钢桥绪论课件

1、1一、课程的目的与任务一、课程的目的与任务 钢桥钢桥是土木工程专业（桥梁方向）的一门必修专业是土木工程专业（桥梁方向）的一门必修专业课程，是课程，是“桥梁工程桥梁工程”等系列主干专业课程的一个重要组成等系列主干专业课程的一个重要组成部分，是研究各种钢桥结构的构造特点和设计计算理论的一部分，是研究各种钢桥结构的构造特点和设计计算理论的一门工程技术课。随着现代桥梁的发展，钢材在桥梁中的应用门工程技术课。随着现代桥梁的发展，钢材在桥梁中的应用越来越广泛，该课程的重要性也日益体现。越来越广泛，该课程的重要性也日益体现。二、课程的主要内容及要求二、课程的主要内容及要求 本课程主要讲授的内容包括钢桥的本课

2、程主要讲授的内容包括钢桥的主要类型、结构形式、主要类型、结构形式、简单构造及连接方式简单构造及连接方式，还会介绍钢桥计算分析的基本概念和，还会介绍钢桥计算分析的基本概念和基本理论。基本理论。3绪论绪论 1- -1 我国我国钢桥的发展概况钢桥的发展概况1- -2 钢桥的主要特点及适用范围钢桥的主要特点及适用范围1- -3 钢桥的主要类型及所用材料钢桥的主要类型及所用材料1- -4 我国著名的钢桥我国著名的钢桥绪论绪论 41- -1 我国钢桥的发展概况我国钢桥的发展概况钢桥桥梁上部结构的主要承重部分用钢材制成。 用钢材作为主要建造材料的桥梁。 绪论绪论 重庆朝天门大桥重庆朝天门大桥 上部结构上部结

3、构：线路中断时跨越障碍的主要：线路中断时跨越障碍的主要承重结构承重结构。是桥梁支座以上跨越桥孔的总称。是桥梁支座以上跨越桥孔的总称。 下部结构下部结构包括桥梁墩台、基础；包括桥梁墩台、基础；桥梁附属设施桥梁附属设施包括包括桥面系、伸缩缝、桥头搭板、锥形护坡等。其中桥面系桥面系、伸缩缝、桥头搭板、锥形护坡等。其中桥面系又包括：桥面铺装、排水系统、防撞栏杆、灯光照明等。又包括：桥面铺装、排水系统、防撞栏杆、灯光照明等。1- -1 我国钢桥的发展概况我国钢桥的发展概况u 解放前解放前 钢桥发展进程极为缓慢钢桥发展进程极为缓慢l跨度小；l钢材进口；l结构铆接；l跨径稍大的钢桥由外国商人设计和监造；l1

4、937年建造的杭州钱塘江大桥，由茅以升先生主持兴建的，但是其施工仍是由外国洋行承建。v大桥位于浙江省杭州市大桥位于浙江省杭州市西湖西湖之南，之南，六和塔六和塔附近的钱塘江上，由附近的钱塘江上，由桥梁专家茅以升主持设计，大桥于桥梁专家茅以升主持设计，大桥于1934年年8月月8日开始动工兴建，日开始动工兴建，1937年年9月月26日建成，历时三年零一个月时间，总投资日建成，历时三年零一个月时间，总投资540万银万银元。截至元。截至2014年年9月月26日，日，“77岁岁”的钱塘江大桥已经实现了的钱塘江大桥已经实现了行车安全和人身安全行车安全和人身安全22600天，被网民热捧为天，被网民热捧为“桥坚

