钢板梁桥、钢桁架梁桥、钢箱梁桥与叠合梁桥.ppt

钢板梁桥 钢桁架梁桥 钢箱梁桥与叠合梁桥各自的特点 主要内容 1 钢板梁桥的特点2 钢桁架梁桥的特点3 钢箱梁桥的特点4 叠合梁桥的特点 主要内容 1 钢板梁桥的特点2 钢桁架梁桥的特点3 钢箱梁桥的特点4 叠合梁桥的特点 一 钢板梁桥的特点 1 钢板梁桥的定义钢板梁桥是指由钢板焊接 栓接或铆接 形成实腹式钢梁作为主要承重结构的桥梁 截面多为工字型 2 钢板梁桥的类型及构造特点按桥面位置不同上承式钢板梁桥桥面位于主梁上翼缘下承式钢板梁桥桥面位于主梁下翼缘 2 1上承式钢板梁桥的基本构造和及功能上承式钢板梁桥上部结构主要有主梁联结系桥面支座 上承式钢板梁桥上部结构 主梁主要承重结构 由两片钢板梁组成 主要承受竖向荷载 跨度较小 可用等截面梁 跨度较大时 可采用变截面梁 同时设置竖向加劲肋和水平加劲肋 以保证腹板的局部稳定性 梁端的竖向加劲肋称为端加劲肋 它传递梁端反力 上承式钢板梁桥上部结构 联结系 联结系将两片主梁在水平纵向和横向分别联成一体形成一个稳定的空间结构 平纵联还能传递桥跨结构的横向荷载 2 2下承式钢板梁桥基本构造及功能下承式钢板梁桥上部结构主要有主梁联结系桥面支座 下承式钢板梁桥上部结构主要承重结构下翼缘设水平纵联 因列车穿过两片主梁 无法设置上平纵联桥面系是由纵梁和横梁组成 传递竖向荷载主梁与横联之间加设肱板支撑主梁上翼缘 保证其稳定性起横联作用减少或防止主梁偏斜 3 主梁的受力分析板梁桥实际上是一个空间结构 主要承受竖向荷载 恒载和活载 和横向荷载 包括横向风力 列车摇摆力 在弯道上还有离心力 将桥跨结构划分为若干个平面结构 如主梁平面 平纵联 横联等 认为竖向荷载只由主梁承受 横向荷载由平纵联承受 4 钢板梁桥的优缺点钢板梁桥的优点是构造简单 制作容易 可整孔运输 安装 维修和养护方便 当跨度小于40m时 钢板梁桥比钢桁梁桥经济 但是与钢筋混凝土梁或预应力钢筋混凝土梁相比 钢板梁造价高 因此 只有在工期要求紧 场地受到限制的情况下才可考虑采用钢板梁桥 主要内容 1 钢板梁桥的特点2 钢桁架梁桥的特点3 钢箱梁桥的特点4 叠合梁桥的特点 南京大胜关大桥 二 刚桁架梁桥的特点 1 刚桁架梁桥的概述钢桁梁桥的主梁是由位于多个平面内的钢桁架连接形成整体空间结构 来承受荷载作用的空腹式受弯结构 2 钢桁梁桥的分类及构造特点按桥面位置不同上承式钢桁架桥桥面位于主桁架上部下承式钢桁架桥桥面位于主桁架下部 刚桁架梁桥的结构组成主桁联结系桥面系支座 2 1主桁架主要承重结构 主要承受竖向结构由左右两幅桁架组成 上弦杆 下弦杆及腹杆等杆件 节点 杆件交汇处大节点 斜杆交汇的节点小节点 仅有竖杆和斜杆交汇的节点节间长度 节点之间的距离横梁的间距纵梁的跨度 2 2联结系作用 联系主桁架 整体成为几何图形稳定的空间结构纵向联结系 上平纵联与下平纵联作用 承受作用于主桁架 桥面系 桥面和列车上的横向风力 列车摇摆力及曲线桥上的离心力 