第六章--簡支鋼板梁和鋼桁梁橋課件

第一節(jié)鋼橋概述鐵：工業(yè)純鐵：含碳量通常在0.008%以下生鐵(或鑄鐵)：含碳量通常在2.11%~5%，根據(jù)碳的存在形式，生鐵分為白口鐵（碳化物）和灰口鐵（石墨）

鋼：含碳量通常在2.11%以下的合金。以上各類鐵金屬材料的分類標(biāo)準(zhǔn)各國并不一致第一節(jié)鋼橋概述1鋼材的優(yōu)點(diǎn):1抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度均較高:

減小截面尺寸，重量較輕，建筑高度較小2材質(zhì)較為均勻:

強(qiáng)度變異性不大，容許應(yīng)力較高3明顯的屈服臺(tái)階:

結(jié)構(gòu)在破壞前發(fā)生顯著變形，發(fā)出預(yù)警因此，鋼橋具有很大的跨越能力和良好的使用功能鋼材的優(yōu)點(diǎn):2鋼橋的基本特點(diǎn)是：

①橋梁構(gòu)件特別適合用工業(yè)化方法來制造，便于運(yùn)輸，工地架設(shè)或安裝(erection)速度快，施工工期較短；②在受到損傷后，易于修復(fù)和更換；③普通鋼材的耐候性差、易銹蝕，鐵路鋼橋采用明橋面時(shí)噪聲大，維護(hù)費(fèi)用較高，材料價(jià)格較高。鋼橋的基本特點(diǎn)是：31上承或下承式簡支鋼板梁多用于中小跨度的鐵路橋2上承或下承式簡支(或連續(xù))鋼桁架梁常用于較大跨度鐵路橋(通常在60-200m跨度以內(nèi))3鋼斜拉橋常用于大跨度在公路橋4鋼懸索橋常用于大跨度在公路橋5鋼-混凝土結(jié)合梁橋多用于城市橋梁本章主要介紹鐵路橋1上承或下承式簡支鋼板梁4一鋼橋所用的材料鋼橋所用的鋼種主要是低碳鋼和低合金鋼兩類。

低碳鋼是指含碳量為0．03％一0．25％的鋼；低合金鋼是指各種合金元素總含量不超過3％的鋼。

用來制造鋼橋的鋼又稱橋梁鋼，可視其為結(jié)構(gòu)鋼的一種。所選用的鋼材，既要能適應(yīng)制造工藝要求，又要能滿足使用要求。一鋼橋所用的材料5鋼的化學(xué)成分：指鋼中的各種合金元素的多少。合金元素有碳、錳、硅等，強(qiáng)度較高的鋼還包含微量元素鉻、鎳、釩、鈮、氮等。有害雜質(zhì)為硫、磷，其含量需加以限制。

鋼的化學(xué)成分：6鋼的主要力學(xué)性能指標(biāo)有強(qiáng)度、延伸率、斷面收縮率、冷彎和沖擊韌性。鋼的主要力學(xué)性能指標(biāo)有強(qiáng)度、延伸率、斷面收縮率、冷彎和沖擊韌7(1)強(qiáng)度強(qiáng)度指標(biāo)是彈性極限、屈服強(qiáng)度(或屈服點(diǎn))極限強(qiáng)度。(2)變形包括延伸率、斷面收縮率、冷彎。(3)韌性鋼材的韌性包括沖擊韌性和斷裂韌性，指鋼材在塑性變形和斷裂全過程中吸收能量的能力，是鋼材強(qiáng)度和塑性指標(biāo)的綜合表現(xiàn)。

脆性轉(zhuǎn)變溫度時(shí)的沖擊值是橋梁用鋼的低溫沖擊要求標(biāo)準(zhǔn)值。(1)強(qiáng)度8第六章-_簡支鋼板梁和鋼桁梁橋課件9(4)疲勞

動(dòng)荷載作用下，結(jié)構(gòu)存在微小的缺陷而導(dǎo)致應(yīng)力集中，這些潛在裂源點(diǎn)容易產(chǎn)生裂紋。循環(huán)次數(shù)的增加，裂紋會(huì)逐漸擴(kuò)展，最后導(dǎo)致鋼橋斷裂。這種現(xiàn)象稱為疲勞。結(jié)構(gòu)出現(xiàn)肉眼可見裂紋前能承受荷載循環(huán)作用的次數(shù)(通長為200萬次)，工程上稱為結(jié)構(gòu)或材料的疲勞壽命。影響鋼橋疲勞壽命的因素很多，材質(zhì)是重要的因素之一。(4)疲勞

動(dòng)荷載作用下，結(jié)構(gòu)存在微小的缺陷而導(dǎo)致10按以前的習(xí)慣叫法：我國橋梁用鋼系列按屈服點(diǎn)大致分成三級(jí)。240MPa級(jí)的有3號(hào)鋼(A3q)、16橋(16q)；340MPa級(jí)的有16錳橋(16Mnq)、14錳鈮橋(14MnNbq)；420MPa級(jí)的有15錳釩氮橋(15MnVNq-A，-B，-C)碳素鋼，按其質(zhì)地軟硬程度，從1—7，分為7個(gè)號(hào)，號(hào)碼越大者越硬。還按供貨條件，只保證機(jī)械性能者用A(或甲)表示，只保證化學(xué)成分者用B(或乙)表示，對(duì)機(jī)械性能和化學(xué)成分均需保證者用C(或特)表示。橋梁鋼，還在鋼號(hào)后加一個(gè)q(或橋)字。對(duì)于低合金鋼，是先列平均含碳量(以0．01％為單位)，然后依次列出其主要合金元素。若某合金元素平均含量不大于1．5％，在該元素之后就不加數(shù)字，若某合金元素平均含量是1．5％一2．5％，就在該元素之后加注2字。按以前的習(xí)慣叫法：11按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，牌號(hào)表達(dá)方式為：

以代表屈服強(qiáng)度的拼音字母“Q”開頭，后接屈服強(qiáng)度(以MPa為單位)，再接表示質(zhì)量等級(jí)、脫氧方法等的符號(hào)。

低碳鋼有Q195、Q215、Q235、Q255及Q275共5種，常用者是Q235(即A3鋼)。質(zhì)量等級(jí)分為A、B、C、D，共4級(jí)。對(duì)于A級(jí)，無韌性要求；對(duì)于B、C、D，均需用夏比V形缺口(CharpyV-notch)試件做沖擊試驗(yàn)。

低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，計(jì)有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460；常用者是Q345(即16Mn鋼)。質(zhì)量分為A、B、C、D、E共5級(jí)。對(duì)于A級(jí)，無韌性要求；對(duì)于B、C、D、E，均需用夏比(V形缺口)試件做試驗(yàn)。對(duì)橋梁鋼，另行制訂了國標(biāo)<<橋梁用結(jié)構(gòu)鋼》，常用者為Q345q系列鋼(C、D、E三個(gè)等級(jí))。按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，牌號(hào)表達(dá)方式為：12除碳素鋼和低合金鋼外，

低合金超高強(qiáng)度鋼(HighStrengthSteel,簡稱HSS)，其屈服強(qiáng)度大于700MPa。

耐候鋼(weatheringsteel)

高性能鋼(HighPerformanceSteel，簡稱HPS)它不僅保持了較高的強(qiáng)度，而且在材料的抗腐蝕和耐候性能、可焊性、抗斷裂和疲勞性能等方面都比傳統(tǒng)鋼材有明顯的提高和改善。

有些國家(包括我國)也曾試用鋁合金和玻璃鋼作建橋材料，特點(diǎn)是重量輕，耐腐蝕性好，但彈性模量和強(qiáng)度低，造價(jià)高。除碳素鋼和低合金鋼外，13二、鋼橋的連接鋼橋連接有鉚接、焊接和高強(qiáng)度螺栓連接(栓接)三種

