鋼橋設(shè)計基本知識II-鋼桁架梁橋

1、鋼 桁 梁 橋1第一節(jié) 概述一、鋼桁梁的組成1、分類：按橋面位置的不同分為上承式桁梁橋、下承式桁梁橋、和雙層桁梁橋2、組成：由主桁、聯(lián)結(jié)系、橋面系及橋面組成（一）主桁它是的主要承重結(jié)構(gòu)，承受豎向荷載。主桁架由上、下弦桿和腹桿組成。腹桿又分為斜桿和豎桿；節(jié)點分大節(jié)點和小節(jié)點；節(jié)間距指節(jié)點之間的距離。2第一節(jié) 概述（二）聯(lián)結(jié)系1、分類：縱向聯(lián)結(jié)系和橫向聯(lián)結(jié)系2、作用：聯(lián)結(jié)主桁架，使橋跨結(jié)構(gòu)成為穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)，能承受各種橫向荷載3、縱向聯(lián)結(jié)系分上部水平縱向聯(lián)結(jié)系和下部水平縱向聯(lián)結(jié)系；主要作用為承受作用于橋跨結(jié)構(gòu)上的橫向水平荷載、橫向風(fēng)力、車上橫向搖擺力及離心力。另外是橫向支撐弦桿，減少其平面以外的自

2、由長度。4、橫向聯(lián)結(jié)系分橋門架和中橫聯(lián)；主要作用為是增加鋼桁梁的抗扭剛度。適當(dāng)調(diào)節(jié)兩片主桁或兩片縱聯(lián)的受力不均。3第一節(jié) 概述（三）橋面系1、組成：由縱梁、橫梁及縱梁之間的聯(lián)結(jié)系2、傳力途徑：荷載先作用于縱梁，再由縱梁傳至橫梁，然后由橫梁傳至主桁架節(jié)點。（四）橋面橋面是供車輛和行人走行的部分。橋面的形式與鋼梁橋及結(jié)合梁橋相似。橋面系由縱梁、橫梁及縱梁間的聯(lián)結(jié)系組成。橋面系由縱梁、橫梁及縱梁間的聯(lián)結(jié)系組成。主桁是鋼桁梁的主要承重結(jié)構(gòu)，它由上弦桿主桁是鋼桁梁的主要承重結(jié)構(gòu)，它由上弦桿(chord)(chord)、下弦桿、腹桿、下弦桿、腹桿(web member)(web member)及節(jié)點及節(jié)點

3、(node(node或或joint)joint)組成。傾斜的腹桿稱為斜桿，組成。傾斜的腹桿稱為斜桿，豎直的腹桿稱為豎桿。豎直的腹桿稱為豎桿。 桿件交匯的地方稱為節(jié)點，縱向兩節(jié)點之桿件交匯的地方稱為節(jié)點，縱向兩節(jié)點之間稱為節(jié)間，用節(jié)點板間稱為節(jié)間，用節(jié)點板(gusset plate)(gusset plate)及高強(qiáng)及高強(qiáng)螺栓連接各主桁桿件。螺栓連接各主桁桿件。豎向荷載的傳力途徑是：豎向荷載的傳力途徑是： 荷載通過橋面?zhèn)鹘o縱梁，由縱梁傳給橫梁，再荷載通過橋面?zhèn)鹘o縱梁，由縱梁傳給橫梁，再由橫梁傳給主桁節(jié)點，然后通過主桁的受力傳給支由橫梁傳給主桁節(jié)點，然后通過主桁的受力傳給支座，最后由支座傳給墩臺及

4、基礎(chǔ)。座，最后由支座傳給墩臺及基礎(chǔ)。 鋼桁梁除承受豎向荷載外，還承受鋼桁梁除承受豎向荷載外，還承受橫向水平荷載橫向水平荷載( (風(fēng)力、列車橫向搖擺力和曲線橋上的離心力風(fēng)力、列車橫向搖擺力和曲線橋上的離心力) )。由水由水平縱向聯(lián)結(jié)系平縱向聯(lián)結(jié)系直接承擔(dān)并向下傳遞。直接承擔(dān)并向下傳遞。 在兩片主桁對應(yīng)的弦桿之間，加設(shè)若干水平布置在兩片主桁對應(yīng)的弦桿之間，加設(shè)若干水平布置的撐桿，并與主桁弦桿共同組成一個水平桁架，叫做的撐桿，并與主桁弦桿共同組成一個水平桁架，叫做水平縱向聯(lián)結(jié)系，簡稱平縱聯(lián)。水平縱向聯(lián)結(jié)系，簡稱平縱聯(lián)。 在上弦平面的平縱聯(lián)，稱為上平縱聯(lián)；在上弦平面的平縱聯(lián)，稱為上平縱聯(lián)； 在下弦平面

