橋梁工程常用材料及計算方法

1、橋梁工程常用材料與計算方法橋梁工程常用材料與計算方法 主講：李凡主講：李凡20112011年年6 6月月1717日日重點(diǎn)講解內(nèi)容重點(diǎn)講解內(nèi)容v材料的強(qiáng)度材料的強(qiáng)度v構(gòu)件的正確使用構(gòu)件的正確使用v構(gòu)件的連接構(gòu)件的連接v簡單計算簡單計算單位單位v1t=10kN=10000N1t=10kN=10000Nv1kg=10N1kg=10Nv1MPa=1000kPa=1N/mm1MPa=1000kPa=1N/mm2 2=100t/m=100t/m2 2v1kPa=0.1t/m1kPa=0.1t/m2 2v1Pa=1N/m1Pa=1N/m2 2碗扣支架施工地基承載力為什么要求大于碗扣支架施工地基承載力為什么要

2、求大于150kPa150kPa？混凝土墊塊混凝土墊塊0.4m0.4m0.4m=0.16m0.4m=0.16m2 2150kPa150kPa（1501500.1t/m0.1t/m2 2）0.16m0.16m2 2=2.4t=2.4t碗扣支架立柱承載力按碗扣支架立柱承載力按2t/2t/根設(shè)計根設(shè)計容重容重 （密度）（密度）v鋼材鋼材 7.85t/m7.85t/m3 3=78.5kN/m=78.5kN/m3 3v砂石料砂石料 15kN/m15kN/m3 3左右左右v混凝土混凝土 24kN/m24kN/m3 3左右（與標(biāo)號有關(guān)）左右（與標(biāo)號有關(guān)）v鋼筋混凝土鋼筋混凝土 2.5t/m2.5t/m3 3=

3、25kN/m=25kN/m3 3（配筋率（配筋率2%2%）v松木松木 0.6t/m0.6t/m3 3=6kN/m=6kN/m3 3v淤泥質(zhì)粘土粉砂淤泥質(zhì)粘土粉砂 17 1720kN/m20kN/m3 3結(jié)構(gòu)設(shè)計需考慮的結(jié)構(gòu)設(shè)計需考慮的1212個主要方面?zhèn)€主要方面強(qiáng)度（承載能力）強(qiáng)度（承載能力）剛度（正常使用）剛度（正常使用）經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性通用性（周轉(zhuǎn)性）通用性（周轉(zhuǎn)性）操作簡便操作簡便使用數(shù)量、次數(shù)、時間使用數(shù)量、次數(shù)、時間運(yùn)輸便利運(yùn)輸便利與永久結(jié)構(gòu)匹配與永久結(jié)構(gòu)匹配溫度影響溫度影響材料選擇材料選擇尺寸配合尺寸配合穩(wěn)定性穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計主要主要次要次要詞語解釋詞語解釋v強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性強(qiáng)

4、度、剛度、穩(wěn)定性是結(jié)構(gòu)設(shè)計中最基本的要求。是結(jié)構(gòu)設(shè)計中最基本的要求。v穩(wěn)定性穩(wěn)定性主要靠理論分析，有些計算軟件可以對整體分析。主要靠理論分析，有些計算軟件可以對整體分析。包括整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性。包括整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性。v經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性要靠對力學(xué)理論的掌握及列表比較。要靠對力學(xué)理論的掌握及列表比較。v材料選擇材料選擇要選用常用的型材，最好是自有的。要選用常用的型材，最好是自有的。v尺寸配合尺寸配合包括包括2 2個方面：構(gòu)件間尺寸配合和型材定尺寸合個方面：構(gòu)件間尺寸配合和型材定尺寸合理利用。理利用。v使用數(shù)量、次數(shù)、時間使用數(shù)量、次數(shù)、時間主要關(guān)系到安全系數(shù)的取值。主要關(guān)系到安全系數(shù)的取值。

5、v與永久結(jié)構(gòu)匹配與永久結(jié)構(gòu)匹配就是看主體工程中有沒有與臨時工程相同就是看主體工程中有沒有與臨時工程相同的材料。的材料。3.3m2.1m40b工字鋼工字鋼12m=33.3m+2.1m鋼材的品種和牌號鋼材的品種和牌號碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼Q-Q-鋼材屈服點(diǎn)（屈服強(qiáng)度）鋼材屈服點(diǎn)（屈服強(qiáng)度）A A、B B、C C、D-D-質(zhì)量等級（化學(xué)成分和機(jī)械性能不同，主要區(qū)別為質(zhì)量等級（化學(xué)成分和機(jī)械性能不同，主要區(qū)別為含碳量由高到低）含碳量由高到低）工地所用鋼板和型鋼的牌號多為工地所用鋼板和型鋼的牌號多為Q235BQ235B（A3A3）低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼Q345Q345（16Mn16Mn）平均含碳量）平均

6、含碳量0.16%0.16%，主要合金元素為錳，主要合金元素為錳貝雷片的牌號貝雷片的牌號Q345Q3451.1.常用鋼梁的牌號常用鋼梁的牌號Q345qDQ345qD鋼材的強(qiáng)度設(shè)計值鋼材的強(qiáng)度設(shè)計值常用材料強(qiáng)度常用材料強(qiáng)度v立方體混凝土（立方體混凝土（C50C50為為50MPa50MPa）v鋼筋鋼筋 級級R R235235 級級HRBHRB335335 級級HRBHRB400400v鋼板、型鋼鋼板、型鋼215215、235235MPaMPav鋼絞線鋼絞線12601260、18601860MPa MPa S15.24 v平行鋼絲平行鋼絲14101410、16701670MPa MPa 7v精軋螺紋鋼

