设计资料及执行规范

1 设计资料及执行规范

1.1 钢引桥形式

某地区大班轮客货浮码头下承式桁架钢引桥

1.2 钢引桥跨度

钢引桥跨度定为30m

1.3 设计荷载 1.3.1 汽车荷载

钢引桥的汽车荷载为6t，荷载情况见表1——1和图1——1。

小型汽车荷载标准值附表 表1——1

主要指标 总重力 载重量 后轴中立标准值 前轴重力标准值 轴距 轮距 后轮着地宽度＊长度 前轮着地宽度＊长度 6t汽车 60 2.5 42 18 4.0 1.7 0.50×0.20 0.25×0.20

图1——1 6t汽车轮压分布图

1.3.2 冲击系数

钢引桥承受动荷载时，应将设计荷载乘以冲击系数，冲击系数可按下式计算： 1+μ=1+

15 （1——1）

37.5?L式中：

L——计算构件的跨度

由于钢引桥上车速较慢，取1.1~1.3

1.3.3 人群荷载

钢引桥的人群荷载为450kg／㎡，4.5kPa

在设计中假设汽车荷载与人群荷载不同时出现

1.3.4 风荷载

钢引桥的风荷载为90kg／㎡ ，0.90kPa 水流力、雪荷载、堆货等均不予考虑

1.4 结构材料

⒈钢结构用Q235AF ⒉焊条E43型 ⒊滚轮用Q235AF

⒋轮轴用45号锻钢（碳素钢）

1.5 制造条件

工地制造，全部采用焊接

1.6 容许最大长细比

根据斜坡码头及浮码头设计与施工规范或水运工程钢结构设计规范4.2.6条： ⒈主要构件100(受压)、130(受拉) ⒉次要构件130(受压)、180(受拉) ⒊联结系150(受压)、200(受拉)

1.7允许挠度

桁架的最小高度，由刚度要求确定，与受弯挠度限值有关。高度不能太小，桁架杆件截面选出后，尚需按结构力学中的变位公式验算桁架的挠度。

根据水运工程钢结构设计规范3.3.1条规定钢引桥主桁架的挠度限值〔ω〕≤ L／700，其高度H在(1／12～1／8)L范围内选用。

1.8设计执行规范

⒈中华人民共和国行业标准 港口工程荷载规范（JTS144—1—2010）. 北京：人民交通出版社，2010 ⒉中华人民共和国行业标准 斜坡码头及浮码头设计与施工规范（JTJ294—98）．北京：人民交通出版社，1998

⒊中华人民共和国行业标准 水运工程钢结构设计规范（JTS152—2012）．北京：人民交通出版社，2012

2 钢引桥结构选型和布置

2.1 主梁的形式

为适应某地区大班轮客货运浮码头的需要，钢引桥采用单跨下承式。

本引桥跨度较大(30 m)，为节省钢材、减轻自重，主桁梁决定选用焊接平行弦桁架式主梁。

为了使结构受力明确，材科集中使用，采用双主梁式，设有下纵平联、简单三角撑式横向联结系。

根据规范2.5.8条： 钢引桥布置成双主梁结构，主梁之间的中心距B＞L／20＝30／20＝1.5m，实取5m。 连接趸船与岸壁的单跨或多跨活动钢引桥常采用下承式，见图2——1。

图 2——1 下承式钢引桥

2.2 钢引桥的基本尺寸

引桥的基本尺寸见图2——2。

（a）主桁架立面图 （b）桥面系统布置图 （c）下弦平面纵向联结系 （d）横向联结系（开口钢架）

图2——2 引桥的基本尺寸

2.2.1 钢引桥跨度

当地最大水位差为3.0m，见图2——3。水位差变化不大，采用单跨30m，桥面纵坡为1:10，可满足工艺设计的容许坡度。

设计低水位时与设计高水位时水面高差为3.0m，根据规范2.4.2条：引桥的最大坡度为1：10，可不设置活动踏步。

图2——3 钢引桥跨度 2.2.2 钢引桥宽度

根据大班轮客货码头的使用要求，参考根据斜坡码头及浮码头设计与施工规范表2.5.3，决定桥面宽度采用5m。参考资料详细见表2——1。

钢引桥宽度参考表 表2——1

序号 1 2 3 4 5 6 使用条件 客货码头 中、小客运码头 单线固定皮带机、电瓶车或非机动车 双向电瓶车或非机动车 汽车、拖车、叉式装载车 液体货物码头 宽度（m） 4.5~5.5 3.5~4.5 3.0~4.0 3.5~4.5 4.5~5.5 说明 单行道 按管线布置确定，其人行道宽度不小于1.0m 2.2.3 主梁高度

