.04 0.4

(kN*m) 0 0 0 0 0 -0.36 0 -0.12 0 0.17 0 0.34 0 -0.34 0 -0.17 0 0.12 0 0.36 (kN*m) 0.29 0.18 0.03 -0.09 -0.11 0.71 -0.06 0.4 0.03 0.17 0.06 0.26 0.06 0.26 0.03 0.17 -0.06 0.4 -0.11 0.71

湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）

21 22 人行荷载 人行荷载 0 0 0.08 0.08 -0.11 -0.11

0 0 -0.09 0.03 -0.02 -0.08

图6.3端横梁一人行荷载弯矩图（单位：kN·m）

图6.4端横梁一人行荷载剪力图（单位：kN）

23

湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）

表6.3端横梁二车辆荷载内力计算表 轴向

单元 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49

荷载 车辆荷载 车辆荷载 车辆荷载 车辆荷载 车辆荷载 车辆荷载 车辆荷载 车辆荷载 车辆荷载 车辆荷载 车辆荷载 车辆荷载 车辆荷载 车辆荷载 车辆荷载 车辆荷载

(kN) 0 0 -0.08 -0.08 -0.5 -0.5 -0.5 -0.5 -0.47 -0.47 -0.47 -0.47 -0.04 -0.04 0 0

剪力-y (kN) 0 0 -0.43 -0.43 4.56 1.71 -1.06 -6.18 6.13 1.04 -1.75 -4.62 0.32 0.32 0 0

剪力-z (kN) 0 0 16.91 16.91 -20.37 -20.64 -20.87 -21.23 21.22 20.86 20.63 20.36 -16.9 -16.9 0 0

扭矩 (kN*m) 0 0 0.45 0.45 -4.73 -1.77 1.11 6.42 -6.37 -1.09 1.81 4.79 -0.33 -0.33 0 0

弯矩-y (kN*m) 0 0 -10.1 -26.14 -56.27 16.56 28.87 29.51 29.59 28.91 16.57 -56.27 -26.17 -10.14 0 0

弯矩-z (kN*m) 0 0 0.26 0.66 5.14 11.97 12.58 3.98 4.71 13.11 12.33 5.35 0.49 0.19 0 0

图6.5端横梁二车辆荷载弯矩图（单位：kN·m）

图6.6端横梁二车辆荷载剪力图（单位：kN）

24

湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）

表6.4端横梁二人行荷载内力计算表 轴向

单元 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49

荷载 人行荷载 人行荷载 人行荷载 人行荷载 人行荷载 人行荷载 人行荷载 人行荷载 人行荷载 人行荷载 人行荷载 人行荷载 人行荷载 人行荷载 人行荷载 人行荷载

(kN) 0 0 0 0 -0.01 -0.01 -0.01 -0.01 -0.01 -0.01 -0.01 -0.01 0 0 0 0

剪力-y (kN) 0 0 -0.01 -0.01 0.16 0.03 -0.05 -0.17 0.17 0.05 -0.03 -0.16 0.01 0.01 0 0

剪力-z (kN) 0 0 0.38 0.38 -0.34 -0.35 -0.35 -0.35 0.35 0.35 0.34 0.34 -0.38 -0.38 0 0

扭矩 (kN*m) 0 0 0.02 0.02 -0.18 -0.04 0.06 0.2 -0.2 -0.06 0.04 0.19 -0.01 -0.01 0 0

弯矩-y (kN*m) 0 0 -0.25 -0.66 -1.26 0.61 0.31 0.94 0.94 0.32 0.61 -1.25 -0.66 -0.25 0 0

弯矩-z (kN*m) 0 0 0.01 0.02 0.2 0.45 0.43 0.15 0.17 0.45 0.47 0.21 0.02 0.01 0 0

图6.7端横梁二人行荷载弯矩图（单位：kN·m）

图6.8端横梁二人行荷载剪力图（单位：kN）

25

湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）

表6.5吊杆横梁车辆荷载内力计算表 轴向 剪力-y

单元 荷载 (kN) (kN) 剪力-z (kN) 扭矩 (kN*m) 弯矩-y (kN*m) 弯矩-z (kN*m) 80 车辆荷载 0 0 0 0 0 81 车辆荷载 0

0

-844.71 0 773.88 82 车辆荷载 0.53 -5.49 -696.5 11.92 2485.21 83 车辆荷载 0.53 -4.41 -496.66 11.6 3644.86 84 车辆荷载 0.53 3.31 -495.01 11.58 4361.9 85 车辆荷载 0.53

2.52

-353.12 -12.24 4837.91

86 车辆荷载 0.53 -2.52 353.12 12.24 4837.91 87 车辆荷载 0.53 -3.31 495.01 -11.58 4361.9 88 车辆荷载 0.53 4.41 496.66 -11.6 3644.86 89 车辆荷载 0.53 5.5 696.5 -11.92 2485.21

90 车辆荷载 0 0 844.71 0 773.88 91

车辆荷载

0

0

0 0

0

图6.9吊杆横梁车辆荷载弯矩图（单位：kN·m）

图6.10吊杆横梁车辆荷载剪力图（单位：kN）

26

0 0 8.62 21.14 29.7 32.25 32.25 29.7 21.14 8.62 0 0

湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）

表6.6吊杆横梁人行荷载内力计算表 轴向 剪力-y

单元 荷载 (kN) (kN) 剪力-z (kN) 扭矩 (kN*m) 弯矩-y (kN*m) 弯矩-z (kN*m) 80 人行荷载 0 0 0 0 0 81 人行荷载 0 0 -10.93 0 13.86 82 人行荷载 0 -0.14 -2.14 0.71 24.12 83 人行荷载 0 -0.08 -2.14 0.64 24.86 84 人行荷载 0 0.02 -2.14 -0.63 25.47 85 人行荷载 0 0.06 -2.14 -0.65 25.97 86 人行荷载 0 -0.06 2.14 0.65 25.96 87 人行荷载 0 -0.02 2.14 0.63 25.46 88 人行荷载 0 0.08 2.14 -0.64 24.85 89 人行荷载 0 0.14 2.14 -0.71 24.1 90 人行荷载 0 0 20.93 0 22.24 91

