鋼梁的制造和架設方法及案例

鋼梁的制造和架設方法及案例分析《橋梁工程》第八章2第一節(jié)鋼橋概述

一般地，將橋跨結構用鋼制成，無論其墩臺用什么材料建造，均可稱之為鋼橋。與常用的其它建筑材料相比，鋼材是一種抗拉、抗壓和抗剪強度均較高的勻質(zhì)材料，而其重量則相對較輕。因此，鋼橋具有很大的跨越能力。當要建造的橋梁跨度特別大，荷載特別重，采用其它建筑材料來建造橋梁有困難時，一般常采用鋼橋。

鋼橋的基本特點：

①構件特別適合用工業(yè)化方法來制造，便于運輸，工地的安裝速度也快，因而鋼橋的施工工期較短；②鋼橋在受到破壞后，易于修復和更換；③耐候性差、易銹蝕，鐵路鋼橋采用明橋面時噪聲大，維護費用高。本節(jié)所討論的鋼橋主要以鐵路鋼橋為主?！稑蛄汗こ獭返诎苏?一、鋼橋所用的材料鋼種－碳素鋼（含碳量為0.03~0.25%的鋼）、低合金鋼（各種合金元素總含量不超過3％的鋼）鋼材形狀－工字鋼、角鋼、槽鋼、管鋼，方鋼，T形鋼（型材）和鋼板（板材）橋梁鋼與結構鋼鋼號－碳素鋼（A3，A3q等），現(xiàn)標準：GB700－88

低合金鋼（16Mn,15MnVN等），現(xiàn)標準：GB/T1591－94鋼的工藝要求和使用要求－對鋼的化學成分和機械性能的要求化學成分－合金元素：碳、錳、硅等，有害雜質(zhì)：硫、磷等，表6－1，對鋼的可焊性的一種評估機械（力學）性能拉伸試驗（屈服點、延伸率、抗拉強度）冷彎試驗：工藝指標和質(zhì)量指標沖擊試驗：夏比（V形缺口）試件，鋼橋抗脆斷性能疲勞試驗

（與構造有關）《橋梁工程》第八章4

力學性能曲線鋼拉伸應力應變曲線

沖擊值與溫度關系曲線

《橋梁工程》第八章5二、鋼橋的連接鋼橋連接指：包括將型鋼、鋼板組合成桿件與部件，也包括將部件及桿件連接成鋼橋整體連接方式有：銷接、鉚接、焊接、栓接鉚接：常用鉚釘直徑為22及

24mm。鉚接是將半成品鉚釘加熱到1050-1150℃，塞入釘孔，利用鉚釘槍將釘身礅粗填滿釘孔，并將另一端打成釘頭。

《橋梁工程》第八章6焊接第二次世界大戰(zhàn)后，在鋼梁制造引進了焊接技術。焊接結構的截面無孔削弱，比鉚接結構省料，加工快，且可改善工人工作環(huán)境，但在野外高空作業(yè)時受到一定的限制。焊接指用電焊機等設備通過電能將被焊鋼材和焊接材料熔化，形成一條焊縫把兩個部件連接在一起。焊縫主要有兩種，即熔透的對接焊縫和不熔透的角焊縫焊接方法有自動焊、半自動焊和手工焊。

《橋梁工程》第八章7栓接（高強度螺栓連接）栓接是將已在工廠焊接好的桿件與部件運送到工地后，用高強度螺栓拼裝連接成鋼橋整體。摩擦式高強度螺栓連接－桿件或構件內(nèi)力N是通過鋼板與拼接板表面的摩擦力來傳遞的。這一摩擦力則是由于高強度螺栓擰緊后，對鋼板束施加了強大的夾緊力P產(chǎn)生的。扭矩法擰緊工藝栓焊鋼橋1高強度螺栓２高強度螺母３高強度墊圈４拼接板5桿件