根据斜坡码头及浮码头设计与施工规范2.5.5条规定，对于桁架式主梁高度（L／8～L／15）式中：L——钢引桥设计跨度，本设计中取为30m，计算得h ＝ 2.5m，本设计中采用2.5m。

2.2.4 桁架节间长度

采用12个节间，节间长度a＝30／12＝2.5m。满足节间数为偶数和斜杆倾角在35°～55°范围内的条件： ⑴腹杆的体系应力求简单，其布置应使桁架内力的分布合理，节点的构造简单。

⑵腹杆和节点的数目要少，杆件和节点的形状与尺寸尽量划一，使长杆受拉、短杆受压，并且尽量使节点荷载能以较短的途径传至支座。

⑶斜杆的倾角对其本身内力的影响很大，一般应取30°～60°范围内，最好是45°左右，这样可使节点

构造合理，节点板尺寸不至于过长或过宽，以减少钢材用量和制造的劳动量。

⑷腹杆布置和桁架节间长度的划分应同时进行。

节间数宜为偶数，这样能使腹杆布置对称，以适应桁架之间支撑的布置。

当钢引桥中桁架与次梁相连接时，宜使次梁布置在桁架弦杆的节点上，以避免弦杆因受节间荷载而引起弯矩，故节间长度划分一般应与次梁的间距配合一致。

一般情况节间长度为(0.8～1.2)H，钢引桥中桁架节间一般不宜大于1.5～2.5m 人字式（附加竖杆和吊杆腹杆体系）（见图2——4）适用于下承式钢引桥主桁架。下弦节点与横梁连接，为传递横梁的节点荷载尚须附加受拉竖杆(吊杆)。附加受压或受拉竖杆因只承受局部节点荷载，故所需截面较小。

图2——4 人字式桁架

2.3 桥面系的梁格形式和布置

桥面系采用复式梁格，布置纵梁和横梁，采用等高连接，桥面板直接支承在纵、横梁翼缘上，这样即可增加引桥的刚度，又可减小桥面系的高度，如图2——5。

横梁沿着主梁的跨度方向等间距布置，并布置在主桁梁设有竖直腹杆的节点上。因此， 横梁的间距等于主桁梁的节间长度2.5m。横梁的跨度等于两片主桁架的中心距离5m。

纵梁的间距与桥面系的活荷载有关，并影响桥面板的厚度。桥面板采用等厚度，故纵梁沿着横梁的跨度方向均匀布置。梁支承在横梁上，其跨度即为横梁的间距2.5m。经初步计算，纵梁间距采用500mm，面板厚度为10mm。

2.4 联结系的布置 2.4.1 纵向联结系

由于引桥的高度为2.5m，因受通车净空条件的限制(净空高度为5m)不能设上平纵联

只能在两主桁架下弦杆之间的平面内设置下平纵联，用以承受风荷载和增加钢引桥的抗扭刚度。下平纵联采用交叉腹杆式 ，其弦杆即利用两主桁梁的下弦杆兼之，横梁兼作下纵平联的竖杆。

2.4.2 横向联结系

引桥为开敞下承式钢引桥，由于使用要求，在两主桁架之间的横剖面上不允许布置横向联结系。为了保证主桁架上弦平面外的稳定性，在主桁架的每个节点处布置三角撑式的横向联结系。

2.5 支座形式

钢引桥靠趸船端的支座采用滚轮形式，靠桥墩端的支座采用弧面滑动形式。钢引桥两端设锚栓拉环分别与趸船和桥台联结。

图2——7 钢引桥结构布置图 3 桥面系设计

3.1 桥面板

纵梁间距L1＝0.5m，横梁间距L2 ＝2.5m；6t汽车最大轮压P=2100kg。 后轮着地宽度b=50cm； c=20cm。 d =

2250?20=53.9cm

当后轮作用在板跨中央时，在该处产生最大弯矩。

L2/L1=2.5/0.5=5，c/b=20/50=0.4，由附录七表7查得?=3.0，?=1.0，?=1.427，

?= —0.457，又?=0.1，

则 MX=

4P[(2lgl1????)(1??)?(???)(1??)]