1．鉚接(rivetconnection)

鉚接是鋼橋連接的傳統(tǒng)方式，使用歷史很長。第二次世界大戰(zhàn)后，鋼梁制造引進(jìn)了焊接技術(shù)。焊接結(jié)構(gòu)的截面無孔削弱，比鉚接結(jié)構(gòu)省料，加工快，且可改善工作環(huán)境(但在野外惡劣天氣下作業(yè)時(shí)受到一定的限制)。鉚接逐步被取代。二、鋼橋的連接1．鉚接(rivetconnection)142焊接焊接材料有焊絲、焊條、熔劑。焊縫的力學(xué)性能均要求不低于母材。鋼橋上主要應(yīng)用電弧焊(埋弧自動(dòng)焊，氣體保護(hù)焊)，采用的焊縫型式主要有兩種，即熔透的對(duì)接焊縫和不熔透的貼角焊縫，見圖6．3。焊接方法有自動(dòng)焊、半自動(dòng)焊和手工焊。在鋼橋的工廠焊接工作中，大量采用自動(dòng)焊和半自動(dòng)焊。2焊接153栓接

高強(qiáng)度螺栓、螺母、墊圈-合稱為連接副。直徑：M12-M36，長度35-300mm；

鋼橋中常用M22M24M27M30高強(qiáng)度螺栓主要有12.9級(jí)、10.9級(jí)、8.8級(jí)。10.9級(jí)在橋梁中最常用。

高強(qiáng)度螺栓施擰工藝很重要。常用扭矩法。3栓接

高強(qiáng)度螺栓、螺母、墊圈-合稱為連接副。16第六章-_簡支鋼板梁和鋼桁梁橋課件17鐵路橋梁：目前基本上在跨度96m以下很少新建鋼梁橋，以前大致在20-40m跨度采用鋼板梁，48——96m多用鋼桁梁。

目前跨度大于96m的鐵路橋或公鐵兩用橋，以連續(xù)鋼桁梁為主，例如，跨越長江的武漢長江大橋、南京長江大橋、九江長江大橋、蕪湖長江大橋等。其他型式的鐵路鋼橋，如鋼桁拱、鋼管混凝土拱和斜拉橋等，應(yīng)用有限。在鐵路鋼橋發(fā)展過程中，也曾采用過箱形簡支梁、剛性梁柔性拱、斜腿剛構(gòu)(等結(jié)構(gòu)型式。公路鋼橋：

在80年代及以前數(shù)量十分有限。近20余年來，鋼橋得到迅猛發(fā)展，主要結(jié)構(gòu)型式是拱橋、懸索橋和斜拉橋。鐵路橋梁：18第二節(jié)鋼板梁橋一、常用的幾種板梁橋1．上承式板梁橋

第二節(jié)鋼板梁橋一、常用的幾種板梁橋

19第三節(jié)鋼板梁橋“明橋面”橋面主要由橋枕、護(hù)木、正軌等組成。

橋枕下刻槽，擱置于主梁上，用鉤螺栓與主梁上翼緣扣緊，以免行車時(shí)橋枕跳動(dòng)。橋枕間的凈距，不宜超過21cm，這是為了當(dāng)列車在橋上掉道時(shí)，車輪不致卡于兩橋枕之間，列車還能在橋枕上繼續(xù)滾動(dòng)前進(jìn).

橋面上除正軌外，還設(shè)有護(hù)軌。護(hù)軌兩端應(yīng)延伸到橋臺(tái)以外一段距離，并彎向軌道中心。護(hù)軌的作用就是當(dāng)列車掉道后，用以控制車輪前進(jìn)的方向，避免發(fā)生翻車事故。在橋枕兩端設(shè)有護(hù)木，用螺栓與橋枕連牢，護(hù)木的作用是固定橋枕之間的相對(duì)位置。上第三節(jié)鋼板梁橋“明橋面”20第六章-_簡支鋼板梁和鋼桁梁橋課件21第二節(jié)鋼板梁橋2下承式板梁橋主要承重結(jié)構(gòu)是兩片工字形板梁。在兩片主梁之間，設(shè)置有由縱梁、橫梁及縱梁之間的聯(lián)結(jié)系組成的橋面系(floorsystem）

大大縮小了建筑高度(自軌底至梁底)。

第二節(jié)鋼板梁橋2下承式板梁橋

22由于要滿足建筑限界的要求，無法設(shè)置上平縱聯(lián)，故在橫梁與主梁之間，加設(shè)肱板：1肱板對(duì)主梁上翼緣起支撐作用，保證上翼緣及腹板的穩(wěn)定；

2肱板與橫梁連成一片，可起橫聯(lián)的作用。下承式板梁橋與上承式板梁橋相比，在結(jié)構(gòu)方面增加了橋面系，因此用料較多，制造也費(fèi)工；由于它的寬大，無法整孔運(yùn)送，因此，增添了運(yùn)輸與架梁的工作量。所以，當(dāng)鐵路橋梁采用板梁橋時(shí)，應(yīng)盡可能不采用下承式而采用上承式。

由于要滿足建筑限界的要求，無法設(shè)置上平縱聯(lián)，故在橫梁233．結(jié)合梁橋3結(jié)合梁用剪力鍵或抗剪結(jié)合器(shearconnector)或其他方法將混凝土橋面板與其下的鋼板梁結(jié)與成整體的梁式結(jié)構(gòu)，稱為結(jié)合梁橋。

在結(jié)合梁橋中，混凝土橋面板參與鋼板梁上翼緣受匝，更高了橋梁的抗彎能力，從而可以節(jié)省用鋼量或降低建筑高度。試驗(yàn)證明，結(jié)合梁承受超載的潛力比鋼梁要大。

城市立交橋中經(jīng)常采用結(jié)合梁，可以加快施工進(jìn)度，減少對(duì)所跨越道路的干擾。3．結(jié)合梁橋3結(jié)合梁24使混凝土板與鋼板梁結(jié)合牢固的措施是：

在鋼板梁上翼緣板面上設(shè)置剪力鍵(抗剪結(jié)合器）

剪力鍵的型式多樣：1可采用一小段型鋼；2可采用特制的抗剪聯(lián)結(jié)銷，俗稱大頭栓，形如螺栓，但無螺紋，一端有一圓頭，用以阻止混凝土板豎向脫離鋼板翼緣。使混凝土板與鋼板梁結(jié)合牢固的措施是：25二、鋼板梁橋的計(jì)算（以鐵路上承式板梁橋?yàn)槔┥铣惺桨辶簶蚴怯芍髁?、上平縱聯(lián)和下平縱聯(lián)、端橫聯(lián)和中間橫聯(lián)等組成的空間結(jié)構(gòu)。作用荷載主要有：豎向荷載(恒載和活載)和橫向荷載(包括風(fēng)力、列車搖擺力，在彎道上的橋還承受離心力)。

將橋跨結(jié)構(gòu)作為空間結(jié)構(gòu)來進(jìn)行內(nèi)力分析是比較繁雜的。在設(shè)計(jì)實(shí)踐中，通常采用簡化的計(jì)算方法，即把橋跨結(jié)構(gòu)劃分為若干個(gè)平面結(jié)構(gòu)，每個(gè)平面結(jié)構(gòu)只承受作用在該平面內(nèi)的荷載。

二、鋼板梁橋的計(jì)算（以鐵路上承式板梁橋?yàn)槔?/p>

26根據(jù)簡化：1豎向荷載則由主梁承受，并經(jīng)支座傳給墩臺(tái)；

2橫向荷載則由上、下平縱聯(lián)承受。

計(jì)算時(shí)將上平縱聯(lián)視作一個(gè)簡支的水平桁架，兩端支承在端橫聯(lián)上。主梁上翼緣是該桁架的弦桿，平縱聯(lián)的斜桿和橫撐是該桁架的腹桿。