《橋梁工程》第八章8橋例：成昆線三堆子金沙江橋1969年，簡支鋼桁梁，192m《橋梁工程》第八章9橋例：枝城長江大橋位于湖北省宜都縣的焦枝鐵路線上，為公路鐵路兩用的連續(xù)鋼桁梁橋鐵路和公路設于桁架下弦同一平面上，桁架間為雙線鐵路，外側各有５ｍ寬單車道公路及1.45ｍ寬人行道鐵路橋全長1742.3ｍ，公路橋全長1755.8ｍ。正橋9孔，由1聯(lián)4×160ｍ帶下加勁弦桿的平行弦菱形桁架梁橋和1聯(lián)5×128ｍ平行弦菱形桁架梁橋組成。在國內(nèi)鐵路橋上首次采和斜拉索單層吊索架懸臂拼裝法架設1971年建成《橋梁工程》第八章10橋例：成昆線瀘沽安寧河橋1970年，剛性桁梁柔性拱，112m《橋梁梁工程程》第第八章章11宜賓金金沙江江大橋橋該橋為為鐵路路單線線特大大橋，，全長長1,065米,一聯(lián)3孔112+176+112米連續(xù)續(xù)鉚接接鋼桁桁梁，，1968年《橋梁梁工程程》第第八章章12長垣東東明黃黃河鐵鐵路大大橋該橋全全長10.3公里，，為9孔96m簡支鋼鋼桁梁梁和一一聯(lián)4×108.0m連續(xù)鋼鋼桁梁梁及一一聯(lián)3×108.0m連續(xù)鋼鋼桁梁梁，全全長1634.21m，僅用用二十十個月月全部部建成成，平平均和和每月月成橋橋500米，創(chuàng)創(chuàng)造了了國內(nèi)內(nèi)高速速建橋橋的紀紀錄。。此橋橋也是是亞洲洲最長長的大大橋，，1985年建成成。《橋梁梁工程程》第第八章章13孫口黃黃河大大橋該橋是是京九九鐵路路重要要工程程之一一，四四聯(lián)4×108米雙線線鐵路路鋼桁桁梁，，全長長1,735.2米，用用鋼13,600噸，主桁采采用三角形形桁架，上上、下弦桿桿和支點處處斜桿采用用箱形截面面，其余斜斜腹桿為工工字形截面面。該橋系系中國首次次采用整體體節(jié)點構造造，1997年建成《橋梁工程程》第八章章14第二節(jié)鋼鋼板梁橋橋一、常用的的幾種板梁梁橋上承式板梁梁橋，下承承式板梁橋橋，結合梁梁橋1、上承式板板梁橋主要承重結結構－兩片工字字截面的板板梁主梁之間的的桿件聯(lián)結結－上平縱聯(lián)聯(lián)，下平平縱聯(lián)，，橫聯(lián)明橋面－主要由橋橋枕、護木木、正軌、、護軌等組組成適用范圍－當跨度小小于40m左右時，鋼鋼板梁橋比比鋼桁梁橋橋經(jīng)濟，因因此，小跨跨度的鋼橋橋常用板梁梁橋。上承承式板梁橋橋的構造較較簡單，鋼鋼料也較省省，可以整整孔裝運，，整孔架設設，因此，，它是用得得最多的一一種鋼板梁梁橋?！稑蛄汗こ坛獭返诎苏抡?5上承式板梁梁橋組成及及橫斷面圖圖《橋梁工程程》第八章章1632米全焊鋼粱粱構造《橋梁工程程》第八章章172、下承式板板梁主要承重結結構－兩片工字字截面的板板梁聯(lián)結系－設下平縱縱聯(lián)，無上上平縱聯(lián)和和橫聯(lián)，但但加設肱板板橋面系－縱梁和橫橫梁橋面－不是擱置置在主梁上上，而是擱擱置在縱梁梁上。特點－建筑高度度h（自軌底至至梁底）小小，用料較較多，制造造也費工。。《橋梁工程程》第八章章18下承式板梁梁橋組成及及橫斷面圖圖《橋梁工程程》第八章章193、結合梁橋橋結合梁橋－用抗剪結結合器或其其他方法將將混凝土橋橋面板與其其下的鋼板板梁結合成成一整體的的梁式結構構特點－混凝土橋橋面板參加加鋼板梁上上翼緣承受受壓應力的的工作，提提高了橋梁梁抗彎強度度，從而可可以節(jié)省用用鋼量或降降低建筑高高度。