《钢桥设计》3 钢桁架桥ppt课件

1、第五章第五章 钢桁架桥钢桁架桥n 5.1钢桁架桥钢桁架桥n 定义定义n 钢桁架桥按桥面位置的不同，可分为上承式钢桁钢桁架桥按桥面位置的不同，可分为上承式钢桁架桥和下承式钢桁架桥架桥和下承式钢桁架桥n 上承式钢桁架桥上承式钢桁架桥n 桥面位于主桁架的上部桥面位于主桁架的上部n 下承式钢桁架桥下承式钢桁架桥n 桥面位于主桁架的下部桥面位于主桁架的下部n 5.1钢桁架桥钢桁架桥n 主桁架、结合系、桥面系、制动结合系、桥面、主桁架、结合系、桥面系、制动结合系、桥面、支座及桥墩支座及桥墩n 5.1钢桁架桥钢桁架桥n 主桁架，主要承重构造，主要接受竖向荷载。主桁架，主要承重构造，主要接受竖向荷载。n 左右

2、两幅桁架组成左右两幅桁架组成n 上弦杆、下弦杆及腹杆等杆件。上弦杆、下弦杆及腹杆等杆件。n 节点节点 杆件交汇处杆件交汇处n 大节点大节点 斜杆交汇的节点斜杆交汇的节点n 小节点小节点 仅有竖杆和弦杆交汇的节点仅有竖杆和弦杆交汇的节点n 节间长度节间长度 节点之间的间隔节点之间的间隔 横梁的间距横梁的间距 纵梁的纵梁的跨度跨度n 5.1钢桁架桥钢桁架桥n 结合系结合系n 纵向结合系纵向结合系 横向结合系横向结合系n 联络主桁架，整体成为几何图形稳定的空间构联络主桁架，整体成为几何图形稳定的空间构造造n 5.1钢桁架桥钢桁架桥n 结合系结合系n 纵向结合系纵向结合系n 主桁架的上、下弦杆平面内：

3、上平纵联与下平纵主桁架的上、下弦杆平面内：上平纵联与下平纵联联n 作用作用n 接受作用于主桁架、桥面系、桥面和列车上的接受作用于主桁架、桥面系、桥面和列车上的横向风力横向风力n 接受列车摇摆力及曲线桥上的离心力接受列车摇摆力及曲线桥上的离心力n 纵向结合系横向支撑弦杆，减少弦杆在主桁平纵向结合系横向支撑弦杆，减少弦杆在主桁平面外的计算长度面外的计算长度n 5.1钢桁架桥钢桁架桥n 结合系结合系n 横向结合系横向结合系 桥跨构造的横向平面内桥跨构造的横向平面内n 中间横联中间横联 桥跨构造中部桥跨构造中部n 端横联端横联 桥跨构造端部桥跨构造端部 桥门架桥门架 下承式钢桁架下承式钢桁架桥中桥中n

4、 设在主桁架的竖杆平面内，中间斜杆平面内设在主桁架的竖杆平面内，中间斜杆平面内n 5.1钢桁架桥钢桁架桥n 结合系结合系n 中间横联的作用中间横联的作用n 添加钢桁架桥的抗扭刚度，添加钢桁架桥的抗扭刚度，n 调理两片主桁或两片纵向结合系的受力不均匀调理两片主桁或两片纵向结合系的受力不均匀性性n 实际和实验阐明，桥面架或端横联受力比中间横实际和实验阐明，桥面架或端横联受力比中间横联大联大n 5.1钢桁架桥钢桁架桥n 桥面系桥面系n 纵梁、横梁及纵梁之间的结合系纵梁、横梁及纵梁之间的结合系n 接受并传送竖向荷载和纵向荷载接受并传送竖向荷载和纵向荷载n 纵桥之间的结合系将两片纵梁联成整体，纵梁间纵桥

5、之间的结合系将两片纵梁联成整体，纵梁间距通常为距通常为 2 mn 下承式钢桁架桥桥面系下承式钢桁架桥桥面系n 主桁的下平纵联平面上主桁的下平纵联平面上n 纵梁和横梁通常布置在同一平面上纵梁和横梁通常布置在同一平面上n 5.1钢桁架桥钢桁架桥n 制动结合系制动撑架制动结合系制动撑架n 作用作用n 纵梁上的纵向程度制动力经过制动结合系传至纵梁上的纵向程度制动力经过制动结合系传至主桁架主桁架n 四根短杆组成，设置在与桥面系相邻的平纵联的四根短杆组成，设置在与桥面系相邻的平纵联的中部中部n 5.1钢桁架桥钢桁架桥n 桥面桥面n 下承式简支钢桁架桥通常采用明桥面下承式简支钢桁架桥通常采用明桥面n 桥枕、

6、正轨、护轨、护木、钩螺栓及人行道桥枕、正轨、护轨、护木、钩螺栓及人行道n 铁路钢桥的桥面铁路钢桥的桥面 明桥面和道碴桥面明桥面和道碴桥面n n 假设采用正交异性板道碴桥面较好假设采用正交异性板道碴桥面较好n 5.1钢桁架桥钢桁架桥n 5.2 主桁架几何图式主桁架几何图式n 拟定几何图式的思索要素拟定几何图式的思索要素n 桥位所在地的水文、地质、地形条件等；桥位所在地的水文、地质、地形条件等；n 桥上的运输条件及对桥下净空的要求；桥上的运输条件及对桥下净空的要求；n 便于制造、安装和养护、构造简单、有利于设计便于制造、安装和养护、构造简单、有利于设计规范化；规范化；n 有利于节约钢材，力求经济合

7、理；有利于节约钢材，力求经济合理；n 美观要求。美观要求。n 5.2 主桁架几何图式主桁架几何图式n 5.2 主桁架的根本尺寸主桁架的根本尺寸n 桁架桥的跨度从以下两个方面综合思索桁架桥的跨度从以下两个方面综合思索n 桥址处的水文地质情况桥址处的水文地质情况n 桥上、桥下净空的要求桥上、桥下净空的要求n 5.2 主桁架的根本尺寸主桁架的根本尺寸n 主桁的高度主桁的高度n 用钢量方面用钢量方面n 刚度方面刚度方面n 允许建筑高度允许建筑高度n 节间长度节间长度n 中等跨度经济节间长度是中等跨度经济节间长度是 68m，规范设计取，规范设计取 8mn 小跨度桁架桥节间长度小到小跨度桁架桥节间长度小到