5、强桥坚强”。 v是我国自行设计、是我国自行设计、建造的第一座双建造的第一座双层铁路、公路两层铁路、公路两用桥，横贯钱塘用桥，横贯钱塘南北。南北。 91- -1 我国钢桥的发展概况我国钢桥的发展概况u 解放初期解放初期 钢桥技术得到发展钢桥技术得到发展绪论绪论 l 1956年 武汉长江大桥 l 1968年 南京长江大桥 l 1969年 金沙江桥 、大渡河桥 各种体系桥及新钢材的钢桥不断建成l 1977年 密云水库白河桥（连续栓焊钢桁桥）l 1993年 九江长江公铁两用桥（15MnVN新钢种）l 2000年 芜湖长江公铁两用桥（钢桁梁斜拉桥）武汉长江大桥：公铁两用桥 ， 被称为“万里长江第一桥”。

6、于1955年9月1日开工建设，1957年10月15日建成通车，大桥的建设得到了前苏联政府的帮助。前国家领导人毛泽东在此写下“一桥飞架南北，天堑变通途”这一脍炙人口的诗句表达了对武汉长江大桥的由衷赞美。底层有电梯可直达公路桥面，站在桥上眺望四方。 南京长江大桥：长江上第一座由我国自行设计建造的双层式公、铁两用桥。桥的南北各有一对桥头堡，高为70米，桥头堡上各有三面红旗，象征着50年代的人民公社、大跃进和总路线。 u 改革开放以后改革开放以后 钢桥发展迅速，结构形式多样钢桥发展迅速，结构形式多样化化l1987年 东营黄河公路钢斜拉桥l1991年 南浦公路斜拉桥l1993年 杨浦公路斜拉桥l1997

7、年 香港青马公路悬索桥l1999年 江阴长江公路悬索桥l2000年 南京长江公路斜拉桥l2002年 上海卢浦大桥（中承式箱拱桥）l2008年 苏通大桥（双塔双索面斜拉桥）l2011年 武汉二七长江大桥（三塔斜拉桥）1- -2 钢桥的特点及适用范围钢桥的特点及适用范围u 钢桥的特点钢桥的特点l跨越能力大跨越能力大l安全可靠安全可靠（均质材料）（均质材料）l适合工业化制造，便于运输适合工业化制造，便于运输l易于修复和更换，可回收利用易于修复和更换，可回收利用l易锈蚀，养护费用高易锈蚀，养护费用高l列车通过噪声大，不宜建在闹市区列车通过噪声大，不宜建在闹市区u 各向同性各向同性指物体的物理、化学等方

8、面的性质不会指物体的物理、化学等方面的性质不会因方向的不同而有所变化的特性，即某一物体在不因方向的不同而有所变化的特性，即某一物体在不同的方向所测得的性能数值完全相同，亦称同的方向所测得的性能数值完全相同，亦称均质性均质性。u 例如：金属，各方向的物理性质（如硬度、弹性例如：金属，各方向的物理性质（如硬度、弹性模量、屈服强度等）都相同，因为它们是由许多模量、屈服强度等）都相同，因为它们是由许多晶晶粒粒构成的，实质上它们是晶体，具有一定的构成的，实质上它们是晶体，具有一定的熔点熔点。由于由于晶粒晶粒在空间方位上排列是无规则的，所以金属在空间方位上排列是无规则的，所以金属整体表现出各向同性。整体表

9、现出各向同性。 v木材纤维的排列很有规律，在平行于纤维方向的木材纤维的排列很有规律，在平行于纤维方向的抗抗拉强度拉强度比较高，在垂直于纤维方向的比较高，在垂直于纤维方向的抗拉强度抗拉强度非常非常低，属于非常显然的低，属于非常显然的各向异性各向异性材料。材料。 16绪论绪论u 钢桥的适用范围钢桥的适用范围l钢桥的诸多优点使其在大、中、小跨径桥梁中均可以采用；小跨径桥梁（L30m，Lk20m）从经济角度考虑大多数使用圬工拱桥或钢筋混凝土桥；中等跨径（L100m，Lk40m）或大跨径桥梁（L1000m，Lk150m） ，应该进行方案比选从而选择合适的桥型及建造材料；超大跨径桥梁，则非钢桥莫属。我国大