公路結合梁梁橋鐵路結合梁梁橋（一般用于于陡坡急彎彎地段））抗剪器公路：型鋼鋼，連接銷銷鐵路：聯(lián)結結角《橋梁工程程》第八章章20公路結合梁梁橋《橋梁工程程》第八章章21鐵路結合梁梁橋構造圖圖《橋梁工程程》第八章章22抗剪器《橋梁工程程》第八章章23橋例：石家家莊南二環(huán)環(huán)鋼箱公路路橋最大跨度96m，開口鋼箱箱Φ22×170剪力釘1999年竣工《橋梁工程程》第八章章24二、上承式板梁橋的計計算結構－由主梁、、上平縱聯(lián)聯(lián)和下平縱縱聯(lián)、端橫橫聯(lián)和中間間橫聯(lián)等組組成的空間間結構荷載－豎向荷載載（恒載和和活載）和和橫向荷載載（包括風風力、列車車搖擺力，，在彎道橋橋則還有離離心力）簡化計算方方法－將橋跨結結構劃分為為若干個平平面結構，，每個平面面結構只承承受作用在在該平面上上的力。（（豎向荷載載由兩片主主梁承受，，橫向荷載載由上、下下平縱聯(lián)承承受）計算內(nèi)容板梁橋主要要尺寸的擬擬定（計算算跨度、主主梁高度和和主梁中心心距）主梁內(nèi)力分分析應力（彎曲曲應力、剪剪應力、疲疲勞強度、、焊縫應力力、主應力力等）驗算算梁的總體穩(wěn)穩(wěn)定和板的的局部穩(wěn)定定驗算腹板加勁肋肋的布置及及其應力、、穩(wěn)定性驗驗算《橋梁工程程》第八章章25第三節(jié)下下承式簡簡支桁架橋橋一、簡支桁桁架橋各組組成部分及及其作用組成－橋面、橋橋面系、主主桁、聯(lián)結結系和支座座橋面－明橋面（（正軌、護護軌、橋枕枕、護木、、鉤螺栓及及人行道））橋面系－縱梁、橫橫梁及縱梁梁間的聯(lián)結結系主桁－由上弦桿桿、下弦桿桿、腹桿（（斜桿，豎豎桿）及節(jié)節(jié)點組成聯(lián)結系－水平縱向向聯(lián)結系（（簡稱平縱縱聯(lián)，分上上平縱聯(lián)，，下平縱聯(lián)聯(lián)）《橋梁工程程》第八章章26鐵路下承式式簡支桁架架橋各組成成部分《橋梁工程程》第八章章27鐵路下承式式簡支桁架架橋各組成成部分（續(xù)續(xù)）《橋梁工程程》第八章章28鐵路上承式式鋼桁梁組組成部分《橋梁工程程》第八章章29二、主桁的的幾何圖式式《橋梁工程程》第八章章30三、主桁的的主要尺寸寸桁高－經(jīng)濟高度度，桁高的的1/5~1/10，滿足橋上上凈空要求求節(jié)間長度－一般為桁桁高的0.8~1.2倍斜桿傾度－與豎直線線的交角在在30°~50°范圍內(nèi)為宜宜主桁中心距距－不應小于于跨長的1/20，滿足橋上上凈空要求求主桁尺寸與與主桁圖式式有密切關關系，各主主要尺寸之之間也相互互關聯(lián)標準設計－跨度為48、64、80m時，主桁采采用三角形形桁架，桁桁高11m，節(jié)間長度度8m，主桁中心心距5.75m，斜桿傾度度在30°~50°范圍內(nèi)《橋梁工程程》第八章章31桿件截面形形式及選擇擇桿件截面：：H型和箱形H型：構造簡單單，易于施施焊，焊接接變形較易易控制，截截面對x-x軸的回轉(zhuǎn)半半徑小；常常見型式箱形：抗扭剛度度大，制造造較費工《橋梁工程程》第八章章32四、桁架內(nèi)內(nèi)力分析原原理簡化：空間間結構→平平面結構（（兩平面結結構所共有有桿件的內(nèi)內(nèi)力疊加））（半）剛性性連接→鉸鉸接，計算算內(nèi)力的修修正橫向框架次應力效應應主桁下弦桿桿伸長對縱縱、橫梁的的影響《橋梁工程程》第八章章33五、桁架桿桿件內(nèi)力計計算要點主桁桿件