8、 4m。n 大跨度桁架桥节间长度有大到大跨度桁架桥节间长度有大到 15m。n 5.2 主桁架的根本尺寸主桁架的根本尺寸n 斜杆倾角斜杆倾角n 合理的倾角，在有竖杆的桁架桥合理的倾角，在有竖杆的桁架桥 50度左右度左右n 合理的倾角，在无竖杆的桁架桥合理的倾角，在无竖杆的桁架桥 60度左右度左右n 主桁中心距主桁中心距n 主桁中心距与桁架桥的横向刚度和稳定性有关。主桁中心距与桁架桥的横向刚度和稳定性有关。n 我国我国?桥规桥规?规定，主桁中心距不宜小于跨度的规定，主桁中心距不宜小于跨度的1/20。n 5.3 铁路钢桁架桥规范设计几何图示铁路钢桁架桥规范设计几何图示n 共有共有3组图式，组图式，6

9、种跨度种跨度n 上承式钢桁梁，跨度有上承式钢桁梁，跨度有48m, 64m, 80m，主，主桁高度为桁高度为8m，节间长度也为，节间长度也为8m，主桁中心距为，主桁中心距为4m。n 5.3 铁路钢桁架桥规范设计几何图示铁路钢桁架桥规范设计几何图示n 共有共有3组图式，组图式，6种跨度种跨度n 下承式钢桁梁，跨度有下承式钢桁梁，跨度有48m, 64m, 80m，主，主桁高度为桁高度为11m，节间长度也为，节间长度也为8m，主桁中心距，主桁中心距为为5.75m。n 5.3 铁路钢桁架桥规范设计几何图示铁路钢桁架桥规范设计几何图示n 共有共有3组图式，组图式，6种跨度种跨度n 下承式钢桁梁，跨度有下承

10、式钢桁梁，跨度有96m, 112m, 128m，主桁高度为主桁高度为16m，节间长度也为，节间长度也为8m，主桁中心，主桁中心距为距为5.75m。n 5.4 主桁杆件内力计算主桁杆件内力计算n 钢桁架桥钢桁架桥 空间构造空间构造n 杆件之间杆件之间 刚性衔接刚性衔接n 计算机直接进展空间分析计算机直接进展空间分析n 5.4 主桁杆件内力计算主桁杆件内力计算n ?桥规桥规?引荐引荐 简化的计算方法简化的计算方法n 划分为假设干个平面系统分别计算划分为假设干个平面系统分别计算n 思索各个平面系统间的共同作用和相互影响思索各个平面系统间的共同作用和相互影响n 平面系统为平面系统为: 主桁架、平纵联、

11、横联、桥门架主桁架、平纵联、横联、桥门架端横联、纵梁、横梁。端横联、纵梁、横梁。n 5.4 主桁杆件内力计算主桁杆件内力计算n 桥梁上的荷载分为主力和附加力桥梁上的荷载分为主力和附加力n 主力主力 恒载和活载恒载和活载n 附加力附加力 横向附加力、纵向附加力、各个平面系横向附加力、纵向附加力、各个平面系统间的共同作用、节点的刚性衔接所引起的附加统间的共同作用、节点的刚性衔接所引起的附加力力n 对公路钢桥作用在桥梁上的荷载对公路钢桥作用在桥梁上的荷载 永久荷载和可变永久荷载和可变荷载荷载n 5.4 主桁杆件内力计算主桁杆件内力计算n 由桁架各个平面系统间的共同作用和节点的刚性由桁架各个平面系统间

12、的共同作用和节点的刚性衔接的影响衔接的影响n 平纵联和主桁弦杆的共同作用平纵联和主桁弦杆的共同作用n 桥面系和主弦杆的共同作用桥面系和主弦杆的共同作用n 横向框架效应横向框架效应n 节点刚性次应力节点刚性次应力n 5.4 主桁杆件内力计算主桁杆件内力计算n 5.4.1 主力作用下主桁杆件内力步骤主力作用下主桁杆件内力步骤n 简化为各杆件轴线所构成的平面铰接桁架简化为各杆件轴线所构成的平面铰接桁架n 荷载包括恒载和活载荷载包括恒载和活载n 开场计算前，估计桥跨构造的恒载开场计算前，估计桥跨构造的恒载n 计算出恒载和活载内力后进展截面设计计算出恒载和活载内力后进展截面设计n 然后计算桁架桥的实践恒

13、载然后计算桁架桥的实践恒载n 照实践恒载与估计恒载相差较大，按实践恒载计照实践恒载与估计恒载相差较大，按实践恒载计算杆件内力重新进展设计算杆件内力重新进展设计n 5.4 主桁杆件内力计算主桁杆件内力计算n 5.4.1 主力作用下主桁杆件内力步骤主力作用下主桁杆件内力步骤n 对双线铁路桥的主桁弦杆和斜杆对双线铁路桥的主桁弦杆和斜杆n 换算均布活载换算均布活载=两线活载总和的两线活载总和的90%n 对竖杆、纵、横梁对竖杆、纵、横梁n 换算均布活载换算均布活载=两线活载总和的两线活载总和的100%n 对双线铁路桥的主桁杆件验算疲劳对双线铁路桥的主桁杆件验算疲劳n 一线偏心加载以杠杆原理分配，并思索双

14、线列一线偏心加载以杠杆原理分配，并思索双线列车同时作用的影响。车同时作用的影响。n 5.4 主桁杆件内力计算主桁杆件内力计算n 5.4.1 主力作用下主桁杆件内力步骤主力作用下主桁杆件内力步骤n 铁道钢桥的设计，为现今列车的活载预留开展系铁道钢桥的设计，为现今列车的活载预留开展系数数n 对公路钢桥要思索偏载最不利情况的横向分布系对公路钢桥要思索偏载最不利情况的横向分布系数数n 对公路钢钢桥也要思索活载开展系数对公路钢钢桥也要思索活载开展系数n 5.4 主桁杆件内力计算主桁杆件内力计算n 5.4.1 主力作用下主桁杆件内力步骤主力作用下主桁杆件内力步骤n 主力作用下主桁杆件的内力计算主力作用下主