人行荷载

0

0

0

0

0

图6.11吊杆横梁人行荷载弯矩图（单位：kN·m）

图6.12吊杆横梁人行荷载剪力图（单位：kN）

27

0 0 0.21 0.51 0.64 0.58 0.58 0.64 0.51 0.21 0 0

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表6.2钢纵梁车辆荷载内力计算表 轴向 剪力-y

单元 25 50 71 92 113 荷载 车辆荷载 车辆荷载 车辆荷载 车辆荷载 车辆荷载 (kN) 9.05 13.5 5.45 2.22 2.02 (kN) -0.36 0.15 -0.43 -0.34 -0.33 剪力-z (kN) 1.4 -4.35 -7.66 -12.19 -15.37 扭矩 (kN*m) -57.94 -57.97 109.12 -101.89 -111.03 弯矩-y (kN*m) -6.38 -8.69 -12.31 -17.89 -20.58 弯矩-z (kN*m) 0.45 -0.51 0.05 0.07 0.08 134 车辆荷载155 车辆荷载176 车辆荷载197 车辆荷载218 车辆荷载239 车辆荷载260 车辆荷载281 车辆荷载302 车辆荷载323 车辆荷载344 车辆荷载365 车辆荷载386 车辆荷载407 车辆荷载428 车辆荷载449 车辆荷载470 车辆荷载491 车辆荷载512 车辆荷载533 车辆荷载554 车辆荷载575 车辆荷载596 车辆荷载617 车辆荷载638 车辆荷载659 车辆荷载680 车辆荷载701 车辆荷载722 车辆荷载743 车辆荷载764 车辆荷载785 车辆荷载806 车辆荷载827 车辆荷载848

车辆荷载2 -0.33 -18.72 1.99 -0.32 -21.74 1.99 -0.32 -24.51 2 -0.32 -27.06 2 -0.31 -29.35 2 -0.31 -31.39 2 -0.31 -33.22 2 -0.3 -34.68 2.07 -0.3 -37.37 1.66 -0.31 38.48 1.94 0.3 -40.58 2.04 -0.31 39.46 1.99 -0.3 -40.01 1.99 -0.3 -39.69 1.99 -0.3 -39.88 1.99 -0.3 -39.9 1.99 -0.3 39.9 1.99 -0.3 39.86 2 -0.3 39.64 2 -0.3 39.25 2 -0.3 38.68 2 -0.3 37.94 2 -0.3 37 2 -0.3 35.85 2 -0.3 34.49 2.01 -0.3 32.91 2.01 -0.31 31.08 2.01 -0.31 28.99 2.02 -0.31 26.65 2.02 -0.32 24.04 2.03 -0.32 21.22 2.03 -0.32 18.13 2.04 -0.33 14.69 2.08 0.33 11.29 2.98

0.42

6.79

28

-118.83 -129.42 -139.66 -149.46 -157.99 -165.42 -171.88 -179.36 -189.15 197.92 -203.82 197.25 194.29 -194.23 -194.99 -195.23 195.21 194.88 194.04 192.66 190.71 188.16 184.95 181.03 176.33 170.76 164.24 156.67 147.91 137.82 127.6 117.49 109.38 99.86 -107.81

-24.47 -28.02 -31.37 -34.45 -37.25 -39.77 -42 -46.02 42.75 -48.1 -49.11 46.96 -51.83 -50.05 -50.18 -50.2 -50.21 -50.17 -50 -49.58 -48.91 -47.99 -46.82 -45.38 -43.67 -41.67 -39.39 -36.82 -33.96 -30.82 -27.41 -23.79 -19.84 -16.75 -11.54

0.1 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 0.16 0.17 -0.18 0.17 0.18 -0.19 0.18 -0.18 -0.18 -0.18 -0.18 -0.18 -0.18 -0.18 -0.18 -0.17 -0.17 -0.17 -0.16 -0.16 -0.15 -0.14 -0.13 -0.12 -0.11 -0.1 -0.08 -0.06 -0.05

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869 车辆荷载 2.51 -0.44 -3.63 112.56 -7.79 894

车辆荷载 -0.74 -0.02 -1.49 5.6 -5.44 图6.13钢纵梁车辆荷载弯矩图（单位：kN·m）

图6.14钢纵梁车辆荷载剪力图（单位：kN）

表6.8钢纵梁人行荷载内力计算表

轴向 剪力-y

剪力-z 扭矩 弯矩-y 单元 荷载 (kN) (kN) (kN) (kN*m) (kN*m) 25 人行荷载 0.37 0 0.06 -0.87 -0.24 50 人行荷载 0.54 0 -0.17 -0.87 0.19 71 人行荷载 0.21 0 0.23 2.41 0.33 92 人行荷载 0.08 0 -0.27 2.52 -0.49 113 人行荷载 0.04 0 0.31 -3.44 0.54 134 人行荷载 0.03 0 -0.37 4.35 -0.66 155 人行荷载 0.03 0 0.44 -5.19 0.79 176 人行荷载 0.03 0 -0.5 5.96 0.92 197 人行荷载 0.02 0 -0.56 -6.67 1.04 218 人行荷载 0.03 0 -0.61 -7.31 1.15 239 人行荷载 0.03 0 -0.66 -7.89 1.26 260 人行荷载 0.03 0 -0.7 -8.41 1.35 281 人行荷载 0.03 0 -0.73 -8.86 1.43 302 人行荷载 0.03 0 -0.76 -9.26 1.5 323 人行荷载 0.03 0 -0.79 -9.6 1.57 344