5、的平縱聯(lián)，稱為下平縱聯(lián)；在下弦平面的平縱聯(lián)，稱為下平縱聯(lián)；下平縱聯(lián)承擔(dān)的橫向水平力可直接通過支座傳給墩臺；下平縱聯(lián)承擔(dān)的橫向水平力可直接通過支座傳給墩臺；上平縱聯(lián)兩端則支承在橋門架上平縱聯(lián)兩端則支承在橋門架(portal bracing)(portal bracing)頂端頂端( (橋橋門架由兩根端斜桿及其間的撐桿組成門架由兩根端斜桿及其間的撐桿組成) )，橫向水平力先傳，橫向水平力先傳給橋門架，再經(jīng)由橋門架傳到支座和墩臺。給橋門架，再經(jīng)由橋門架傳到支座和墩臺。 為增加為增加橋跨結(jié)構(gòu)橫向剛度橋跨結(jié)構(gòu)橫向剛度，并使兩主桁架受力均勻，并使兩主桁架受力均勻，常在兩主桁豎桿的上部加設(shè)若干垂直于橋縱向的

6、撐桿常在兩主桁豎桿的上部加設(shè)若干垂直于橋縱向的撐桿( (稱稱為楣桿為楣桿) )，組成中間橫聯(lián)，其幾何圖式與橋門架相似。組成中間橫聯(lián)，其幾何圖式與橋門架相似。橋型鐵路橋公路橋平行弦桁架多邊形桁架平行弦桁架多邊形桁架下承式1/7L（1/51/6.5）L（1/7 1/10）L（1/5.5 1/8）L上承式（1/7 1/8）L（1/8 1/10）L4第一節(jié) 概述二、主桁架的圖式及特點（一）、主桁架的常用類型（二）主桁架的主要尺寸先確定橋梁跨度，再確定主桁架的主要尺寸包括：桁架高度、節(jié)間長度、斜桿傾角和兩片主桁架的中心距。1、主桁高度5第一節(jié) 概述2、節(jié)間長度鐵路鋼橋：中、小跨徑的桁架，上承式桁架的節(jié)間

7、長度一般為36m，下承式桁架的節(jié)間長度一般為610m，跨徑較大的下承式桁架節(jié)間可達(dá)1215m。公路鋼橋：節(jié)間長度可適當(dāng)增大。3、斜桿傾角斜桿傾角由主桁高度與節(jié)間長度的比值決定，有豎桿的桁架的合理傾角為50左右；無豎桿的桁架的合理傾角為60左右。斜桿傾角與桁高、節(jié)長有矛盾時，可在合理范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。4、主桁架中心距主桁架的中心距離由橫向剛度和穩(wěn)定性決定 ;下承式鋼桁梁橋的主桁中心距還應(yīng)滿足橋梁建筑限界的要求,上承式桁梁橋的主桁中心距還要考慮橫向傾覆穩(wěn)定性的要求，抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)不得小于1.3。在擬定上述尺寸時，要綜合考慮各種影響因素，相互協(xié)調(diào)，盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)化和模數(shù)化，目的在于使設(shè)計、制造、安

8、裝、養(yǎng)護(hù)和更換工作簡化及方便。6第一節(jié) 概述三、連續(xù)桁梁及懸臂桁梁橋1、連續(xù)桁架梁跨度大于120m的多孔橋，采用連續(xù)桁梁橋較為合理 。優(yōu)點：比簡支梁節(jié)省約810%的鋼材 ；豎向及橫向剛度均比簡支梁大 ；內(nèi)力分布更趨合理 ，破壞性小易修復(fù)。結(jié)構(gòu)布置：每聯(lián)跨數(shù)是兩跨或三跨，極少超過五跨 ；二孔連續(xù)梁應(yīng)做成等跨的。三孔時為使各孔彎矩平衡，跨度的合理比例是7:8:7。但為了美觀，特別是遇到兩聯(lián)以上的長橋時，也常采用等跨布置 。梁高:通常為跨度的1/71/8, 支座處可適當(dāng)加高。2、懸臂桁梁錨跨錨跨組合跨懸跨鉸一般伸臂長與錨跨之比為1/41/3 ；組合跨與錨跨之比按1.11.4為宜對于掛梁及錨梁的跨中部

