石家庄铁道学院毕业设计
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单线铁路简支钢板梁桥设计计算
2010 届 工程力学系 专 业 工程力学专业 学 号 20062129 学生姓名 饶 欣 指导教师 任剑莹
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目 录
第1章、绪论 ...................................... 错误！未定义书签。 1.1 国外钢桥发展概述 .............................. 错误！未定义书签。 1.2 中国铁路钢桥的发展概况 ........................ 错误！未定义书签。 1.3 钢板梁桥的介绍 ................................ 错误！未定义书签。 1.4 钢板梁桥的特点 ................................ 错误！未定义书签。 1.5 钢板梁桥的历史 ................................ 错误！未定义书签。 1.6 钢板梁桥的结构形式和组成 ...................... 错误！未定义书签。 第2章、主梁设计 .................................. 错误！未定义书签。 2.1 设计介绍 ...................................... 错误！未定义书签。 2.2 主梁截面尺寸选择原则及相关公式 ................ 错误！未定义书签。 2.3 竖向荷载 ...................................... 错误！未定义书签。 2.4 内力计算及截面拟定 ............................ 错误！未定义书签。 2.5 验算挠度 ...................................... 错误！未定义书签。 2.6 恒载修正 ...................................... 错误！未定义书签。 第3章、主梁的连接 ................................ 错误！未定义书签。 3.1 设计方法 ...................................... 错误！未定义书签。 3.2 翼缘连接 ...................................... 错误！未定义书签。 3.3 腹板拼接 ...................................... 错误！未定义书签。 第4章主梁的稳定和加劲肋布置 ...................... 错误！未定义书签。 4.1 梁的总体稳定 .................................. 错误！未定义书签。 4.2 腹板稳定 ...................................... 错误！未定义书签。 4.3 腹板疲劳强度验算 .............................. 错误！未定义书签。 4.4 翼缘板疲劳强度验算 ............................ 错误！未定义书签。 4.5 翼缘板稳定 .................................... 错误！未定义书签。 4.6 焊缝强度检算 .................................. 错误！未定义书签。 第5章梁的联接系 .................................. 错误！未定义书签。 5.1 横向联接系 .................................... 错误！未定义书签。 5.2 纵向联接系 .................................... 错误！未定义书签。 5.3 横向荷载 ...................................... 错误！未定义书签。 5.4 纵向联接系计算 ................................ 错误！未定义书签。 5.5 验算端横联杆件强度 ............................ 错误！未定义书签。 第6章程序检算 .................................... 错误！未定义书签。 6.1 建立模型 ....................................... 错误！未定义书签。