人行荷载

0.03

0

0.81

-9.88

1.62

29

0.03 0.01

弯矩-z (kN*m) 0.01 -0.01 0 0 0 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01

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365 人行荷载 0.03 0 0.83 -10.11 1.66 386 人行荷载 0.03 0 0.84 -10.29 1.7 407 人行荷载 0.03 0 -0.85 -10.43 1.72 428 人行荷载 0.03 0 -0.86 10.51 1.74 449 人行荷载 0.03 0 0.86 -10.55 1.74 470 人行荷载 0.03 0 -0.86 10.54 1.74 491 人行荷载 0.03 0 0.86 -10.5 1.73 512 人行荷载 0.03 0 0.85 10.41 1.72 533 人行荷载 0.03 0 -0.84 10.27 1.69 554 人行荷载 0.03 0 -0.82 10.08 1.66 575 人行荷载 0.03 0 -0.81 9.84 1.61 596 人行荷载 0.02 0 0.78 9.55 1.56 617 人行荷载 0.02 0 0.76 9.2 1.49 638 人行荷载 0.02 0 0.73 8.79 1.42 659 人行荷载 0.02 0 0.69 8.33 1.33 680 人行荷载 0.02 0 0.65 7.8 1.24 701 人行荷载 0.02 0 0.6 7.21 1.14 722 人行荷载 0.02 0 0.55 6.55 1.02 743 人行荷载 0.02 0 0.49 5.83 0.9 764 人行荷载 0.02 0 -0.43 5.04 0.77 785 人行荷载 0.02 0 0.36 -4.18 -0.63 806 人行荷载 0.02 0 -0.29 3.25 0.5 827 人行荷载 0.02 0 0.23 -2.28 -0.41 848 人行荷载 0.03 0 -0.18 -1.93 0.25 869 人行荷载 0.03 0 0.11 1.3 -0.15 894 人行荷载 -0.01 0

-0.04 0.07 -0.17

图6.15钢纵梁人行荷载弯矩图（单位：kN·m）

30

0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0 0 0 0 0

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图6.16钢纵梁人行荷载剪力图（单位：kN）

6.2 温度次内力计算

温度影响主要是由于季节和日照变化引起的梁体的温度变化而引起的梁内力。由于整体温变对梁体的内力影响较大，同时有纵坡的影响，整体温变对梁体内力也有一定的影响，此设计中纵坡不大，所以没有考虑纵坡对整体温变影响，按照规范可考虑整体温度上升20℃与下降20℃进行设计，取a1.0E5，则at15105，0，各单元均相同。计算结构如下表(现只列出升温20℃时的主梁内力，降温20℃时的数值与此对应相同符号相反。)：

表6.9端横梁一温度次内力计算表

轴向

单元 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

荷载

(kN)

剪力-y (kN)

剪力-z (kN) 1.67 1.67 1.67 1.67 -9.61 11.43 -9.61 7.82 -9.61 4.29 -9.61

扭矩 (kN*m) 0 0 0 0 0 -78.47 0 40.05 0 156.03 0

弯矩-y (kN*m)

弯矩-z (kN*m)

温度荷载 -14509.7 385.25 温度荷载 -14509.7 385.25 温度荷载 -14509.7 385.25 温度荷载 -14509.7 385.25 温度荷载 -14312.1 35.68 温度荷载 温度荷载 温度荷载

-197.6 -197.6

65.81 -35.87

温度荷载 -14312.1 35.68 温度荷载 -14312.1 35.68

-197.6 -135.37

温度荷载 -14312.1 35.68

-34.07 1384.38 -35.61 1028.03 -37.86 -39.63 -26.88 212.9 -0.1 26.69 164.2 53.47

507.94 98.62 -100.4 -91.5 -199.86 -299.33 105.6 -398.8

183.71 -133.15

31

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12 13 14 15 16 17 18 19 21 22 23

温度荷载 温度荷载 温度荷载 温度荷载

-197.6 -197.6 -197.6 -197.6

21.67 -17 142.4 41.3

9.86 9.68 -9.76 9.68 -4.1 9.68 -7.69 9.68 -2.28 -2.28 -2.28

-27.02 0 21.53 0 0 -46.43 0 0 0 0

142.44 53.38 142.5 26.4 -0.58

264.14 -403.89 257.9 -314.62 83.06 -225.34

温度荷载 -14312.1 -32.03 温度荷载 -14312.1 -32.03 温度荷载 -14312.1 -32.03 温度荷载 -14312.1 -32.03 温度荷载 -14509.7 -419.54 温度荷载 -14509.7 -419.54 温度荷载 -14509.7 -419.54

-164.28 163.14

181.65 -173.05 -27.56 -136.07 -40.17 -37.75

71.14 516.91

-34.68 1083.29

图6.17端横梁一温度荷载弯矩图（单位：kN·m）

表6.10端横梁二温度次内力计算表 轴向

单元

荷载 27 温度荷载 28 温度荷载 30 温度荷载

(kN) -99.56 157.13 159.5

剪力-y (kN)

0 0 -0.02

0 0 0 -0.01

0 0 407.06 407.06

32

剪力-z (kN)

0 0 0.34 0 0 0 0.14 0 0

扭矩 (kN*m)

2.64 2.04 -0.2 -1.32 -2.07 -2.36 -1.89

0 0

弯矩-y (kN*m)

0 0 2.05 0 0 0 -1.12

0 0

弯矩-z (kN*m)

0 0 -0.19

0 0 0 0.2 0 0

29 温度荷载 -106.37 31 温度荷载 -101.16 32 温度荷载 -124.06 33 温度荷载 -304.83 34 温度荷载 35 温度荷载

0 0

36 温度荷载 -469.58 37 温度荷载 -469.58

62.98 -474.49 62.98 -474.49

504.86 -274.76 437.94 -707.26

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38 温度荷载 -469.55 39 温度荷载 -469.55 43 温度荷载 -236.97 44 温度荷载 -236.97