9、分高度約為跨度的1/6.51/77第二節(jié) 桁梁橋構(gòu)造一、主桁桿件構(gòu)造；二、橋面系梁格構(gòu)造與連結(jié)三、節(jié)點構(gòu)造四、聯(lián)結(jié)系構(gòu)造8我國鋼桁梁主桁桿件的寬度b有460、600、720mm等三種；高度h有260、440、600、760、920、l100mm等多種第二節(jié) 桁梁橋構(gòu)造一、主桁桿件構(gòu)造（一）主桁桿件的截面形式主桁桿件一般采用雙壁式截面，有H形和箱形兩種（二）主桁桿件的外廓尺寸應(yīng)考慮下列因素：同一主桁中各桿件的寬度b必須一致；上、下弦桿在各節(jié)間的高度應(yīng)盡可能一致 ；外廓尺寸不宜過大和過??；制作和操作 空間以及標(biāo)準(zhǔn)化制造（三）主桁桿件板件厚度最小板厚限值；H形腹板、翼緣厚度及二者的厚度比 ；局部穩(wěn)定

10、所需的板件寬厚比；（四）主桁桿件的剛度要求為了防止過大的撓度和振動，桿件有最大長細(xì)比限值。 主桁的主要尺寸是指：主桁高度主桁的主要尺寸是指：主桁高度( (簡稱桁高簡稱桁高) )、節(jié)間、節(jié)間長度；斜桿傾度及兩主桁的中心距，這些尺寸的擬定對長度；斜桿傾度及兩主桁的中心距，這些尺寸的擬定對桁梁橋的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起著重要作用。桁梁橋的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起著重要作用。 (1)(1)桁桁 高高 從用鋼量從用鋼量; ; 撓度撓度; ; 滿足建筑限界的要求。滿足建筑限界的要求。 (2)(2)節(jié)間長度節(jié)間長度 節(jié)間長度對桁梁橋的用鋼量有一定影響。節(jié)長較短節(jié)間長度對桁梁橋的用鋼量有一定影響。節(jié)長較短，縱梁、橫梁數(shù)量增多；

11、但梁的截面可小，主桁腹桿也，縱梁、橫梁數(shù)量增多；但梁的截面可小，主桁腹桿也相應(yīng)變短。一般下承式桁梁節(jié)間長度為相應(yīng)變短。一般下承式桁梁節(jié)間長度為5 55 512m12m，或，或為桁高的為桁高的0 08 81 12 2倍。倍。 (3)(3)斜桿傾度斜桿傾度 斜桿傾度影響到節(jié)點構(gòu)造。斜度設(shè)置不當(dāng)，不僅斜桿傾度影響到節(jié)點構(gòu)造。斜度設(shè)置不當(dāng)，不僅會影響節(jié)點板的形狀及尺寸，而且使斜桿位置難以布會影響節(jié)點板的形狀及尺寸，而且使斜桿位置難以布置在靠近節(jié)點中心處，以致削弱節(jié)點平面外剛度，增置在靠近節(jié)點中心處，以致削弱節(jié)點平面外剛度，增加節(jié)點平面內(nèi)的剛度。根據(jù)以往設(shè)計經(jīng)驗，斜桿軸線加節(jié)點平面內(nèi)的剛度。根據(jù)以往設(shè)計

12、經(jīng)驗，斜桿軸線與豎直線的交角以在與豎直線的交角以在3030一一5050度范圍內(nèi)為宜。度范圍內(nèi)為宜。 (4)(4)主桁的中心距主桁的中心距 主桁的中心距與桁梁橋的橫向剛主桁的中心距與桁梁橋的橫向剛度有關(guān)。為了保證橋梁的橫向剛度，主桁的中心距不度有關(guān)。為了保證橋梁的橫向剛度，主桁的中心距不應(yīng)小于跨長的應(yīng)小于跨長的1 12020。 對于下承式桁梁橋，主桁中對于下承式桁梁橋，主桁中心距還必須滿足建筑限界的要求；心距還必須滿足建筑限界的要求；對于上承式桁梁橋，主桁對于上承式桁梁橋，主桁中心距與桁梁橋的橫向傾覆的穩(wěn)定性有關(guān)中心距與桁梁橋的橫向傾覆的穩(wěn)定性有關(guān) 主桁的主要尺寸主桁的主要尺寸: :主桁高度主桁