15、桁杆件的内力计算n n 构造力学中利用影响线求量值的方法构造力学中利用影响线求量值的方法 影响线面影响线面积法积法kpINNN)1 (n 5.4 主桁杆件内力计算主桁杆件内力计算n 5.4.2 横向附加力作用下主桁杆件内力计算横向附加力作用下主桁杆件内力计算n 铁路钢桁架桥，横向附加力铁路钢桁架桥，横向附加力n 横向风力横向风力n 列车摇摆力列车摇摆力n 对弯道桥、还要思索离心力对弯道桥、还要思索离心力n 公路钢桁架桥，横向附加力公路钢桁架桥，横向附加力n 只思索横向风力只思索横向风力n 5.4 主桁杆件内力计算主桁杆件内力计算n 5.4.2 横向附加力作用下主桁杆件内力计算横向附加力作用下主

16、桁杆件内力计算n 横向附加力横向附加力 平纵联接受平纵联接受n 横向附加力对主桁弦杆产生附加内力横向附加力对主桁弦杆产生附加内力n 平纵联的斜杆和横撑产生附加内力平纵联的斜杆和横撑产生附加内力n 桥门架效应桥门架效应n 由于平纵联的两端联接在桥门架上，平纵联将由于平纵联的两端联接在桥门架上，平纵联将它所受的横向附加力传送给桥门架，从而使主桁它所受的横向附加力传送给桥门架，从而使主桁端斜杆和下弦杆也产生附加内力。端斜杆和下弦杆也产生附加内力。n 5.4 主桁杆件内力计算主桁杆件内力计算n 5.4.2 横向附加力作用下主桁杆件内力计算横向附加力作用下主桁杆件内力计算n 5.4 主桁杆件内力计算主桁

17、杆件内力计算n 5.4.2 横向附加力作用下主桁杆件内力计算横向附加力作用下主桁杆件内力计算n 桥上无车时桥上无车时n 作用在上平纵联上的横向风力分布荷载作用在上平纵联上的横向风力分布荷载 kN/mn 作用在下平纵联上的横向风力分布荷载作用在下平纵联上的横向风力分布荷载kN/mn 风荷载强度风荷载强度)4 . 01 (2 . 04 . 05 . 0hHWwup)4 . 01 (0 . 14 . 05 . 0hHWwlow0321WKKKW n 5.4 主桁杆件内力计算主桁杆件内力计算n 5.4.2 横向附加力作用下主桁杆件内力计算横向附加力作用下主桁杆件内力计算n 桥上有车时桥上有车时n 作用

18、在上平纵联上的横向风力分布荷载作用在上平纵联上的横向风力分布荷载 kN/mn 作用在下平纵联上的横向风力分布荷载作用在下平纵联上的横向风力分布荷载kN/m)4 . 01 (2 . 04 . 05 . 08 . 01hHWwup)4 . 01 (0 . 14 . 05 . 08 . 01hHWwlow)4 . 01 (0 . 32 . 08 . 02Wwup)4 . 01 (0 . 30 . 18 . 02Wwlowupupupwww21lowlowlowwww21n 5.4 主桁杆件内力计算主桁杆件内力计算n 5.4.2 横向附加力作用下主桁杆件内力计算横向附加力作用下主桁杆件内力计算n 列车

19、摇摆力按沿桥长列车摇摆力按沿桥长5.5kN/m计算计算n 作用在上平纵联上的列车摇摆力作用在上平纵联上的列车摇摆力n 作用在下平纵联上的列车摇摆力作用在下平纵联上的列车摇摆力n 由于风力与摇摆力同时到达上述最大值的能够性由于风力与摇摆力同时到达上述最大值的能够性很小，故两者不叠加计算，只取其较大者计算。很小，故两者不叠加计算，只取其较大者计算。5 . 52 . 0upk5 . 50 . 1lowkn 5.4 主桁杆件内力计算主桁杆件内力计算n 5.4.2 横向附加力作用下主桁杆件内力计算横向附加力作用下主桁杆件内力计算n 对公路桥，上、下平纵联上的横向附加力只需横对公路桥，上、下平纵联上的横向

20、附加力只需横向风力向风力n 作用在上平纵联上的横向风力分布荷载作用在上平纵联上的横向风力分布荷载n 作用在下平纵联上的横向风力分布荷载作用在下平纵联上的横向风力分布荷载WhKwup335 . 0WhKhhKwlow5 . 033211n 5.4 主桁杆件内力计算主桁杆件内力计算n 5.4.2 横向附加力作用下主桁杆件内力计算横向附加力作用下主桁杆件内力计算n 桥门架效应产生的杆件内力计算桥门架效应产生的杆件内力计算n 桥门架桥门架 平面刚架，腿杆下端平面刚架，腿杆下端 嵌固在下弦端节点嵌固在下弦端节点上上n 作用在桥门架上的程度力作用在桥门架上的程度力 n 上平纵联传来的横向附加力，即上平纵联

21、作为上平纵联传来的横向附加力，即上平纵联作为简支桁架的支座反力简支桁架的支座反力n 附加反力的方向随风向而改动，故和主力作用下附加反力的方向随风向而改动，故和主力作用下的内力组合时应取其最不利组合的内力组合时应取其最不利组合n 5.4 主桁杆件内力计算主桁杆件内力计算n 5.4.3 纵向制动力作用下主桁杆件内力计算纵向制动力作用下主桁杆件内力计算n 纵向荷载纵向荷载n 因制动或启动而产生的制动力或牵引力因制动或启动而产生的制动力或牵引力n 制动力的传送途径制动力的传送途径n 桥面系的纵梁桥面系的纵梁-制动衔接系制动衔接系-平纵联斜杆上平纵联斜杆上-主桁节点上主桁节点上-主桁下弦杆产生附加内力主