把下平縱聯(lián)也看作一個(gè)簡支的水平桁架，它是由主梁的下翼緣和平縱聯(lián)的斜桿及橫撐所組成。根據(jù)簡化：27作用在上平縱聯(lián)的橫向水平力：列車、橋面、主梁上半部所受的風(fēng)力和列車搖擺力(列車搖擺力不與風(fēng)力同時(shí)計(jì)算)。作用在下平縱聯(lián)的橫向水平力：只有主梁下半部所承受的風(fēng)力。

由下平縱聯(lián)傳至主梁兩端的橫向反力將直接傳給支座。

由上平縱聯(lián)傳到梁兩端的橫向反力將通過端橫聯(lián)再傳給支座。作用在上平縱聯(lián)的橫向水平力：281．板梁橋主要尺寸的擬定

板梁橋的主要尺寸是指：計(jì)算跨度主梁高度主梁中心距(1)計(jì)算跨度1．板梁橋主要尺寸的擬定

板梁橋的主要29(2)主梁高度主梁高度A根據(jù)下列條件來決定：①用鋼量最省；②主梁的豎向剛度(跨中撓度)應(yīng)滿足規(guī)范要求；③盡量使腹板寬度小于供貨方便的鋼板寬度，以避免不必要的拼接(splice)或裁切；④橋跨的建筑高度盡可能減?。虎萘旱目偝叽缭谶\(yùn)輸限界之內(nèi)；⑥為便于工廠制造，跨度相近的板梁(例如20m和24m的板梁)可采用相同的腹板寬度。從用料經(jīng)濟(jì)方面來考慮，根據(jù)理論推導(dǎo)并總結(jié)過去的設(shè)計(jì)資料，主梁的經(jīng)濟(jì)高度可用下

(2)主梁高度

30從用料經(jīng)濟(jì)方面來考慮，根據(jù)理論推導(dǎo)并總結(jié)過去的設(shè)計(jì)資料，主梁的經(jīng)濟(jì)高度可用下式：從用料經(jīng)濟(jì)方面來考慮，根據(jù)理論推導(dǎo)并總結(jié)過去的設(shè)計(jì)資31從滿足豎向剛度，可得容許最小高度，按撓跨比小于1/800可推出下式：從滿足豎向剛度，可得容許最小高度，按撓跨比小于1/832(3)主梁中心距確定主梁中心距時(shí)應(yīng)考慮下列幾個(gè)方面的問題：

①橋枕的合理跨度橋枕的合理跨度大致在2．0—2．5m。②為避免橋跨結(jié)構(gòu)在水平力作用下產(chǎn)生橫向傾覆，且具有必要的橫向剛度，要求主梁中心距不能太小。規(guī)范要求：兩主梁中心距不宜小于跨度的1/15，且不應(yīng)小于2m。

③應(yīng)考慮用鐵路架橋機(jī)整孔架設(shè)的可能性。

考慮了上述幾方面的因素，我國鐵路上承式板梁橋的主梁中心距定為2m。

(3)主梁中心距

332主梁計(jì)算包括：內(nèi)力計(jì)算、截面的選擇和驗(yàn)算、加勁肋的計(jì)算等。在選定主梁截面時(shí)，需要考慮強(qiáng)度、穩(wěn)定(板的局部穩(wěn)定和梁的總體穩(wěn)定)和剛度三個(gè)方面的問題。

2主梁計(jì)算

34(1)主梁內(nèi)力計(jì)算沿梁選取若干截面(例如將梁分成8等份)，算出各截面處因恒載和活載產(chǎn)生的最大彎矩M和最大剪力Q。

(2)主梁截面選擇主梁截面選擇包括確定腹板和翼緣板的尺寸。腹板厚度一般可選用10mm或12mm，按照規(guī)范，主要構(gòu)件所用鋼板厚度不宜小于10mm，以免銹蝕后對(duì)截面削弱過大；對(duì)跨度等于或大于16m的焊接板梁，腹板厚度不宜小于12mm，以減小焊接所引起的變形。(1)主梁內(nèi)力計(jì)算35(3)截面應(yīng)力驗(yàn)算

按上述步驟所選定的主梁截面尺寸只是初步的，尚需進(jìn)行較精細(xì)的應(yīng)力驗(yàn)算。內(nèi)容包括主梁彎曲應(yīng)力、剪應(yīng)力、換算應(yīng)力的驗(yàn)算和疲勞強(qiáng)度的驗(yàn)算。(3)截面應(yīng)力驗(yàn)算

按上述步驟36

(4)變截面梁可改變翼緣板的寬度或厚度來改變梁的截面。(5)翼緣與腹板的連接焊縫計(jì)算(6)梁的總體穩(wěn)定

(7)主梁的局部穩(wěn)定和腹板中加勁肋的布置

(4)變截面梁37主梁的翼緣和腹板都是薄板，在外力作用下，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，則在梁中最大應(yīng)力尚未達(dá)到屈服強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)尚未喪失總體穩(wěn)定之前，其翼緣或腹板可能局部出現(xiàn)翹曲(warp)而過早喪失穩(wěn)定。

對(duì)于受壓翼緣板，其局部穩(wěn)定性取決于翼緣伸出肢的寬度(自腹板中心算起)對(duì)厚度的比值。對(duì)于腹板，為防止其在外力作用下喪失局部穩(wěn)定，通常用加勁肋來增強(qiáng)其剛度。

加勁肋本身應(yīng)具有足夠的剛度來支持腹板，使其在加勁肋處不發(fā)生翹曲。主梁的翼緣和腹板都是薄板，在外力作用下，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)38第三節(jié)簡支鋼桁梁橋一、各組成部分及其作用鋼桁梁的組成：1橋面2橋面系3主桁架4聯(lián)結(jié)系5制動(dòng)撐架6支座。

第三節(jié)簡支鋼桁梁橋39第六章-_簡支鋼板梁和鋼桁梁橋課件40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(chord)、下弦桿、腹桿(webmember)及節(jié)點(diǎn)(node或joint)組成。傾斜的腹桿稱為斜桿，豎直的腹桿稱為豎桿。桿件交匯的地方稱為節(jié)點(diǎn)，縱向兩節(jié)點(diǎn)之間稱為節(jié)間，用節(jié)點(diǎn)板(gussetplate)及高強(qiáng)螺栓連接各主桁桿件。

橋面系由縱梁、橫梁及縱梁間的聯(lián)結(jié)系組成。

41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，再由橫梁傳給主桁節(jié)點(diǎn)，然后通過主桁的受力傳給支座，最后由支座傳給墩臺(tái)及基礎(chǔ)。豎向荷載的傳力途徑是：42鋼桁梁除承受豎向荷載外，還承受橫向水平荷載(風(fēng)力、列車橫向搖擺力和曲線橋上的離心力)。由水平縱向聯(lián)結(jié)系直接承擔(dān)并向下傳遞。在兩片主桁對(duì)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(gè)水平桁架，叫做水平縱向聯(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)；在下弦平面的平縱聯(lián)，稱為下平縱聯(lián)；

鋼桁梁除承受豎向荷載外，還承受橫向水平荷載(風(fēng)力、列車43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(tái)；上平縱聯(lián)兩端則支承在橋門架(portalbracing)頂端(橋門架由兩根端斜桿及其間的撐桿組成)，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(tái)。為增加橋跨結(jié)構(gòu)橫向剛度，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撐桿(稱為楣桿)，組成中間橫聯(lián)，其幾何圖式與橋門架相似。