7、精軋螺紋鋼P(yáng)SBPSB78578510801080、980-1230980-1230MPa MPa JL黃色黃色為設(shè)計強(qiáng)度，為設(shè)計強(qiáng)度，藍(lán)色藍(lán)色為屈服強(qiáng)度，為屈服強(qiáng)度，紅色紅色為極限抗拉強(qiáng)度。為極限抗拉強(qiáng)度。強(qiáng)度計算強(qiáng)度計算v抗彎強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度v抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度v抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度v抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度（簡支梁）抗彎強(qiáng)度（簡支梁）LP抗彎強(qiáng)度驗算公式：抗彎強(qiáng)度驗算公式：=M/W。得出結(jié)果與設(shè)計值比較。得出結(jié)果與設(shè)計值比較。M=PL/4LqM=qL2/8集中荷載集中荷載均布荷載均布荷載抗彎強(qiáng)度算例（抗彎強(qiáng)度算例（40b工字鋼簡支梁）工字鋼簡支梁）5m200kN=M/W=300103/1139=2

8、63.4MPaM=PL/4=1.22005/4=300kNm5m40kN/mM=qL2/8=1.24052/8=150kNm集中荷載集中荷載均布荷載均布荷載=M/W=150103/1139=131.7MPa40b工字鋼截面特性：工字鋼截面特性：Ix=22781cm4Wx=1139cm3不滿足設(shè)計強(qiáng)度！不滿足設(shè)計強(qiáng)度！CAD輔助設(shè)計輔助設(shè)計v截面特性查詢截面特性查詢制圖和查詢時最好使用制圖和查詢時最好使用cm單位，得出的數(shù)值即為單位，得出的數(shù)值即為cm4。主力矩與質(zhì)心的主力矩與質(zhì)心的 X-Y 方向方向: I: 223757.6085 沿沿 1.0000 0.0000 J: 53151.5221

9、沿沿 0.0000 1.0000 CAD命令（命令（reg）-合集、差集、并集合集、差集、并集-面域面域/質(zhì)量特性質(zhì)量特性I:IxJ:Iy常用型鋼承載常用型鋼承載彎矩彎矩M MvI40bI40b：24.5tm24.5tmvI20aI20a：5.1tm5.1tmv20a20a：3.8tm3.8tmv16a16a：2.3tm2.3tmv321321型貝雷片：型貝雷片：78.8tm78.8tm 加強(qiáng)貝雷片：加強(qiáng)貝雷片：168.7t168.7tm根據(jù)根據(jù)W得出，未含安全系數(shù)。得出，未含安全系數(shù)。取值取值215MPa200型尺寸型尺寸30482234mm，321型尺寸型尺寸30001500mm。v鐵是純

10、凈物鐵是純凈物 鋼是混合物鋼是混合物 v鋼鐵中均含有少量合金元素和雜質(zhì)的鐵碳合金，按含碳量不同可分為：鋼鐵中均含有少量合金元素和雜質(zhì)的鐵碳合金，按含碳量不同可分為： 生鐵生鐵含含C C為為2.02.04.54.5 鋼鋼 含含C C為為0.050.052.02.0 熟鐵熟鐵含含C C小于小于0.050.05 v鋼系由生鐵再煉而行，有較高的機(jī)械強(qiáng)度和韌性，還具有耐熱、耐腐蝕、鋼系由生鐵再煉而行，有較高的機(jī)械強(qiáng)度和韌性，還具有耐熱、耐腐蝕、耐磨等特殊性能。耐磨等特殊性能。v鐵與鋼的區(qū)別：鐵在自然界中蘊(yùn)藏量極為豐富，占地殼元素含量的鐵與鋼的區(qū)別：鐵在自然界中蘊(yùn)藏量極為豐富，占地殼元素含量的5 5，居地

11、球物質(zhì)中的第四位。鐵元素很活潑，容易與其它物質(zhì)結(jié)合。居地球物質(zhì)中的第四位。鐵元素很活潑，容易與其它物質(zhì)結(jié)合。 習(xí)慣習(xí)慣上常說的鋼鐵是對鋼和鐵的總稱。鋼和鐵是有區(qū)別的，所謂鋼鐵，主要上常說的鋼鐵是對鋼和鐵的總稱。鋼和鐵是有區(qū)別的，所謂鋼鐵，主要由兩個元素構(gòu)成，即鐵和碳，一般碳和元素鐵形成化合物，叫鐵碳合金。由兩個元素構(gòu)成，即鐵和碳，一般碳和元素鐵形成化合物，叫鐵碳合金。含碳量多少對鋼鐵的性質(zhì)影響極大，含碳量增加到一定程度后就會引起含碳量多少對鋼鐵的性質(zhì)影響極大，含碳量增加到一定程度后就會引起質(zhì)的變化。質(zhì)的變化。v由鐵原子構(gòu)成的物質(zhì)叫純鐵，純鐵雜質(zhì)很少。由鐵原子構(gòu)成的物質(zhì)叫純鐵，純鐵雜質(zhì)很少。含碳