?d8? =218.33㎏﹒㎝

4l1P[(2lg????)(1??)?(???)(1??)] My=8??d = 155.4㎏﹒㎝

故每厘米宽度桥面板的最大弯矩：

Mx=0.5×（M1+1.1MX) 由于有汽车荷载时，不考虑均布荷载，即M1=0。 所以 Mmax=0.5×1.1×218.33=120.08㎏﹒㎝ 桥面板厚度 ??取厚度为0.7cm。

6Mx[?]?0.67㎝

3.2 纵梁设计 3.2.1 尺寸及荷载

纵梁的计算跨度L ＝ 2.5m，纵梁的间距L1＝a ＝0.5m，

在一根纵梁上可能出现的最大荷载为6t汽车后轮作用在梁上。 活荷载：P=4200/2=2100公斤

静荷载q：面板自重0.007×0.50×7850=27.48 kg/m；纵梁自重（初估用I16a）=20.5kg/m 故： q=27.48+20.5=47.98 kg/m 冲击系数取1.1

图3——2 纵梁计算简图 3.2.2 内力计算

纵梁为支撑在横梁上的简支梁，在汽车荷载作用下，当汽车后轮作用在纵梁跨中央时，纵梁产生最大弯矩，见图3——1，当后轮作用在纵梁端部时，梁支承产生最大剪力，见图3——2。

Pl12+q=174373kg?cm 48lqQmax= (1+μ)P+L=2790kg

2Mmax= (1+μ)

3.2.3 截面选择

需要Wx=Mmax/ [?]=109cm2 选用I16：

W3

=141cm；xI4

=1130cm；xISxx=13.8cm；?=0.60cm；q=20.5kg/m；h=16cm。

强度验算： 弯应力?=剪应力?=

M=1236kg/cm2 < [?]=1600kg/cm2 WQSxIx?=336kg/cm2 < [?]=1000kg/cm2

整体稳定性验算

因纵梁上翼缘与桥面板连续焊接，纵梁不致丧失整体稳定，故验算略。 挠度验算：

PL5qLf = + 48EIx384EIx = 0.298cm<1cm 挠度符合要求

443.3横梁设计

横梁为支承在主桁梁节点上的简支梁，计算跨度即为两主桁架的中距L＝5m，横梁的间距为2.5m

3.3.1内力计算

(1) 汽车荷载

人群荷载及6t汽车前轮荷载均不是控制情况，根据结构力学得知，6t汽车两后轮位置如图3——3所示，即两后轮荷载的合力与后轮对称于横梁跨中时，在横梁上离跨中较近之后轮处产生最大弯矩。 RA=2100×1.1×（1.225+2.925）×=1917 kg Mmax=1.1×2.075RA=1.1×2.075×1917=4376 kg﹒m 跨中弯矩MC=2.5×1917-1.12×1000×.425=3811kg ?m

当一个后轮离桥面边缘为0.5米时，在横梁上产生最大剪力： Rmax=1.1×2100×(2.8+4.5)×=3373 kg﹒m

(2) 恒载

桥面板和纵梁的自重是通过纵梁支座作用于横梁上，由于纵梁的间距较密，故可将横梁上承受的集中荷载化为均布荷载计算。

纵梁及面板自重 20.5+27.48=47.98kg/m

纵梁反力 47.98×2.5=120kg q1=120/0.5=240kg/m 横梁初估用I25a，横梁自重q2=38.1kg/m q=q1+q2=240+38.1=278.1kg/m

RA=

15151q L=695.2kg ",", 2 M=2.075×695.2－0.5×278.1×2.075×2.075=843.8kg.m

?M=4376+844=5220kg.m

?Q=3373+695=4068kg

3

2 截面选择

M?需要 W?=5220/1600=326cm

[?]采用 I25a W=402 cm3 ； I=5020cm4；

ISxx =21.6cm； ?=6.0mm；

q2=38.1kg/m

3 截面验算 （1）强度验算 弯应力 ???MW?522000=1299kg/cm2 < [?]=1600kg/cm2 402 剪应力 ??QSxIx?=269kg/cm2 < [?]=1000kg/cm2

(2)整体稳定性验算

由于采用等高连接，桥面板和纵梁及横梁的上翼缘焊牢，整体稳定性有保证，可不比验算。 （3）挠度验算 1 汽车荷载作用

在两个轮压P作用下，梁的跨中挠度可由下式求得：

f1?Pa23232[(2a?c)L?4aL?2a?ac?c] 6EIL = 0.81cm 2 恒载作用：

f5qL=0.21cm ?2384EIL500??2cm 2502504f?f1?f2=1.02cm < [f]=

挠度符合要求。

3.4 端横梁设计

端横梁需要考虑千斤顶落梁的可能性，设千斤顶在端横梁下离支座1米处。 桥重 G=q B L

由任务书选取钢引桥单位面积自重为q=1.8KN/㎡；桥宽B=5m，在计算桥重时取桥长 L=30.6m。

所以 G=0.18×5×30.6=27.54 t

又落梁时钢引桥两端的端横梁下各设置有两个千斤顶， 故，每个千斤顶支承荷载Q=

需要 W?1×27.54×1.3=8.95 t M=8.95×1=8.95 t﹒m 4M895000==559.4cm3 采用I28b W=534cm3 [?]1600 ??895000=1676kg/cm2 ≈1.05[?] 5344．主桁梁设计