308.65 -33.26 394.07 78.42

-51.73 -359.79 -58.46 -64.93 29.76 22.38 -33.6 -33.6

38.77 410.84 -91.42 258.77 349.08 349.08

341.4 1295.18 190.61 1679.09 22.6 1141.59 14.95 173.64

487.47 945.76

103.93 1145.94 217.7 -520.32 253.4 -202.14

40 温度荷载 -469.55 -352.45

36.28 -459.35

45 温度荷载 -236.97 -221.99 46 温度荷载 -236.84 -299.46 47 温度荷载 -236.84 -299.46

图6.18端横梁二温度荷载弯矩图（单位：kN·m）

表6.11吊杆横梁温度次内力计算表 轴向

单元

荷载 80 温度荷载 81 温度荷载 82 温度荷载 83 温度荷载 84 温度荷载 85 温度荷载 86 温度荷载 87 温度荷载 88 温度荷载 89 温度荷载 90 温度荷载 91 温度荷载

(kN)

0 0 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0 0 剪力-y (kN)

0 0 -26.6 -39.92 -48.26 -3.93 4.11 49.24 40.97 25.14

0 0

剪力-z (kN)

0 -0.04 -0.54 -0.5 -0.48 -0.61 0.61 0.47 0.5 0.55 0.04 0

扭矩 (kN*m)

0 0 22.25 37.78 47.5 -4.17 4.08 -48.54 -38.89 -20.45

0 0

弯矩-y (kN*m)

0 0.05 1.55 3.59 5.37 7.13 7.13 5.38 3.6 1.56 0.04 0

弯矩-z (kN*m)

0 0 37.07 129.78 252.68 325.42 325.88 251.53 125.79 33.64

0 0

33

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图6.19吊杆横梁温度荷载弯矩图（单位：kN·m）

表6.12钢纵梁温度次内力计算表 轴向

剪力-y

剪力-z

扭矩

弯矩-y

单元 荷载

(kN) (kN) (kN) (kN*m) (kN*m) 25 温度荷载 -283.76 -0.01 -0.15 1.52 -1.11 50 温度荷载 -382.32 -0.04 -0.55 1.52 1.73 71 温度荷载 -426.89 0.03 -1.39 0.82 -0.44 92 温度荷载 -453.48 -0.02 -0.81 0.07 -0.36 113 温度荷载 -468.38 -0.05 -0.45 0.02 -0.22 134 温度荷载 -476.59 -0.07 -0.24 0.01 -0.12 155 温度荷载 -481.06 -0.08 -0.13 0.01 -0.07 176 温度荷载 -483.45 -0.08 -0.06 0 -0.04 197 温度荷载 -484.72 -0.08 -0.03 0 -0.02 218 温度荷载 -485.38 -0.09 -0.01 0 0 239 温度荷载 -485.71 -0.09 0 0 0.01 260 温度荷载 -485.86 -0.09 0 0 0 281 温度荷载 -485.92 -0.09 0 0 0 302 温度荷载 -485.93 -0.09 0.01 0 0 323 温度荷载 -485.91 -0.09 0.01 0 0 344 温度荷载 -485.87 -0.09 -0.01 0.02 0.07 365 温度荷载 -485.83 -0.09 0.16 -0.06 -0.46 386 温度荷载 -485.79 -0.09 -0.16 0.04 -0.4 407 温度荷载 -485.74 -0.09 -0.16 0 0.96 428 温度荷载 -485.69 -0.09 -0.16 0.03 2.31 449 温度荷载 -485.64 -0.09 0.07 -0.03 2.76 470 温度荷载 -485.59 -0.09 0.07 0 2.29 491 温度荷载 -485.54 -0.09 0.07 0 1.83 512 温度荷载 -485.5 -0.09 0.06 0 1.36 533 温度荷载 -485.45 -0.09 0.06 0 0.89 554 温度荷载 -485.42 -0.09 0.06 0 0.43 575 温度荷载 -485.39 -0.09 0.06 0 -0.04 596 温度荷载 -485.38 -0.09 0.06 0 -0.5 617

温度荷载

-485.42

-0.09 0.06 0 -0.97 34

弯矩-z

(kN*m) -0.17 0.1 0.04 0.02 0.01 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）

638 温度荷载 -485.52 -0.09 0.06 0 -1.43 659 温度荷载 -485.76 -0.09 0.05 0 -1.9 680 温度荷载 -486.26 -0.09 0.04 0 -2.36 701 温度荷载 -487.22 -0.08 0.01 0 -2.81 722 温度荷载 -489.08 -0.08 -0.03 0 -3.26 743 温度荷载 -492.63 -0.07 -0.12 0.01 -3.69 764 温度荷载 -499.39 -0.06 -0.28 0.02 -4.09 785 温度荷载 -512.36 -0.03 -0.58 0.03 -4.43 806 温度荷载 -537.63 0.01 -1.13 0.06 -4.66 827 温度荷载 -588.2 0.11 -2.15 0.11 -4.7 848 温度荷载 -694.17 0.29 -4.08 -0.1 -4.33 869 温度荷载 -930.44 1.09 -12.16 -4.98 18.21 894 温度荷载 -349.83 1.27 -3.74