13、高度( (簡稱桁高簡稱桁高) )、節(jié)間長度、斜桿傾度及兩主桁的、節(jié)間長度、斜桿傾度及兩主桁的中心距。中心距。 (1)(1)桁桁 高高 從用鋼量從用鋼量; ;撓度撓度; ;滿足建筑限界的要求。滿足建筑限界的要求。 (2)(2)節(jié)間長度節(jié)間長度 節(jié)間長度對桁梁橋的用鋼量有一定影響。節(jié)長較短節(jié)間長度對桁梁橋的用鋼量有一定影響。節(jié)長較短，縱梁、橫梁數(shù)量增多；但梁的截面可小，主桁腹桿也，縱梁、橫梁數(shù)量增多；但梁的截面可小，主桁腹桿也相應(yīng)變短。相應(yīng)變短。 一般下承式桁梁節(jié)間長度為一般下承式桁梁節(jié)間長度為5.55.512m12m，或為桁高的，或為桁高的0.80.81.21.2倍。倍。 (3) (3)斜桿傾度

14、斜桿傾度 斜桿傾度影響到節(jié)點構(gòu)造。斜度設(shè)置不當(dāng)，不僅會斜桿傾度影響到節(jié)點構(gòu)造。斜度設(shè)置不當(dāng)，不僅會影響節(jié)點板的形狀及尺寸，而且使斜桿位置難以布置在影響節(jié)點板的形狀及尺寸，而且使斜桿位置難以布置在靠近節(jié)點中心處，以致削弱節(jié)點平面外剛度，增加節(jié)點靠近節(jié)點中心處，以致削弱節(jié)點平面外剛度，增加節(jié)點平面內(nèi)的剛度。平面內(nèi)的剛度。 根根據(jù)以往設(shè)計經(jīng)驗，斜桿軸線與豎直線的交角以在據(jù)以往設(shè)計經(jīng)驗，斜桿軸線與豎直線的交角以在3030一一5050度范圍內(nèi)為宜。度范圍內(nèi)為宜。 (4)(4)主桁的中心距主桁的中心距 主桁的中心距與桁梁橋的橫向剛度有關(guān)。為了保證主桁的中心距與桁梁橋的橫向剛度有關(guān)。為了保證橋梁的橫向剛度，

15、主桁的中心距不應(yīng)小于跨長的橋梁的橫向剛度，主桁的中心距不應(yīng)小于跨長的1/20.1/20. 對于下承式桁梁橋，主桁中心距還必須滿足建筑限對于下承式桁梁橋，主桁中心距還必須滿足建筑限界的要求；對于上承式桁梁橋，主桁中心距與桁梁橋的界的要求；對于上承式桁梁橋，主桁中心距與桁梁橋的橫向傾覆的穩(wěn)定性有關(guān)橫向傾覆的穩(wěn)定性有關(guān). . (5)主桁桿件的截面形式 主桁焊接桿件的截面形式主要有兩類：H形截面和箱形截面。 H形截面構(gòu)造簡單，焊接容易，安裝方便；截面兩軸的回轉(zhuǎn)半徑相差較大。適用內(nèi)力不很大的桿件或長細(xì)比相對較小的壓桿。 箱形截面對兩個主軸的回轉(zhuǎn)半徑相近，承受壓力方面優(yōu)于H形桿件，制造時比較費工，焊接變形

16、也較難控制和修整。用于內(nèi)力較大和長細(xì)比較大的壓桿或拉一壓桿件。 鋼桁梁的實際工作狀況：鋼桁梁的實際工作狀況： 剛性節(jié)點的空間結(jié)構(gòu)是高次靜不定靜結(jié)構(gòu)?？蓜傂怨?jié)點的空間結(jié)構(gòu)是高次靜不定靜結(jié)構(gòu)。可采用空間整體分析方法。采用空間整體分析方法。常用計算圖式的假定常用計算圖式的假定- -鉸接平面結(jié)構(gòu)：鉸接平面結(jié)構(gòu)： 將鋼桁梁劃分為若干個平面結(jié)構(gòu)，鉸接節(jié)點，將鋼桁梁劃分為若干個平面結(jié)構(gòu)，鉸接節(jié)點，每個平面只承受作用于該平面內(nèi)荷載的影響。每個平面只承受作用于該平面內(nèi)荷載的影響。簡化計算誤差主要表現(xiàn)在下列幾個方面：簡化計算誤差主要表現(xiàn)在下列幾個方面： 由于主桁弦桿變形所引起的平縱聯(lián)桿件的內(nèi)力。由于主桁弦桿變形所

