主桁截面选择与桥面系设计

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1、第1章节点板计算1.1概述主桁节点是桁架桥的重要组成部分，它将杆件连接起来，组成一个桁架。节点设计既要满足强度的要求，也需经济合理。节点设计中应遵循一下原则：尽量使统一节点处各杆件截面的重心轴交汇于一点，以免偏心的影响而增加杆件的次应力；为了使杆件端头的连接螺栓受力均匀，应当使螺栓群的重心布置在杆件截面的重心轴上；节点构造应紧凑刚劲，各杆件应尽量伸入节点板，减小节点板尺寸。根据第6章计算得出的连接螺栓数量，综合考虑螺栓布置方式，来确定节点板尺寸。节点板钢材选用Q370qD。节点板材料和尺寸选定后，需要对节点板进行验算。主桁大节点处的节点板位于多根杆件交汇的地方，腹杆弦杆的内力是通过节点板来平

2、衡的。因而，此处节点板的应力状态较复杂，既有拉应力，也由压应力，还有剪应力。需要进行法向应力、剪应力及撕裂应力的计算。在上弦大节点处留处伸长值，以预设上拱度[4][5]。1.2下弦大节点计算1.2.1节点中心处节点板竖向截面上法向应力验算下弦大节点中受力最大，故选此节点计算。节点板为4块2040mm×1520mm×12mm，弦杆内拼接板为4块1700mm×200mm×30mm，节点板的连接布置如图7-1所示。主力作用下弦杆的内力＝3492.78kN，节点板计算图如图7-2所示。1.2.1.1求截面中性轴的位置＝10cm，＝36cm，＝76cm＝＝2×20×3＝120，＝4×152×1.2＝7

3、29.6＝＋＋＝969.6＝62.9cm节点板截面净截面积＝－8×2.8×3－52×2.8×1.2＝727.7，＝62.9－23＝39.9cm505015204608585中性轴e弦杆轴线节点板高1520mm图7-2下弦节点计算图41图7-1下弦节点连接布置图(单位：mm)920140858514019020401701.1.1.1验算法向应力设为截面绕中性轴的净截面惯性矩，为截面绕弦杆中线的净截面惯性矩，则＝＋，＝－。毛截面绕弦杆中线的惯性矩：＝4×＋4×＝349.7×＝2×＋4×＝86.8×＝－＝349.7×－86.8×＝262.9×＝－＝262.9×－727.7×＝147×节点板上缘至

4、中性轴的距离＝152－62.9＝89.1cm节点板下缘至中性轴的距离＝62.9cm节点板上缘法向应力＝＝－36.5(压应力)节点板下缘法向应力＝＝107.6(拉应力)上下边缘容许应力均小于210，符合要求。1.1.1验算剪应力节点板的水平截面由于受到栓孔削弱的影响，应对此截面剪应力进行验算。计算时，可将截面的剪应力看成是均匀分布的。斜杆的内力＝2548.02kN斜杆的内力＝1257.36kN剪力＝＝＝2131.0kN截面的净截面积＝204×1.2×4－20×2.8×1.2×4＝710.4截面的剪应力＝＝30.0＜0.75×210＝157.5剪应力符合要求。1.1.2验算撕裂应力应对节点板上斜

5、杆的连接处进行撕裂应力验算。据《铁路桥梁钢结构设计规范》(TB10002.2—2005)，节点板任何连接截面的撕裂强度，应较各被连接杆件的强度至少大10%，在检算时，其净截面上的容许应力应符合下列规定：垂直于被连接杆件中线的截面部分采用基本容许应力；与被连接杆件中线倾斜相交或平行的截面部分采用0.75倍的基本容许应力。＝45cm，＝36cm，＝56cm，＝20cm，＝＝51cm现验算节点板截面1－2－3－4、1－2－3－6、5－2－3－6三个截面的抗撕裂强度。1－2截面：4(45－0.5×2.8)×1.2×0.75＝1572－3截面：4(36－3×2.8)×1.2×＝1323－4截面：4(5

6、6－0.5×2.8)×1.2×0.75＝1975－2截面：4(51－6.5×2.8)×1.2×0.75＝1183－6截面：4(51－6.5×2.8)×1.2×0.75＝1181－2－3－4截面抗撕裂强度＝157＋132＋197＝4861－2－3－6截面抗撕裂强度＝157＋132＋118＝4075－2－3－6截面抗撕裂强度＝118＋132＋118＝368斜杆为受拉杆件，其强度为1.1＝207以上三截面的抗撕裂强度均大于207，故此节点板的抗撕裂强度符合要求。1.1下弦小节点的计算此处下弦杆没有断开，无斜杆交汇，节点构造简单。可在其内外侧各布置一块矩形节点板。节点板尺寸为900mm×260mm×

7、20mm。在弦杆上设置一块节点板1170mm×260mm×12mm，以连接下平纵联，此节点板中间挖去一个矩形，如图7-3所示。9090905017090026016050117018050图7-3下弦节点连接布置图(单位：mm)因为没有斜杆交汇，故不必验算撕裂应力；因为斜杆处没有断开，故剪力由弦杆承担已足够，不必验算剪应力。现验算节点板截面的法向应力如下：吊杆主力＝1542.02kN截面的净截面积＝26×2×