横向联结系 设在桥跨结构的横向平面内作用 增加钢桁梁的抗扭刚度 调节两片主桁或者两片纵联的受力不均 2 3桥面系组成 纵梁 横梁及纵梁间的联结系作用 桥面荷载先作用于纵梁再有纵梁传至横梁再由横梁传至主桁架节点纵梁间联结系将两片纵梁联成整体 3 主桁架的几何特点优点 经济 构造简单 利于标准化和便于制造安装分类 三角形桁架 三角形桁架构造简单 设计定型化 便于安装制造 三角形桁架 斜杆形桁架弦杆规格多竖杆规格多 内力大均为大节点 斜杆形桁架 K形桁架同一节点剪力由两根斜杆承担 斜杆截面小且短杆件规格多 节点多 节间短 纵横梁及连接多 对于中小跨度时 构造复杂对于大跨度 杆件短小 轻便 适宜于装拆式桥梁 K形桁架 双重腹杆形桁架 菱形或米字形桁架 同一节间剪力由两根斜杆承担 斜杆截面小且短 用于大跨度 受压斜杆短 对压屈稳定有利 斜杆截面小 则节点板上连接栓钉数少 易于节点布置 双重腹杆形桁架 主要内容 1 钢板梁桥的特点2 钢桁架梁桥的特点3 钢箱梁桥的特点4 叠合梁桥的特点 南京长江二桥 三 钢箱梁桥的特点 1 钢箱梁桥的概述钢箱梁桥是指主梁为薄壁闭合截面形式的梁桥 主梁常称为箱型截面梁或箱型梁 箱型梁不但可做为梁式桥的主梁形式 而且是其他大跨度桥梁 如悬索桥 斜拉桥所经常采用的主梁形式 2 钢箱梁桥的结构形式 单箱单室钢箱梁 单箱单室钢箱梁桥用于宽度与跨径之比较小的桥梁 双箱双室钢箱梁 双箱双室钢箱梁桥是钢箱梁桥中采用最多的梁桥结构形式 2 1 钢箱梁桥的结构形式 单箱多室钢箱梁 具有3个以上腹板的单箱多室钢箱梁桥 由于安装不便 一般很少采用 扁平钢箱梁 扁平钢箱梁桥梁高与桥宽之比很小 主要用作吊桥 斜拉桥 拱桥等的加劲梁 梁式桥很少采用 3 箱梁的受力特点及构造措施 3 1破坏类型 弯矩作用下 受压翼缘局部失稳 发生弯折破坏 扭矩作用下 箱梁畸变 集中力作用下 附近腹板发生压皱破坏现象 3 2 构造措施为防止畸变和横向弯曲 应设置足够的横隔板 为防止受压翼缘的局部失稳 应设置足够的加劲肋 为防止受拉翼缘在制作 运输 安装过程中出现局部压应力或面外弯曲 也应布置一定的加劲肋 为防止腹板的弯剪失稳和局部压皱 应设置横肋和纵肋 4 钢箱梁的优势翼缘宽度大 具有很大抗弯能力 跨度大 抗扭刚度大 荷载横向分配均匀 适于弯桥 横向抗弯刚度大 抵抗水平力强 可省纵联 单箱还省横联 单根箱梁整体稳定性好 施工快 梁高小 适用于立交和建筑高度受限制的桥梁 外形美观 横隔和加劲结构均在箱内 箱内为中空结构 便于布置附属设施 检修和维护等 主要内容 1 钢板梁桥的特点2 钢桁架梁桥的特点3 钢箱梁桥的特点4 叠合梁桥的特点 矮寨大桥 四 叠合梁桥的特点 1 概述叠合梁桥也称为组合梁桥 是指采用剪力连接件将钢板梁 钢箱梁 钢桁梁等钢构件和钢筋混凝土构件结合起来共同工作的一种复合式结构梁桥 以往简支梁桥最多采用 近年来扩展到连续梁桥 斜拉桥 悬索桥 系杆拱桥等多种复杂体系 2 