17、引起的平縱聯(lián)桿件的內(nèi)力。 橋面系的縱、橫梁和主桁弦桿的共同作用。橋面系的縱、橫梁和主桁弦桿的共同作用。 橫向框架。橫向框架。 橫向框架由橫梁、主桁豎桿和橫向聯(lián)結(jié)系的楣部桿橫向框架由橫梁、主桁豎桿和橫向聯(lián)結(jié)系的楣部桿件所構(gòu)成。當(dāng)橫梁在豎向荷載作用下梁端發(fā)生轉(zhuǎn)動時件所構(gòu)成。當(dāng)橫梁在豎向荷載作用下梁端發(fā)生轉(zhuǎn)動時，豎桿的上端和下端均將產(chǎn)生力矩。在設(shè)計豎桿時，豎桿的上端和下端均將產(chǎn)生力矩。在設(shè)計豎桿時，應(yīng)考慮此力矩的影響。應(yīng)考慮此力矩的影響。 次應(yīng)力。次應(yīng)力。 主桁各桿件是用高強(qiáng)度螺栓緊固在節(jié)點板上，主桁各桿件是用高強(qiáng)度螺栓緊固在節(jié)點板上，相當(dāng)于剛性連接，桿端難以自由轉(zhuǎn)動。當(dāng)主桁在荷相當(dāng)于剛性連接，桿端

18、難以自由轉(zhuǎn)動。當(dāng)主桁在荷載作用下發(fā)生變形而節(jié)點轉(zhuǎn)動時，連接在同一節(jié)點載作用下發(fā)生變形而節(jié)點轉(zhuǎn)動時，連接在同一節(jié)點的各桿件之間的的各桿件之間的夾角不能變化，迫使桿件發(fā)生彎曲，夾角不能變化，迫使桿件發(fā)生彎曲， 由此在主桁桿件內(nèi)產(chǎn)生附加的應(yīng)力，這就是次應(yīng)力由此在主桁桿件內(nèi)產(chǎn)生附加的應(yīng)力，這就是次應(yīng)力(secondary stress)(secondary stress)。 武漢長江大橋，即武漢長江一橋（以下為其一組局部照片）武漢長江大橋，即武漢長江一橋（以下為其一組局部照片）9第二節(jié) 桁梁橋構(gòu)造二、橋面系梁格構(gòu)造與連結(jié)我國鐵路下承式各種跨度的栓焊鋼桁梁標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計其橋面系采用統(tǒng)一布置及統(tǒng)一尺寸，見圖7.

19、2.2、圖7.2.3、圖7.2.4縱梁立面鐵路橋縱梁的高度一般是其跨度的1/71/810第二節(jié) 桁梁橋構(gòu)造二、橋面系梁格構(gòu)造與連結(jié)縱梁平面11第二節(jié) 桁梁橋構(gòu)造二、橋面系梁格構(gòu)造與連結(jié)縱梁剖面12第二節(jié) 桁梁橋構(gòu)造二、橋面系梁格構(gòu)造與連結(jié)橫梁立面鐵路橋橫梁的高度一般是其跨度的1/41/613第二節(jié) 桁梁橋構(gòu)造二、橋面系梁格構(gòu)造與連結(jié)縱、橫梁的連接形式(a)(b)(c)橫梁與主桁連接形式(a)(b)(c)14第二節(jié) 桁梁橋構(gòu)造二、橋面系梁格構(gòu)造與連結(jié)縱梁斷縫對于跨度大于80m的簡支桁梁，一般在跨中的一個節(jié)間內(nèi)應(yīng)設(shè)有縱梁斷縫。I活動縱梁I安裝時臨時連接孔縱梁短伸臂II活動縱梁板鉸縱梁短伸臂(a)未

20、設(shè)斷縫時縱橫梁變形(b)設(shè)置斷縫后縱橫梁變形80m80m15第二節(jié) 桁梁橋構(gòu)造三、節(jié)點構(gòu)造鋼桁梁的節(jié)點既是主桁桿件交匯的地方，也是縱、橫聯(lián)桿件及橫梁連接于主桁的地方，它連結(jié)位于主桁、縱聯(lián)、橫聯(lián)三個正交平面內(nèi)的桿件，構(gòu)造比較復(fù)雜。（一）節(jié)點構(gòu)造形式1.外貼式節(jié)點16第二節(jié) 桁梁橋構(gòu)造三、節(jié)點構(gòu)造節(jié)點構(gòu)造形式1.外貼式節(jié)點17第二節(jié) 桁梁橋構(gòu)造三、節(jié)點構(gòu)造節(jié)點構(gòu)造形式2. 內(nèi)插式節(jié)點18第二節(jié) 桁梁橋構(gòu)造三、節(jié)點構(gòu)造節(jié)點構(gòu)造形式2. 內(nèi)插式節(jié)點19第二節(jié) 桁梁橋構(gòu)造三、節(jié)點構(gòu)造節(jié)點構(gòu)造形式3.全焊節(jié)點20第二節(jié) 桁梁橋構(gòu)造（二）節(jié)點的基本要求受力制造、安裝和養(yǎng)護(hù)各桿件軸線應(yīng)盡量在節(jié)點處交于一點，如