22、桁下弦杆产生附加内力n 5.4 主桁杆件内力计算主桁杆件内力计算n 5.4.3 纵向制动力作用下主桁杆件内力计算纵向制动力作用下主桁杆件内力计算n 纵向荷载纵向荷载n 制动力或牵引力的产生的内力有拉力或压力，对制动力或牵引力的产生的内力有拉力或压力，对下弦杆来说拉力是最不利的下弦杆来说拉力是最不利的n 偏心弯矩值偏心弯矩值n 当制动力或牵引力传送到固定支座时，因作用当制动力或牵引力传送到固定支座时，因作用力对支座铰中心还有一偏心间隔力对支座铰中心还有一偏心间隔 h，因此产生弯，因此产生弯矩矩n 5.4 主桁杆件内力计算主桁杆件内力计算n 5.4.4 由于横向框架效应所引起的主桁杆件内力由于横向

23、框架效应所引起的主桁杆件内力计算计算n 横向框架横向框架 横向结合系、主桁竖杆及横梁组成横向结合系、主桁竖杆及横梁组成n 附加力矩附加力矩 在竖杆的下端点在竖杆的下端点 n 上部横联与竖杆衔接处上部横联与竖杆衔接处n 5.4 主桁杆件内力计算主桁杆件内力计算n 5.4.5 主桁内力组合及主桁架杆件内力计算主桁内力组合及主桁架杆件内力计算n 主桁架内力组合通常有三种方式主桁架内力组合通常有三种方式n 主力单独作用：设计允许应力为主力单独作用：设计允许应力为 n 主力主力+横向附加力：设计允许应力为横向附加力：设计允许应力为 n 主力主力+纵向制动力：设计允许应力为纵向制动力：设计允许应力为 20

24、. 125. 1n 5.5 主桁杆件的截面设计及验算主桁杆件的截面设计及验算n 主桁杆件的截面方式主要分成两类：主桁杆件的截面方式主要分成两类：n H 形截面形截面n 构造简单，易于自动电焊机施焊，焊接变形易控构造简单，易于自动电焊机施焊，焊接变形易控制，工地安装方便制，工地安装方便n y-y轴与轴与x-x轴的回转半径相差较大，作为压杆轴的回转半径相差较大，作为压杆时，允许应力折减大时，允许应力折减大n 适用于内力不很大或长度不太大的杆件适用于内力不很大或长度不太大的杆件n 箱形截面箱形截面n y-y轴与轴与x-x轴的回转半径相近，作为压杆时，轴的回转半径相近，作为压杆时，允许应力折减小，抗扭

25、刚度大允许应力折减小，抗扭刚度大n 缺陷是工厂制造较费工，焊接变形较难控制和矫缺陷是工厂制造较费工，焊接变形较难控制和矫正正n 适用内力很大或长度较长的杆件适用内力很大或长度较长的杆件n 5.5 主桁杆件的截面设计及验算主桁杆件的截面设计及验算n 荷载较小的桥荷载较小的桥 采用轻型桁架，其杆件由采用轻型桁架，其杆件由n 单角钢、双角钢、槽钢、工字钢单角钢、双角钢、槽钢、工字钢n 截面设计留意的问题截面设计留意的问题n 压杆压杆 留意几何长度留意几何长度 回转半径回转半径n 同一桁架中杆件的宽度应相等同一桁架中杆件的宽度应相等n 截面高度截面高度 思索节点处布置几排栓孔思索节点处布置几排栓孔n

26、受压杆件截面尺寸受压杆件截面尺寸 宽厚比宽厚比 满足部分稳定满足部分稳定n 5.5 主桁杆件的截面设计及验算主桁杆件的截面设计及验算n 下弦杆的设计下弦杆的设计n 都是受拉杆件，都是受拉杆件，n 内力较大内力较大 静强度或疲劳强度控制设计；静强度或疲劳强度控制设计；n 内力较小内力较小 刚度控制刚度控制n 静强度条件静强度条件n 疲劳强度条件疲劳强度条件n 根据设计阅历，毛截面根据设计阅历，毛截面jANminmaxjANN85. 0jmAA n 5.5 主桁杆件的截面设计及验算主桁杆件的截面设计及验算n 下弦杆的设计下弦杆的设计n 选定截面方式并根据毛截面选配杆件的各部分尺选定截面方式并根据毛

27、截面选配杆件的各部分尺寸寸n 计算杆件端部所需的衔接螺栓数和初步布置计算杆件端部所需的衔接螺栓数和初步布置n 计算杆件的毛截面、净截面、惯性矩及回转半径计算杆件的毛截面、净截面、惯性矩及回转半径n 进展强度静强度或疲劳强度和刚度验算进展强度静强度或疲劳强度和刚度验算n 刚度验算公式刚度验算公式 n 5.5 主桁杆件的截面设计及验算主桁杆件的截面设计及验算n 上弦杆的设计上弦杆的设计n 都是受压杆件，普通是整体稳定控制设计，其步都是受压杆件，普通是整体稳定控制设计，其步骤骤n 选定截面方式并假定杆件长细比。选定截面方式并假定杆件长细比。n 确定整体稳定允许应力折减系数确定整体稳定允许应力折减系数

28、n 根据毛截面选配杆件的各板件尺寸根据毛截面选配杆件的各板件尺寸n 计算所选界面的实践截面面积、惯性矩、回转半计算所选界面的实践截面面积、惯性矩、回转半径、长细比及允许应力折减系数径、长细比及允许应力折减系数1NAm1n 5.5 主桁杆件的截面设计及验算主桁杆件的截面设计及验算n 上弦杆的设计上弦杆的设计n 进展整体稳定、部分稳定及刚度的验算进展整体稳定、部分稳定及刚度的验算n 整体稳定整体稳定n 刚度验算公式刚度验算公式 n 部分稳定部分稳定1mANtbtbn 5.5 主桁杆件的截面设计及验算主桁杆件的截面设计及验算n 端斜杆的设计端斜杆的设计n 恒载和活载作用，端斜杆接受轴向压力恒载和活载

29、作用，端斜杆接受轴向压力n 横向力作用下，端斜杆接受附加轴力和弯矩横向力作用下，端斜杆接受附加轴力和弯矩n 端斜杆的设计端斜杆的设计 n 按轴心压杆选配截面，按压弯构件进展验算按轴心压杆选配截面，按压弯构件进展验算n 整体稳定验算整体稳定验算n 强度验算，受压翼缘的应力强度验算，受压翼缘的应力1211mmWMAN 2 . 1mmWMANn 6.5 主桁杆件的截面设计及验算主桁杆件的截面设计及验算n 端斜杆的设计端斜杆的设计n 部分稳定部分稳定n 刚度验算公式刚度验算公式 tbtbn 5.5 主桁杆件的截面设计及验算主桁杆件的截面设计及验算n 腹杆设计，包括斜杆和竖杆腹杆设计，包括斜杆和竖杆n