12、量多少是區(qū)別鋼鐵的含碳量多少是區(qū)別鋼鐵的主要標(biāo)準(zhǔn)。主要標(biāo)準(zhǔn)。生鐵含碳量大于生鐵含碳量大于2.02.0；鋼含碳量小于；鋼含碳量小于2.02.0。生鐵含碳量高，。生鐵含碳量高，硬而脆，幾乎沒有塑性。鋼不僅有良好塑性，而且鋼制品具有強(qiáng)度高、硬而脆，幾乎沒有塑性。鋼不僅有良好塑性，而且鋼制品具有強(qiáng)度高、韌性好、耐高溫、耐腐蝕、易加工、抗沖擊、易提煉等優(yōu)良物化應(yīng)用性韌性好、耐高溫、耐腐蝕、易加工、抗沖擊、易提煉等優(yōu)良物化應(yīng)用性能，因此被廣泛利用。能，因此被廣泛利用。 鋼與鐵鋼與鐵軸心抗拉及抗壓強(qiáng)度軸心抗拉及抗壓強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度驗算公式將得出結(jié)果與設(shè)計值比較?？箯潖?qiáng)度驗算公式將得出結(jié)果與設(shè)計值比較。-穩(wěn)定系數(shù)

13、，與構(gòu)件長細(xì)比對應(yīng)，長細(xì)比越大穩(wěn)定系數(shù)，與構(gòu)件長細(xì)比對應(yīng)，長細(xì)比越大值越小值越小-長細(xì)比，長細(xì)比，=L/ii-回轉(zhuǎn)半徑回轉(zhuǎn)半徑PPP=P/A=P/ALL受壓構(gòu)件的容許長細(xì)比受壓構(gòu)件的容許長細(xì)比b類截面軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)類截面軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)抗壓強(qiáng)度算例（抗壓強(qiáng)度算例（6306308mm8mm鋼管）鋼管）=0.614=0.614（查表）（查表）500kN=P/A=1.2=P/A=1.250050010/0.61410/0.614156.25=62.5MPa156.25=62.5MPa20m500kN=L/i=1.0=L/i=1.02000/21.99=912000/21.99=91（取

14、值見下頁表）取值見下頁表）6308mm鋼管截面特性：鋼管截面特性：A=156.25cm2i=21.99此例為計算值，要根據(jù)現(xiàn)場鋼管壁厚及腐蝕情況折減。一般新鋼管按此例為計算值，要根據(jù)現(xiàn)場鋼管壁厚及腐蝕情況折減。一般新鋼管按7mm壁厚計算。壁厚計算?？辜魪?qiáng)度抗剪強(qiáng)度LP 抗剪強(qiáng)度驗算公式：抗剪強(qiáng)度驗算公式：=V/A。得出結(jié)果與。得出結(jié)果與設(shè)計值比較。設(shè)計值比較。 跨徑大于跨徑大于1.5m一般不需驗算抗剪強(qiáng)度。一般不需驗算抗剪強(qiáng)度。 注：注：A取值并非構(gòu)件截面面積，而是承剪取值并非構(gòu)件截面面積，而是承剪有效面積（右圖紅色線框內(nèi)面積）。有效面積（右圖紅色線框內(nèi)面積）。V=P/2LqV=qL/2集中荷

15、載集中荷載均布荷載均布荷載htt抗剪強(qiáng)度算例（抗剪強(qiáng)度算例（40b工字鋼簡支梁）工字鋼簡支梁）集中荷載集中荷載均布荷載均布荷載=V/A=120103/40016.5=18.2MPaV=P/2=1.2200/2=120kNV=qL/2=1.2405/2=120kN=V/A=18.2MPa40b工字鋼截面特性：工字鋼截面特性：h=400mmt=16.5mm 等截面梁跨徑等截面梁跨徑大于大于1.5m時，其剪時，其剪應(yīng)力很小。應(yīng)力很小。5m200kN5m40kN/m臨時結(jié)構(gòu)施工鋼材臨時結(jié)構(gòu)施工鋼材 施工設(shè)計中所采用的鋼材品種主要為熱軋型鋼及鋼板，且以普通工施工設(shè)計中所采用的鋼材品種主要為熱軋型鋼及鋼板

16、，且以普通工字鋼、槽鋼、角鋼居多，鋼號以字鋼、槽鋼、角鋼居多，鋼號以Q235BQ235B為主，其原因為熱軋型鋼來源充足、為主，其原因為熱軋型鋼來源充足、價格合理、適用范圍大、周轉(zhuǎn)性較強(qiáng)。價格合理、適用范圍大、周轉(zhuǎn)性較強(qiáng)。 鋼材中工字鋼主要用于承重受彎構(gòu)件，槽鋼用于模板背楞、管材連鋼材中工字鋼主要用于承重受彎構(gòu)件，槽鋼用于模板背楞、管材連接等部位，角鋼則在索塔勁性骨架及施工爬架應(yīng)用較多。鋼板在預(yù)埋件、接等部位，角鋼則在索塔勁性骨架及施工爬架應(yīng)用較多。鋼板在預(yù)埋件、節(jié)點(diǎn)板、加勁肋、型鋼連接及加強(qiáng)處充分發(fā)揮了其重要作用。此外施工中節(jié)點(diǎn)板、加勁肋、型鋼連接及加強(qiáng)處充分發(fā)揮了其重要作用。此外施工中還輔以