-0.41 22.44

图6.20钢纵梁温度荷载剪力图（单位：kN）

图6.21钢纵梁温度荷载弯矩图（单位：kN·m）

35

0 0 0 0 -0.01 -0.01 -0.01 -0.02 -0.04 -0.08 -0.16 -0.89 0.48

湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）

6.3绘制内力包络图 单元 1 2 3 4 5 7 9 11 13 15 17 19 21 22 23 24 表6.13端横梁一内力计算表

扭矩 剪力-y (kN) 剪力-z (kN) (kN*m) 3.85E+02 -1.14E+03 0.00E+00 3.85E+02 -1.11E+03 0.00E+00 3.85E+02 -1.09E+03 0.00E+00 3.85E+02 -1.06E+03 0.00E+00 3.57E+01 -1.86E+02 0.00E+00 3.57E+01 -1.25E+02 0.00E+00 3.57E+01 -6.37E+01 0.00E+00 3.57E+01 4.34E+01 0.00E+00 -3.20E+01 -4.34E+01 0.00E+00 -3.20E+01 6.37E+01 0.00E+00 -3.20E+01 1.25E+02 0.00E+00 -3.20E+01 1.86E+02 0.00E+00 -4.20E+02 1.06E+03 0.00E+00 -4.20E+02 1.09E+03 0.00E+00 -4.20E+02 1.11E+03 0.00E+00 -4.20E+02 1.14E+03 0.00E+00 弯矩-y (kN*m) -4.07E+03 -3.02E+03 -1.54E+03 -3.99E+02 3.77E+02 7.24E+02 9.87E+02 1.08E+03 1.08E+03 9.87E+02 7.24E+02 3.77E+02 -3.99E+02 -1.54E+03 -3.02E+03 -4.07E+03 弯矩-z (kN*m) 1.38E+03 1.03E+03 5.08E+02 9.86E+01 -1.00E+02 -2.00E+02 -2.99E+02 -3.99E+02 -4.04E+02 -3.15E+02 -2.25E+02 -1.36E+02 7.11E+01 5.17E+02 1.08E+03 1.47E+03 轴力 (kN) -1.45E+04 -1.45E+04 -1.45E+04 -1.45E+04 -1.43E+04 -1.43E+04 -1.43E+04 -1.43E+04 -1.43E+04 -1.43E+04 -1.43E+04 -1.43E+04 -1.45E+04 -1.45E+04 -1.45E+04 -1.45E+04

图6.22端横梁一弯矩包络图（单位：kN·m）

图6.23端横梁一剪力包络图（单位：kN）

36

湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）

单元 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 表6.14端横梁二内力计算表

扭矩 轴力 (kN) 剪力-y (kN) 剪力-z (kN) (kN*m) 0 0 -17.78 0 0 0 83.57 0 -469.58 407.06 -378.02 -474.49 -469.58 407.06 -378.02 -474.49 -469.55 308.65 -120 -359.79 -469.55 -33.26 -120.15 38.77 -469.55 -352.45 -312.71 410.84 -469.55 -1221.12 -520.44 1423.42 -236.97 1267.09 520.95 -1477.01 -236.97 394.07 313.23 -459.35 -236.97 78.42 120.53 -91.42 -236.97 -221.99 120.38 258.77 -236.84 -299.46 377.63 349.08 -236.84 -299.46 377.63 349.08 0 0 -83.57 0 0 0 17.78 0

弯矩-y (kN*m) -2.22 -49.1 504.86 652.27 697.06 849.9 390.74 -699.1 -702 389.25 849.81 698.36 653.86 253.4 -49.1 -2.22 弯矩-z (kN*m) 0 0 -274.76 -707.26 1295.18 1679.09 1141.59 -1051.51 -1827.73 487.47 1145.94 945.76 -520.32 -202.14 0 0

图6.24端横梁二弯矩包络图（单位：kN·m）

图6.25端横梁一剪力包络图（单位：kN）

37

湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）

单元 轴力 (kN) 80 0 81 0 82 0.55 83 0.55 84 0.55 85 0.55 86 0.55 87 0.55 88 0.55 89 0.55 90 0 91 0 表6.15吊杆横梁内力计算表

扭矩 剪力-y (kN) 剪力-z (kN) (kN*m) 0 -17.78 0 0 -908.31 0 -26.6 -731.32 22.25 -39.92 -521.49 37.78 -48.26 -519.76 47.5 -3.93 -370.77 -12.85 4.11 370.77 12.85 49.24 519.76 -48.54 40.97 521.49 -38.89 25.14 731.32 -20.45 0 908.31 0 0 17.78 0

弯矩-y (kN*m) -2.22 996.33 2996.07 4723.21 5874.48 6450.37 6450.37 5874.48 4723.21 2996.07 996.33 -2.22 弯矩-z (kN*m) 0 0 37.07 129.78 252.68 325.42 325.88 251.53 125.79 33.64 0 0

图6.26吊杆横梁弯矩包络图（单位：kN·m）

图6.27吊杆横梁剪力包络图（单位：kN）

38

湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）

单元 轴力 (kN) 25 -283.76 50 -382.32 71 -426.89 92 -453.48 113 -468.38 134 -476.59 155 -481.06 176 -483.45 197 -484.72 218 -485.38 239 -485.71 260 -485.86 281 -485.92 302 -485.93 323 -485.91 344 -485.87 365 -485.83 386 -485.79 407 -485.74 428 -485.69 449 -485.64 470 -485.59 491 -485.54 512 -485.5 533 -485.45 554 -485.42 575 -485.39 596 -485.38 617 -485.42 638 -485.52 659 -485.76 680 -486.26 701 -487.22 722 -489.08 743 -492.63 764 -499.39 785 -512.36 806 -537.63 827 -588.2 表6.16钢纵梁内力计算表