30、竖向荷载作用下，仅接受拉力或接受压力的斜杆竖向荷载作用下，仅接受拉力或接受压力的斜杆n 截面设计方法与轴心受拉或轴心受压杆件一样截面设计方法与轴心受拉或轴心受压杆件一样n 接受异号反复应力的斜杆接受异号反复应力的斜杆n 除静力强度、稳定性及刚度外，还应验算疲劳除静力强度、稳定性及刚度外，还应验算疲劳强度强度n 疲劳应力为拉疲劳应力为拉-拉循环或拉拉循环或拉-压循环以拉为主压循环以拉为主n 疲劳应力为拉疲劳应力为拉-压循环以压为主压循环以压为主ndtjANNminmaxndptmaxn 5.5 主桁杆件的截面设计及验算主桁杆件的截面设计及验算n 腹杆设计，包括斜杆和竖杆腹杆设计，包括斜杆和竖杆n

31、 竖杆设计，竖杆又分为立杆和吊杆竖杆设计，竖杆又分为立杆和吊杆n 立杆立杆 减少上弦杆在主桁平面内的几何长度减少上弦杆在主桁平面内的几何长度n 吊杆吊杆 接受横梁传来的竖向荷载而轴向受拉接受横梁传来的竖向荷载而轴向受拉n 吊杆与横梁梁端衔接处产生弯矩吊杆与横梁梁端衔接处产生弯矩n 先按拉杆确定截面尺寸，然后按拉先按拉杆确定截面尺寸，然后按拉-弯杆件进展疲弯杆件进展疲劳强度和刚度验算劳强度和刚度验算n 立杆普通取与吊杆一样的截面尺寸，不再另行设立杆普通取与吊杆一样的截面尺寸，不再另行设计。计。ndtminmaxn 5.6 主桁节点的设计主桁节点的设计n 节点设计的根本要求节点设计的根本要求n 重

32、心线应尽量在节点处交于一点重心线应尽量在节点处交于一点n 杆端螺栓群的合力线与杆件截面重心线一致杆端螺栓群的合力线与杆件截面重心线一致n 一切杆件应尽量伸入节点一切杆件应尽量伸入节点n 杆端和节点板上衔接螺栓孔的位置按样板布置杆端和节点板上衔接螺栓孔的位置按样板布置n 螺栓群各栓孔之间的间隔螺栓群各栓孔之间的间隔 、栓孔与杆件边缘的间、栓孔与杆件边缘的间隔隔 n 弦杆在节点中心中断，弦杆内侧应设拼接板弦杆在节点中心中断，弦杆内侧应设拼接板n 一切工地安装螺栓的位置应思索施工时螺栓扳手一切工地安装螺栓的位置应思索施工时螺栓扳手任务空间任务空间n 5.6 主桁节点的设计主桁节点的设计n 节点设计的

33、根本要求节点设计的根本要求n 立柱与上弦杆的衔接立柱与上弦杆的衔接n 拼装吊机在上弦任务时的荷载拼装吊机在上弦任务时的荷载n 端节点的构造端节点的构造n 暂时衔接杆件的设置暂时衔接杆件的设置n 节点内不得有积水、积尘的死角及难于油漆和检节点内不得有积水、积尘的死角及难于油漆和检查的地方。查的地方。n 5.6 主桁节点的设计主桁节点的设计n 节点设计的步骤节点设计的步骤n 节点板上所需的衔接螺栓数节点板上所需的衔接螺栓数n 进展弦杆的拼接计算，确定拼接板的尺寸进展弦杆的拼接计算，确定拼接板的尺寸n 绘制构造计算图式绘制构造计算图式n 依次画出弦杆、竖杆及斜杆的外轮廓依次画出弦杆、竖杆及斜杆的外轮

34、廓n 布置各杆件在节点板上的衔接螺栓布置各杆件在节点板上的衔接螺栓n 5.6 主桁节点的设计主桁节点的设计n 节点设计的步骤节点设计的步骤n 节点板的最小轮廓线节点板的最小轮廓线n 节点板上最外排螺栓向外推出节点板上最外排螺栓向外推出 40-50 mmn 验算节点板强度验算节点板强度n 验算主力作用下节点中心处节点板竖向截面上的验算主力作用下节点中心处节点板竖向截面上的法向应力法向应力n 验算主力作用下腹杆与弦杆之间的节点板程度截验算主力作用下腹杆与弦杆之间的节点板程度截面上的剪应力面上的剪应力n 验算斜杆与节点板衔接处节点板的撕裂应力验算斜杆与节点板衔接处节点板的撕裂应力n 5.7 桥面系桥

35、面系n 桥面系的构造特点桥面系的构造特点n 纵横梁的构造纵横梁的构造n 纵、横梁通常均采用焊接板梁，布置竖向加劲肋纵、横梁通常均采用焊接板梁，布置竖向加劲肋n 纵梁上翼缘平面内布置平纵联，在纵梁之间设横纵梁上翼缘平面内布置平纵联，在纵梁之间设横联联n 在端横梁千斤顶施力处的腹板两侧布置传力加劲在端横梁千斤顶施力处的腹板两侧布置传力加劲肋肋n 桁架桥两端，纵梁也应伸出同样的长度以布置桥桁架桥两端，纵梁也应伸出同样的长度以布置桥面面n 5.7 桥面系桥面系n 桥面系的构造特点桥面系的构造特点n 纵、横梁的梁端衔接构造纵、横梁的梁端衔接构造n 纵梁与横梁的衔接纵梁与横梁的衔接n 单线铁路桁架，常把纵

