《钢结构设计原理》课程设计
一、设计目的
1、巩固、提高、充实和运用所学的《钢结构》课程有关理论知识；
2、培养和锻炼独立工作能力及分析和解决实际问题的能力；
3、为将来毕业设计打下基础。
二、设计要求
必须符合钢结构设计规范GBJ17-88规定的有关设计公式及设计内容。
三、设计题目
按照表格中所给设计任务条件，进行简支钢板梁桥的主梁设计，截面都采用焊接双轴对称工型截面。
四、设计内容
包括主梁的截面选择、变截面设计、截面校核、翼缘焊缝计算、腹板加劲肋配置、支座处支承加劲肋设计等内容，并画出设计后的主梁构造图。
五、已知条件
跨度：15米 钢号：16Mn 焊条号：E50 恒荷载标准值：98kN
活载标准值：202kN 集中荷载个数：5个 集中荷载跨度C=2.5米
六、其它说明
1、恒、活荷载的分项系数分别为1.
2、1.4；
F F F F
F
F/2
F/2
L
2、表中恒荷载标准值包括主梁上的次梁自重，且集中荷载F 是恒、活荷载通过次梁传到主梁上；
3、主梁自重估计值均为m kN q /4=，且主梁钢板采用手工焊接；
4、主梁允许最大挠度值[]400/1/=l v T ；
5、主梁的截面建筑容许最大高度为mm 2500。
七、设计过程
㈠主梁设计
1
主梁自重标准值m kN q G K /4=，设计值为m kN m kN q /8.4/42.1=⨯=。 则主梁最大剪力（支座处）为
kN kN ql F V 10372158.44.40025225max =⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+⨯=+⨯=
最大弯矩（跨中）为 m kN m kN F F F
ql Rl M ⋅=⋅⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛⨯-⨯-⨯-⨯=⨯-⨯-⨯--=5.46395.74.40025
.74.4008158.42152.12375
.255.72
822
2max
采用焊接工字形组合截面梁，估计翼缘板厚度mm t f 16≥，故抗弯强度设计值
2/295mm N f =。
计算需要的截面模量为 3336
1014978295
05.1105.4639mm mm f M W x x x ⨯=⨯⨯==γ
2、试选截面
⑴确定腹板高度0h
①建筑允许最大高度 mm h 2500max = ②按刚度条件，梁的最小高度为
[]mm mm l v l f h T 13771500040010
285.1295
/10285.16
6min =⨯⨯⨯=⋅⨯=
③经济梁高，按经验公式
mm W h x ce 142630073=-⋅=
取梁的腹板高度为 mm h 14000= ⑵确定腹板厚度w t
①按抗剪要求腹板厚度为 mm mm f h V t v w 2.517014*********.12.130max =⨯⨯⨯=≥
②按经验公式 ()cm cm h t w 1.111/14011/0==≥
取腹板厚度 mm t w 12=
200.2 200.2
212.2 212.2 612.6
612.6
624.6
624.6 1025 1025
1037 1237.2 1237.2
4124 2577.5
⑶确定翼缘尺寸
每个翼缘所需截面积为
2
230078996140012140010149786mm mm h t h W A w x f =⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛⨯-⨯=-= 翼缘宽度为
h/5b =～1400/5h/3=～2801400/3mm =～467mm 取320mm b =
翼缘厚度为 mm mm b 7.24320/7899/A t f === 取26mm t =
3、截面验算
⑴梁的截面几何参数
()mm mm t 145226214002h h 0=⨯+=⨯+= ()mm mm t h 14262/26214002/2h 01=⨯+=⨯+=
()[]
()
44333
03x 11204191408.302.14532121121I cm cm h t b bh w =⨯-⨯=⨯--=
33x 154332
.145112041922W cm cm h I x =⨯==
()()2204.3446.23221402.12A cm cm bt h t w =⨯⨯+⨯=+=
320mm b =
mm 21t =w
26
26 1400m m
1452m m
h 0
h 1
h
⑵强度验算
①验算抗弯强度
2
223
6x /295/3.286/10
1543305.1105.4639M mm N f mm N mm N W nx x =<=⨯⨯⨯==γσ ②验算抗剪强度
()2
22
43max /170/4.68/121011204193501270071326320101037V m m N f m m N m m
N t I S v w x =<=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯==τ
③主梁的支承处以及支承次梁处均配置支承加劲肋，故不验算局部承压强度（即
0c =σ）
。 ④验算折算应力（腹板端部）
()()224
60max 1/290/1011204192/1400105.46392/mm N mm N I h M x =⨯⨯⨯==σ 2
24
311/8.8/12
10112041971326320102.200mm N mm N t I VS w x =⨯⨯⨯⨯⨯⨯==τ 则折算应力为
222222
12
1ZS /5.3241.1/4.290/8.832903mm N f mm N mm N =<=⨯+=+=τσσ
⑶刚度验算
全部永久荷载与可变荷载的标准值在梁跨中产生的最大弯矩为
()kN kN R 1024284428428462
1
=⨯++⨯=
m kN m kN M k ⋅=⋅⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛⨯⨯-⨯-⨯⨯-⨯-⨯=4106.512845.228452845.72842181542159302— []0641751110989332.611006.2483.100061104106.55483.15456=<
=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯≈l v EI l M l v T x k T 4、变截面的设计
⑴变截面位置和端部截面尺寸
梁的截面在半跨内通常做一次改变，可以节约钢材，一般在距支座6/l 处改变截面比较经济。
此处的弯矩 m kN M ⋅='4.2270，剪力 kN V 4.1130=' 变截面所需的翼缘宽度
3636
105.1020505.1104.2270mm mm f M W x ⨯=⨯⨯='='γ
()
()
222362
334621426/6/1600121652105.10/6/mm mm h h t h W t b =⨯-⨯⨯=-'='