叠合梁桥的构造特点截面为组合截面截面刚度增大 减少用钢量在活载作用下比全钢梁桥的噪音小容易调整坡度和外超高 2 叠合梁桥的构造特点为了保证钢梁与钢筋混凝土行车道板共同受力 必须设置可靠的剪力传递器来传递梁在弯曲变形中的错动剪力 钢性剪力传递器采用短型钢 如槽钢 角钢柔性剪力传递器斜钢筋 如有可靠的措施 也可采用其他的形式如带帽螺栓 剪力传递器应焊接在钢梁上翼缘上 并与桥面板钢筋焊连 剪力传递器 3 组合结构桥梁的结构形式 组合板梁桥 组合板梁桥对于中 小跨径组合梁桥 为降低制作安装成本 通常使用工字型截面的钢梁 也称为组合板梁桥 组合板梁桥的钢梁可使用轧制型钢或焊接钢梁 可采用上下不对称的钢梁截面形式 即减少上部与混凝土桥面板相连的钢梁翼缘尺寸 3 组合结构桥梁的结构形式组合箱梁桥箱型截面组合梁桥的抗扭刚度大 较工字型截面组合桥具有更高的稳定性 增大跨越能力 解决桥下净空不足及避免施工时中断交通的问题 浇筑桥面混凝土之前可以在负弯矩区钢箱梁底板上方浇筑混凝土 这部分混凝土既可以发挥抗压作用 又提高了钢箱梁底板及腹板的稳定性 箱型组合截面梁 3 组合结构桥梁的结构形式组合桁梁桥用钢桁架代替实腹钢梁并与混凝土桥面板相组合 具有较好的通透性和美观性 梁高通常比实腹梁桥大 节点设计比较复杂 特别对桥面板与腹板连接节点的构造要求高 武汉天兴洲大桥 3 组合结构桥梁的结构形式组合刚构桥钢 混凝土组合梁与混凝土桥墩或组合结构桥墩相固结 减少桥面系的受力 减少支座的使用 桥下净空大 造型美观 桥面平顺性好 相对于简支梁桥其抗震性能更高 不会发生落梁事故 设计与施工时需要重点解决的问题是保证桥面的荷载能有效地传递到桥墩 即梁 蹲节点处的构造 日本北千曲川桥连续组合刚构桥 4 叠合梁的计算特点支架法施工 叠合梁的整体截面承受所有的荷载 截面应力应按叠合梁的整体截面进行计算 直接利用钢梁来支撑模板和混凝土第一阶段 恒载的第一部分 包括钢梁 模板 混凝土及其施工设备重量 仅有钢梁承受 第二阶段 恒载的第二部分 包括桥面铺装层 防水层 路面 与活载则由钢筋混凝土板和钢梁组成的整体截面承受 最后叠加进行叠合梁截面的强度校核 5 叠合梁的优点方便施工 由于钢杆件强度大 重量轻 便于架设 减轻自重 与混凝土桥梁相比 自重轻 这一点对于大跨径梁桥尤其重要 可以减小恒载的比例 减小对下部构造和基础的要求 提高使用性能 由钢抗拉 混凝土抗压 充分发挥材料的性能 在采用钢管混凝土时 可以利用钢管对混凝土的套箍作用 节省造价 在大跨径桥梁中 这个有点特别明显 参考文献 1 苏彦江 钢桥构造与设计 M 成都 西南交通大学出版社 2006 2 谭金华 杨吉新 陈响平 桥梁钢结构 M 武汉 武汉理工大学出版社 2013 3 聂建国 钢 混凝土组合结构桥梁 M 北京 人民交通出版社 2011 4 李继兰 李国芬 陈耀章 连续钢 混叠合梁桥负弯矩区预压应力效应 J 公路交通科技 2012 29 6 53 59 5 柴