土木工程重载运输下铁路简支钢桁梁桥加固设计.doc

重载运输下铁路简支钢桁梁桥加固设计XX大学毕业设计设计名称 重载运输下的铁路简支钢桁梁桥加固设计姓 名 _学 号 _学 院 土木工程学院专业班级 桥梁工程班_指导教师 重载运输下铁路简支钢桁梁桥加固设计专业：土木工程 姓名：XX 指导老师：XX摘 要 该铁路桥位于甘肃省嘉峪关市境内，建于上世纪60年代，共三跨，全长184米，其中两跨为上承式简支钢桁梁桥，跨度均为64米。一跨为预应力混凝土简支梁桥，跨度为28.7米。由于钢桥服役年限较长，且桥上交通运输量的逐年增长及运输速度的不断提高，桥梁安全运营可能存在隐患。本设计根据铁路桥梁标准中活载及今后将施行的重载运营要求,依照铁路桥梁检定规范对此钢桁桥的各受力杆件强度、连接点强度、横向刚度等进行相关检算、分析。通过计算得出此钢桥在重载作用下，下弦杆及部分节点板承载力不足。依据铁路桥涵设计基本规范及铁路桥梁钢结构设计规范对该钢桥采用增加重力式桥墩的方法进行加固，并给出相应的加固设计计算。经分析验算每片上承式简支钢桁梁加固方案合理、能够实现预定的加固要求，加固后该桥的承载力能满足目前及今后重载运营指标，符合设计任务的要求。关键词 铁路钢桁梁桥，承载力验算，加固设计，增加重力式桥墩，节点板ABSTRACTWithin the territory of the railway bridge is located in the city of Jia Yu Guan in gansu province, built in the 1960s, a total of three cross, two of the cross for the simply supported steel truss bearing type, a cross for prestressed concrete beam bridge. Because the service life of steel bridge is longer, and traffic on the bridge increased year by year, and the constant improvement of the transportation speed. Bridges safety operation there may be a hidden danger. According to the railway bridge standard live load and the future will be implemented overload operation requirements and in accordance withthe railway bridge verification code, we checked the main girder of steel bridge bar,and vertical and horizontal beams, longitudinal and transverse stiffness etc related check computation analysis. Found the steel bridge under the effect of overloading, the bearing capacity of the bottom chord and partial node plate. According tohe basic specifications for design of railway bridgesandthe railway bridge girder steel structure design specification,we shall increase in main girder of the steel bridge reinforcement scheme, and gives the corresponding reinforcement design. Through analysis and calculation, the calculation of this reinforcement scheme is correct and reasonable .After strengthening, the bridge bearing capacity and lateral stiffness is strong enough to meet current and future load safety operational indicators, and is in line with the requirements of design task.Key words: Railway steel truss Bearing capacity Is checked and reinforcement Increase in main girder Prestreessing 目录前言61.1 国内现役钢桥概况61.2 本课题在国内外的研究状况及发展趋势61.3 课题目的及意义71.4 工程概况81.5设计主要内容9第一章 全桥结构及构件图101.1 全桥构造布置101.2 主桁杆件截面组成表121.3 