36、、横梁做成一样高单线铁路桁架，常把纵、横梁做成一样高n 双线铁路或节间较大的桁架，纵、横梁采用不双线铁路或节间较大的桁架，纵、横梁采用不等高的方式等高的方式n 5.7 桥面系桥面系n 桥面系的构造特点桥面系的构造特点n 纵、横梁的梁端衔接构造纵、横梁的梁端衔接构造n 横梁与主桁的衔接横梁与主桁的衔接n 中间横梁梁端用一对衔接角钢与主桁节点相连中间横梁梁端用一对衔接角钢与主桁节点相连n 当横梁梁端反力较大当横梁梁端反力较大 在横梁端上部加焊一块肱在横梁端上部加焊一块肱板板n 端横梁梁端设有一块盖板端横梁梁端设有一块盖板 接受梁端弯矩接受梁端弯矩n 5.7 桥面系桥面系n 桥面系的构造特点桥面系的

37、构造特点n 纵梁断开构造纵梁断开构造n ?桥规桥规?规定跨度大于规定跨度大于80m的简支桁架桥应设有的简支桁架桥应设有纵梁断开纵梁断开n 普通纵梁断开设置在跨中的一个节间内普通纵梁断开设置在跨中的一个节间内n 纵梁活动端经过一对特制的支座在短伸臂上纵梁活动端经过一对特制的支座在短伸臂上n 5.7 桥面系桥面系n 桥面系的构造特点桥面系的构造特点n 纵梁的内力计算纵梁的内力计算n 桥面荷载和活荷载桥面荷载和活荷载 纵梁纵梁横梁横梁主桁架主桁架n 纵梁简化为简支梁计算纵梁简化为简支梁计算n 内力内力 弯矩和剪力弯矩和剪力n 跨中弯矩跨中弯矩n 梁端剪力梁端剪力kpMMM)1 (kpQQQ)1 (n

38、 5.7 桥面系桥面系n 桥面系的构造特点桥面系的构造特点n 横梁的内力计算横梁的内力计算n 纵梁和横梁是桥面系的主要承重构造，桥面荷载纵梁和横梁是桥面系的主要承重构造，桥面荷载和活荷载首先作用在纵梁上，再由纵梁传送至横和活荷载首先作用在纵梁上，再由纵梁传送至横梁进而传给主桁架。梁进而传给主桁架。n 横梁仍简化为简支梁计算横梁仍简化为简支梁计算n 跨中弯矩跨中弯矩n 梁端剪力梁端剪力kpMMM)1 (kpQQQ)1 (n 6.7 桥面系桥面系n 桥面系的构造特点桥面系的构造特点n 纵、横梁的应力验算纵、横梁的应力验算n 纵、横梁的应力验算包括跨中弯曲应力和梁端剪纵、横梁的应力验算包括跨中弯曲应

39、力和梁端剪应力应力n 跨中弯曲应力跨中弯曲应力n 梁端剪力梁端剪力n 横梁的换算应力横梁的换算应力85. 0maxjWM23ChQ 1 . 1322n 5.7 桥面系桥面系n 桥面系的构造特点桥面系的构造特点n 纵梁梁端的衔接计算纵梁梁端的衔接计算n 剪力全部由衔接角钢接受，而弯矩那么由鱼形板剪力全部由衔接角钢接受，而弯矩那么由鱼形板传送传送n 衔接角钢的螺栓数目衔接角钢的螺栓数目n 鱼形板与纵梁翼缘衔接所需螺栓数目鱼形板与纵梁翼缘衔接所需螺栓数目n 鱼形板截面尺寸，还要满足疲劳强度条件鱼形板截面尺寸，还要满足疲劳强度条件bvNNn1 . 1bvNSn0n 5.7 桥面系桥面系n 桥面系的构造

40、特点桥面系的构造特点n 横梁梁端的衔接计算横梁梁端的衔接计算n 横梁梁端衔接角钢与横梁腹板相连的螺栓数目横梁梁端衔接角钢与横梁腹板相连的螺栓数目n 横梁梁端衔接角钢与主桁相连的螺栓数目横梁梁端衔接角钢与主桁相连的螺栓数目bvNNn1 . 1bvNNn2 . 1n 5.7 桥面系桥面系n 桥面系的构造特点桥面系的构造特点n 顶梁计算顶梁计算n 钢梁在安装或运营中，常需求将梁顶起钢梁在安装或运营中，常需求将梁顶起n 简支钢桁梁，普通是在端横梁下，安排两台油压简支钢桁梁，普通是在端横梁下，安排两台油压千斤顶千斤顶n 验算时，常将起顶分量添加验算时，常将起顶分量添加30%，允许应力为，允许应力为 2

41、. 1n 5.7 桥面系桥面系n 桥面系的构造特点桥面系的构造特点n 主桁弦杆与桥面系共同作用所引起的纵、横梁内主桁弦杆与桥面系共同作用所引起的纵、横梁内力力n 当主弦杆变形时，桥面系的纵梁也随弦杆一同变当主弦杆变形时，桥面系的纵梁也随弦杆一同变形形n 计算假定计算假定n 不思索纵向结合系参与共同作用的影响不思索纵向结合系参与共同作用的影响n 纵梁铰接于横梁，纵梁只接受轴向力，横梁固支纵梁铰接于横梁，纵梁只接受轴向力，横梁固支于主桁于主桁n 各节间弦杆变形相等，计算弦杆变形时，不思索各节间弦杆变形相等，计算弦杆变形时，不思索因共同任务对弦杆的减载因共同任务对弦杆的减载n 5.8 结合系结合系n

42、 平纵联平纵联n 平纵联平纵联n 程度面内衔接主桁上弦节点及下弦节点的平面程度面内衔接主桁上弦节点及下弦节点的平面杆系构造杆系构造 n 上平纵联和下平纵联上平纵联和下平纵联n 5.8 结合系结合系n 平纵联平纵联n 平纵联的受力较为复杂平纵联的受力较为复杂n 在横向附加力作用下，平纵联的弦杆和腹杆都将在横向附加力作用下，平纵联的弦杆和腹杆都将产生内力产生内力n 主桁弦杆与平纵联的共同作用，当主桁弦杆变形主桁弦杆与平纵联的共同作用，当主桁弦杆变形时也会在平纵联的腹杆中产生内力。时也会在平纵联的腹杆中产生内力。n 要思索两种内力的最不利组合要思索两种内力的最不利组合n 5.8 结合系结合系n 平纵

