桥梁midas分解学习资料.docx

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桥梁midas分解学习资料

单线铁路下承式栓焊支钢桁梁桥

空间分析计算

第一章计算资料.......................................................................................................1

第一节基本资料...................................................................................................1

第二节计算内容...................................................................................................1

第二章桁架梁桥空间模型.......................................................................................2

第一节调整后的构件截面尺寸...........................................................................2

第二节空间模型...................................................................................................3

第三章恒载和活载作用下竖向变形.......................................................................3

第一节恒载作用下的竖向变形...........................................................................4

第二节活载作用下的竖向变形.........................................................................4

第四章主力和各项附力单独作用下的受力.............................................................5

第一节主力单独作用下的受力...........................................................................5

第二节横风荷载单独作用下的受力...................................................................8

第三节制动力单独作用下的受力.....................................................................12

第五章主力和各项附力组合作用下的受力...........................................................13

第一节主力和横向附力组合作用下的受力.....................................................13

第二节主力和纵向附力组合作用下的受力.....................................................17

第六章自振特性计算.............................................................................................19

第一节一阶振型计算.........................................................................................19

第二节二阶振型计算.......................................................................................20

第三节三阶振型计算.......................................................................................20

第四节四阶振型计算.......................................................................................21

第五节五阶振型计算........................................................................................22

第七章总结...........................................................................................................22