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(tái)；

44第六章-_簡支鋼板梁和鋼桁梁橋課件45二、主桁的幾何圖式常用的主桁幾何圖式見下圖

二、主桁的幾何圖式

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圖(a)表示的幾何圖式稱為三角型腹桿體系，是在華侖桁架(WarrenTruss，即該圖中去掉所有豎桿后形成的桁架)的基礎(chǔ)上再分形成的。具有這種圖式的桁梁橋構(gòu)造簡單，部件類型較少，適應(yīng)設(shè)計(jì)定型化，有利于制造與安裝.圖(b)中斜桿的布置有所變化，該類桁架稱為豪式(Howe)桁架。在豎向荷載作用下，圖(b)的豎桿較圖(a)的豎桿受力大，受壓斜桿的數(shù)量也較多，而且弦桿內(nèi)力在每個(gè)節(jié)間都有變化，因而圖(b)采用相對(duì)較少。

圖(a)表示的幾何圖式稱為三角型腹桿體系，是在47圖(c)一圖(e)為幾種上承式桁梁的幾何圖式。對(duì)于中等跨度的上承式桁梁橋，其主桁圖式常用圖(c)，較少采用圖(d)，這是因?yàn)閳D(d)的端豎桿要傳遞較大的支承反力，且用料較多。對(duì)于小跨度的桁梁橋，也可做成圖(e)所示的結(jié)構(gòu)型式。圖(c)一圖(e)為幾種上承式桁梁的幾何圖式。48對(duì)于特大跨度的桁梁，為同時(shí)滿足:1橋梁工廠適應(yīng)節(jié)長為8m的桁梁制造設(shè)備。2保持斜桿適當(dāng)?shù)膬A度.3桁梁橋的豎向剛度要求。圖(g)或圖(h)可用作大跨度或特大跨度桁梁的圖式。圖(g)稱為再分式，圖(h)稱為米字型。

對(duì)于特大跨度的桁梁，為同時(shí)滿足:

49第六章-_簡支鋼板梁和鋼桁梁橋課件50三、主桁的主要尺寸及桿件截面形式

主桁的主要尺寸是指：主桁高度(簡稱桁高)、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(duì)桁梁橋的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起著重要作用。(1)桁高從用鋼量;撓度;滿足建筑限界的要求。(2)節(jié)間長度節(jié)間長度對(duì)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，主桁腹桿也相應(yīng)變短。一般下承式桁梁節(jié)間長度為5．5—12m，或?yàn)殍旄叩?．8—1．2倍。(3)斜桿傾度斜桿傾度影響到節(jié)點(diǎn)構(gòu)造。斜度設(shè)置不當(dāng)，不僅會(huì)影響節(jié)點(diǎn)板的形狀及尺寸，而且使斜桿位置難以布置在靠近節(jié)點(diǎn)中心處，以致削弱節(jié)點(diǎn)平面外剛度，增加節(jié)點(diǎn)平面內(nèi)的剛度。根據(jù)以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，斜桿軸線與豎直線的交角以在30一50度范圍內(nèi)為宜。(4)主桁的中心距主桁的中心距與桁梁橋的橫向剛度有關(guān)。為了保證橋梁的橫向剛度，主桁的中心距不應(yīng)小于跨長的1／20。對(duì)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(duì)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)

三、主桁的主要尺寸及桿件截面形式

主桁的主要尺寸是指：51主桁的主要尺寸:主桁高度(簡稱桁高)、節(jié)間長度、斜桿傾度及兩主桁的中心距。(1)桁高從用鋼量;撓度;滿足建筑限界的要求。(2)節(jié)間長度節(jié)間長度對(duì)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，主桁腹桿也相應(yīng)變短。一般下承式桁梁節(jié)間長度為5.5—12m，或?yàn)殍旄叩?.8—1.2倍。

主桁的主要尺寸:52(3)斜桿傾度斜桿傾度影響到節(jié)點(diǎn)構(gòu)造。斜度設(shè)置不當(dāng)，不僅會(huì)影響節(jié)點(diǎn)板的形狀及尺寸，而且使斜桿位置難以布置在靠近節(jié)點(diǎn)中心處，以致削弱節(jié)點(diǎn)平面外剛度，增加節(jié)點(diǎn)平面內(nèi)的剛度。根據(jù)以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，斜桿軸線與豎直線的交角以在30一50度范圍內(nèi)為宜。(4)主桁的中心距

主桁的中心距與桁梁橋的橫向剛度有關(guān)。為了保證橋梁的橫向剛度，主桁的中心距不應(yīng)小于跨長的1/20.對(duì)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(duì)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).

(3)斜桿傾度53(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(duì)較小的壓桿。

箱形截面對(duì)兩個(gè)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(shí)比較費(fèi)工，焊接變形也較難控制和修整。用于內(nèi)力較大和長細(xì)比較大的壓桿或拉一壓桿件。

(5)主桁桿件的截面形式

54四桁梁內(nèi)力分析的基本原理鋼桁梁的實(shí)際工作狀況：

剛性節(jié)點(diǎn)的空間結(jié)構(gòu)是高次靜不定靜結(jié)構(gòu)?？刹捎每臻g整體分析方法。常用計(jì)算圖式的假定-鉸接平面結(jié)構(gòu)：

將鋼桁梁劃分為若干個(gè)平面結(jié)構(gòu)，鉸接節(jié)點(diǎn)，每個(gè)平面只承受作用于該平面內(nèi)荷載的影響。

主應(yīng)力與次應(yīng)力

四桁梁內(nèi)力分析的基本原理55第六章-_簡支鋼板梁和鋼桁梁橋課件56簡化計(jì)算誤差主要表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面：①由于主桁弦桿變形所引起的平縱聯(lián)桿件的內(nèi)力。②橋面系的縱、橫梁和主桁弦桿的共同作用。③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(dòng)時(shí)，豎桿的上端和下端均將產(chǎn)生力矩。在設(shè)計(jì)豎桿時(shí)，應(yīng)考慮此力矩的影響。簡化計(jì)算誤差主要表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面：57

④次應(yīng)力。主桁各桿件是用高強(qiáng)度螺栓緊固在節(jié)點(diǎn)板上，相當(dāng)于剛性連接，桿端難以自由轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)主桁在荷載作用下發(fā)生變形而節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，連接在同一節(jié)點(diǎn)的各桿件之間的夾角不能變化，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(secondarystress)。

④次應(yīng)力。58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）59第六章-_簡支鋼板梁和鋼桁梁橋課件60第六章-_簡支鋼板梁和鋼桁梁橋課件61第六章-_簡支鋼板梁和鋼桁梁橋課件62第六章-_簡支鋼板梁和鋼桁梁橋課件63五、主桁桿件內(nèi)力計(jì)算要點(diǎn)

按照鉸接桁架計(jì)算各類作用下各桿件的內(nèi)力。桿件恒載內(nèi)力(軸向力)的計(jì)算，可參照現(xiàn)有設(shè)計(jì)資料，先估算作用在橋跨結(jié)構(gòu)上的恒載(主桁、橋面系和橋面的重力)，然后按平面桁架進(jìn)行。在計(jì)算活載內(nèi)力之前，需先繪制各桿件的內(nèi)力影響線并計(jì)算相應(yīng)影響線面積。五、主桁桿件內(nèi)力計(jì)算要點(diǎn)

按照鉸接桁架計(jì)算各類作用下64第六章-_簡支鋼板梁和鋼桁梁橋課件65六、連續(xù)鋼桁梁橋的特點(diǎn)

連續(xù)桁架橋具有下列優(yōu)點(diǎn)：①便于采用伸臂法架設(shè)鋼梁。②具有較大的豎向剛度和橫向剛度。③用鋼量較省。④易于修復(fù)。連續(xù)桁架橋的不足：①基礎(chǔ)沉降會(huì)使桿件內(nèi)力發(fā)生變化。②制動(dòng)墩受力較大，橋墩及基礎(chǔ)尺寸也增大。