內(nèi)內(nèi)力（桿件內(nèi)力力影響線→→恒載、活活載加載→→桿件截面面選擇→驗驗算）縱、橫梁內(nèi)內(nèi)力（按兩端簡簡支）橫向附加力力（風力、列列車橫向搖搖擺力等））產(chǎn)生的內(nèi)內(nèi)力（計算算對象為平平縱聯(lián)和橋橋門架）縱向水平力力（制動力或或牽引力））產(chǎn)生的內(nèi)內(nèi)力（計算算對象為下下平縱聯(lián)和和下弦桿））《橋梁工程程》第八章章34構造示例（（主桁節(jié)點點）傳統(tǒng)主桁節(jié)節(jié)點主桁整體節(jié)節(jié)點，長東東黃河二橋橋，鋼桁梁梁，跨度為為3×108m﹢9××96m，1999年5月竣工《橋梁工程程》第八章章35構造示例（（續(xù)，傳統(tǒng)統(tǒng)節(jié)點）《橋梁工程程》第八章章36構造示例（（續(xù)）《橋梁工程程》第八章章37第四節(jié)鋼鋼橋制造造及架設一、鋼橋橋制造作樣－制作樣板板，樣桿、、樣條號料－利用樣板板、樣桿、、樣條在選選用的材料料上劃線，，號孔（樣沖）切割－將號好的的料用精密密切割、手手工氧切或或剪切制成成整備的零零件矯正－將切割好好的零件，，滾壓整平平，加工矯矯正（以上為預預處理）邊緣加工－根據(jù)要求求對零件的的邊緣進行行刨或銑，，使外觀整整齊美觀制孔－用覆蓋式式樣板或立立體式機器器樣板在零零件上進行行鉆孔組焊－將整備好好的零、部部件放入組組裝胎型中中，用點焊焊組裝成型型焊接－按規(guī)定的的焊接方法法和工藝施施焊整形－可用機械械冷矯或用用火焰熱矯矯，矯正焊焊接殘余變變形檢驗－對焊縫進進行超聲波波和X光檢查試裝－取有代表性性的結構在在工廠進行行試拼裝最后噴沙除除銹、涂裝裝、發(fā)送工工地《橋梁工程程》第八章章38制造示例（（預處理））預處理生產(chǎn)產(chǎn)線：鋼板板整平、除除銹、涂底底漆輥壓機工作作示意《橋梁工程程》第八章章39制造示例（（切割）鋼板剪切示示意角鋼剪切示示意手工焰切數(shù)控多頭切切割機《橋梁工程程》第八章章40制造示例（（矯正）←角鋼矯正機機示意↑馬刀形彎曲曲及火焰矯矯正↑頂彎機工作作示意→火焰矯正《橋梁工程程》第八章章41制造示例（（邊緣加工工）刨邊機《橋梁工程程》第八章章42制造示例（（制孔）覆蓋式機器器樣板及鉆鉆孔套數(shù)控鉆床搖臂鉆床《橋梁工程程》第八章章43制造示例（（焊接）半自動埋弧弧焊桿件組焊《橋梁工程程》第八章章44制造示例（（整形）↑H形桿件的焊焊接變形↓H形桿件矯正正機示意←鋼梁矯正《橋梁工程程》第八章章45制造示例（（試裝）鋼桁梁試拼拼裝（九江江大橋第一一聯(lián)）《橋梁工程程》第八章章46二、鋼橋架架設鋼橋跨的構構件由制造造工廠運抵抵橋址以后后，必須架架設到設計計位置上，，牢固支承承連接，準準備好橋面面和其它必必要設施，，才能行車車。這部分分施工工作作，總稱為為安裝（或架設））。安裝關鍵環(huán)環(huán)節(jié)：把一定長長、大、重重的分散構構件在空間間妥善支承承、組裝、、連接，形形成能承重重的橋跨，，包含提升升、跨越橋橋孔，在橋橋軸線上就就位等工序序。安裝要求：完成的結結構，輪廓廓正確平順順，部件銜銜接密貼，，孔眼圓整整對齊、扣扣件傳力均均勻。對鋼梁安裝裝起決定性性影響的因因素有：①橋址的的地形條件件；②橋址址的氣象條條件；③橋橋梁的技術術條件常采用的安安裝方法：懸（伸）臂臂法，拖拉（推頂頂）法，浮運法等。需要結結合具體情情況，選擇擇合理有