10、、中跨径的铁路桥梁一直以钢桥为主171- -3 钢桥的主要类型及所用材料钢桥的主要类型及所用材料绪论绪论按照力学体系分类，钢桥三大基本体系梁：梁式体系梁：梁式体系拱：拱式体系拱：拱式体系索：悬索桥索：悬索桥组合体系：如斜拉桥组合体系：如斜拉桥 钢桥的主要类型钢桥的主要类型v按照力学图式分为：按照力学图式分为：J简支梁桥简支梁桥J连续梁桥连续梁桥J悬臂梁桥悬臂梁桥u 梁式体系桥梁式体系桥 钢梁桥：钢梁桥：承重结构为主梁，以承受弯矩为主。承重结构为主梁，以承受弯矩为主。与相同跨径的其他体系桥相比，主梁内弯矩最大。与相同跨径的其他体系桥相比，主梁内弯矩最大。v梁式体系桥力学图式梁式体系桥力学图式v按

11、照按照主梁横截面构造形式主梁横截面构造形式的不同分为：的不同分为：J钢板梁桥钢板梁桥J钢桁梁桥钢桁梁桥J钢箱梁桥钢箱梁桥J钢钢-混凝土结合梁桥混凝土结合梁桥u 梁式体系桥梁式体系桥u 拱式体系桥拱式体系桥v按照力学图式分为：按照力学图式分为：J有推力拱有推力拱J无推力拱无推力拱 钢拱桥：钢拱桥：承重结构为拱圈或拱肋，主拱承重结构为拱圈或拱肋，主拱在竖向荷载作用下，主要承受压力。在竖向荷载作用下，主要承受压力。v拱式体系桥力学图式拱式体系桥力学图式u 拱式体系桥拱式体系桥v按照主拱横截面的构造形式分为：按照主拱横截面的构造形式分为：J钢箱拱（钢板拱、箱肋拱）钢箱拱（钢板拱、箱肋拱）J钢桁拱钢桁拱

12、J钢管混凝土拱钢管混凝土拱u 悬索体系桥悬索体系桥v按照力学图式分为：按照力学图式分为：J外锚式悬索桥J自锚式悬索桥 悬索桥：现代悬索桥通常有桥塔、锚碇、主缆、吊索、加劲梁及鞍座等主要部分组成,主要承重结构为悬索，主索（主缆）在竖向荷载作用下，主要承受拉力。此拉力对加劲梁起到巨大的卸载作用。外锚式： 自锚式：v索式体系桥力学图式索式体系桥力学图式u 组合体系桥组合体系桥 斜拉桥：斜拉桥：由桥塔、主梁和斜拉索组成，由桥塔、主梁和斜拉索组成，是是梁梁和和索索的组合体系，桥塔为受压结构，斜的组合体系，桥塔为受压结构，斜拉索的竖向分力使得梁内弯矩大大减小，水拉索的竖向分力使得梁内弯矩大大减小，水平分力

13、使得主梁偏心受压。平分力使得主梁偏心受压。 钢桥所用材料钢桥所用材料u钢材：碳素钢和低合金钢l20世纪世纪50年代，普通碳素钢年代，普通碳素钢A3钢钢 含碳量高，可焊性差，只能铆接含碳量高，可焊性差，只能铆接l20世纪世纪50年代末，高强度低合金钢年代末，高强度低合金钢16Mnq 屈服点屈服点340MPa，比，比A3钢节约钢材，降低成本钢节约钢材，降低成本l20世纪世纪70年代，年代，15MnVNq钢钢 屈服点屈服点420MPa，比，比16Mnq节约钢材节约钢材l21世纪初，世纪初，14MnNbq钢钢 屈服点屈服点340MPa，可焊接最大板厚，可焊接最大板厚50mm 钢桥所用材料钢桥所用材料u