六、連續(xù)鋼桁梁橋的特點(diǎn)

連續(xù)桁架橋具有下列優(yōu)點(diǎn)：

66第四節(jié)鋼橋制造及架設(shè)

一鋼橋制造鋼橋制造應(yīng)以橋梁的技術(shù)設(shè)計(jì)圖紙為依據(jù)，繪制施工詳圖。

鋼橋計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)和計(jì)算機(jī)一體化制造(CIM)得到重視，以數(shù)值控制為中心的能自動(dòng)制圖、自動(dòng)氣割、自動(dòng)制孔的所謂數(shù)控機(jī)床已逐步付諸實(shí)用。目前橋梁工廠采用數(shù)控鉆床和微機(jī)數(shù)控多頭切割機(jī)見圖6．13和圖6．14。

第四節(jié)鋼橋制造及架設(shè)

一鋼橋制造

67常規(guī)鋼橋制造包括下列工藝過程：作樣、號(hào)料、切割、矯正、邊緣加工、制孔、組焊、焊接、整形、檢驗(yàn)、試裝等。

常規(guī)鋼橋制造包括下列工藝過程：

68二、鋼橋架設(shè)

目前，常采用的架設(shè)方法：懸(伸)臂法、拖拉法(或頂推法)、浮運(yùn)法等。二、鋼橋架設(shè)

目前，常采用的架設(shè)方法：691懸(伸)臂法1懸(伸)臂法70降低鋼梁安裝應(yīng)力和梁端撓度，幾種常用的措施如下：(1)臨時(shí)加固懸臂支點(diǎn)附近的桿件或梁體(2)吊索塔架

(3)墩旁托架(4)半懸臂拼裝

降低鋼梁安裝應(yīng)力和梁端撓度，幾種常用的措施如下：712．拖拉法架設(shè)鋼梁

采用拖拉法架設(shè)鋼梁是將鋼梁在橋頭路基或臨時(shí)贗架上進(jìn)行拼裝，并在鋼梁下安設(shè)“上滑道”，而在路基或贗架、墩臺(tái)頂面安置“下滑道”，然后通過滑車組、絞車等牽引設(shè)備，沿橋軸縱向拖拉鋼梁至預(yù)定的橋孔。最后拆除附屬設(shè)備，落梁就位。

2．拖拉法架設(shè)鋼梁

采用拖拉法架設(shè)鋼梁是將鋼梁在橋頭路基或臨722．拖拉法架設(shè)鋼梁

2．拖拉法架設(shè)鋼梁

733．浮運(yùn)法架設(shè)鋼梁浮運(yùn)架設(shè)法是在橋位岸邊，將鋼梁拼裝成整孔后，利用碼頭把鋼梁滾移到浮船上，再浮運(yùn)至預(yù)定架設(shè)的橋孔上落梁就位。

3．浮運(yùn)法架設(shè)鋼梁

74大型浮吊(noatingcrane)的起吊能力大，使鋼橋的大段或整體吊裝成為可能，在橋梁施工中具有廣闊的應(yīng)用前景。大型浮吊(noatingcrane)的起吊能力大，使鋼橋的75第六章-_簡支鋼板梁和鋼桁梁橋課件76第六章-_簡支鋼板梁和鋼桁梁橋課件77第一節(jié)鋼橋概述鐵：工業(yè)純鐵：含碳量通常在0.008%以下生鐵(或鑄鐵)：含碳量通常在2.11%~5%，根據(jù)碳的存在形式，生鐵分為白口鐵（碳化物）和灰口鐵（石墨）

鋼：含碳量通常在2.11%以下的合金。以上各類鐵金屬材料的分類標(biāo)準(zhǔn)各國并不一致第一節(jié)鋼橋概述78鋼材的優(yōu)點(diǎn):1抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度均較高:

減小截面尺寸，重量較輕，建筑高度較小2材質(zhì)較為均勻:

強(qiáng)度變異性不大，容許應(yīng)力較高3明顯的屈服臺(tái)階:

結(jié)構(gòu)在破壞前發(fā)生顯著變形，發(fā)出預(yù)警因此，鋼橋具有很大的跨越能力和良好的使用功能鋼材的優(yōu)點(diǎn):79鋼橋的基本特點(diǎn)是：

①橋梁構(gòu)件特別適合用工業(yè)化方法來制造，便于運(yùn)輸，工地架設(shè)或安裝(erection)速度快，施工工期較短；②在受到損傷后，易于修復(fù)和更換；③普通鋼材的耐候性差、易銹蝕，鐵路鋼橋采用明橋面時(shí)噪聲大，維護(hù)費(fèi)用較高，材料價(jià)格較高。鋼橋的基本特點(diǎn)是：801上承或下承式簡支鋼板梁多用于中小跨度的鐵路橋2上承或下承式簡支(或連續(xù))鋼桁架梁常用于較大跨度鐵路橋(通常在60-200m跨度以內(nèi))3鋼斜拉橋常用于大跨度在公路橋4鋼懸索橋常用于大跨度在公路橋5鋼-混凝土結(jié)合梁橋多用于城市橋梁本章主要介紹鐵路橋1上承或下承式簡支鋼板梁81一鋼橋所用的材料鋼橋所用的鋼種主要是低碳鋼和低合金鋼兩類。

低碳鋼是指含碳量為0．03％一0．25％的鋼；低合金鋼是指各種合金元素總含量不超過3％的鋼。

用來制造鋼橋的鋼又稱橋梁鋼，可視其為結(jié)構(gòu)鋼的一種。所選用的鋼材，既要能適應(yīng)制造工藝要求，又要能滿足使用要求。一鋼橋所用的材料82鋼的化學(xué)成分：指鋼中的各種合金元素的多少。合金元素有碳、錳、硅等，強(qiáng)度較高的鋼還包含微量元素鉻、鎳、釩、鈮、氮等。有害雜質(zhì)為硫、磷，其含量需加以限制。

鋼的化學(xué)成分：83鋼的主要力學(xué)性能指標(biāo)有強(qiáng)度、延伸率、斷面收縮率、冷彎和沖擊韌性。鋼的主要力學(xué)性能指標(biāo)有強(qiáng)度、延伸率、斷面收縮率、冷彎和沖擊韌84(1)強(qiáng)度強(qiáng)度指標(biāo)是彈性極限、屈服強(qiáng)度(或屈服點(diǎn))極限強(qiáng)度。(2)變形包括延伸率、斷面收縮率、冷彎。(3)韌性鋼材的韌性包括沖擊韌性和斷裂韌性，指鋼材在塑性變形和斷裂全過程中吸收能量的能力，是鋼材強(qiáng)度和塑性指標(biāo)的綜合表現(xiàn)。

脆性轉(zhuǎn)變溫度時(shí)的沖擊值是橋梁用鋼的低溫沖擊要求標(biāo)準(zhǔn)值。(1)強(qiáng)度85第六章-_簡支鋼板梁和鋼桁梁橋課件86(4)疲勞

動(dòng)荷載作用下，結(jié)構(gòu)存在微小的缺陷而導(dǎo)致應(yīng)力集中，這些潛在裂源點(diǎn)容易產(chǎn)生裂紋。循環(huán)次數(shù)的增加，裂紋會(huì)逐漸擴(kuò)展，最后導(dǎo)致鋼橋斷裂。這種現(xiàn)象稱為疲勞。結(jié)構(gòu)出現(xiàn)肉眼可見裂紋前能承受荷載循環(huán)作用的次數(shù)(通長為200萬次)，工程上稱為結(jié)構(gòu)或材料的疲勞壽命。影響鋼橋疲勞壽命的因素很多，材質(zhì)是重要的因素之一。(4)疲勞