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6.2结果分析 ...................................... 错误！未定义书签。 第7章结论与展望 .................................. 错误！未定义书签。 7.1与手算结果对比 ................................. 错误！未定义书签。 7.2 展望 .......................................... 错误！未定义书签。
谢辞 .............................................. 错误！未定义书签。
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第1章绪论
1.1 国外钢桥的发展概况
从19世纪20年代，随着铁路蒸汽机车的出现，人们开始修建铁路，铁路桥梁也随之发展起来。在历史上，当铁路桥开始修建时，造桥的材料还只限于木材、砖石、铸铁，其后才有锻铁型材（板、角铁），早期的钢桥实质上是用铸铁和锻铁修建的铁桥。19世纪70年代出现的钢材，而钢材在桥梁上的广泛应用是在19世纪90年代以后。由于以内燃机为动力装置的汽车是在19世纪后叶方才出现，公路钢桥出现在铁路钢桥之后。但是，随着公路的蓬勃发展和多样化需要，20世纪30年代，铁路钢桥原先占有的各种大跨度钢桥纪录逐步被公路钢桥取代，特别是二次世界大战以后，德国、日本等国家由于战后重建的需要，修建了大量的公路钢桥。钢桥设计理论与制造技术得到不断完善，已建立起了较为系统和完善的设计规范与制造施工工艺。
1.2 中国铁路钢桥的发展概况
在新中国建国前的20世纪20年代之前所建的铁路大桥，诸如在哈尔滨的松花江桥、在济南洛口的黄河老桥、在郑州以北的黄河老桥等，都是由外国人设计的。由我国自己设计、制造和安装的第一座钢桥是1894年由詹天佑主持修建的滦河大桥，该桥上部结构由多空钢桁梁和钢板梁组成。1937年建成钱塘江大桥。该桥按公路、铁路两用桥设计，上层设双车道公路，车道宽6.1m，两侧人行道各宽1.52m；下层为单线铁路。正桥18孔，由2?14.63m简支上承式钢板梁与16?65.84m简支钢桁梁组成。主桁用华伦式平行弦三角形桁架，桁架中心距6.1m，桁高10.7m，采用铬合金钢制造，铆钉连接，在岸边拼装，借助涨落潮整孔浮运架设，正桥下部结构主要采用空心钢筋混凝土桥墩、气压沉箱基础，沉箱长17.7m，宽11.3m高6.1m，于岸边制造，浮运就位，基础深达47.8m。
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，材料、设计水平、制造水平、施工技术等条件都很落后，钢桥的发展极为缓慢，其中大
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多数为结构简单的钢梁，主跨超过100m的只有两座钢桥：一座是陇海线上的黑石关伊洛河桥，主跨为128.7m；另一座是津浦线上的泺口黄河桥，主跨为164.7m。解放前在我国修建的钢梁大部分由外国制造，有我国自己生产的钢梁总量还不到1000t。
新中国建国后，经过几十年的发展，我国铁路钢桥的整体水平已经有了长足的进步，逐步实现了结构形式的多样化、桥梁规模大型化，桥梁连接全部焊接化。特别是近十年来，整体节点的出现焊接不但用于结构组成，而且用于构建的连接，节省了钢材用量，并使结构整体质量易于保障。主跨312m的芜湖长江公铁两用大桥的建成标志着我国铁路大跨度钢桥的建设达到了一个新的高度。我过铁路钢桥的发展的主要标志有：
（1） 桥梁标准设计和栓焊钢梁
20世纪60年代初期修订了铁路桥的标准跨度。制定了跨度24m、32m及40m的上承及下承式焊接板梁桥标准设计，增加了使用最广的跨度为48m、64m及80m的单线铁路下承桁梁桥标准设计。设计采用低合金钢，工厂焊接，工地高强度螺栓连接。
（2） 铁路钢桥跨越能力不断加大
著名的武汉长江大桥、南京长江大桥、九江长江大桥等一系列大跨度铁路桥的建成和通车标志着我国的桥梁施工水平飞速提高，我国交通事业从此迎来了“一桥飞架南北，天堑变通途”的新格局。
（3） 钢材产量的增加和新材料的开发与利用
铁路钢桥整体技术的提高离不开钢材的产量和材料的更新。截止2003年，我国钢材产量已达到2.3亿吨，连续8年居世界首位。同时，不断开发新的钢材品种，提高钢材质量和性能。钢桥所用的材料从最初的碳素钢到低合金高强度钢，再到适于制造和焊接的低合金高强度钢，钢材的以冶炼控制技术不断完善。 （4） 铁路钢桥制造和施工技术显著提高
焊接手段有了明显提高，自动埋弧焊、自动与半自动二氧化碳气体保护焊、药芯焊丝、陶瓷衬垫等在钢桥制造与安装中得到广泛应用。焊接工艺水平也有很大提高，在焊接顺序、焊缝焊道的选取、焊接工艺参数的优化、反变形预设及变形校正工艺等方面来保证焊接质量和控制焊接变形。 （5） 科研成果促成新的设计概念和设计理论
计算机技术的发展使得复杂的桥梁结构的计算有了根本性的改变，桥梁的CAD技术使不同结构方案和构造细节的比选更加容易，多种因素影响分析更加方便；整体节点的成功采用使得焊接不但用于构件组成，也可用于构件间的连接，不但节省钢材、降低投资，而且使结构质量更加得到保证。