上下平纵联杆件截面组成及尺寸表141.4 端、中横联杆件截面组成及尺寸表161.5 纵横梁截面组成及尺寸表171.6 纵梁间横联杆件截面组成及尺寸181.7 小结18第二章 桥梁各杆件截面几何特性计算192.1 主桁杆件截面几何特性计算192.2 纵梁及横梁截面几何特性计算272.3 上下平纵联杆件截面几何特性计算302.4 主桁杆件及纵横梁毛截面几何特性值汇总表312.5 主桁杆件因栓孔损失的截面几何特性值计算322.6 主桁杆件及纵横梁净截面几何特性值计算表342.7小结35第三章 桥梁结构检算中构件有效面积计算363.1 无缀板受压杆件有效面积计算363.2 有缀板受压杆件有效面积计算403.3 受压杆件按缀板强度检算时杆件有效面积计算433.4 主桁受拉杆件有效面积计算453.5 各杆件连接或接头的有效面积计算48第四章 主桁各杆件影响线面积计算574.1 各杆件影响线图57第五章 主桁杆件承载力检定计算615.1 主桁杆件检定容许换算均布活载k计算615.2 主桁杆件及连接接头检定承载系数K值计算表61第六章 主桁节点板的承载力检定计算656.1 节点板的抗撕裂强度检算656.2 节点板的法向应力检定计算696.2.2 节点板法向应力检算746.3 节点板水平剪应力检定计算75第七章 纵横梁检算787.1 横梁与主梁连接验算78第八章 桥梁平纵联、横联长细比检算808.1 主桁平纵联长细比检算808.2 横联长细比检算81第九章 建立有限元分析模型对结构检算分析849.1 恒载的施加849.2 横向附加力的施加849.3 纵向附加力的施加869.4 列车活载的施加869.5 接触网杆荷载的施加889.6 检算荷载组合及检算应力标准909.7 中-活载加网杆作用下Midas软件检算919.8重载加网杆作用下Midas软件检算95第十章 增加桥墩的加固法10110.1加重力式桥墩10110.2对杆件进行验算及加固10610.3节点板加固后的检算11010.4施工方案11310.5小结117参考文献118答 谢119前言1.1 国内现役钢桥概况钢桥因其有许多优点如钢材的抗拉、抗剪、抗压强度高，自重轻，跨越能力强，钢桥施工速度快等而广泛的应用于各种领域，当钢结构服役到一定年限时，其强度、刚度及稳定性不满足现今运营要求，此时应对钢结构进行必要的检测、检算，找出结构存在的缺陷，并采取相应措施进行加固和修复。在桥梁工程中，钢结构得到广泛的应用。由于现今交通运输量大幅增长、行车密度及车辆载重日益增加，现役钢桥中有相当一部分已满足不了承载能力和使用性能上的运营要求。据统计，我国现有铁路钢桥3300多座，其中将近有一半是解放前建造的，而且其中绝大多数是中小跨度的桥梁，跨度小于32m的钢桥约占钢桥总数的70 %，这些桥梁大多数修建时采用的设计荷载等级低，用现行的荷载等级检验大都承载力不足。为了能满足当前和今后的运输发展需要，提高桥梁设计荷载等级势在必行，这就需要对钢桥进行加固改造。1.2 本课题在国内外的研究状况及发展趋势目前，我国加固钢桥的方法主要可分为：不改变原结构受力体系（如加大构件截面、采用新材料等）、改变结构受力体系（简支变连续、施加体外预应力、增加主桁片、增加支墩、施加斜拉索等）。其中前种方法实际运用较多，理论和技术也相对比较成熟。改变结构体系的加固方法也有不少运用，如加桁片、增加支墩等对提高桥梁的刚度和竖向承载力有很大的作用，但用这些方法时还要考虑到实际状况是否允许，要因地制宜。预应力加固钢桥方面的实践在我国寥寥可数。目前国内还没有关于预应力加固钢桥系统的研究成果，只有一两篇文章涉及到此内容，且研究内容的深度和广度还远远不够。而在国外预应力加固钢桁架桥已经被广泛的运用了。且有较完整的理论体系。英国的Monmouth铁路桥是一个上承式的锻铁桁架桥，其跨度为45.27m。在桥建成之后一段时间，曾经采用增加下部箱形截面对来原有结构进行了加固。但是后来箱形截面内部产生严重腐蚀，导致横截面面积减小。因此1957年，对两根下弦杆利用四根高强钢筋施加了预应力。钢筋对称地布置在弦杆的周围，并在距离为39.0m的两个装配焊接锚固区间进行张拉。八根钢筋用液压千斤顶同时进行张拉。预应力增加了5.56mm的反拱度。为了减小钢筋的下垂，在中间每隔4.47m设置一个永久性的柔性支撑。为避免钢筋腐蚀，将其包裹在外包塑料的密封材料中，并将张拉端突出的螺纹端也用塑料套管进行保护。1.3 课题目的及意义本设计是土木工程桥梁专业方向毕业生在校期间最后一次全面性、总结性的教学实践环节。它既是本专业学生在教师指导下运用所学知识与技能解决具体问题的一次初步尝试，又是本专业学生走向工作岗位前的一次“实战演习”。其目的主要有以下几个方面：（1）通过本次毕业设计，提高学生综合运用所学的基本理论知识解决实际工程问题的能力，使学生受到工程技术和科学技术的基本训练以及工程技术人员所必需的综合训练。（2）勇于创新，并能正确地将独创精神与科学态度相结合，培养学生实事求是、谦虚谨慎的科学态度和刻苦钻研、勇于创新的科学品质。（3）初步掌握钢桁梁桥检算、加固设计流程和方法，严格要求学生，使学生在步入工作岗位后，可以较快的适应工作，缩短理论到实践的过渡时间。1.4 工程概况此钢桁梁桥是一座上承式钢桁梁桥。该桥建于1960年，该桥上部结构是由2-64米的简支上承式钢桁梁桥+1-27米的预应力混凝土简支梁桥组成。每跨钢桥是由两个主桁片组成，通过上下平纵联、中间横联、端横联等