17、大型螺旋焊鋼管作為設(shè)計材料。這幾種材料在整個設(shè)計占有相當(dāng)大還輔以大型螺旋焊鋼管作為設(shè)計材料。這幾種材料在整個設(shè)計占有相當(dāng)大的比例。的比例。 除了以上材料的大量使用外，在施工設(shè)計中還引用預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)精軋除了以上材料的大量使用外，在施工設(shè)計中還引用預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)精軋螺紋粗鋼筋、螺紋粗鋼筋、321321型貝雷桁架、碗扣支架等其它特殊材料。型貝雷桁架、碗扣支架等其它特殊材料。常用型鋼常用型鋼v工字鋼（普通、輕型）工字鋼（普通、輕型）v槽鋼（普通、輕型）槽鋼（普通、輕型）v角鋼（等邊、不等邊）角鋼（等邊、不等邊）vH H型鋼（型鋼（HWHW、HMHM、HNHN）v螺旋焊鋼管螺旋焊鋼管抗彎構(gòu)件的正確使用抗彎構(gòu)件

18、的正確使用圖中為抗彎能力比較。圖中為抗彎能力比較。20a20a槽鋼槽鋼40b40b工字鋼工字鋼11.811.87.47.4型鋼錯誤使用型鋼錯誤使用型鋼組合型鋼組合注：比較中沒有考慮穩(wěn)定性上的差別注：比較中沒有考慮穩(wěn)定性上的差別焊縫連接焊縫連接型鋼組合抗彎能力比較型鋼組合抗彎能力比較焊縫連接焊縫連接移動模架后橫梁改造移動模架后橫梁改造鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計目的及方法鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計目的及方法 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的是應(yīng)保證結(jié)構(gòu)和構(gòu)件在充分滿鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的是應(yīng)保證結(jié)構(gòu)和構(gòu)件在充分滿足功能要求的基礎(chǔ)上安全可靠地工作。即在足功能要求的基礎(chǔ)上安全可靠地工作。即在施工施工和和使使用用過程中能滿足預(yù)期的安全性和使用性的要求，做到

19、過程中能滿足預(yù)期的安全性和使用性的要求，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用和確保質(zhì)量。技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用和確保質(zhì)量。 目前我國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方法經(jīng)歷四個階段：傳統(tǒng)的目前我國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方法經(jīng)歷四個階段：傳統(tǒng)的容許應(yīng)力法和最大荷載法；三系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計法；容許應(yīng)力法和最大荷載法；三系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計法；半概率極限狀態(tài)設(shè)計法；半概率極限狀態(tài)設(shè)計法；概率極限狀態(tài)設(shè)計法概率極限狀態(tài)設(shè)計法。 在施工中主要采用處于國際領(lǐng)先的概率極限狀態(tài)設(shè)計法進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)在施工中主要采用處于國際領(lǐng)先的概率極限狀態(tài)設(shè)計法進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計，此種方法對所設(shè)計的結(jié)構(gòu)的功能作出一定的概率保證，在結(jié)構(gòu)的可靠計，此種方法對所設(shè)計的結(jié)構(gòu)的功

20、能作出一定的概率保證，在結(jié)構(gòu)的可靠與經(jīng)濟(jì)之間得出最佳的平衡點(diǎn)。與經(jīng)濟(jì)之間得出最佳的平衡點(diǎn)。 在使用概率極限狀態(tài)設(shè)計法進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計中，根據(jù)功能要求，結(jié)構(gòu)的在使用概率極限狀態(tài)設(shè)計法進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計中，根據(jù)功能要求，結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)可分為承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)兩類。即結(jié)構(gòu)的強(qiáng)極限狀態(tài)可分為承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)兩類。即結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度要求和剛度要求，在橋梁施工中分別體現(xiàn)在支架和模板的設(shè)計中。度要求和剛度要求，在橋梁施工中分別體現(xiàn)在支架和模板的設(shè)計中。 計算結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的強(qiáng)度、穩(wěn)定性以及連接的強(qiáng)度時，采用荷載設(shè)計值，計算結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的強(qiáng)度、穩(wěn)定性以及連接的強(qiáng)度時，采用荷載設(shè)計值，即荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘

21、以荷載分項系數(shù)。荷載分項系數(shù)一般情況下靜力荷載為即荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以荷載分項系數(shù)。荷載分項系數(shù)一般情況下靜力荷載為1.21.2，施工荷載為施工荷載為1.41.4。 鋼材的強(qiáng)度設(shè)計值（鋼材的強(qiáng)度設(shè)計值（Q235Q235）抗拉、抗壓、抗彎?。┛估⒖箟?、抗彎取215N/mm215N/mm2 2、抗剪取、抗剪取125N/mm125N/mm2 2，隨厚度或直徑的增加按組別依次遞減，隨厚度或直徑的增加按組別依次遞減5 5或或10N/mm10N/mm2 2。JTJ 041-2000公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范P66穩(wěn)定性穩(wěn)定性 增加部分抗剪增加部分抗剪性能，但效果并不性能，但效果并不好。好。焊縫連