動(dòng)荷載作用下，結(jié)構(gòu)存在微小的缺陷而導(dǎo)致87按以前的習(xí)慣叫法：我國橋梁用鋼系列按屈服點(diǎn)大致分成三級(jí)。240MPa級(jí)的有3號(hào)鋼(A3q)、16橋(16q)；340MPa級(jí)的有16錳橋(16Mnq)、14錳鈮橋(14MnNbq)；420MPa級(jí)的有15錳釩氮橋(15MnVNq-A，-B，-C)碳素鋼，按其質(zhì)地軟硬程度，從1—7，分為7個(gè)號(hào)，號(hào)碼越大者越硬。還按供貨條件，只保證機(jī)械性能者用A(或甲)表示，只保證化學(xué)成分者用B(或乙)表示，對(duì)機(jī)械性能和化學(xué)成分均需保證者用C(或特)表示。橋梁鋼，還在鋼號(hào)后加一個(gè)q(或橋)字。對(duì)于低合金鋼，是先列平均含碳量(以0．01％為單位)，然后依次列出其主要合金元素。若某合金元素平均含量不大于1．5％，在該元素之后就不加數(shù)字，若某合金元素平均含量是1．5％一2．5％，就在該元素之后加注2字。按以前的習(xí)慣叫法：88按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，牌號(hào)表達(dá)方式為：

以代表屈服強(qiáng)度的拼音字母“Q”開頭，后接屈服強(qiáng)度(以MPa為單位)，再接表示質(zhì)量等級(jí)、脫氧方法等的符號(hào)。

低碳鋼有Q195、Q215、Q235、Q255及Q275共5種，常用者是Q235(即A3鋼)。質(zhì)量等級(jí)分為A、B、C、D，共4級(jí)。對(duì)于A級(jí)，無韌性要求；對(duì)于B、C、D，均需用夏比V形缺口(CharpyV-notch)試件做沖擊試驗(yàn)。

低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，計(jì)有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460；常用者是Q345(即16Mn鋼)。質(zhì)量分為A、B、C、D、E共5級(jí)。對(duì)于A級(jí)，無韌性要求；對(duì)于B、C、D、E，均需用夏比(V形缺口)試件做試驗(yàn)。對(duì)橋梁鋼，另行制訂了國標(biāo)<<橋梁用結(jié)構(gòu)鋼》，常用者為Q345q系列鋼(C、D、E三個(gè)等級(jí))。按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，牌號(hào)表達(dá)方式為：89除碳素鋼和低合金鋼外，

低合金超高強(qiáng)度鋼(HighStrengthSteel,簡稱HSS)，其屈服強(qiáng)度大于700MPa。

耐候鋼(weatheringsteel)

高性能鋼(HighPerformanceSteel，簡稱HPS)它不僅保持了較高的強(qiáng)度，而且在材料的抗腐蝕和耐候性能、可焊性、抗斷裂和疲勞性能等方面都比傳統(tǒng)鋼材有明顯的提高和改善。

有些國家(包括我國)也曾試用鋁合金和玻璃鋼作建橋材料，特點(diǎn)是重量輕，耐腐蝕性好，但彈性模量和強(qiáng)度低，造價(jià)高。除碳素鋼和低合金鋼外，90二、鋼橋的連接鋼橋連接有鉚接、焊接和高強(qiáng)度螺栓連接(栓接)三種

1．鉚接(rivetconnection)

鉚接是鋼橋連接的傳統(tǒng)方式，使用歷史很長。第二次世界大戰(zhàn)后，鋼梁制造引進(jìn)了焊接技術(shù)。焊接結(jié)構(gòu)的截面無孔削弱，比鉚接結(jié)構(gòu)省料，加工快，且可改善工作環(huán)境(但在野外惡劣天氣下作業(yè)時(shí)受到一定的限制)。鉚接逐步被取代。二、鋼橋的連接1．鉚接(rivetconnection)912焊接焊接材料有焊絲、焊條、熔劑。焊縫的力學(xué)性能均要求不低于母材。鋼橋上主要應(yīng)用電弧焊(埋弧自動(dòng)焊，氣體保護(hù)焊)，采用的焊縫型式主要有兩種，即熔透的對(duì)接焊縫和不熔透的貼角焊縫，見圖6．3。焊接方法有自動(dòng)焊、半自動(dòng)焊和手工焊。在鋼橋的工廠焊接工作中，大量采用自動(dòng)焊和半自動(dòng)焊。2焊接923栓接

高強(qiáng)度螺栓、螺母、墊圈-合稱為連接副。直徑：M12-M36，長度35-300mm；

鋼橋中常用M22M24M27M30高強(qiáng)度螺栓主要有12.9級(jí)、10.9級(jí)、8.8級(jí)。10.9級(jí)在橋梁中最常用。

高強(qiáng)度螺栓施擰工藝很重要。常用扭矩法。3栓接

高強(qiáng)度螺栓、螺母、墊圈-合稱為連接副。93第六章-_簡支鋼板梁和鋼桁梁橋課件94鐵路橋梁：目前基本上在跨度96m以下很少新建鋼梁橋，以前大致在20-40m跨度采用鋼板梁，48——96m多用鋼桁梁。

目前跨度大于96m的鐵路橋或公鐵兩用橋，以連續(xù)鋼桁梁為主，例如，跨越長江的武漢長江大橋、南京長江大橋、九江長江大橋、蕪湖長江大橋等。其他型式的鐵路鋼橋，如鋼桁拱、鋼管混凝土拱和斜拉橋等，應(yīng)用有限。在鐵路鋼橋發(fā)展過程中，也曾采用過箱形簡支梁、剛性梁柔性拱、斜腿剛構(gòu)(等結(jié)構(gòu)型式。公路鋼橋：

在80年代及以前數(shù)量十分有限。近20余年來，鋼橋得到迅猛發(fā)展，主要結(jié)構(gòu)型式是拱橋、懸索橋和斜拉橋。鐵路橋梁：95第二節(jié)鋼板梁橋一、常用的幾種板梁橋1．上承式板梁橋

第二節(jié)鋼板梁橋一、常用的幾種板梁橋

96第三節(jié)鋼板梁橋“明橋面”橋面主要由橋枕、護(hù)木、正軌等組成。

橋枕下刻槽，擱置于主梁上，用鉤螺栓與主梁上翼緣扣緊，以免行車時(shí)橋枕跳動(dòng)。橋枕間的凈距，不宜超過21cm，這是為了當(dāng)列車在橋上掉道時(shí)，車輪不致卡于兩橋枕之間，列車還能在橋枕上繼續(xù)滾動(dòng)前進(jìn).