43、联平纵联n 由于主桁弦杆与平纵联共同作用所引起的平纵联由于主桁弦杆与平纵联共同作用所引起的平纵联杆件内力的计算杆件内力的计算n 具有交叉式腹杆体系的平纵联，斜杆内力具有交叉式腹杆体系的平纵联，斜杆内力n 当桥面系横梁兼作平纵联横撑时，斜杆内力当桥面系横梁兼作平纵联横撑时，斜杆内力n 横撑内力：横撑内力：332cossin21cossdpddssdAAAAAANN3322cossin41sin6 . 0cossdbdbssddAAAAANANsin)(rightdleftdpNNNn 5.8 结合系结合系n 平纵联平纵联n 平纵联杆件的内力组合平纵联杆件的内力组合n 组合组合1：桥上有车时恒载：

44、桥上有车时恒载+活载作用下的共同作活载作用下的共同作用力用力n 按主力计算，允许应力为按主力计算，允许应力为n 组合组合2：恒载作用下的共同作用力：恒载作用下的共同作用力+桥上无车时桥上无车时风力所产生的内力风力所产生的内力n 按主力按主力+附加力计算，允许应力为附加力计算，允许应力为n 组合组合3：恒载：恒载+活载作用下的共同作用力活载作用下的共同作用力+桥上有桥上有车时风力或摇摆力所产生的内力车时风力或摇摆力所产生的内力n 按主力按主力+附加力计算，允许应力为附加力计算，允许应力为 2 . 1 2 . 1n 5.8 结合系结合系n 平纵联平纵联n 平纵联杆件计算的其他问题的概述平纵联杆件计

45、算的其他问题的概述n 强度验算强度验算n 整体稳定性整体稳定性n 刚度刚度n 计算截面确实定问题计算截面确实定问题n 5.8 结合系结合系n 横向结合系及桥门架横向结合系及桥门架n 为保证桥跨构造的整体作用，中间横向结合系至为保证桥跨构造的整体作用，中间横向结合系至少每隔两个节间设置一个。少每隔两个节间设置一个。n 桥门架通常采用和横向结合系同样的方式。桥门架通常采用和横向结合系同样的方式。n 5.8 结合系结合系n 制动结合系制动结合系n 由列车制动或牵引引起的纵向程度制动力作由列车制动或牵引引起的纵向程度制动力作用在纵梁上，纵梁将该制动力传送给横梁。由于用在纵梁上，纵梁将该制动力传送给横梁

46、。由于横梁在程度方向的抗弯刚度很小，所以，程度制横梁在程度方向的抗弯刚度很小，所以，程度制动力易使横梁产生过大的程度弯曲变形。为了减动力易使横梁产生过大的程度弯曲变形。为了减小这种变形，需求设置制动结合系。小这种变形，需求设置制动结合系。n 5.8 结合系结合系n 制动结合系制动结合系n 制动结合系通常由四根短杆组成制动结合系通常由四根短杆组成n 设置在与桥面系相邻的平纵联的中部设置在与桥面系相邻的平纵联的中部n 如有纵梁断开，那么设置在纵梁断开点与桥梁支如有纵梁断开，那么设置在纵梁断开点与桥梁支点间的中部。点间的中部。n 5.8 结合系结合系n 制动结合系制动结合系n 制动结合系杆件的内力组

47、合制动结合系杆件的内力组合n 组合组合1：制动力单独作用，制动力按：制动力单独作用，制动力按10%满跨静满跨静活载计算活载计算n 按主力计算，允许应力为按主力计算，允许应力为n 组合组合2：单独验算共同作用力：单独验算共同作用力n 按主力计算，允许应力为按主力计算，允许应力为n 组合组合3：共同作用力：共同作用力+制动力制动力10% 制动力按制动力按7%满跨静活载计算满跨静活载计算n 按主力按主力+附加力计算，允许应力为附加力计算，允许应力为25. 1n 5.9 钢桁架桥的挠度、上拱度及横向刚度钢桁架桥的挠度、上拱度及横向刚度n 钢桁架桥的挠度钢桁架桥的挠度 钢梁竖向刚度的目的钢梁竖向刚度的目

48、的n 挠度过大的影响挠度过大的影响n 线路在相邻桥跨衔接处构成很大折角，引起列车线路在相邻桥跨衔接处构成很大折角，引起列车振动，影响行车平安和乘车温馨度。振动，影响行车平安和乘车温馨度。n 高速行车时会加大活载的动力作用。高速行车时会加大活载的动力作用。n 相邻桥跨衔接处的钢轨会产生很大的弯曲应力。相邻桥跨衔接处的钢轨会产生很大的弯曲应力。n 增大钢桁梁杆件节点的刚性次应力。增大钢桁梁杆件节点的刚性次应力。n 5.9 钢桁架桥的挠度、上拱度及横向刚度钢桁架桥的挠度、上拱度及横向刚度n ?桥规桥规?规定：简支桁架桥由静活载引起的挠度：规定：简支桁架桥由静活载引起的挠度：Lfk9001n 5.9

49、钢桁架桥的挠度、上拱度及横向刚度钢桁架桥的挠度、上拱度及横向刚度n 对挠度限制可以改善行路运转质量，但挠度限制对挠度限制可以改善行路运转质量，但挠度限制过严给桁梁设计带来困难，同时也使高强度钢材过严给桁梁设计带来困难，同时也使高强度钢材的运用遭到限制。的运用遭到限制。n 5.9 钢桁架桥的挠度、上拱度及横向刚度钢桁架桥的挠度、上拱度及横向刚度n 上拱度：在限制挠度的同时，再把桁架预先作成上拱度：在限制挠度的同时，再把桁架预先作成向上拱的曲线，那么当列车过桥时线路转机角进向上拱的曲线，那么当列车过桥时线路转机角进一步减小，使桥上线路更为平稳。一步减小，使桥上线路更为平稳。n 对简支桁架桥而言，对