22、接焊縫連接 鋼結(jié)構(gòu)一般常用的焊縫形式分為鋼結(jié)構(gòu)一般常用的焊縫形式分為對接焊縫對接焊縫和和角焊縫角焊縫兩種基本形式。兩種基本形式。 由于對接焊縫對焊件邊緣須加工的坡口、下料和拼裝尺寸要求相對由于對接焊縫對焊件邊緣須加工的坡口、下料和拼裝尺寸要求相對準(zhǔn)確，故制造較費(fèi)工，所以在應(yīng)用中除要求嚴(yán)格的構(gòu)件在工廠加工時準(zhǔn)確，故制造較費(fèi)工，所以在應(yīng)用中除要求嚴(yán)格的構(gòu)件在工廠加工時要求對接焊縫連接外（比如起重吊具、吊機(jī)錨固裝置等構(gòu)件），現(xiàn)場要求對接焊縫連接外（比如起重吊具、吊機(jī)錨固裝置等構(gòu)件），現(xiàn)場施工以角焊縫作為鋼結(jié)構(gòu)連接主要形式。施工以角焊縫作為鋼結(jié)構(gòu)連接主要形式。 角焊縫按其長度方向和外力作用方向的不同可

23、分為平行于力作用方角焊縫按其長度方向和外力作用方向的不同可分為平行于力作用方向的側(cè)面角焊縫、垂直于力作用方向的正面角焊縫和與力作用方向成向的側(cè)面角焊縫、垂直于力作用方向的正面角焊縫和與力作用方向成斜角的斜向角焊縫。斜角的斜向角焊縫。 角焊縫按沿長度方向的布置，還可以分為連續(xù)角焊縫和斷續(xù)角焊縫角焊縫按沿長度方向的布置，還可以分為連續(xù)角焊縫和斷續(xù)角焊縫兩種形式。在主要結(jié)構(gòu)及主要構(gòu)件中必須采用連續(xù)角焊縫，而斷續(xù)角兩種形式。在主要結(jié)構(gòu)及主要構(gòu)件中必須采用連續(xù)角焊縫，而斷續(xù)角焊縫一般只用在次要構(gòu)件或次要焊縫連接中。焊縫一般只用在次要構(gòu)件或次要焊縫連接中。 焊縫按施焊位置可分為焊縫按施焊位置可分為平焊、立

24、焊、橫焊和仰焊平焊、立焊、橫焊和仰焊四種形式，其中四種形式，其中平平焊焊質(zhì)量最易于保證。質(zhì)量最易于保證。 施工設(shè)計中主要采用手工直角（側(cè)面及正面角焊縫）、連續(xù)、平焊施工設(shè)計中主要采用手工直角（側(cè)面及正面角焊縫）、連續(xù)、平焊角焊縫連接并進(jìn)行相應(yīng)的計算，對于受力及計算復(fù)雜的斜向角焊縫一角焊縫連接并進(jìn)行相應(yīng)的計算，對于受力及計算復(fù)雜的斜向角焊縫一般不予使用。般不予使用。焊縫的強(qiáng)度設(shè)計值焊縫的強(qiáng)度設(shè)計值直角角焊縫的強(qiáng)度計算直角角焊縫的強(qiáng)度計算 hfhfhfhfhfhf例：焊縫有效面積例：焊縫有效面積0.78100=560mm2 剪力承載剪力承載560mm2160N/mm2=8.96t焊縫焊縫h hf

25、f高度高度8mm8mm，焊縫長度焊縫長度10cm10cm，承，承受剪力荷載多大？受剪力荷載多大？hfhfheheheheh hf f -焊角高度焊角高度h he e -有效高度有效高度此例為計算值，要根據(jù)現(xiàn)場實際焊接質(zhì)量情況折減。此例為計算值，要根據(jù)現(xiàn)場實際焊接質(zhì)量情況折減。（1）（2）（3）（4）護(hù)筒下放卡板計算護(hù)筒下放卡板計算2.5m2.5m護(hù)筒長度護(hù)筒長度25m25m，重量，重量3.143.142.52.50.0160.01625257.85=24.6t7.85=24.6t，設(shè)雙面，設(shè)雙面角焊縫角焊縫hfhf高度高度8mm8mm，需，需焊縫長度？焊縫長度？246103/（16080.7）

26、=275mm 也可直接推算也可直接推算hf=8mm焊縫焊縫1cm長度抗剪長度抗剪0.9t，24.6t共需共需長度長度24.6/0.9=27.3cm。 這種方式增加了角焊縫這種方式增加了角焊縫抗彎應(yīng)力，只按剪應(yīng)力算抗彎應(yīng)力，只按剪應(yīng)力算出的焊縫長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，出的焊縫長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，所以施工中盡量將支點(diǎn)靠所以施工中盡量將支點(diǎn)靠近護(hù)筒。近護(hù)筒。鋼絲繩鋼絲繩 安全系數(shù)安全系數(shù) 按規(guī)范鋼絲繩作按規(guī)范鋼絲繩作吊索用時：吊索用時：1.1.無繞曲無繞曲時時5 57 7倍；倍；2.2.有繞曲有繞曲時時6 68 8倍。倍。實際使用實際使用時安全系數(shù)最少應(yīng)達(dá)時安全系數(shù)最少應(yīng)達(dá)到到4 4倍。倍。GB/T20118-20