14、桥梁钢结构设计规范桥梁钢结构设计规范( (TB1002.2-2005) )l国标钢号以国标钢号以屈服点屈服点命名，例如命名，例如Q345qDQ屈服强度拼音首字母屈服强度拼音首字母345屈服强度大小屈服强度大小（MPa）q桥梁用钢汉语拼音首字母（桥梁用钢汉语拼音首字母（qiaoliang）D钢材等级钢材等级l国际钢桥用钢国际钢桥用钢Q235、Q345、Q370、Q420A、B、C、D、E五个等级五个等级 钢桥所用材料钢桥所用材料u钢桥用材最多的是钢板，要求材料属性有：l强度强度l塑性（韧性，含碳量要求）塑性（韧性，含碳量要求）l冷弯性能（金属材料在冷弯性能（金属材料在常温下常温下承受弯曲而不破裂

15、的性能）承受弯曲而不破裂的性能）l低温冲击能力（冲击试验）低温冲击能力（冲击试验）l可焊性可焊性l抗疲劳性能抗疲劳性能（承受动荷载）（承受动荷载）v冷弯试验冷弯试验试件的弯曲处试件的弯曲处会产生不均匀塑性变形，会产生不均匀塑性变形，能在一定程度上揭示钢能在一定程度上揭示钢材是否存在内部组织的材是否存在内部组织的不均匀、内应力、夹杂不均匀、内应力、夹杂物、未熔合和微裂纹等物、未熔合和微裂纹等缺陷。因此，冷弯性能缺陷。因此，冷弯性能能反映钢材的能反映钢材的冶炼质量冶炼质量和焊接质量和焊接质量。弯曲程度一般用弯曲角度弯曲程度一般用弯曲角度 （外角）或弯心直径（外角）或弯心直径 d d 对材料对材料厚

16、度厚度 a a 的比值表示，的比值表示， 愈大愈大或或 d/a d/a 愈小，则材料的冷弯性愈小，则材料的冷弯性愈好。愈好。 底板拼装中底板拼装中1- -4 我国钢桥的发展我国钢桥的发展焊机正在焊接底板焊机正在焊接底板底板焊缝底板焊缝钢箱梁底板焊接钢箱梁底板焊接装配完成后的钢箱梁和钢拱装配完成后的钢箱梁和钢拱装配完成后的钢箱梁和钢拱装配完成后的钢箱梁和钢拱36绪论绪论康斯坦席瓦桥康斯坦席瓦桥 巴西巴西桥梁赏析桥梁赏析建于建于1974年，年，钢箱梁桥钢箱梁桥三堆子金沙江桥三堆子金沙江桥 四川四川简支铆接下承式钢桁梁桥简支铆接下承式钢桁梁桥九江长江大桥九江长江大桥：位于鄂赣两省交界处，是我国铁路南

17、北位于鄂赣两省交界处，是我国铁路南北通道京九线和通道京九线和105国道跨越长江的重要桥梁。双层公铁两用国道跨越长江的重要桥梁。双层公铁两用桥，上层公路，下层铁路，首次使用桥，上层公路，下层铁路，首次使用15MnVN高强度低合高强度低合金钢，全部钢梁均为栓焊结构。金钢，全部钢梁均为栓焊结构。绪论绪论中承式钢桁架拱桥中承式钢桁架拱桥外锚式三跨外锚式三跨双塔钢箱梁双塔钢箱梁悬索桥悬索桥绪论绪论武汉阳逻长江大桥：武汉阳逻长江大桥：大桥北岸为新洲区阳逻镇，南岸为武大桥北岸为新洲区阳逻镇，南岸为武汉市洪山区，主跨径达汉市洪山区，主跨径达1280m，双向六车道沥青混凝土路面。，双向六车道沥青混凝土路面。绪论绪论青岛海湾大桥：青岛海湾大桥：连接青岛与黄岛的交通要道，主跨为三跨连接青岛与黄岛的交通要道，主跨为三跨双塔钢箱梁双塔钢箱梁悬索桥，当今世界上最长的跨海大桥（悬索桥，当今世界上最长的跨海大桥（36.48km）。）。绪论绪论北起