50、简支桁架桥而言，?桥规桥规?规定上拱度曲线应与规定上拱度曲线应与恒载和一半静活载所生的挠度曲线根本一样，而恒载和一半静活载所生的挠度曲线根本一样，而方向相反。方向相反。n 5.9 钢桁架桥的挠度、上拱度及横向刚度钢桁架桥的挠度、上拱度及横向刚度n 横向刚度横向刚度n 桥跨构造应具有必要的横向刚度，借此防止列车桥跨构造应具有必要的横向刚度，借此防止列车经过桥梁时发生宏大的摆动。桥跨的横向刚度与经过桥梁时发生宏大的摆动。桥跨的横向刚度与两片主桁的中心距亲密相关，两片主桁的中心距亲密相关，?桥规桥规?要求主桁中要求主桁中心距应不小于桥梁跨长的心距应不小于桥梁跨长的1/20。第六章第六章 延续钢桁架桥

51、延续钢桁架桥n 6.1 延续钢桁架桥概述延续钢桁架桥概述n 在铁路桥梁中，延续桁架桥得到了越来越广泛的在铁路桥梁中，延续桁架桥得到了越来越广泛的采用。采用。n 武汉长江大桥武汉长江大桥n 南京长江大桥南京长江大桥n 白沙陀长江大桥白沙陀长江大桥n 汉江大桥汉江大桥n 嘉陵江大桥等嘉陵江大桥等n 我国在此类钢桥桥梁建立中向少拴多焊的构造开我国在此类钢桥桥梁建立中向少拴多焊的构造开展，这也是世界钢桥开展的趋势。展，这也是世界钢桥开展的趋势。n 6.2延续钢桁架桥的优缺陷延续钢桁架桥的优缺陷n 优点优点n 便于采用伸臂法架设钢梁便于采用伸臂法架设钢梁n 具有较大的竖向刚度和横向刚度具有较大的竖向刚度

52、和横向刚度n 采用大跨度延续桁架桥，节省用钢量采用大跨度延续桁架桥，节省用钢量n 从抢修要求动身，延续桁架桥因具有多余约束，从抢修要求动身，延续桁架桥因具有多余约束，当桁梁遭到部分破坏时，不宜全部坍塌，较易修当桁梁遭到部分破坏时，不宜全部坍塌，较易修复复n 6.2延续钢桁架桥的优缺陷延续钢桁架桥的优缺陷n 缺陷缺陷n 延续桁架梁是外部超静定构造，假设因地址不良，延续桁架梁是外部超静定构造，假设因地址不良，根底发生沉陷，桁梁的杆件产生附加内力。根底发生沉陷，桁梁的杆件产生附加内力。n “制动墩设有固定支座的桥墩受力很大，制动墩设有固定支座的桥墩受力很大，添加了桥墩及根底的建立费用。添加了桥墩及根

53、底的建立费用。n 延续桁架桥的杆件、节点类型多，设计不宜规范延续桁架桥的杆件、节点类型多，设计不宜规范化。化。n 中间支点接受负反力，使支座的设计复杂化。中间支点接受负反力，使支座的设计复杂化。n 6.2延续钢桁架桥的几何图式和主要尺寸延续钢桁架桥的几何图式和主要尺寸n 几何图式几何图式n 平行弦桁式平行弦桁式n 曲线弦桁式曲线弦桁式n 加劲弦桁式加劲弦桁式n 6.2延续钢桁架桥的几何图式和主要尺寸延续钢桁架桥的几何图式和主要尺寸n 几何图式几何图式n 6.2延续钢桁架桥的几何图式和主要尺寸延续钢桁架桥的几何图式和主要尺寸n 跨联布置跨联布置n 每一联，普通包括两跨或三跨。每一联，普通包括两跨

54、或三跨。n 延续桁架桥也有做成四跨延续或五跨延续的延续桁架桥也有做成四跨延续或五跨延续的n 因温度变化而引起的程度位移将加大因温度变化而引起的程度位移将加大n 6.2延续钢桁架桥的几何图式和主要尺寸延续钢桁架桥的几何图式和主要尺寸n 主要尺寸主要尺寸n 桁高：下承式延续桁架梁，大致为跨长桁高：下承式延续桁架梁，大致为跨长1/71/8。n 主桁中心距主桁中心距 较大的竖向刚度和横向刚度，主桁中较大的竖向刚度和横向刚度，主桁中心距可较简支桁架桥稍小些心距可较简支桁架桥稍小些n 主桁节间长度：主桁节间长度普通均采用主桁节间长度：主桁节间长度普通均采用 8mn 为保证较大的横向刚度：平纵联必需延续的，

55、设为保证较大的横向刚度：平纵联必需延续的，设置桥门架。置桥门架。n 6.2延续钢桁架桥的构造特点延续钢桁架桥的构造特点n 桥门架、纵梁断开及制动撑架的布置桥门架、纵梁断开及制动撑架的布置n 桥门架：设置端桥门架，中间桥门架桥门架：设置端桥门架，中间桥门架n 中间桥门架布置方法中间桥门架布置方法n 利用竖杆作为腿杆，在支点处构成一个竖直的中利用竖杆作为腿杆，在支点处构成一个竖直的中间桥门架，这种布置方法构造较简单，便于制造间桥门架，这种布置方法构造较简单，便于制造与架设。与架设。n 利用支点处左右两斜杆作为腿杆，在支点处构成利用支点处左右两斜杆作为腿杆，在支点处构成左右两个斜向的中间桥门架。左右

56、两个斜向的中间桥门架。n 6.2延续钢桁架桥的构造特点延续钢桁架桥的构造特点n 桥门架、纵梁断开及制动撑架的布置桥门架、纵梁断开及制动撑架的布置n 纵梁断开及制动撑架的布置纵梁断开及制动撑架的布置n 跨度稍大于跨度稍大于80m的延续桁梁可不设纵梁断开的延续桁梁可不设纵梁断开n 延续桁梁受拉区的长度大于延续桁梁受拉区的长度大于80m时，要在跨中设时，要在跨中设置纵梁断开。置纵梁断开。n 纵梁不时开的延续桁梁，其制动撑架设在跨中；纵梁不时开的延续桁梁，其制动撑架设在跨中；n 当纵梁需断开时，由于断开点设在跨中，制动撑当纵梁需断开时，由于断开点设在跨中，制动撑架就设置在支点与纵梁断开点间的中部。架就设置在支点与纵梁断开点间的中部。n 6.2延续钢桁架桥的构造特点延续钢桁架桥的