第一章计算资料

第一节基本资料

1、设计规范：

铁路桥涵设计基本规范（TB10002D1-2005），铁路桥梁钢结

构设计规范（TB10002D2-2005）。

2、结构轮廓尺寸：

计算跨度L=106.5m，钢梁分10个节间，节间长度d=L/10=10.65m，主桁高度H=11d/8=14.64m，主桁中心距B=5.75m，

纵梁中心距b=2.0m，纵联计算宽度B0=5.30m，采用明桥面，双侧人行道。

3、材料：

主桁杆件材料Q345q，板厚≤40mm，高强度螺栓采用40B，精致

螺栓采用BL3，支座铸件采用ZG35Ⅱ,辊轴采用35号锻钢。

4、活载等级：

中—活荷载。

5、恒载：

结构自重根据实际计算，明桥面恒载、横向力、纵向力均按照《铁

路桥涵设计基本规范（TB10002D1-2005）》

6、连接：

工厂采用焊接，工地采用高强度螺栓连接，人行道托架采用精致

螺栓，栓径均为22mm，孔径均为23mm．高强度螺栓设计预拉力P=200KN,抗

滑移系数μ0=0.45。

第二节计算内容

1、全桥建模，汇总各杆件调整后的截面。

2、计算恒载、活载作用下竖向变形（图示和数值说明）。

3、计算主力、各项附加力单独作用的构件轴力、弯矩、轴向应力、弯曲应

力、组合应力、支座反力（图示和数值说明）。

4、根据规范要求计算主力和各项附加力组合作用下的构件轴力、弯矩、轴

向应力、弯曲应力、组合应力、支座反力（图示和数值说明）。

5、计算结构前5阶自振模态。

第二章桁架梁桥空间模型

第一节调整后的构件截面尺寸

采用如下构件截面建立桁架梁桥空间模型。

表2-1桁架梁桥构件截面特征值表（单位m）

杆名类截面形HBtwTftB2tf2

c

下弦1E0E2用H型截0.01

0.0120.460.460.46

0.012

0.460.0240.460.460.018E2E40.024下弦用2H型截0.460.024用H型截30.460.0240.46下弦E4E50.024

0.460.460.4640.0240.018A1A3上弦用0.024H型截

0.46上弦A3A5用0.036H型截0.460.4650.0360.024

0.6H型截0.460.01860.60.024用0.024E0A1斜0.01

0.46

70.46型截用0.016H斜A1E20.460.016

0.460.0120.46E2A30.02斜0.020.46用8H型截

0.460.0160.460.460.01型截9用0.016斜A3E4H

0.0110用0.460.0160.460.460.016HE4A5斜型截0.01

0.0120.26

0.260.46竖0.01211型截用H

0.24横用H0.024型截0.0121.290.240.02412

0.24

0.0161.29

0.24纵0.01型截用130.016H

0.01下平纵联斜用140.012H型截*0.2130.180.180.012

制动撑0.012用0.01H型截0.0120.18*150.2130.18

用槽桥门架楣0.10.0116

0.010.250.010.1

0.117横联上横撑（端0.25

）用户槽钢0.010.010.010.1

18横联上横撑（中）用户0.010.010.180.01

H型截面0.250.18

19横联楣杆0.01用户双角钢截面0.010.080.1250.01

0.180.01上平纵联斜杆20用户0.01H型截面0.250.180.01

*21用户0.010.10.10.01角钢纵联间水平斜杆22

纵联间横向连接0.01

0.09

0.01

0.09

角钢用户*

第二节空间模型

建立后的空间模型如下图所示：

提取研究的主桁杆件编号如下图所示：

主桁杆件各构件特征值如下图所示：

主桁杆件各构件特征值如下图所示：

第三章恒载和活载作用下竖向变形

第一节恒载作用下的竖向变形

恒载作用下的变形形状如下图所示，最大竖向位移在跨中处，为37.5mm。

支座处竖向位移最小，为零。

活载作用下的竖向变形第二节

，活载作用下，桁梁的竖向变形如下图所示。

最大值也发生在跨中，为92mmTB10002D1-2005据《铁路桥涵设计基本规范》规定可知，简支钢桁梁在列车静，故本钢桁梁桥满足容许挠度L/900=109.9mm活载作用下的竖向容许挠度值为