27、06GB/T20118-2006一般用途鋼絲繩一般用途鋼絲繩鋼絲繩結(jié)構(gòu)：鋼絲繩結(jié)構(gòu)：6 63737（a a） 使用時還要考慮使用時還要考慮鋼絲繩吊裝角度的換鋼絲繩吊裝角度的換算。算。型鋼接長與加強(qiáng)型鋼接長與加強(qiáng)八邊形連接板能有效減少矩形連接板四角處應(yīng)力集中現(xiàn)象。八邊形連接板能有效減少矩形連接板四角處應(yīng)力集中現(xiàn)象。等強(qiáng)連接等強(qiáng)連接 等強(qiáng)連接是指將構(gòu)件連接（焊接、栓接）等強(qiáng)連接是指將構(gòu)件連接（焊接、栓接）后要達(dá)到與母材相同的強(qiáng)度。熔透焊縫能達(dá)到后要達(dá)到與母材相同的強(qiáng)度。熔透焊縫能達(dá)到這個要求，一般的角焊縫和平焊縫很難達(dá)到。這個要求，一般的角焊縫和平焊縫很難達(dá)到。 結(jié)構(gòu)設(shè)計中是按照母材的強(qiáng)度計算的，

28、因結(jié)構(gòu)設(shè)計中是按照母材的強(qiáng)度計算的，因此不符合等強(qiáng)要求的連接就成為結(jié)構(gòu)中的薄弱此不符合等強(qiáng)要求的連接就成為結(jié)構(gòu)中的薄弱點(diǎn)，點(diǎn)，而結(jié)構(gòu)破壞往往就是在連接上出問題，而結(jié)構(gòu)破壞往往就是在連接上出問題，所所以在構(gòu)件連接處常設(shè)置連接板來增加焊縫的總以在構(gòu)件連接處常設(shè)置連接板來增加焊縫的總長，長，這應(yīng)該是我們臨時結(jié)構(gòu)中控制的重點(diǎn)！這應(yīng)該是我們臨時結(jié)構(gòu)中控制的重點(diǎn)！桁架和剛架桁架和剛架 在計算桁架各桿件的內(nèi)力時，假定各連在計算桁架各桿件的內(nèi)力時，假定各連結(jié)點(diǎn)是可以自由轉(zhuǎn)動的，也就是說各桿件內(nèi)結(jié)點(diǎn)是可以自由轉(zhuǎn)動的，也就是說各桿件內(nèi)力僅考慮拉、壓應(yīng)力，不考慮連結(jié)點(diǎn)彎矩。力僅考慮拉、壓應(yīng)力，不考慮連結(jié)點(diǎn)彎矩。而在

29、剛架驗算時卻假定為固接的，應(yīng)驗算固而在剛架驗算時卻假定為固接的，應(yīng)驗算固端彎矩。端彎矩。 桁架設(shè)計桁架設(shè)計 桁架結(jié)構(gòu)的設(shè)計由于其構(gòu)件較多，且受力情況復(fù)雜，桁架結(jié)構(gòu)的設(shè)計由于其構(gòu)件較多，且受力情況復(fù)雜，所以在施工設(shè)計中常常將桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)合理的簡化，所以在施工設(shè)計中常常將桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)合理的簡化，使得其構(gòu)件受力趨于明確，便于使用鋼結(jié)構(gòu)的基本原理使得其構(gòu)件受力趨于明確，便于使用鋼結(jié)構(gòu)的基本原理來分析結(jié)構(gòu)。來分析結(jié)構(gòu)。 桁架結(jié)構(gòu)的簡化對于對稱結(jié)構(gòu)最為適用，可以將看似桁架結(jié)構(gòu)的簡化對于對稱結(jié)構(gòu)最為適用，可以將看似復(fù)雜的空間桁架簡化為平面桁架，甚至能夠簡化至單獨(dú)復(fù)雜的空間桁架簡化為平面桁架，甚至能夠

30、簡化至單獨(dú)構(gòu)件進(jìn)行分析和計算。構(gòu)件進(jìn)行分析和計算。 施工設(shè)計中的很多桁架結(jié)構(gòu)在設(shè)想階段就將其設(shè)定在施工設(shè)計中的很多桁架結(jié)構(gòu)在設(shè)想階段就將其設(shè)定在對稱結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)，使得桿件內(nèi)力通過手算或利用小型計對稱結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)，使得桿件內(nèi)力通過手算或利用小型計算軟件得出，且與未簡化結(jié)構(gòu)計算得出的結(jié)果相差不多，算軟件得出，且與未簡化結(jié)構(gòu)計算得出的結(jié)果相差不多，這里主要是看簡化模型的合理與否。但是對于主要結(jié)構(gòu)這里主要是看簡化模型的合理與否。但是對于主要結(jié)構(gòu)還是按照實際桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模計算。還是按照實際桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模計算。成本比較成本比較縱橫梁交錯復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，要進(jìn)行成本比較。以縱橫梁交錯復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，要進(jìn)行成本比較。以

31、60m60m長、長、6m6m寬便橋設(shè)計為例。寬便橋設(shè)計為例。部位部位規(guī)格規(guī)格數(shù)量數(shù)量重量重量（kgkg）單價單價價格價格說明說明方案一方案一樁基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)6306308 8鋼鋼管管3 3根根20m20m6 6排排=360m=360m44172441725 52208602208605 512m12m樁頂分配梁樁頂分配梁2 240b40b工字工字鋼鋼2 2根根6m6m6 6排排=72m=72m531453145 52657026570貝雷片貝雷片321321型型4 4排排2020片片=80=80片片2502500 02000002000004 4排排貝雷片頂橫梁貝雷片頂橫梁28a28a工字鋼工字鋼

