我认识的钢桁梁桥

我认识的钢桁梁桥我认识的钢桁梁桥 摘要摘要 介绍钢桁梁桥的组成 构造 计算等内容 以及本人对钢桁梁桥的浅见 1 概述概述 钢桁梁桥可以看作是将实腹的钢板梁桥按照一定规则空腹化的结构形式 结 构整体上为梁的受力方式 即主要承受弯矩和剪力的结构 1 1 基本组成基本组成 钢桁梁桥可以看作是将实腹的钢板梁桥按照一定规则空腹化的结构形式 结构整体上 为梁的受力方式 即主要承受弯矩和剪力的结构 下图 1 1 1 为下承式钢桁梁桥的基本组 成情况 图1 下承式钢桁梁桥的基本组成情况 1 主桁 主桁是钢桁梁桥的主要承重结构 最常采用的是平面桁架 在竖向荷载作 用下其受力实质是格构式的梁 主桁由上弦杆 下弦杆和腹杆组成 2 联结系 1 分类 纵向联结系和横向联结系 2 作用 联结主桁架 使桥跨结构成为稳定的空间结构 能承受各种横 向荷载 3 纵向联结系分上部水平纵向联结系和下部水平纵向联结系 主要作用 为承受作用于桥跨结构上的横向水平荷载 横向风力 车上横向摇摆 力及离心力 另外是横向支撑弦杆 减少其平面以外的自由长度 4 横向联结系分桥门架和中横联 主要作用为是增加钢桁梁的抗扭刚度 适当调节两片主桁或两片纵联的受力不均 3 桥面系 1 组成 由纵梁 横梁及纵梁之间的联结系 2 传力途径 荷载先作用于纵梁 再由纵梁传至横梁 然后由横梁传至 主桁架节点 4 制动联结系 制动联结系也称为制动撑架 设置在于桥面系相邻的平纵联的中部 通常 由四根杆件组成 作用是将纵梁上的纵向水平制动力传至主桁 以减小制动力 对横梁的不利影响 5 桥面 支座及墩台与其它桥梁相似 1 2 主桁架的图式及特点主桁架的图式及特点 1 主桁架的常用类型 图2 主桁架的常用类型 2 主桁架的主要尺寸 先确定桥梁跨度 再确定主桁架的主要尺寸包括 桁架高度 节间长度 斜杆倾角和两片主桁架的中心距 1 主桁高度 铁路桥公路桥 桥型 平行弦桁架多边形桁架平行弦桁架多边形桁架 下承式1 7L 1 5 1 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 L 2 节间长度 铁路钢桥 中 小跨径的桁架 上承式桁架的节间长度一般为 3 6m 下承 式桁架的节间长度一般为 6 10m 跨径较大的下承式桁架节间可达 12 15m 公 路钢桥 节间长度可适当增大 3 斜杆倾角 斜杆倾角由主桁高度与节间长度的比值决定 有竖杆的桁架的合理倾角 为 50 左右 无竖杆的桁架的合理倾角为 60 左右 斜杆倾角与桁高 节长有 矛盾时 可在合理范围内进行调整 4 主桁架中心距 主桁架的中心距离由横向刚度和稳定性决定 下承式钢桁梁桥的主桁中 心距还应满足桥梁建筑限界的要求 上承式桁梁桥的主桁中心距还要考虑横向倾 覆稳定性的要求 抗倾覆稳定安全系数不得小于 1 3 1 3 连续桁梁及悬臂桁梁桥连续桁梁及悬臂桁梁桥 1 连续桁架梁 跨度大于 120m 的多孔桥 采用连续桁梁桥较为合理 优点 比简支梁节省约 8 10 的钢材 竖向及横向刚度均比简支梁大 内力分布更趋合理 破坏性小易修复 结构布置 每联跨数是两跨或三跨 极少超过五跨 二孔连续梁应做成 等跨的 三孔时为使各孔弯矩平衡 跨度的合理比例是 7 8 7 但为了美观 特别是遇到两联以上的长桥时 也常采 用等跨布置 梁高 通常为跨度的 1 7 1 8 支座处可适当 加高 2 悬臂桁梁 图3 悬臂梁桥跨 一般伸臂长与锚跨之比为 1 4 1 3 组合跨与锚跨之比按 1 1 1 4 为宜 对于挂梁及锚梁的跨中部分高度约为跨度的 1 6 5 1 7 2桁梁桥构造桁梁桥构造 2 1 主桁杆件构造 主桁杆件构造 1 主桁杆件的截面形式 主桁杆件一般采用双壁式截面 有 H 形和箱形两种 2 主桁杆件的外廓尺寸应考虑下列因素 同一主桁中各杆件的宽度 b 必须一致 上 下弦杆在各节间的高度应尽可能一致 外廓尺寸不宜过大和过小 制作和操作 空间以及标准化制造 3 主桁杆件板件厚度 最小板厚限值 H 形腹板 翼缘厚度及二者的厚度比 局部稳定所需的板件宽厚比 4 主桁杆件的刚度要求 为了防止过大的挠度和振动 杆件有最大长细比限值 2 2 