4.1 主桁架的计算简图

主桁架采用平行弦杆式简支桁架，腹杆布置为三角形附加竖杆式，见图2-2。计算跨度L=30m，节间长度d=2.5m，桁架高度h=2.5m，斜杆倾角 α=45°，桥面宽度B=5m。 4.2 节点荷载 4.2.1恒载

钢引桥结构自重：q=1.8KN/m2

结构自重的节点荷载：P′=0.5qdb=0.5×0.18×2.5×5=1.125t 4.2.2人群荷载：q=450kg／㎡

人群荷载的节点荷载：P′′=0.5×0.45×2.5×5=2.813t 4.2.3汽车荷载

每个前轮重1.8/2=0.9t，每个后轮重4.2/2=2.1t，冲击系数取1.1 车轮靠近桁架0.5m时，对桁架内力产生最大影响，见图4-1

图4-1 汽车荷载在横向最不利位置图 后轮作用对主桁架产生的最大节点荷：P1=2.1×(2.8+4.5)÷5=3.1t 前轮作用对主桁架产生的最大节点荷：P2=0.9×（2.8+4.5）÷5=1.3t 4.3 杆力计算 4.3.1恒载

桁架每个节点作用单位力时，杆件内力见图4-2，

图4-2 桁架杆件内力系数（当节点荷载为P时）

当考虑自重时，钢引桥节点载荷P=1.125t，桁架杆件内力见图 4-3。

图4-3恒载作用桁架杆件内力 4.3.2汽车荷载

在桁架各杆件中产生最大内力时的车轮位置见图4-4 当汽车后轮位于节点b时，x=2.5m，见图4-4（a），在下弦杆Ac及端斜杆AB中产生最大内力。 左支点反力RA=（27.5P3′+23.5P3′′）/L=（27.5×3.1+23.5×1.3）/30=3.9t 下弦杆NAC=Ra×x/h=3.9t

端斜杆Nab=-√2RA=-5.5t 同理可求其他杆件内力，见图4-5。

图4-4 桁架杆件产生最大内力时的轮压位置图

（a)AB及Ac杆；（b)Bc及BD杆；(c)cD及ce杆；(d)De及DF杆；

(e)eF及eg杆；(f)Fg及FG杆；(g)Fg杆

图4-5 汽车-6

级荷载作用下桁架内力图

4.3.3人群荷载

人群节点荷载P2=2.813t，

当人群荷载布满全桥时，桁架各弦杆的内力最为不利，各弦杆的内力值可将弦杆内力系数（见图4-2）乘上人群节点荷载P2求得见图4-6；但对于桁架斜杆，最不利的荷载位置应根据各斜杆的影响线而定，见图4-7，从而求得斜杆内力。沿桥跨单位长度上的人群荷载q=0.45?2.5=1.125t。

图4-7 人群荷载作用下桁架斜杆影响线

(a)AB杆;(b)Bc杆;(c)cD杆;(d)De杆;(e)eF杆;(f)Fg杆;(g)F′g杆

图4-6 人群荷载作用下桁架杆件内力图 4.3.4内力组合 具体见表4-1。

桁架杆件内力计算表 表4-1

杆件 BC CD 上弦 DE EF FG Ab 下弦 bc 人群荷载产 恒载产生 汽车荷载产 生的内力的内力（t） 生的内力（t） （t） -11.3 -7.7 -28.1 -11.3 -7.7 -28.1 -18.0 -12.1 -45.0 -18.0 -12.1 -45.0 -20.3 -13.4 -50.6 6.2 4.3 15.5 6.2 4.3 15.5 合计 -39.4 -39.4 -63.0 -63.0 -70.9 21.7 21.7 cd de ef fg AB Bc cD 斜杆 De eF Fg Bb Cc Dd 竖杆 Ee Ff Gg 15.2 15.2 19.7 19.7 -8.7 7.14 -5.56 3.96 -2.36 0.8 1.13 0 1.13 0 1.13 0 10.3 10.3 13.2 13.2 -6.1 5.4 -4.8 4.3 -3.7 3.2 -2.6 3.41 0 3.41 0 3.41 0 38.0 38.0 49.2 49.2 -21.9 18.0 -14.6 11.6 -8.9 6.5 -4.5 2.8 0 2.8 0 2.8 0 53.2 53.2 68.9 68.9 -30.6 25.1 -20.2 8.3 -6.1 4.0 -1.6 4.54 0 4.54 0 4.54 0 注：1.汽车荷载包括冲击荷载。

2.在就算桁架杆件内力时，假定汽车荷载和人群荷载不同时作用。

4.4杆件截面选择

现以上弦为例说明如下：假定上弦全场截面不变，按上弦最大内力Nmax=-70.9t计算。Lx=250cm，Ly=250cm（每个人节点设有横向三

2.