橋面上除正軌外，還設(shè)有護(hù)軌。護(hù)軌兩端應(yīng)延伸到橋臺(tái)以外一段距離，并彎向軌道中心。護(hù)軌的作用就是當(dāng)列車掉道后，用以控制車輪前進(jìn)的方向，避免發(fā)生翻車事故。在橋枕兩端設(shè)有護(hù)木，用螺栓與橋枕連牢，護(hù)木的作用是固定橋枕之間的相對(duì)位置。上第三節(jié)鋼板梁橋“明橋面”97第六章-_簡支鋼板梁和鋼桁梁橋課件98第二節(jié)鋼板梁橋2下承式板梁橋主要承重結(jié)構(gòu)是兩片工字形板梁。在兩片主梁之間，設(shè)置有由縱梁、橫梁及縱梁之間的聯(lián)結(jié)系組成的橋面系(floorsystem）

大大縮小了建筑高度(自軌底至梁底)。

第二節(jié)鋼板梁橋2下承式板梁橋

99由于要滿足建筑限界的要求，無法設(shè)置上平縱聯(lián)，故在橫梁與主梁之間，加設(shè)肱板：1肱板對(duì)主梁上翼緣起支撐作用，保證上翼緣及腹板的穩(wěn)定；

2肱板與橫梁連成一片，可起橫聯(lián)的作用。下承式板梁橋與上承式板梁橋相比，在結(jié)構(gòu)方面增加了橋面系，因此用料較多，制造也費(fèi)工；由于它的寬大，無法整孔運(yùn)送，因此，增添了運(yùn)輸與架梁的工作量。所以，當(dāng)鐵路橋梁采用板梁橋時(shí)，應(yīng)盡可能不采用下承式而采用上承式。

由于要滿足建筑限界的要求，無法設(shè)置上平縱聯(lián)，故在橫梁1003．結(jié)合梁橋3結(jié)合梁用剪力鍵或抗剪結(jié)合器(shearconnector)或其他方法將混凝土橋面板與其下的鋼板梁結(jié)與成整體的梁式結(jié)構(gòu)，稱為結(jié)合梁橋。

在結(jié)合梁橋中，混凝土橋面板參與鋼板梁上翼緣受匝，更高了橋梁的抗彎能力，從而可以節(jié)省用鋼量或降低建筑高度。試驗(yàn)證明，結(jié)合梁承受超載的潛力比鋼梁要大。

城市立交橋中經(jīng)常采用結(jié)合梁，可以加快施工進(jìn)度，減少對(duì)所跨越道路的干擾。3．結(jié)合梁橋3結(jié)合梁101使混凝土板與鋼板梁結(jié)合牢固的措施是：

在鋼板梁上翼緣板面上設(shè)置剪力鍵(抗剪結(jié)合器）

剪力鍵的型式多樣：1可采用一小段型鋼；2可采用特制的抗剪聯(lián)結(jié)銷，俗稱大頭栓，形如螺栓，但無螺紋，一端有一圓頭，用以阻止混凝土板豎向脫離鋼板翼緣。使混凝土板與鋼板梁結(jié)合牢固的措施是：102二、鋼板梁橋的計(jì)算（以鐵路上承式板梁橋?yàn)槔┥铣惺桨辶簶蚴怯芍髁骸⑸掀娇v聯(lián)和下平縱聯(lián)、端橫聯(lián)和中間橫聯(lián)等組成的空間結(jié)構(gòu)。作用荷載主要有：豎向荷載(恒載和活載)和橫向荷載(包括風(fēng)力、列車搖擺力，在彎道上的橋還承受離心力)。

將橋跨結(jié)構(gòu)作為空間結(jié)構(gòu)來進(jìn)行內(nèi)力分析是比較繁雜的。在設(shè)計(jì)實(shí)踐中，通常采用簡化的計(jì)算方法，即把橋跨結(jié)構(gòu)劃分為若干個(gè)平面結(jié)構(gòu)，每個(gè)平面結(jié)構(gòu)只承受作用在該平面內(nèi)的荷載。

二、鋼板梁橋的計(jì)算（以鐵路上承式板梁橋?yàn)槔?/p>

103根據(jù)簡化：1豎向荷載則由主梁承受，并經(jīng)支座傳給墩臺(tái)；

2橫向荷載則由上、下平縱聯(lián)承受。

計(jì)算時(shí)將上平縱聯(lián)視作一個(gè)簡支的水平桁架，兩端支承在端橫聯(lián)上。主梁上翼緣是該桁架的弦桿，平縱聯(lián)的斜桿和橫撐是該桁架的腹桿。

把下平縱聯(lián)也看作一個(gè)簡支的水平桁架，它是由主梁的下翼緣和平縱聯(lián)的斜桿及橫撐所組成。根據(jù)簡化：104作用在上平縱聯(lián)的橫向水平力：列車、橋面、主梁上半部所受的風(fēng)力和列車搖擺力(列車搖擺力不與風(fēng)力同時(shí)計(jì)算)。作用在下平縱聯(lián)的橫向水平力：只有主梁下半部所承受的風(fēng)力。

由下平縱聯(lián)傳至主梁兩端的橫向反力將直接傳給支座。

由上平縱聯(lián)傳到梁兩端的橫向反力將通過端橫聯(lián)再傳給支座。作用在上平縱聯(lián)的橫向水平力：1051．板梁橋主要尺寸的擬定

板梁橋的主要尺寸是指：計(jì)算跨度主梁高度主梁中心距(1)計(jì)算跨度1．板梁橋主要尺寸的擬定

板梁橋的主要106(2)主梁高度主梁高度A根據(jù)下列條件來決定：①用鋼量最??；②主梁的豎向剛度(跨中撓度)應(yīng)滿足規(guī)范要求；③盡量使腹板寬度小于供貨方便的鋼板寬度，以避免不必要的拼接(splice)或裁切；④橋跨的建筑高度盡可能減小；⑤梁的總尺寸在運(yùn)輸限界之內(nèi)；⑥為便于工廠制造，跨度相近的板梁(例如20m和24m的板梁)可采用相同的腹板寬度。從用料經(jīng)濟(jì)方面來考慮，根據(jù)理論推導(dǎo)并總結(jié)過去的設(shè)計(jì)資料，主梁的經(jīng)濟(jì)高度可用下

(2)主梁高度

107從用料經(jīng)濟(jì)方面來考慮，根據(jù)理論推導(dǎo)并總結(jié)過去的設(shè)計(jì)資料，主梁的經(jīng)濟(jì)高度可用下式：從用料經(jīng)濟(jì)方面來考慮，根據(jù)理論推導(dǎo)并總結(jié)過去的設(shè)計(jì)資108從滿足豎向剛度，可得容許最小高度，按撓跨比小于1/800可推出下式：從滿足豎向剛度，可得容許最小高度，按撓跨比小于1/8109(3)主梁中心距確定主梁中心距時(shí)應(yīng)考慮下列幾個(gè)方面的問題：

①橋枕的合理跨度橋枕的合理跨度大致在2．0—2．5m。②為避免橋跨結(jié)構(gòu)在水平力作用下產(chǎn)生橫向傾覆，且具有必要的橫向剛度，要求主梁中心距不能太小。規(guī)范要求：兩主梁中心距不宜小于跨度的1/15，且不應(yīng)小于2m。

③應(yīng)考慮用鐵路架橋機(jī)整孔架設(shè)的可能性。

考慮了上述幾方面的因素，我國鐵路上承式板梁橋的主梁中心距定為2m。

(3)主梁中心距

1102主梁計(jì)算包括：內(nèi)力計(jì)算、截面的選擇和驗(yàn)算、加勁肋的計(jì)算等。在選定主梁截面時(shí)，需要考慮強(qiáng)度、穩(wěn)定(板的局部穩(wěn)定和梁的總體穩(wěn)定)和剛度三個(gè)方面的問題。

2主梁計(jì)算

111(1)主梁內(nèi)力計(jì)算沿梁選取若干截面(例如將梁分成8等份)，算出各截面處因恒載和活載產(chǎn)生的最大彎矩M和最大剪力Q。

(2)主梁截面選擇主梁截面選擇包括確定腹板和翼緣板的尺寸。腹板厚度一般可選用10mm或12mm，按照規(guī)范，主要構(gòu)件所用鋼板厚度不宜小于10mm，以免銹蝕后對(duì)截面削弱過大；對(duì)跨度等于或大于16m的焊接板梁，腹板厚度不宜小于12mm，以減小焊接所引起的變形。(1)主梁內(nèi)力計(jì)算112(3)截面應(yīng)力驗(yàn)算

按上述步驟所選定的主梁截面尺寸只是初步的，尚需進(jìn)行較精細(xì)的應(yīng)力驗(yàn)算。內(nèi)容包括主梁彎曲應(yīng)力、剪應(yīng)力、換算應(yīng)力的驗(yàn)算和疲勞強(qiáng)度的驗(yàn)算。(3)截面應(yīng)力驗(yàn)算