要求。

第四章主力和各项附力单独作用下的受力

第一节主力单独作用下的受力

由《铁路桥涵基本规范TB10002D1-2005》可知，主力包括桥梁恒载、列车

静活载和横向摇摆力，横向附力主要是横向风力，纵向附力主要是制动力（牵

引力）。

4.1.1主力作用下的轴力

活载加载系数未考虑活载均衡发展系数，主力作用作用下主桁杆件的最大

和最小轴力如下图

由此可知，主桁杆件最大轴力为E4E5杆4170KN，最小轴力为A3'A5'杆－

5121KN。

4.1.2主力作用下的轴向应力

主力作用下主桁杆件的最大和最小轴向应力如下图：

由图可知，主力作用下主桁的最大轴向应力为E2‘E4'杆214MPa，最小轴向应力为A3A5杆-120MPa。

4.1.3主力作用下的弯矩

主力作用下的最大和最小弯矩如图所示：

由此可知，主桁杆件最大弯矩为A1'A3'杆45KN·m，最小轴力为A1'A3'杆－45KN·m。

4.1.4主力作用下的弯曲应力

主力作用下主桁杆件的最大和最小弯曲应力如下图：

由图可知，主力作用下主桁的最大轴向应力E0'E2'杆69MPa，最小轴向应力

。

-69MPa杆'0E2'E为

4.1.5主力作用下的组合应力

主力作用下主桁杆件的最大和最小组合应力如下图：

由图可知，主力作用下主桁的最大组合应力E2E4杆260MPa，最小轴向应

力为A1A3杆-155MPa。

4.1.6主力作用下的支座反力

主力作用下支座的最大和最小反力如下图（单位：

KN）：

由图可知，在主力作用下，支座竖向反力最大为3189KN，最小为672KN。

由《铁路桥梁钢结构设计规范TB10002D2-2005》，钢材Q345q的轴向应力容许值为200MPa，弯曲应力容许值为210MPa，以上应力均满足规范要求。

第二节横风荷载单独作用下的受力

4.2.1横风荷载作用下的轴力

考虑横风荷载时，要区分桥上有车情况和无车情况。

当桥上有车通过时，

横向风力作用面积大，对结构受力的影响也就更大。

因此，根据规范，分别计

算无车横风荷载和有车横风荷载作用下的结构受力。

无车横风荷载作用下的轴力如下图所示，最大轴力为E0E2杆371KN，最小

轴力为E4'E5'杆-300KN。

有车横风荷载作用下的轴力如下图所示，最大轴力为E0E2杆430KN，最小

轴力为E4'E5'杆—394KN。

4.2.2横风荷载作用下的弯矩

无车横风荷载作用下的轴力如下图所示，最大弯矩为E0A1杆124KN·m，

最小弯矩为E0A1杆-89KN·m。

有车横风荷载作用下的轴力如下图所示，最大弯矩为E0A1杆103KN·m，

最小弯矩为E0A1杆-105KN·m。

4.2.3横风荷载作用下的轴向应力

无车横风荷载作用下的轴向应力如下图所示，最大轴向应力为E0E2杆

24MPa，最小轴向应力为E2'E4'杆-18MPa。

有车横风荷载作用下的轴向应力如下图所示，最大轴向应力为E0E2杆

28MPa，最小轴向应力为E2'E42杆-25MPa。

4.2.4横风荷载作用下的弯曲应力

无车横风荷载作用下的弯曲应力如下图所示，最大弯曲应力为E0A1杆

19MPa，最小弯曲应力为E0A1杆-20MPa。

有车横风荷载作用下的弯曲应力如下图所示，最大弯曲应力为E0A1杆

16MPa，最小弯曲应力为E0A1杆-16MPa。

4.2.5横风荷载作用下的组合应力

无车横风荷载作用下的组合应力如下图所示，最大组合应力为E0E2杆

43MPa，最小组合应力为E1A0杆-42MPa。

有车横风荷载作用下的组合应力如下图所示，最大组合应力为E0E2杆

44MPa，最小组合应力为E1A1杆-34MPa。

4.2.6横风荷载作用下的支座反力

无车横风荷载作用下的支座反力如下图所示（单位：

KN）

有车横风荷载作用下的支座反力如下图所示（单位：

KN）

4.2.7横风荷载作用下的桥门架效应

上平纵联所受的横向力是经由两端的桥门架传至下弦节点，使端斜杆和下

弦杆产生附加内力，端斜杆受弯变形如图所示。

（此图为无车横风荷载作用）

第三节制动力单独作用下的受力

4.3.1制动力作用下的轴力

制动力作用下的轴力如下图所示，最大轴力为E0E2杆188KN，最小轴力为

E0A1杆-4KN。

4.3.2制动力作用下的弯矩

制动力作用下的弯矩如下图所示，最大弯矩为E0E2杆8KN·m，最小弯矩为

E0'E2'杆-5KN·m。

4.3.3制动力作用下的轴向应力

制动力作用下的轴向应力如下图所示，最大轴向应力为E0E2杆12MPa.

4.3.4制动力作用下的弯曲应力

制动力作用下的弯曲应力如下图所示，最大弯曲应力为E2E4杆4MPa.

4.3.5制动力作用下的组合应力

制动力作用下的组合应力如下图所示，最大组合应力为E0E2杆12MPa.

4.3.6制动力作用下的支座反力KN）:

（单位：

制动力作用下的支座反力如下图所示

第五章主力和各项附力组合作用下的受力第一节主力和横向附力组合作用下的受力》，桥梁设计时，应仅考虑主TB10002D1-2005据《铁路桥涵设计基本规范力与一个方向（横桥向或顺桥向）的附加力相结合。