32、6m6m6161根根=366m=36657942079420間距間距1m1m橫梁頂縱梁橫梁頂縱梁12.612.6工字鋼工字鋼60m60m2121根根=1260m=126058946089460間距間距30cm30cm橋面鋼板橋面鋼板8mm8mm鋼板鋼板60m60m6m=360m26m=360m222608226085 5113040113040合計（元）合計（元）729350729350方案二方案二樁基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)6306308 8鋼鋼管管3 3根根24m24m5 5排排=360m=360m44172441725 52208602208604 4

33、15m15m樁頂分配梁樁頂分配梁3 340b40b工字工字鋼鋼3 3根根6m6m5 5排排=90m=90m664266425 53321033210貝雷片貝雷片321321型型6 6排排2020片片=120=120片片2502500 03000003000006 6排排貝雷片頂橋面槽貝雷片頂橋面槽鋼鋼32a32a槽鋼槽鋼60/0.3260/0.326m=1125m6m=1125m42975429755 5214875214875排緊扣排緊扣放放表中數(shù)值為示例，實際使用數(shù)據(jù)需經(jīng)計算獲得。表中數(shù)值為示例，實際使用數(shù)據(jù)需經(jīng)計算獲得。普通螺栓連接 普通螺栓（普通螺栓（C級螺栓）在沿其桿軸方向受拉的性級

34、螺栓）在沿其桿軸方向受拉的性能較好，而在垂直其桿軸方向受剪的性能較差，故一能較好，而在垂直其桿軸方向受剪的性能較差，故一般只宜用于沿其桿軸方向受拉的連接。但對于施工設(shè)般只宜用于沿其桿軸方向受拉的連接。但對于施工設(shè)計中的臨時結(jié)構(gòu)來說，可以用在下列受剪力較小的情計中的臨時結(jié)構(gòu)來說，可以用在下列受剪力較小的情況：況：（1）承受靜力荷載或間接承受動力荷載結(jié)構(gòu)中的次要）承受靜力荷載或間接承受動力荷載結(jié)構(gòu)中的次要連接。連接。（2）不承受動力荷載的可拆結(jié)構(gòu)的連接。）不承受動力荷載的可拆結(jié)構(gòu)的連接。（3）臨時固定構(gòu)件用的安裝連接。）臨時固定構(gòu)件用的安裝連接。 在施工中的一般受剪部位都可以采用普通螺栓來在施工中

35、的一般受剪部位都可以采用普通螺栓來連接。但要注意剪切面數(shù)量的確定。連接。但要注意剪切面數(shù)量的確定。螺栓連接的強(qiáng)度設(shè)計值螺栓連接的強(qiáng)度設(shè)計值碗扣式鋼管腳手架（碗扣支架）碗扣式鋼管腳手架（碗扣支架） 注：立桿允許荷載值是在未考慮架注：立桿允許荷載值是在未考慮架子整體失穩(wěn)情況下給出的，實際使用時子整體失穩(wěn)情況下給出的，實際使用時應(yīng)采用大范圍的剪刀撐或連墻撐來保證應(yīng)采用大范圍的剪刀撐或連墻撐來保證整架穩(wěn)定。整架穩(wěn)定。 碗扣支架主要構(gòu)件為碗扣支架主要構(gòu)件為48483.5mm3.5mm焊接鋼管。焊接鋼管。步距步距允許荷載（允許荷載（PmaxPmax）0.6m0.6m40.0kN40.0kN1.2m1.2m

36、30.0kN30.0kN1.8m1.8m25.0kN25.0kN2.4m2.4m20.0kN20.0kN名稱名稱型號型號單重（單重（kgkg）立桿立桿LG-300LG-30017.0717.07LG-180LG-18010.5310.53LG-120LG-120橫桿橫桿HG-240HG-2409.739.73HG-180HG-1807.437.43HG-150HG-1506.286.28HG-120HG-1205.125.12HG-90HG-903.973.97HG-60HG-602.822.82HG-30HG-301.671.67頂托頂托KTF-60KTF-608.498.49底托底托KTZ

37、-60KTZ-607.887.88立桿允許荷載立桿允許荷載鋼管樁承載力（鋼管樁承載力（6306308mm8mm鋼管）鋼管）24mP=1000kNQ=1.98Q=1.98（30305+405+408+508+501111）=2020kN=2020kNP=2P=21000=2000kN1000=2000kN6308mm鋼管截面特性：鋼管截面特性：C=3.140.63=1.98m2計算時可忽略鋼管樁自重及樁端摩阻力。計算時可忽略鋼管樁自重及樁端摩阻力。可根據(jù)地質(zhì)情況、重要程度、沉降影響及可根據(jù)地質(zhì)情況、重要程度、沉降影響及使用時間降低承載力安全系數(shù)至使用時間降低承載力安全系數(shù)至1.5。30側(cè)摩阻力（

38、kPa）40505m8m11m計算軟件（計算軟件（ETools）連續(xù)梁算例連續(xù)梁算例5m40b工字鋼截面特性：工字鋼截面特性：Ix=22781cm4Wx=1139cm3與簡支梁（與簡支梁（131.7MPa）比較，連續(xù)梁應(yīng)力約為簡支梁的）比較，連續(xù)梁應(yīng)力約為簡支梁的0.7。5m5m5m5m40kN/mM=105.3kNm=M/W=105.3103/1139=92.4MPa組合應(yīng)力（2+32）0.5=97.7MPa=V/A=121.1103/40016.5=18.3MPa計算軟件（結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器）計算軟件（結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器）其它計算軟件其它計算軟件vANSYSANSYS ANSYS ANSYS軟件是