扭矩 剪力-y (kN) 剪力-z (kN) (kN*m) -0.36 1.4 -57.94 0.31 -4.35 -57.97 -0.43 -7.66 109.12 -0.34 -12.19 -101.89 -0.33 -15.37 -111.03 -0.33 -18.72 -118.83 -0.32 -21.74 -129.42 -0.32 -24.51 -139.66 -0.32 -27.06 -149.46 -0.31 -29.35 -157.99 -0.31 -31.39 -165.42 -0.31 -33.22 -171.88 -0.3 -34.68 -179.36 -0.3 -37.37 -189.15 -0.31 38.48 197.92 0.3 -40.58 -203.82 -0.31 39.46 197.25 -0.3 -40.01 194.29 -0.3 -39.69 -194.23 -0.3 -39.88 -194.99 -0.3 -39.9 -195.23 -0.3 39.9 195.21 -0.3 39.86 194.88 -0.3 39.64 194.04 -0.3 39.25 192.66 -0.3 38.68 190.71 -0.3 37.94 188.16 -0.3 37 184.95 -0.3 35.85 181.03 -0.3 34.49 176.33 -0.3 32.91 170.76 -0.31 31.08 164.24 -0.31 28.99 156.67 -0.31 26.65 147.91 -0.32 24.04 137.82 -0.32 21.22 127.6 -0.32 18.13 117.49 -0.33 14.69 109.38 0.33 11.29 99.86 39

弯矩-y (kN*m) -6.38 -8.69 -12.31 -17.89 -20.58 -24.47 -28.02 -31.37 -34.45 -37.25 -39.77 -42 -46.02 42.75 -48.1 -49.11 46.96 -51.83 -50.05 -50.18 -50.2 -50.21 -50.17 -50 -49.58 -48.91 -47.99 -46.82 -45.38 -43.67 -41.67 -39.39 -36.82 -33.96 -30.82 -27.41 -23.79 -19.84 -16.75 弯矩-z (kN*m) 0.45 -0.51 0.05 0.07 0.08 0.1 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 0.16 0.17 -0.18 0.17 0.18 -0.19 0.18 -0.18 -0.18 -0.18 -0.18 -0.18 -0.18 -0.18 -0.18 -0.17 -0.17 -0.17 -0.16 -0.16 -0.15 -0.14 -0.13 -0.12 -0.11 -0.1 -0.08 -0.08 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）

848 -694.17 0.42 6.79 -107.81 -11.54 869 -930.44 1.09 -12.16 112.56 18.21 894 -349.83 1.27 -3.74 36.94 22.44

图6.28钢纵梁弯矩包络图（单位：kN·m）

图6.29钢纵梁剪力包络图（单位：kN）

40

-0.16 -0.89 0.48

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第七章 各钢横梁强度验算及刚度验算

7.1钢横梁的强度验算

钢横梁的强度计算包括抗弯强度（弯曲应力）和抗剪强度（剪应力）计算，必要时还要进行局部应力和折算应力计算。

7.1.1端钢横梁一抗弯强度验算 单向弯曲梁的抗弯强度应满足：

Mmaxw[w]

Wx式中Mmax——验算截面的计算弯矩值；

Wx——验算截面处主轴的截面模量；

[w]——容许弯曲应力，经查规范得知[w]=210 MPa。

其中Mmax =63032.4MPa，

Ix Wx = =0.068 m4

d/2经计算，得

Mmax92.7MPa[w]=210 MPa wWx为了既保证安全又节省钢材，，梁截面上的最大弯曲应力w应接近并不超过其容许弯曲应力[w]，否则应重新选择截面尺寸并进行验算。经上面验算，可知端横梁一抗弯强度满足验算要求。

7.1.2端钢横梁二抗弯强度验算 单向弯曲梁的抗弯强度应满足： Mmaxw[w]

Wx式中Mmax——验算截面的计算弯矩值；

Wx——验算截面处主轴的截面模量；

[w]——容许弯曲应力，经查规范得知[w]=210 MPa。

其中Mmax =325771.2MPa，

Ix Wx = =0.068 m4

d/2经计算，得

41

湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）

wMmax179.1MPa[w]=210 MPa Wx为了既保证安全又节省钢材，，梁截面上的最大弯曲应力w应接近并不超过其容许

弯曲应力[w]，否则应重新选择截面尺寸并进行验算。经上面验算，可知端横梁二抗弯强度满足验算要求。

7.1.3吊杆钢横梁抗弯强度验算 单向弯曲梁的抗弯强度应满足： Mmaxw[w]

Wx式中Mmax——验算截面的计算弯矩值；

Wx——验算截面处主轴的截面模量；

[w]——容许弯曲应力，经查规范得知[w]=210 MPa。

其中Mmax =13564.5MPa，

Ix Wx = =0.068 m4

d/2经计算，得

Mmax42.4MPa[w]=210 MPa wWx为了既保证安全又节省钢材，，梁截面上的最大弯曲应力w应接近并不超过其容许弯曲应力[w]，否则应重新选择截面尺寸并进行验算。经上面验算，可知吊杆横梁抗弯强度满足验算要求。

7.1.4端钢横梁一抗剪强度验算

端钢横梁一在剪力作用下，梁腹板上的剪应力为：

VSmaxC[]

Ixtw式中 max——验算截面最大剪应力；

V——截面的计算剪应力；

S——中性轴以上的毛截面对中性轴的面积矩；

Ix——毛截面惯性矩；

42

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tw——腹板厚度；

[]——钢材容许剪应力，经查规范得知[]=120 MPa。

C为刚横梁考虑截面剪应力分布不均匀时容许剪应力提高系数，按下列条件选用：

当max01.25时，C为1.00,；当max01.5时，C=1.25；当1.25<max0<1.5时，

C按线性插值取用。其中，0为假定剪刀V由腹板截面承担的平均剪应力，即

0=V(hwtw)。

其中， V= 2434.2 Kn； S= 0.4285 m³； Ix= 0.017 m4；

tw= 0.2 m；

VS30.7MPaC[]120MPa Ixtw由上述计算可知端钢横梁一抗剪强度满足验算要求。

经计算，max

7.1.5端钢横梁二抗剪强度验算

端钢横梁二在剪力作用下，梁腹板上的剪应力为：

VSmaxC[]