角撑），采用2∠140×12，A=2×32.5=65cm， Rx=4.31cm，Z0=3.90cm。

设节点板厚度采用δ=10mm，Ry=6.16cm, λx=250/4.31=58.0<[λ]=100，ф=0.851, λy=250/6.16=40.6。σ=N/Aф=70900/(0.851×

2.2.

65)=1282kg/cm<1600 kg/cm

由于半穿式钢引桥无上平纵联，在横向联结系 图4-8 上弦杆截面

设计完毕后，还须对上弦杆进行稳定性验算,故这里σ值宜偏低。 桁架各杆件截面选择结果见表4-2。

桁架杆件截面选择表 表4-2

杆件 计算长度 （cm） Ly 计算截面型式截面回旋半径 长细比 （cm） 内力 与尺寸（双积（c（t） 角钢） ㎡） λx Rx Ry λy 计算应力 ф （kg/c㎡） 名称 编号 Lx BC CD 上弦 DE EF FG 下弦 Ab bc 250 250 -39.4 250 250 -39.4 ∠140×12 65 4.31 6.16 250 250 -63.0 58 40.6 0.851 1282 250 250 -63.0 250 250 -70.9 250 250 21.7 250 250 21.7 ∠125×10 48.8 3.85 5.52 65 45.3 1 1412 cd de ef fg AB Bc cD 斜杆 De eF Fg Bb Cc 竖杆 Dd Ee Ff 250 250 53.2 250 250 53.2 250 250 68.9 250 250 68.9 354 354 -30.6 ∠125×10 48.8 3.85 5.52 283 354 25.1 ∠75×8 283 354 8.3 ∠75×8 283 354 -6.1 ∠75×8 283 354 4.0 ∠75×8 283 354 -1.6 ∠75×8 200 250 4.54 200 250 200 250 0 0 ∠75×8 23.0 3.50 3.50 57 71.5 1 197 200 250 4.54 200 250 4.54 92 64 0.657 954 101 101 1 1 1091 360 100 0.432 1363 101 0.439 604 101 0.439 101 0.439 396 23.0 2.28 3.50 124 23.0 2.28 3.50 124 23.0 2.28 3.50 124 23.0 2.28 3.50 124 23.0 2.28 3.50 124 283 354 -20.2 ∠90×10 34.3 2.26 3.54 125 Gg 200 250 0 4.5节点连接焊缝计算 节点板厚度采用10mm。

h2.

焊条采用E43, 脚焊缝容许应力[τL]=1200kg/cm。 4.5.1 杆件端部连接焊缝

斜杆AB N=-30.6t,选用截面为2∠125×10。

每个角钢需要的焊缝面积AF=30600/(2×1200)=12.8cm

2

肢背Af′=0.7Af=0.7×12.8=8.9 cm

2

肢尖Af′′=0.3Af=0.3×12.8=3.9cm

肢背焊缝 设h′f=10mm，l′f= Af′/0.7h′f=12.7cm，取13cm。

2

肢尖焊缝 设h′′f=8mm，l′′f= Af′′/0.7h′′f=7.0cm，取9cm。

其他杆件亦均为等肢角钢，肢背肢尖的面积各按0.7和0.3分配，计算结果见表4-3。

桁架杆件焊缝计算表 表4-3

杆件名称 斜 杆 计 每个角钢所需焊缝面积 拟定的焊缝尺寸（mm） 算 （cm2.） 肢背 肢尖 内角钢尺寸 力 Af′ Af′′ h′l′h′′l′′ f f f f (t) Af A B 30.∠125×10 12.8 8.9 3.9 10 130 8 90 ∠75×8 10.5 7.4 3.1 8 150 6 90 B c 6 5.9 2.5 8 120 6 80 c D 25.∠75×10 8.4 ∠75×8 3.5 2.5 1.0 8 100 6 60 D e 1 ∠75×8 2.5 1.8 0.7 8 80 6 60 e F 20.∠75×8 1.7 1.2 0.5 8 80 6 60 F g 2 8.3 6.1 4.0 杆件编号