21、有偏心，應(yīng)計算偏心影響；對于聯(lián)結(jié)系桿件偏心影響不大，可不考慮。所需的連接螺栓個數(shù)：主桁桿件應(yīng)按桿件的承載力計算；聯(lián)結(jié)系桿件按桿件內(nèi)力計算。桿件進(jìn)入節(jié)點板的第一排螺栓數(shù)，可適當(dāng)少布置幾個，以減少桿件的截面削弱。弦桿在節(jié)點中心中斷時，一般均需添設(shè)弦桿拼接板。所有桿件應(yīng)盡量向節(jié)點中心靠攏，連接螺栓應(yīng)布置緊湊，使節(jié)點板平面尺寸小些，也有利于降低節(jié)點剛性次應(yīng)力和增加節(jié)點板在面外的剛度。為了加強(qiáng)節(jié)點板在面外的剛度、屈曲穩(wěn)定和抗碰撞能力，必要時得在節(jié)點板的自由地段設(shè)置加勁角鋼或隔板。節(jié)點板形狀應(yīng)簡單端正，不得有凹角。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的節(jié)點板。同一桿件兩端的螺栓排列應(yīng)盡量一致。應(yīng)避免不同平面內(nèi)的栓釘釘頭發(fā)生沖突。所有

22、工地安裝螺栓的位置，均應(yīng)考慮施工時螺栓扳手工作的空間。節(jié)點內(nèi)不得有積水、積塵的死角及難于油漆和檢查的地方。21第二節(jié) 桁梁橋構(gòu)造四、聯(lián)結(jié)系構(gòu)造（一）縱向聯(lián)結(jié)系22第二節(jié) 桁梁橋構(gòu)造四、聯(lián)結(jié)系構(gòu)造（一）縱向聯(lián)結(jié)系23第二節(jié) 桁梁橋構(gòu)造四、聯(lián)結(jié)系構(gòu)造（一）縱向聯(lián)結(jié)系制動聯(lián)結(jié)系24第二節(jié) 桁梁橋構(gòu)造四、聯(lián)結(jié)系構(gòu)造（一）縱向聯(lián)結(jié)系圖7.2.17 下平縱聯(lián)上板鉸示意圖25圖7.2.18 橋門架與橫聯(lián)的幾種圖式第二節(jié) 桁梁橋構(gòu)造四、聯(lián)結(jié)系構(gòu)造（一）橫向聯(lián)結(jié)系(a) 上承式(b) 下承式26第三節(jié) 桁梁橋的計算一、概述桁梁橋是由主桁架、平縱聯(lián)、橫聯(lián)和橋面系組成的空間結(jié)構(gòu)?？臻g桁架的結(jié)構(gòu)分析，主要可分為兩類。

23、第一類方法是把桁架作為空間桿系結(jié)構(gòu)，按結(jié)構(gòu)矩陣分析的方法進(jìn)行。第二類方法是把空間桁架轉(zhuǎn)換成薄壁閉口截面梁，按彎曲扭轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析簡化計算方法桁梁橋的簡化計算方法是把鋼桁梁的桿件內(nèi)力分析分為兩步進(jìn)行：第一步，把剛性節(jié)點的空間結(jié)構(gòu)分解為縱梁、橫梁、主桁、縱聯(lián)、橫聯(lián)這樣一些獨立的平面結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行計算，并假定各節(jié)點為鉸接的。各平面結(jié)構(gòu)只承受作用于該結(jié)構(gòu)平面內(nèi)的荷載，兩個平面結(jié)構(gòu)共有的桿件的內(nèi)力按兩個平面結(jié)構(gòu)分別計算出的內(nèi)力疊加。第二步，采用近似方法計算在第一步中沒有考慮的節(jié)點剛性和結(jié)構(gòu)空間作用的影響。一般把第一步按鉸接平面結(jié)構(gòu)算出的應(yīng)力稱為主要應(yīng)力或主應(yīng)力，而把第二步考慮節(jié)點剛性與結(jié)構(gòu)空間作用影響算