39、融結(jié)構(gòu)、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國用有限元分析軟件。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國ANSYSANSYS開發(fā)，它能與多數(shù)開發(fā)，它能與多數(shù)CADCAD軟件接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如軟件接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, IPro/Engineer, NASTRAN, Alogor, IDEAS, AutoCADDEAS, AutoCAD等，是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)等，是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計中的高級計中的高級CADCAD工

40、具之一。工具之一。 ANSYSANSYS有限元軟件包是一個多用途的有限元法計算機(jī)設(shè)計程序，可以有限元軟件包是一個多用途的有限元法計算機(jī)設(shè)計程序，可以用來求解結(jié)構(gòu)、流體、電力、電磁場及碰撞等問題。因此它可應(yīng)用于以用來求解結(jié)構(gòu)、流體、電力、電磁場及碰撞等問題。因此它可應(yīng)用于以下工業(yè)領(lǐng)域：下工業(yè)領(lǐng)域： 航空航天、汽車工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、橋梁、建筑、電子產(chǎn)品航空航天、汽車工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、橋梁、建筑、電子產(chǎn)品、重型機(jī)械、微機(jī)電系統(tǒng)、運(yùn)動器械等。、重型機(jī)械、微機(jī)電系統(tǒng)、運(yùn)動器械等。 PKPM PKPM是一個系列，除了是一個系列，除了 建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備（給排水、采暖、通風(fēng)建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備（給排水、采暖、通風(fēng)空調(diào)

41、、電氣）設(shè)計于一體的集成化空調(diào)、電氣）設(shè)計于一體的集成化CADCAD系統(tǒng)以外，目前系統(tǒng)以外，目前PKPMPKPM還有建筑概還有建筑概預(yù)算系列（鋼筋計算、工程量計算、工程計價）、施工系列軟件（投標(biāo)預(yù)算系列（鋼筋計算、工程量計算、工程計價）、施工系列軟件（投標(biāo)系列、安全計算系列、施工技術(shù)系列）、施工企業(yè)信息化（目前全國很系列、安全計算系列、施工技術(shù)系列）、施工企業(yè)信息化（目前全國很多特級資質(zhì)的企業(yè)都在用多特級資質(zhì)的企業(yè)都在用PKPMPKPM的信息化系統(tǒng)）。的信息化系統(tǒng)）。 PKPMPKPM在國內(nèi)設(shè)計行業(yè)占有絕對優(yōu)勢，擁有用戶上萬家，市場占有在國內(nèi)設(shè)計行業(yè)占有絕對優(yōu)勢，擁有用戶上萬家，市場占有率達(dá)率

42、達(dá)90%90%以上，現(xiàn)已成為國內(nèi)應(yīng)用最為普遍的以上，現(xiàn)已成為國內(nèi)應(yīng)用最為普遍的CADCAD系統(tǒng)。它緊跟行業(yè)需求系統(tǒng)。它緊跟行業(yè)需求和規(guī)范更新，不斷推陳出新開發(fā)出對行業(yè)產(chǎn)生巨大影響的軟件產(chǎn)品，使和規(guī)范更新，不斷推陳出新開發(fā)出對行業(yè)產(chǎn)生巨大影響的軟件產(chǎn)品，使國產(chǎn)自主知識產(chǎn)權(quán)的軟件十幾年來一直占據(jù)我國結(jié)構(gòu)設(shè)計行業(yè)應(yīng)用和技國產(chǎn)自主知識產(chǎn)權(quán)的軟件十幾年來一直占據(jù)我國結(jié)構(gòu)設(shè)計行業(yè)應(yīng)用和技術(shù)的主導(dǎo)地位。及時滿足了我國建筑行業(yè)快速發(fā)展的需要，顯著提高了術(shù)的主導(dǎo)地位。及時滿足了我國建筑行業(yè)快速發(fā)展的需要，顯著提高了設(shè)計效率和質(zhì)量，為實現(xiàn)建設(shè)部提出的設(shè)計效率和質(zhì)量，為實現(xiàn)建設(shè)部提出的“甩圖板甩圖板”目標(biāo)做出了重要

43、貢獻(xiàn)目標(biāo)做出了重要貢獻(xiàn)。其它計算軟件其它計算軟件vPKPM MIDAS/Civil MIDAS/Civil是針對土木結(jié)構(gòu)，特別是分析象預(yù)應(yīng)力箱型橋梁、懸索是針對土木結(jié)構(gòu)，特別是分析象預(yù)應(yīng)力箱型橋梁、懸索橋、斜拉橋等特殊的橋梁結(jié)構(gòu)形式，同時可以做非線性邊界分析、水化熱橋、斜拉橋等特殊的橋梁結(jié)構(gòu)形式，同時可以做非線性邊界分析、水化熱分析、材料非線性分析、靜力彈塑性分析、動力彈塑性分析。為能夠迅速分析、材料非線性分析、靜力彈塑性分析、動力彈塑性分析。為能夠迅速、準(zhǔn)確地完成類似結(jié)構(gòu)的分析和設(shè)計，以填補(bǔ)目前土木結(jié)構(gòu)分析、設(shè)計軟、準(zhǔn)確地完成類似結(jié)構(gòu)的分析和設(shè)計，以填補(bǔ)目前土木結(jié)構(gòu)分析、設(shè)計軟件市場的空白，而開發(fā)的件市場的空白，而開發(fā)的“土木結(jié)構(gòu)專用的結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計軟件土木