桥面系梁格构造与连结桥面系梁格构造与连结 我国铁路下承式各种跨度的栓焊钢桁梁标准设计其桥面系采用统一布置及统 一尺寸 见图 4 图 5 图 6 图4 纵梁立面 图5 纵梁侧面 图6 纵梁平面 2 3 节点构造节点构造 钢桁梁的节点既是主桁杆件交汇的地方 也是纵 横联杆件及横梁连接于主 桁的地方 它连结位于主桁 纵联 横联三个正交平面内的杆件 构造比较复 杂 1 节点构造形式 1 外贴式节点 图7 外贴式节点 2 内插式节点 图8 上弦杆的节点构造 图9 上弦杆锐角部支点的节点构造 3 全焊节点 图10 stuttgart vaihingen 桥的节点构造 2 节点的基本要求 受力上 各杆件轴线应尽量在节点处交于一点 如有偏心 应计算偏心影响 对于联 结系杆件偏心影响不大 可不考虑 所需的连接螺栓个数 主桁杆件应按杆件的承载力计算 联结系杆 件按杆件内力计算 杆件进入节点板的第一排螺栓数 可适当少布置几个 以减少杆件 的截面削弱 弦杆在节点中心中断时 一般均需添设弦杆拼接板 所有杆件应尽量向节点中心靠拢 连接螺栓应布置紧凑 使节点板 平面尺寸小些 也有利于降低节点刚性次应力和增加节点板在面外 的刚度 为了加强节点板在面外的刚度 屈曲稳定和抗碰撞能力 必要时得 在节点板的自由地段设置加劲角钢或隔板 制造 安装与养护 节点板形状应简单端正 不得有凹角 标准设计的节点板 同一杆件两端的螺栓排列应尽量一致 应避免不同平面内的栓钉钉头发生冲突 所有工地安装螺 栓的位置 均应考虑施工时螺栓扳手工作的空间 节点内不得有积水 积尘的死角及难于油漆和检查的地方 3桁梁桥的计算桁梁桥的计算 3 1 概述概述 桁梁桥是由主桁架 平纵联 横联和桥面系组成的空间结构 空间桁架的 结构分析 主要可分为两类 第一类方法是把桁架作为空间杆系结构 按结构 矩阵分析的方法进行 第二类方法是把空间桁架转换成薄壁闭口截面梁 按弯 曲扭转的结构进行分析 简化计算方法桁梁桥的简化计算方法是把钢桁梁的杆件内力分析分为两步 进行 第一步 把刚性节点的空间结构分解为纵梁 横梁 主桁 纵联 横联这 样一些独立的平面结构分别进行计算 并假定各节点为铰接的 各平面结 构只承受作用于该结构平面内的荷载 两个平面结构共有的杆件的内力按 两个平面结构分别计算出的内力叠加 第二步 采用近似方法计算在第一步中没有考虑的节点刚性和结构空间作用 的影响 一般把第一步按铰接平面结构算出的应力称为主要应力或主应力 而把第 二步考虑节点刚性与结构空间作用影响算出的应力称为次应力 图10 荷载作用下钢桁梁实际工作状况 3 2 主要计算内容主要计算内容 1 主桁架的计算 包括永久荷载计算 活载内力计算 活载内力计算时要考虑活载发 展均衡系数 冲击系数以及横向分布系数的影响 2 桥面系计算 将纵横梁分别按简支梁计算内力 对支点弯矩进行调整 包括 纵 梁内力计算 中间横梁内力计算 端横梁内力计算 纵梁与横梁的 连接计算 横梁与主桁的连接计算 3 节点计算 1 杆件的连接计算 杆端连接螺栓个数的计算 1 主桁杆件按杆件的承载能力计算 2 主桁腹杆可按 1 1 倍的杆件内力与 75 的杆件净面积强度较大 3 值进行计算 对联结系按杆件内力N计算 4 2 节点的强度检算 节点板撕破强度的检算 1 节点板中心竖直截面的法向应力和剪应力检算 2 腹杆与弦杆间节点板水平截面的法向应力与剪应力检算 3 4 联结系的计算 计算杆件内力时 可将简支桁架桥的纵向联结系当 作水平放置的简支铰接桁架计算 5 钢桁梁的挠度与预拱度及横向刚度 1 桥梁挠度 桥规 规定 简支桁架桥由静活载 不计冲击力 所引起的竖向 挠度铁路桥不应超过挠度的 1 900 公路桥不应超过挠度的 1 800 2 预拱度 桥规 要求桥跨结构应设预拱度 对简支桁架桥而言 预拱度 曲线应与恒载和一半静活载所产生的挠度曲线基本相同 而方向则相 反 3 横向刚度 铁路桥规 要求 下承式简支桁梁及连续桁梁的边跨 其宽度 与跨度之比不宜小于 1 20 连续梁中跨的宽跨比不宜小于 1 15 4我对钢桁梁桥的认识我对钢桁梁桥的认识 钢桁梁桥由桁架杆件组成 尽管整体上看钢桁梁桥以受弯和受剪为主 但 具体到每根桁架杆件则主要承受轴向