按上述步驟113

(4)變截面梁可改變翼緣板的寬度或厚度來改變梁的截面。(5)翼緣與腹板的連接焊縫計(jì)算(6)梁的總體穩(wěn)定

(7)主梁的局部穩(wěn)定和腹板中加勁肋的布置

(4)變截面梁114主梁的翼緣和腹板都是薄板，在外力作用下，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，則在梁中最大應(yīng)力尚未達(dá)到屈服強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)尚未喪失總體穩(wěn)定之前，其翼緣或腹板可能局部出現(xiàn)翹曲(warp)而過早喪失穩(wěn)定。

對(duì)于受壓翼緣板，其局部穩(wěn)定性取決于翼緣伸出肢的寬度(自腹板中心算起)對(duì)厚度的比值。對(duì)于腹板，為防止其在外力作用下喪失局部穩(wěn)定，通常用加勁肋來增強(qiáng)其剛度。

加勁肋本身應(yīng)具有足夠的剛度來支持腹板，使其在加勁肋處不發(fā)生翹曲。主梁的翼緣和腹板都是薄板，在外力作用下，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)115第三節(jié)簡支鋼桁梁橋一、各組成部分及其作用鋼桁梁的組成：1橋面2橋面系3主桁架4聯(lián)結(jié)系5制動(dòng)撐架6支座。

第三節(jié)簡支鋼桁梁橋116第六章-_簡支鋼板梁和鋼桁梁橋課件117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(chord)、下弦桿、腹桿(webmember)及節(jié)點(diǎn)(node或joint)組成。傾斜的腹桿稱為斜桿，豎直的腹桿稱為豎桿。桿件交匯的地方稱為節(jié)點(diǎn)，縱向兩節(jié)點(diǎn)之間稱為節(jié)間，用節(jié)點(diǎn)板(gussetplate)及高強(qiáng)螺栓連接各主桁桿件。

橋面系由縱梁、橫梁及縱梁間的聯(lián)結(jié)系組成。

118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，再由橫梁傳給主桁節(jié)點(diǎn)，然后通過主桁的受力傳給支座，最后由支座傳給墩臺(tái)及基礎(chǔ)。豎向荷載的傳力途徑是：119鋼桁梁除承受豎向荷載外，還承受橫向水平荷載(風(fēng)力、列車橫向搖擺力和曲線橋上的離心力)。由水平縱向聯(lián)結(jié)系直接承擔(dān)并向下傳遞。在兩片主桁對(duì)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(gè)水平桁架，叫做水平縱向聯(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)；在下弦平面的平縱聯(lián)，稱為下平縱聯(lián)；

鋼桁梁除承受豎向荷載外，還承受橫向水平荷載(風(fēng)力、列車120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(tái)；上平縱聯(lián)兩端則支承在橋門架(portalbracing)頂端(橋門架由兩根端斜桿及其間的撐桿組成)，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(tái)。為增加橋跨結(jié)構(gòu)橫向剛度，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撐桿(稱為楣桿)，組成中間橫聯(lián)，其幾何圖式與橋門架相似。

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(tái)；

121第六章-_簡支鋼板梁和鋼桁梁橋課件122二、主桁的幾何圖式常用的主桁幾何圖式見下圖

二、主桁的幾何圖式

123

圖(a)表示的幾何圖式稱為三角型腹桿體系，是在華侖桁架(WarrenTruss，即該圖中去掉所有豎桿后形成的桁架)的基礎(chǔ)上再分形成的。具有這種圖式的桁梁橋構(gòu)造簡單，部件類型較少，適應(yīng)設(shè)計(jì)定型化，有利于制造與安裝.圖(b)中斜桿的布置有所變化，該類桁架稱為豪式(Howe)桁架。在豎向荷載作用下，圖(b)的豎桿較圖(a)的豎桿受力大，受壓斜桿的數(shù)量也較多，而且弦桿內(nèi)力在每個(gè)節(jié)間都有變化，因而圖(b)采用相對(duì)較少。

圖(a)表示的幾何圖式稱為三角型腹桿體系，是在124圖(c)一圖(e)為幾種上承式桁梁的幾何圖式。對(duì)于中等跨度的上承式桁梁橋，其主桁圖式常用圖(c)，較少采用圖(d)，這是因?yàn)閳D(d)的端豎桿要傳遞較大的支承反力，且用料較多。對(duì)于小跨度的桁梁橋，也可做成圖(e)所示的結(jié)構(gòu)型式。圖(c)一圖(e)為幾種上承式桁梁的幾何圖式。125對(duì)于特大跨度的桁梁，為同時(shí)滿足:1橋梁工廠適應(yīng)節(jié)長為8m的桁梁制造設(shè)備。2保持斜桿適當(dāng)?shù)膬A度.3桁梁橋的豎向剛度要求。圖(g)或圖(h)可用作大跨度或特大跨度桁梁的圖式。圖(g)稱為再分式，圖(h)稱為米字型。

對(duì)于特大跨度的桁梁，為同時(shí)滿足:

126第六章-_簡支鋼板梁和鋼桁梁橋課件127三、主桁的主要尺寸及桿件截面形式

主桁的主要尺寸是指：主桁高度(簡稱桁高)、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(duì)桁梁橋的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起著重要作用。(1)桁高從用鋼量;撓度;滿足建筑限界的要求。(2)節(jié)間長度節(jié)間長度對(duì)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，主桁腹桿也相應(yīng)變短。一般下承式桁梁節(jié)間長度為5．5—12m，或?yàn)殍旄叩?．8—1．2倍。(3)斜桿傾度斜桿傾度影響到節(jié)點(diǎn)構(gòu)造。斜度設(shè)置不當(dāng)，不僅會(huì)影響節(jié)點(diǎn)板的形狀及尺寸，而且使斜桿位置難以布置在靠近節(jié)點(diǎn)中心處，以致削弱節(jié)點(diǎn)平面外剛度，增加節(jié)點(diǎn)平面內(nèi)的剛度。根據(jù)以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，斜桿軸線與豎直線的交角以在30一50度范圍內(nèi)為宜。(4)主桁的中心距主桁的中心距與桁梁橋的橫向剛度有關(guān)。為了保證橋梁的橫向剛度，主桁的中心距不應(yīng)小于跨長的1／20。對(duì)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(duì)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)

三、主桁的主要尺寸及桿件截面形式

主桁的主要尺寸是指：128主桁的主要尺寸:主桁高度(簡稱桁高)、節(jié)間長度、斜桿傾度及兩主桁的中心距。(1)桁高從用鋼量;撓度;滿足建筑限界的要求。(2)節(jié)間長度節(jié)間長度對(duì)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，主桁腹桿也相應(yīng)變短。一般下承式桁梁節(jié)間長度為5.5—12m，或?yàn)殍旄叩?.8—1.2倍。

主桁的主要尺寸:129(3)斜桿傾度斜桿傾度影響到節(jié)點(diǎn)構(gòu)造。斜度設(shè)置不當(dāng)，不僅會(huì)影響節(jié)點(diǎn)板的形狀及尺寸，而且使斜桿位置難以布置在靠近節(jié)點(diǎn)中心處，以致削弱節(jié)點(diǎn)平面外剛度，增加節(jié)點(diǎn)平面內(nèi)的剛度。根據(jù)以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，斜桿軸線與豎直線的交角以在30一50度范圍內(nèi)為宜。(4)主桁的中心距

主桁的中心距與桁梁橋的橫向剛度有關(guān)。為了保證橋梁的橫向剛度，主桁的中心距不應(yīng)小于跨長的1/20.對(duì)于下承式桁梁橋，