24、出的應(yīng)力稱為次應(yīng)力。27第三節(jié) 桁梁橋的計算一、概述圖7.3.1 荷載作用下鋼桁梁實際工作狀況(1+)Nk Nk k(1+)Nkk28設(shè)計活載的比值。第三節(jié) 桁梁橋的計算二、主桁架的計算（一）永久荷載計算1、根據(jù)已有設(shè)計資料估算桁梁自重；2、根據(jù)理論公式計算桁架自重(二) 活載內(nèi)力計算1、活載發(fā)展系素的考慮在鐵路鋼橋設(shè)計中，為了保證在較長時期內(nèi)能適應(yīng)機(jī)車車輛載重量增大的需要，設(shè)計時應(yīng)在現(xiàn)今使用的列車活載基礎(chǔ)上預(yù)留一個發(fā)展系數(shù)?？刹扇《N方法：(1) 使計算活載等級大于現(xiàn)行運行列車的活載等級;(2) 使設(shè)計容許應(yīng)力低于實際容許的應(yīng)力。我國現(xiàn)行鐵路橋規(guī)的鋼橋設(shè)計采用后一種方法。設(shè)計容許應(yīng)力究競降低

25、多少才合理主要考慮的因素有：(1) 鋼橋合理使用年限（即設(shè)計基準(zhǔn)期，一般為l00年）；(2)活載的增長速度；(3)考慮應(yīng)力儲備所需附加投資的有效利用。在我國將鋼橋所用鋼材的設(shè)計容許應(yīng)力按實際容許應(yīng)力(通常稱為檢定容許應(yīng)力)降低20%。 240 200預(yù)留的活載發(fā)展系數(shù)：實際上能承擔(dān)更高等級的活載(通常稱為檢定活載等級)與= =Nkn= =1.2 Nd L A=A+nNNd +nNL A =(Nd + NL)(Nd L d = +( 1) Ndi =1+(1 )(amax ai) 帶入 =1.2 得i =1+ (amax ai)29第三節(jié) 桁梁橋的計算(二) 活載內(nèi)力計算 1、活載發(fā)展系素的考慮

26、 Nd + NL A 240200 =鋼桁梁橋中某根桿件的恒載內(nèi)力為Nd；設(shè)計活載內(nèi)力為 NL，在設(shè)計活載和檢定活載作用下該構(gòu)件應(yīng)滿足：+ N ) NNL NLn = +( 1)a對同一座橋中的不同構(gòu)件，由于a值是不相等的，則n值也不同， n min n i n max 。n值小，桿件能承受的活載潛力也小些，故整個鋼桁梁橋活載通過能力將由n最小的桿件控制，而所有n較大的那些較強(qiáng)桿件的潛力均不能充分利用。這顯然是不合理的。解決這一矛盾的有效辦法是將所有較弱構(gòu)件的設(shè)計活載內(nèi)力人為提高 倍，使各件的安全度相一致，達(dá)到與最強(qiáng)桿具有同等的檢定等級,即做到ninmax 。Ndi +iniNLi =A =A

27、 =(Ndi + NLi)ni =i +( 1)ai又根據(jù)nmax = +( 1)amax 和 ni = nmax 得161i 稱為活載發(fā)展均衡系數(shù)30第三節(jié) 桁梁橋的計算(二) 活載內(nèi)力計算桁架梁的弦桿、斜桿、豎桿及支座反力均需按照影響線計算最大荷載，影響線面積計算見圖7-3-2；要考慮車輛及人群荷載的橫向分布系數(shù)mc和m人 ；考慮車輛活載對橋梁的動力作用的沖擊系數(shù)(1+ )。主桁材件內(nèi)力N= Np+ Nk其中：恒載所產(chǎn)生的內(nèi)力活載所產(chǎn)生的內(nèi)力Np= ppNk= c(1+) mckk+ m人p 人kDM31第三節(jié) 桁梁橋的計算三、橋面系計算計算原則：將縱橫梁分別按簡支梁計算內(nèi)力，對支點彎矩進(jìn)