因此，在检验荷载组合效纵向附加力组合。

横向附加力组合和主力应时，分别将主力++横向附力组合作用是恒载、活载、横向附力主要为横向风荷载，因此主力+横向摇摆力和横向风力的组合作用。

主力+横向附力组合作用下的轴力5.1.1

E4E5横向附力组合作用下的最大和最小轴力如图所示，最大轴力为+主力。

-5403KN杆5'3A'A，最小轴力为3827KN杆．

5.1.2主力+横向附力组合作用下的弯矩

主力+横向附力组合作用下的最大和最小弯矩如图所示，最大弯矩为E0E2

杆40KN·m，最小弯矩为E0E2杆-40KN·m。

+主力横向附力组合作用下的轴向应力5.1.3

+横向附力组合作用下的最大和最小轴向应力如图所示，最大轴向应力主力。

杆-153MPaE0E2A1E2为杆168MPa，最小轴向应力为

5.1.4主力+横向附力组合作用下的弯曲应力

主力+横向附力组合作用下的最大和最小弯曲应力如图所示，最大弯曲应力为

E0E2杆16MPa，最小弯曲应力为E0E2杆-16Mpa

5.1.5主力+横向附力组合作用下的组合应力

主力+横向附力组合作用下的最大和最小组合应力如图所示，最大组合应力

为E0E2杆136MPa，最小组合应力为E0A1杆-102MPa。

+横向摇摆力组合作用下的支座反力5.1.6恒载+活载+横向摇摆力组合作用下的最大和最小支座反力如图所示（单位：

恒载+活载KN）

由规范可知，根据各种结构的不同荷载组合，应该将材料的基本容许应力Q345q，钢材]+乘以不同的提高系数，主力风力时，相应的容许应力为1.2[σ200MPa的轴向应力基本容许值为，弯曲应力基本容许值为210MPa，提高后分252MPa240MPa别为和，以上应力都小于容许应力，满足规范要求。

第二节主力和纵向附力组合作用下的受力

纵向附力主要为制动力，因此主力+纵向附力组合作用是恒载、活载、横向

摇摆力和制动力的组合作用。

5.2.1主力和纵向附力组合作用下的轴力

主力和纵向附力组合作用下的最大和最小轴力如图所示，最大轴力为A1E2

杆3083KN，最小轴力为A3A5杆-5805KN。

5.2.2主力和纵向附力组合作用下的弯矩杆A1A3主力和纵向附力组合作用下的最大和最小弯矩如图所示，最大弯矩为·m。

杆·41KNm，最小弯矩为A1A3-41KN

5.2.3主力和纵向附力组合作用下的轴向应力

主力和纵向附力组合作用下的最大和最小轴向应力如图所示，最大轴向应

力为A1E2杆162MPa，最小轴向应力为A3A5杆-137MPa。

主力和纵向附力组合作用下的弯曲应力5.2.4

主力和纵向附力组合作用下的最大和最小弯曲应力如图所示，最大弯曲应-41MPa。

E0E2力为杆35MPa，最小弯曲应力为竖杆

5.2.5主力和纵向附力组合作用下的组合应力

主力和纵向附力组合作用下的最大和最小组合应力如图所示，最大组合应E0A1。

杆-43MPa，最小组合应力为杆力为A1E254MPa

5.2.6主力和纵向附力组合作用下的支座反力

主力和纵向附力组合作用下的最大和最小支座反力如图所示

由规范可知，根据各种结构的不同荷载组合，应该将材料的基本容许应力

乘以不同的提高系数，主力+制动力时，相应的容许应力为1.25[σ]，钢材Q345q

的轴向应力基本容许值为200MPa，弯曲应力基本容许值为210MPa，提高后分

别为250MPa和262.5MPa，以上应力都小于容许应力，满足规范要求。

自振特性计算第六章

一阶振型计算第一节

0.60HZ，振型模态如下图：

计算结构一阶自振频率为

二阶振型计算第二节

，振型模态如下图：

计算结构二阶自振频率为2.62HZ

三阶振型计算第三节

计算结构二阶自振频率为3.88HZ，振型模态如下图：

第四节四阶振型计算计算结构二阶自振频率为4.34HZ，振型模态如下图：

第五节五阶振型计算

计算结构二阶自振频率为5.58HZ，振型模态如下图：