Ixtw式中 max——验算截面最大剪应力；

V——截面的计算剪应力；

S——中性轴以上的毛截面对中性轴的面积矩；

Ix——毛截面惯性矩；

tw——腹板厚度；

[]——钢材容许剪应力，经查规范得知[]=120 MPa。

C为刚横梁考虑截面剪应力分布不均匀时容许剪应力提高系数，按下列条件选用：

当max01.25时，C为1.00,；当max01.5时，C=1.25；当1.25<max0<1.5时，

C按线性插值取用。其中，0为假定剪刀V由腹板截面承担的平均剪应力，即

0=V(hwtw)。

其中， V= 2645.9 Kn；

43

湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）

S= 0.4245 m³； Ix= 0.017m4；

tw= 0.2 m；

VS44.9MPaC[]120MPa Ixtw由上述计算可知端钢横梁二抗剪强度满足验算要求。

经计算，max

7.1.6吊杆钢横梁抗剪强度验算

吊杆钢横梁在剪力作用下，梁腹板上的剪应力为：

VSmaxC[]

Ixtw式中 max——验算截面最大剪应力；

V——截面的计算剪应力；

S——中性轴以上的毛截面对中性轴的面积矩；

Ix——毛截面惯性矩；

tw——腹板厚度；

[]——钢材容许剪应力，经查规范得知[]=120 MPa。

C为刚横梁考虑截面剪应力分布不均匀时容许剪应力提高系数，按下列条件选用：

当max01.25时，C为1.00,；当max01.5时，C=1.25；当1.25<max0<1.5时，

C按线性插值取用。其中，0为假定剪刀V由腹板截面承担的平均剪应力，即

0=V(hwtw)。

其中， V= 2851.6 Kn； S= 0.3905 m³； Ix= 0.016m4；

tw= 0.2 m；

VS34.8MPaC[]120MPa Ixtw由上述计算可知吊杆钢横梁抗剪强度满足验算要求。

经计算，max

44

湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）

7.2钢横梁的刚度验算

7.2.1端钢横梁一刚度验算

为了保证正常使用，刚横梁必须具有足够的刚度，即刚横梁由汽车荷载（不计冲击力）所引起的最大挠度w与计算宽度l之比不得超过容许值[w/l]。梁的挠度可按材料力学和结构力学的方法计算。对于承受多个集中荷载的梁，其挠度的精确计算较为复杂，但与最大弯矩相同的均布荷载作用下的挠度接近，因此近似按均布荷载简支梁计算。对等截面简支梁为

w5pl35pl2l5lMp l384EIx488EIx48EIx式中Mppl28为均布活荷载（不计冲击力产生的跨中弯矩）。在恒载及活载共同作用下，考虑活荷载的冲击作用时，简支钢板梁跨中截面的计算弯矩为

1q(1)pM[q(1)p]l2Mp

8p则Mp可用计算弯矩M表示为

MppM

q(1)p联合上式，得到简支钢板梁的刚度验算公式如下：

w5lpwM[] l48EIxq(1)pl梁的刚度一般因截面改变影响不大，可近似采用等截面梁计算挠度。因此，变截面简支梁刚度计算近似公式为

w5lp3IxIx1w(1)[] l48EIxq(1)p25Ixl式中q为每延米的恒载，p为每延米的活载；M为梁的跨中最大计算弯矩，按上式

15计算，(1)为活载冲击系数，对公路刚横梁桥(1)1；Ix为刚横梁跨中截

37.5l面的毛截面惯性矩；Ix1为刚横梁截面改变后支座附近截面的毛截面惯性矩；[wl]为容许挠度，对刚横梁[wl]=1/600。

经计算，得

45

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w5lp3IxIx1w(1)0.00132[]1/600 l48EIxq(1)p25Ixl由上述计算可知端钢横梁一的刚度满足验算要求。

7.2.2端钢横梁二刚度验算

为了保证正常使用，刚横梁必须具有足够的刚度，即刚横梁由汽车荷载（不计冲击力）所引起的最大挠度w与计算宽度l之比不得超过容许值[w/l]。梁的挠度可按材料力学和结构力学的方法计算。对于承受多个集中荷载的梁，其挠度的精确计算较为复杂，但与最大弯矩相同的均布荷载作用下的挠度接近，因此近似按均布荷载简支梁计算。对等截面简支梁为

w5pl35pl2l5lMp l384EIx488EIx48EIx式中Mppl28为均布活荷载（不计冲击力产生的跨中弯矩）。在恒载及活载共同作用下，考虑活荷载的冲击作用时，简支钢板梁跨中截面的计算弯矩为

1q(1)pM[q(1)p]l2Mp

8p则Mp可用计算弯矩M表示为

MppM

q(1)p联合上式，得到简支钢板梁的刚度验算公式如下：

w5lpwM[] l48EIxq(1)pl梁的刚度一般因截面改变影响不大，可近似采用等截面梁计算挠度。因此，变截面简支梁刚度计算近似公式为

w5lp3IxIx1w(1)[] l48EIxq(1)p25Ixl式中q为每延米的恒载，p为每延米的活载；M为梁的跨中最大计算弯矩，按上式

15计算，(1)为活载冲击系数，对公路刚横梁桥(1)1；Ix为刚横梁跨中截

37.5l面的毛截面惯性矩；Ix1为刚横梁截面改变后支座附近截面的毛截面惯性矩；[wl]为容

46

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许挠度，对刚横梁[wl]=1/600。

经计算，得

w5lp3IxIx1w(1)0.000595[]1/600 l48EIxq(1)p25Ixl由上述计算可知端钢横梁二的刚度满足验算要求。

7.2.3吊杆钢横梁刚度验算

为了保证正常使用，刚横梁必须具有足够的刚度，即刚横梁由汽车荷载（不计冲击力）所引起的最大挠度w与计算宽度l之比不得超过容许值[w/l]。梁的挠度可按材料力学和结构力学的方法计算。对于承受多个集中荷载的梁，其挠度的精确计算较为复杂，但与最大弯矩相同的均布荷载作用下的挠度接近，因此近似按均布荷载简支梁计算。对等截面简支梁为

w5pl35pl2l5lMp l384EIx488EIx48EIx式中Mppl28为均布活荷载（不计冲击力产生的跨中弯矩）。在恒载及活载共同作用下，考虑活荷载的冲击作用时，简支钢板梁跨中截面的计算弯矩为