竖杆 4.5 ∠75×8 1.9 1.3 11.6 6.4 0.6 4.9 2.7 6 10 10 70 180 110 6 8 8 60 100 70 上 弦BC 39.4 ∠140×12 16.5 杆 下 弦Ab 21.7 ∠125×10 9.1 杆 4.5.2 弦杆与节点板的连接焊缝

以节点D为例说明如下：NCD=-39.4t，NDE=-63t，⊿N=63-39.4=23.6t

AF=⊿N/2[τ

hL]=9.8cm2

肢背焊缝Af′=0.7Af=0.7×9.8=6.9cm2

设h′f=8mm，l′f= Af′/0.7h′f=6.9/（0.7×0.8）=12.3cm 肢尖焊缝Af′′=0.3Af=0.3×9.8=2.9cm2

4.5.3 弦杆的拼接

上弦杆和下弦杆的拼接计算从略，拼接构造图如图4-9和图4-10所示。

图4-9上弦杆拼接

图4-10 下弦杆拼接

4.6 挠度验算

结构自重的节点荷载： P1=1.125t

人群荷载的节点荷载：P2=2.813t(按布满全跨计算) 汽车后轮对主桁架产生的最大节点荷载：P3′=3.1t。 汽车前轮对主桁架产生的最大荷载：P3′′=1.3t。 按汽车后轮位于跨中央节点g时，计算主桁架挠度，见表4-4

主桁架挠度计算表 表4-4

杆 件 上弦 B C L K C D K J D E J I E F I H F G H G L/A 截面长度 积 l（cm） A（cm2） 65.0 250 3.85 单位力作用在跨中央时内力 -1 -1 -1 -1 -2 -2 -2 -2 -3 -3 每个节汽车荷点作用载作用单位力下的内时内力 力(t) -10 -10 -10 -10 -16 -16 -16 -16 -18 -18 -4.74 -4.06 -4.74 -4.06 -9.48 -8.12 -9.48 -8.12 -12.18 -12.18 SLSP(t) SLSPL/A +38.5 +38.5 +38.5 +38.5 +123 +123 +123 +123 +208 +208 +18.25 +15.63 +18.25 +15.63 +72.99 +62.52 +72.99 +62.52 +140.68 +140.68 下弦 斜杆 A b M l b c l k c d k j d e j i e f i h f g h g A B M L B c L k c D k J D e J i e F i H F g H g B b L l C c K k D d J j E e I i F f H h G g 和 48.8 48.8 48.8 23.0 23.0 34.3 28.2 23.0 23.0 23.0 23.0 23.0 23.0 23.0 250 5.12 +0.5 +0.5 +0.5 +0.5 +1.5 +1.5 +1.5 +1.5 +2.5 +2.5 +2.5 +2.5 -0.707 -0.707 +0.707 +0.707 -0.707 -0.707 +0.707 +0.707 -0.707 -0.707 +0.707 +0.707 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 +5.5 +5.5 +5.5 +5.5 +13.5 +13.5 +13.5 +13.5 +17.5 +17.5 +17.5 +17.5 -7.75 -7.75 +6.35 +6.35 -4.94 -4.94 +3.52 +3.52 -2.10 -2.10 +0.71 +0.71 +1 +1 0 0 +1 +1 0 0 +1 +1 0 +2.37 +2.03 +2.37 +2.03 +7.11 +6.09 +7.11 +6.09 +11.85 +10.15 +11.11 +10.15 -3.35 -2.87 +3.35 +2.87 -3.35 -2.87 +3.35 +2.87 -2.31 -2.87 +1.51 +2.87 0 0 0 0 0 0 0 0 +0.56 0 0 +14.1 +14.1 +14.1 +14.1 +103.5 +103.5 +103.5 +103.5 +224 +224 +224 +224 +39.8 +39.8 +69.2 +69.2 +35.97 +44 +38.1 +38.1 +22.9 +22.9 +7.7 +7.7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2863.77 +6.07 +5.20 +6.07 +5.20 +54.60 +46.77 +54.60 +46.77 +151.68 +129.92 +142.21 +129.92 +17.19 +14.73 +36.47 +31.25 +24.40 +25.57 +36.47 +31.25 +25.15 +31.25 +16.44 +31.25 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1720.57 354 竖杆 250 7.26 7.26 15.4 15.4 10.3 12.6 15.4 15.4 15.4 15.4 15.4 15.4 10.9 按汽车后轮位于跨中央节点g时，计算主桁架挠度. 由自重引起的挠度:

f1=1.125×103×2871.8/2.1×106=1.54cm 由人群荷载引起的挠度 ：

f2=2.813×103×2871.8/2.1×106=3.85cm 由汽车荷载引起的挠度：

f3=420×4186.8/2.1×106=0.84cm

最大挠度fmax= f1+ f2=1.54+3.85=5.39cm>3000/700=4.3cm，不符合要求。

五、联结系设计

5.1 横向联结系

本钢引桥采用敞开下承式桁架，为了增加侧向刚度和抗扭刚度，减小上弦架的自由长度，保证受压弦架的稳定性，在桁架的每个节点上布置三角支撑式横向联结系，组成开口刚架（见图5-1）

图5-1三角支撑式横向联结系

开口刚架的底即为桥面系横梁，两侧立柱即为桁架竖杆，用斜撑杆加固以增加抗弯能力。开口刚架在受侧向力时，支承在下弦平面纵向联结系上，开口刚架应能承受作用在其顶上的侧推力，其值等于2%上弦的最大内力。

P=2%N=0.02×70.9=1.418t,加上风力，取P=1.5t

AC=0.75h=0.75×250=187.5cm,AB=错误！未找到引用源。=198cm BCD部分为实腹板，δ=10mm

NAB=1500错误！未找到引用源。=±4750kg, NAC=1500×3=±4500kg 在横梁中的弯矩M=1500×(250?错误！未找到引用源。)=351000kg·cm AB杆：N=±4750kg，L=198cm

2

采用∠75×8， A=11.5cm,错误！未找到引用源。=1.47cm λ=错误！未找到引用源。=135<200, =0.374

22

σ=错误！未找到引用源。 =错误！未找到引用源。=1100kg/cm<0.85[ ]=0.85×1700=1440 kg/cm AC杆：AC杆即为桁架竖杆，N=9480+4500=13980kg 或N=-4500kg

2

采用2∠75×8十字形组合截面，A=2×11.5=23.0cm，错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。=3.50cm 错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。=53.6, ",=0.87 σ=错误！未找到引用源。=608kg/cm<1700kg/cm 横梁：

最大弯矩 M=1045800+351000=1396800 kg·cm

I32a的W=692 cm σ=错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。=2030kg/cm>[",]=1700kg/cm 横梁改用I36a, W=875cm, g=59.9 kg/m

3

2

2

2

2

2

σ=错误！未找到引用源。=1600kg/cm<[",]=1700kg/cm

22

5.2 纵向联结系

纵向联结系设在下弦平面内，其弦杆即为两主桁架的下弦杆，其竖杆即为桥面系横梁，另外布置交叉腹杆，形成米字形的腹杆体系,见图5-2。纵向联结系的作用为增加引桥的侧向刚度和抗扭刚度，承受横向荷载如风荷载或上弦失稳时的偶然荷载等。

图5-2 下弦平面纵向联结系

风荷载 W=1.4 1 2 0

式中 1????风压高度变化系数，离正常水位高度10米时， 1=1；

2????地形及地理条件系数，沿海海面， 2=1.3~1.5，取1.5；

2

0????基本风压值，取90kg/m。

2

W=1.4×1×1.5×90=189 kg/m

设迎风面积为50%桁架轮廓面积，则作用在下弦平面纵向联结系上的风压力为：

2

错误！未找到引用源。 ?=错误！未找到引用源。×189×2.5=236.25 kg/m 风压节点荷载：

1=236.25×2.5=590.63 kg

由于上弦失稳在下弦产生的侧向节点荷载为： 2=2% =0.02×70900=1418 kg

P= 1+ 2=590.63+1418=2008.63 kg 在下弦杆中产生的最大拉力为：

N=错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。=18077.67 kg 下弦杆最大拉应力：

22

σ=错误！未找到引用源。=1782kg/cm <1.25[ ]=1.25×1700=2130 g/ m

交叉腹杆只考虑受拉斜杆有效，受压斜杆因失稳而不起作用，斜杆最大拉力为：

N=错误！未找到引用源。×错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。=15625.83kg A=错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。=9.19 cm2

2

采用∠75×8，A=11.5cm,错误！未找到引用源。 =1.47cm,错误！未找到引用源。=2.28cm

22

σ=错误！未找到引用源。=1358.77kg/cm<[ ]=1700kg/cm

λ=错误！未找到引用源。·错误！未找到引用源。=115<[λ]=200

5.3 主桁架上弦杆的侧向稳定性计算

半穿式钢引桥主桁的受压弦杆应按中心受压杆验算在桁架平面外的稳定性。其自由长度 0= L, 值根据β值由表9-2确定，其中β=错误！未找到引用源。.