28、行調(diào)整 。（一）縱梁內(nèi)力計算橋規(guī)規(guī)定：縱梁跨中彎矩及支點反力可按簡支梁計算；縱梁支點負(fù)彎矩則按跨中彎矩的0.6倍計算。(二) 中間橫梁的內(nèi)力計算橋規(guī)規(guī)定橫梁近似按簡支梁計算，跨度等于主桁中心距（三）端橫梁(起重橫梁)的內(nèi)力計算端橫梁采用與中間橫梁相等的截面，一般內(nèi)力不必檢算；鐵路橋規(guī)規(guī)定：起重橫梁所受荷載按起頂重量P超載30%計算DD1.3PDDDDaDaD-+彎矩圖剪力圖B32第三節(jié) 桁梁橋的計算三、橋面系計算（四）縱梁與橫梁的連接計算有承受支點彎矩的板件時：豎向角鋼上承受支點反力的螺栓數(shù)要比按簡支梁反力算出的數(shù)字增加10。無承受支點彎矩的板件時：豎向角鋼上承受支點反力的螺栓數(shù)，在縱梁腹板上

29、的按簡支梁反力增加20；在橫梁腹板上的按簡支梁反力增加40（五）橫梁與主桁的連接計算有承受支點彎矩的板件時：豎向角鋼上承受支點反力的螺栓數(shù)要比按簡支梁反力算出的數(shù)字增加10。無承受支點彎矩的板件時：豎向角鋼上承受支點反力的螺栓數(shù)，在橫梁腹板上的按簡支梁反力增加10；主桁上的連接螺栓數(shù)：單線橋增加20%；雙線橋及公鐵兩用橋應(yīng)根據(jù)實際支點反力與支點彎矩的大小，通過計算確定。33第三節(jié) 桁梁橋的計算四、節(jié)點計算（一）桿件的連接計算1. 桿端連接螺栓個數(shù)的計算：主桁桿件按桿件的承載能力計算；主桁腹桿可按1.1倍的桿件內(nèi)力與75的桿件凈面積強(qiáng)度較大值進(jìn)行計算；對聯(lián)結(jié)系按桿件內(nèi)力N計算。（二）節(jié)點的強(qiáng)度檢

30、算34第三節(jié) 桁梁橋的計算（二）節(jié)點的強(qiáng)度檢算1. 節(jié)點板撕破強(qiáng)度的檢算節(jié)點板的撕破強(qiáng)度應(yīng)較被連接桿件至少大10，撕破截面的容許應(yīng)力為：垂直于被連接桿件軸線的截面為基本容許應(yīng)力s ；斜交或平行于被連接桿件軸線的截面為0.75s沿圖示1-2-3-4、1-2-3-5、1-2-3-6-7截面撕破2. 節(jié)點板中心豎直截面的法向應(yīng)力和剪應(yīng)力檢算檢算所受剪力較大的7-7截面。根據(jù)平衡條件求該截面的法向力N和剪力Q，按偏心受力構(gòu)件驗算。3.腹桿與弦桿間節(jié)點板水平截面的法向應(yīng)力與剪應(yīng)力檢算檢算所受剪力較大的9-9截面。根據(jù)平衡條件求該截面的剪力T，計算剪應(yīng)力和偏心力矩引起的法向應(yīng)力。35第三節(jié) 桁梁橋的計算五

31、、聯(lián)結(jié)系的計算（一）縱向聯(lián)結(jié)系的計算計算桿件內(nèi)力時，可將簡支桁架橋的縱向聯(lián)結(jié)系當(dāng)作水平放置的簡支鉸接桁架計算下36第三節(jié) 桁梁橋的計算六、鋼桁梁的撓度與預(yù)拱度及橫向剛度（一）橋梁撓度橋規(guī)規(guī)定：簡支桁架橋由靜活載(不計沖擊力)所引起的豎向撓度鐵路橋不應(yīng)超過撓度的1/900 ，公路橋不應(yīng)超過撓度的1/800 。（二）預(yù)拱度橋規(guī)要求橋跨結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)預(yù)拱度，對簡支桁架橋而言，預(yù)拱度曲線應(yīng)與恒載和一半靜活載所產(chǎn)生的撓度曲線基本相同，而方向則相反。（三）橫向剛度鐵路橋規(guī)要求：下承式簡支桁梁及連續(xù)桁梁的邊跨，其寬度與跨度之比不宜小于1/20，連續(xù)梁中跨的寬跨比不宜小于1/15。七、算例【算例】單線鐵路簡支栓焊桁梁橋，l64 m，試對E2節(jié)點板進(jìn)行應(yīng)力檢算(節(jié)點構(gòu)造見圖7.2.9)。一一 鋼橋制造鋼橋制造 鋼橋制造應(yīng)以橋梁的技術(shù)設(shè)計圖