1q(1)pM[q(1)p]l2Mp

8p则Mp可用计算弯矩M表示为

MppM

q(1)p联合上式，得到简支钢板梁的刚度验算公式如下：

w5lpwM[] l48EIxq(1)pl梁的刚度一般因截面改变影响不大，可近似采用等截面梁计算挠度。因此，变截面简支梁刚度计算近似公式为

w5lp3IxIx1w(1)[] l48EIxq(1)p25Ixl式中q为每延米的恒载，p为每延米的活载；M为梁的跨中最大计算弯矩，按上式

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计算，(1)为活载冲击系数，对公路刚横梁桥(1)115；Ix为刚横梁跨中截

37.5l面的毛截面惯性矩；Ix1为刚横梁截面改变后支座附近截面的毛截面惯性矩；[wl]为容许挠度，对刚横梁[wl]=1/600。

经计算，得

w5lp3IxIx1w(1)0.00113[]1/600 l48EIxq(1)p25Ixl由上述计算可知吊杆钢横梁的刚度满足验算要求。

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第八章 优化后的桥面系与原设计的经济性比较

优化方案整体思想是变更主拱圈在横向桥面的位置，由原方案中主拱圈位于桥面人行道外侧变更为主拱圈内移到人行道内侧以实现主桥主跨组合梁优化设计。另将钢横梁与桥面板优化成联合截面的组合梁。桥面系优化后较之原设计方案更加节省材料，更为经济，主要体现在优化方案中由于两主拱肋向内移动使桥面横向跨度减小，进而可以减小吊杆钢横梁的长度，又因为桥面横向跨度的减小使吊杆钢横梁跨中挠度减小所以可以减小吊杆钢横梁的截面尺寸。本优化方案经计算确定，将吊杆钢横梁的长度由原设计的34米优化为27.5米，吊杆横梁的工字钢截面腹板高度由原设计的2米优化为1.6米，经以上计算各项指标均符合要求，该优化方案可行。先就优化后的桥面系与原设计进行经济性比较如下：

8.1原设计方案主拱主跨桥面系钢横梁用钢量表

梁类型 吊杆钢横梁 端钢横梁一 端钢横梁二 长度（m） 截面面积（㎡） 梁数量（个） 单梁体积（m³） 总体积（m³） 34 34 34 0.9 0.9 0.9 39 2 2 30.6 30.6 30.6 1193.4 61.2 61.2 8.2优化设计方案主拱主跨桥面系钢横梁用钢量表

梁类型 吊杆钢横梁 端钢横梁一 端钢横梁二

原设计方案主拱主跨桥面系钢横梁总用钢量为1193.4+61.2+61.2=1315.8m³ 优化设计方案主拱主跨桥面系钢横梁总用钢量为859.56+54.45+54.45=968.46m³

经计算可知优化后主拱主跨桥面系钢横梁总用钢量比原设计方案减小347.34m³。

长度（m） 截面面积（㎡） 梁数量（个） 单梁体积（m³） 总体积（m³） 27.55 30.25 30.25 0.8 0.9 0.9 39 2 2 22.04 27.225 27.225 859.56 54.45 54.45

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参考文献

[1]中华人民共和国交通部标准.公路桥涵设计通用规范(JTG D60—2004)[M]. 北京:人民交通出版社,2004

[2]中华人民共和国交通部标准.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62—2004)[M].北京:人民交通出版社,2004

[3]邵旭东主编.桥梁工程M].北京:人民交通出版社,2004

[4]邹毅松主编.桥梁计算示例丛书-连续梁桥[M].北京:人民交通出版社,2009 [5]陈忠廷主编.土木工程毕业设计指南桥梁分册[M].北京:中国水利水电出版社,2000 [6]徐岳主编.混凝土连续梁桥设计[M].北京:人民交通出版社,2000 [7]肖汝成主编.桥梁结构分析及程序系统[M].北京：人民交通出版社,.2002 [8]颜东煌主编,桥梁结构电算程序设计[M].湖南:湖南大学出版社,1999 [9]叶见曙主编.结构设计原理[M].北京:人民交通出版社,1997 .

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致 谢

经过了两个多月的摸索和不断尝试，我终于完成了毕业设计论文。在这段时间里，我发现自己仍存在很多的不足，如：相关软件的不熟练，相关知识的不牢固等等，这些都将成为激励我以后学习的动力。

这篇论文虽然凝聚着自己的汗水，但却不是个人智慧的产品，首先我要感谢我的导师舒小娟，她为人随和热情，治学严谨细心，对我的构思以及论文的内容不厌其烦的进行多次指导和悉心指点，使我在完成论文的同时也深受启发和教育。同时也十分感学陈洪兵学长和王志美学姐对我的口口相传、手手相授，正是因为他们给我的指导和帮助，才使得我的设计得以完成。我还要感谢在我的大学老师们，你们不但让我学习了很多知识，还教我学会了如何去分析问题、解决问题。最后我要感谢四年里陪伴我的同学们，谢谢你们在我成长的路上一路激励我，有了你们，我的奋斗之路才充满快乐与活力。

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