现代钢桥--概论.ppt

概论,授课老师：张大英,CompanyLogo,概论内容,钢桥的主要结构形式与受力特点,钢桥设计的一般原则与计算要求,2,1,2,CompanyLogo,钢桥的主要结构形式与受力特点,优点,抗拉、抗压、抗剪强度高，可承受拉、压、弯、剪，相对自重轻，跨越能力大,制造、安装方便，施工快,韧性、延性好，易于修复和更换,材料的可回收、利用,1,2,3,4,CompanyLogo,CompanyLogo,结构与受力,一般做成薄壁结构,稳定问题,局部失稳,结构刚度小,限制杆件长细比,限制挠度,限制钢桥宽跨比,疲劳因素,构件和连接拉应力大小发生变化时，考虑疲劳的影响；出现拉应力交替变化时，要考虑疲劳的影响。,连接,用高强螺栓或工地焊接拼装,1,2,3,4,5,CompanyLogo,返回,CompanyLogo,钢桥是高强、轻型薄壁结构，刚度相对较小，变形和振动比混凝土桥大，因此，需要保证足够的整体刚度。规范对由汽车荷载引起的竖向挠度容许值作了规定。,1,L：计算跨径或悬臂长度,CompanyLogo,恒载挠度较大时，桥跨结构应设预拱度。,2,钢桥成型后，桥面线性尽可能与线路设计线性一致,公路钢桥规范:,结构重力产生的竖向挠度：,静活载产生的竖向挠度：,应设预拱度s，,考虑焊接产生的结构变形,保证必要的横向刚度防止钢桥的横向失稳和过大的横向振动一般从构造和结构尺寸两方面保证结构的横向稳定,钢桥跨长：,桥宽：,要验算横向稳定,一般稳定系数不小于1.3,保证必要的横向刚度防止钢桥的横向失稳和过大的横向振动一般从构造和结构尺寸两方面保证结构的横向稳定,施工过程中，满足应力和变形的要求公路钢桥规范：施工验算，起顶设施及结构本身都应按起顶重力增加30%,考虑焊接产生的结构变形,公路钢桥规范:,公路钢桥规范:,CompanyLogo,对构件应规定钢板和型钢的最小厚度将轧制负公差、运营过程中的锈蚀影响考虑在内,除临时结构和钢桥面板的闭口加劲肋结构各部分截面最小尺寸为：主梁、行车系、联结系用钢板或型钢肢厚度8mm节点板、焊接梁腹板用钢板或纵梁与横梁及横梁与主梁连接用角钢肢厚度10mm填板厚度4mm不考虑受剪部位，轧制型钢的肢厚或腹板厚可小于8mm,公路钢桥规范:,焊接板梁板厚不小于10mm保证腹板稳定、减小残余应力,主梁、行车系或联结系板厚不小于8mm保证最小宽厚比,非受力构件填板板厚不小于4mm,CompanyLogo,设计方法,缺点：主要依赖经验，不能反映不同荷载的统计特性,设计方法,CompanyLogo,根据不同荷载、材料与构件的统计特性，采用分项安全系数表示，故又称为荷载抗力分项系数设计法：承载能力极限状态概括地表达为：,半概率极限状态设计法:,分别为恒载、主要可变荷载、其他可变荷载的标准荷载产生的荷载效应,材料强度标准值,其他可变荷载的荷载组合折减系数,a构件截面几何修正系数,结构重要性系数,分别为恒载、主要可变荷载、其他可变荷载的分项系数,材料强度分项系数,CompanyLogo,结构内力计算原则,CompanyLogo,结构构件的强度计算,公路钢桥规范一些主要公式,结构构件的强度计算,CompanyLogo,注：上表中，兼受轴向力和弯曲作用时的容许法向应力，当,容许弯曲拉压应力,轴心拉压容许应力,验算截面的计算轴向力、弯矩和剪力,验算截面处对主轴的计算截面抵抗矩，验算受拉翼缘为净截面抵抗矩，验算受压翼缘为毛截面抵抗矩，为简化计算均可按毛截面的重心轴计算,验算截面的计算面积，受拉构件为净截面面积，受压构件为毛截面面积,中性轴以上的毛截面对中性轴的面积矩,验算截面处腹板厚度,毛截面惯性矩,验算截面的最大剪应力和实际剪应力,斜弯曲作用下容许应力增大系数,验算截面上由于作用在两相互垂直平面的弯矩所产生的较小和较大的应力,CompanyLogo,剪应力分布不均匀时容许应力增大系数,的取值如下：,CompanyLogo,整体稳定性计算公式,结构构件的整体稳定性计算,整体稳定性计算公式,1,构件中部1/3长度范围内最大计算弯矩,计算轴向力,毛截面面积,毛截面抵抗矩,轴心受压构件的纵向弯曲系数,构件只在一个主平面受弯时的纵向弯曲系数,弹性模量,构件在弯矩作用平面内的长细比,受压杆容许应力安全系数，荷载组合时取1.7，荷载组合时取1.4,当弯矩由荷载组合产生时取1.0，由荷载组合产生时取1.4,1,整体稳定性计算公式,1,CompanyLogo,轴心受压构件的纵向弯曲系数,2,根据钢材种类、截面形状、弯曲方向等，按公路/铁路钢桥规范取值，在查表时用到长细比,单向受弯纵向弯曲系数,3,CompanyLogo,疲劳强度计算,现行公路钢桥规范中采用,栓焊钢桥结构中国内外许多钢结构设计规范中现行铁路桥梁钢结构设计规范中,铁路桥梁钢结构设计规范：焊接及非焊接（栓接）构件及连接均需进行疲劳强度验算，当疲劳应力（最大、最小应力）均为压应力时，可不验算疲劳。,CompanyLogo,焊接构件及其连接疲劳强度验算公式：,CompanyLogo,CompanyLogo,CompanyLogo,CompanyLogo,非焊接构件及其连接疲劳强度验算公式：,CompanyLogo,疲劳容许应力法,公路桥梁钢结构设计规范：构件承受轴向力并在同一主平面受弯曲或受与此相当的偏心受拉或受压时，疲劳强度计算公式：,CompanyLogo,表1-3-6各种构件或连接的基