又开口刚架顶点由于单位水平力作用所产生的一个弦杆最大水平位移,见图5-3

图5-3 开口钢架顶点水平位移计算简图

⊿?=错误！未找到引用源。 +错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。+错误！未找到引用源。

24

∠75×8, A=11.5cm。I36a, 错误！未找到引用源。=15760cm H=250+3.5-51+错误！未找到引用源。=220.5 cm, B=500cm

⊿?=错误！未找到引用源。+错误！未找到引用源。+错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。

4

上弦单个角钢∠140×12，A=32.5cm2,错误！未找到引用源。=604cm, 错误！未找到引用源。=4.31cm,错误！未找到引用源。=3.90cm

24

2∠140×12,错误！未找到引用源。=2[604+32.5(3.9+错误！未找到引用源。)]=2468cm β=错误！未找到引用源。=7680>1000

由表9-2查得α=0.174错误！未找到引用源。= L=0.174×3000=522cm 错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。=6.16cm

错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。 =错误！未找到引用源。=84.8,=0.701

22

σ=错误！未找到引用源。 =错误！未找到引用源。=1556 kg/cm<[ ]=1700 g/ m

六．支座设计 6.1 支座最大反力

6.1.1 恒载 R1=6×1.563=9.38t 6.1.2 人群荷载 R2=6×2.500=15.00t 6.1.3 汽车荷载 R3=7.2+3.6+

26=10.32t 30 6.1.4 最大反力 9.38+15=24.38t

6.2 弧面滑动支座

弧形滑动支座和趸船上的平面垫板的线接触最大挤压应力按下式计算 σ

max=0.418

PE≤?ji rb??取弧面滑动支座的宽度 b=2×12.5+1.0=26.0 cm

初步决定弧面滑动支座的圆形半径 r取50cm 得到

24380?2.1?106 σmax=0.418?2620kg/cm2

50?26.0??6.3 滚轮支座

6.3.1 滚轮

滚轮采用35号铸钢制造，径向容许承压应力??=65kg/cm2 径向承压应力按下式计算 σ=

??P≤?? dkLK??设轮径采用25厘米，所需轮缘宽度 lk=

dk????P=

24380=16.0 cm，采用lk=25 cm

25?656.3.2 轮轴

轮轴采用45号钢，轴套采用青铜，容许压应力?q?=200 kg/cm2。

轮轴直径dB可以由下式决定： q=

P≤?q?,其中轴套长度LB=LK=25 cm,所以 dBLB24380P==4.88 cm,采用dB=10 cm，轮轴承受弯矩及剪力，其计算简图为承受均布荷LB?q?25?200dB=

载的简支梁。

a'24380?25?PM=(a-)=?30-?=106500 kg.cm

24?2?4Q=

P24380==12190 kg 22MM32?106500===1090 kg/cm2

?=?

4Q16?121902==207 kg/cm 223?dB3??104

6.3.3 轴承板 轴承板用3号钢，钢板厚度?=

P2dB?cj??=

24380=0.94cm,采用?=3cm

2?10?1300轴承板与轮座板连接采用贴角焊缝‘每块轴承板需要的焊缝面积

Af=

2?l??hP=

24380=10.2 cm

2?1200轴承板与轮座的连接焊缝长度采用lf=30cm 焊缝厚度hf=

Af0.7lf=

10.2=0.48cm,采用hf=10mm

0.7?30七.纵梁与横梁及横梁与主桁架的连接构造

7.1纵梁与横梁的连接（图9-22）纵梁最大反力R=1.25×2790=3487.5kg（系数为1.25为考虑连接弯矩影响）。

连接角钢采用2∠75×8，设hf=8mm，每个连接角钢需要焊缝长度： Lf=

3487.5=3487.5=3.46cm，采用12cm。

2?0.7hf[τht]1.4?0.6?12007.2横梁与主桁架的连接（图9-23）横梁最大反力R=1.25×4269=5336.25kg 横梁在连接处的最大弯矩M=437600kg.cm

竖杆截面采用∠75×5组成的十字形截面，横梁端部上翼缘切去一块，横梁腹板和竖杆的一个角钢背贴紧焊接，并再用一个连接角钢∠75×5和横梁腹板和节点板连接，连接角钢缝的长度： Lf=

R5336.25=5.29cm，采用30cm。

=

2?0.7hf[τht]1.4?0.6?1200图9-24表示30米半穿式钢引桥的构件布置和型号，然后画出结构总图，如图9-25所示，作为制造依据。

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