钢桁梁桥综述

1、浅谈铁路钢桁梁桥摘要：本文通过查阅整理国内外相关资料，总结阐述了钢桁梁桥的特点、发展情况、施工方法及未来发展趋势，并对现今用在钢桁梁桥中的整体式节点和正交异性板进行了探索。关键字：铁路钢桁梁桥 发展情况 整体式节点 正交异性板前言钢桥由于其其材料高高强度、高弹性性模量而而构件相相对较轻轻, 施工工比预应应力混凝凝土桥轻轻盈和方方便等特特点，大大量使用用在大中中跨度的的桥梁上上。其中中，钢桁桁梁桥由由桁架杆杆件组成成，尽管管整体上上看钢桁桁梁桥以以受弯和和受剪为为主，但但具体到到每根桁桁架杆件件则主要要承受轴轴向力。与与实腹梁梁相比是是用稀疏疏的腹杆杆代替整整体的腹腹板，从从而节省省钢材和和减轻

2、结结构自重重，又由由于腹杆杆钢材用用量比实实腹梁的的腹板有有所减少少，钢桁桁梁可做做成较大大高度，从从而具有有较大的的刚度及及更大的的跨越能能力。本本文通过过查阅整整理国内内外相关关资料，总总结阐述述了钢桁桁梁桥的的特点、发发展情况况、施工工方法及及未来发发展趋势势，并对对现今用用在钢桁桁梁桥中中的整体体式节点点和正交交异性板板进行了了探索。钢桁梁桥的的特点 钢钢桁梁桥桥综合了了钢材和和桁架结结构的特特点：（1）跨越越能力大大。由于于钢材强强度大，在在相同的的承载能能力条件件下，与与混凝土土桥梁相相比，钢钢桥构件件的截面面较小，所所以钢桥桥自重轻轻，加大大桥梁的的跨越能能力。（2）易于于修复和

3、和更换。（3）钢桁桁梁的杆杆件和节节点较多多，构造造较为复复杂，制制造较为为费工。（4）钢材材易锈蚀蚀，需要要定期检检查和维维护，故故养护费费用高。（5）造价价较高。（6）抗压压能力强强，整体体性好。三、钢桁梁梁桥的发发展情况况1894年年，我国国第一次次主持修修建钢桁桁梁桥滦河大大桥，由由我国工工程师詹詹天佑主主持完成成。其上上部结构构由多孔孔钢桁梁梁和钢板板梁组成成。建国国以前所所建的钢钢桁梁桥桥跨度较较小，所所用的钢钢材都是是进口的的，结构构都采用用铆钉，工工艺简陋陋，建国国后，钢钢桁梁桥桥技术发发展很快快。20世纪60年代中中期，为为加快铁铁路建设设，在成成昆铁路路修建中中，系统统地研

4、究究了栓焊焊钢桁梁梁桥新技技术，一一举建成成各种不不同结构构型式的的栓焊钢钢桁梁桥桥四十几几座，结结束了在在我国使使用了近近100年的铆铆接钢桁桁梁桥的的历史，这这在我国国钢桁梁梁桥发展展史上是是一个很很大的进进步。其其中19666年建成成的饮水水河大桥桥主跨112米，为为中国第第一座栓栓焊钢桥桥。1995年年建成通通车的孙孙口黄河河大桥位位于京九九铁路线线上，是是一座跨跨越黄河河的双线线铁路桥桥，正桥桥为下承承式连续续钢桁梁梁桥，主主桁采用用三角形形钢桁架架，标准准节间常常12m，桁高13.6m，桁宽10m；上、下下弦杆和和支点处处斜杆采采用箱型型截面，其其余腹杆杆为工字字型截面面；主桁桁与

5、节点点板焊接接成整体体在预制制厂进行行，该桥桥系中国国首次采采用整体体节点构构造。在在建成孙孙口黄河河大桥的的基础上上，与19999年在长长东铁路路一桥上上游（南南）30m处，平平行建成成了长东东铁路二二桥，该该桥采用用三角桁桁架整体体节点栓栓焊结构构，从设设计和建建造技术术上较一一桥都有有很大改改进。2000年年竣工通通车的芜芜湖长江江大桥为为公铁两两用桁架架低塔斜斜拉桥，其其主梁首首次大规规模采用用预应力力钢筋混混凝土桥桥面板和和钢桁架架共同受受力的板板桁组合合结构。芜芜湖长江江大桥以以其大规规模，新新技术和和一流的的质量，成成为中国国桥梁史史上继武武汉、南南京、九九江长江江大桥之之后的第

6、第四座里里程碑。以上几座桥桥在我国国的经济济建设中中发挥着着巨大作作用，在在新中国国桥梁建建设中具具有里程程碑式的的作用。近近年来，为为满足铁铁路运输输的需求求，有时时要求新新建铁路路桥梁通通行能力力从双线线发展到到四线甚甚至六线线。在我我国一些些大跨度度钢桁体体系中开开始应用用四线三三桁或四四线双桁桁的结构构形式。加加之空间间有限元元分析技技术的不不断完善善和施工工水平不不断提高高，也使使设计值值对大跨跨度结构构的空间间受力特特性有了了明确的的认识。四、钢桁梁梁桥的施施工方法法1、钢桁梁梁桥的传传统施工工方法和和特点1.1走行行吊机施施工法将主梁部分分在工厂厂或工地地附近整整孔拼装装, 完成

7、成工地连连接后, 用走走行吊机机将主梁梁逐孔起起吊, 架设在在桥台桥桥墩之间间, 然后后再依次次安装桥桥面系、平纵联联等。这个方方法在城城市高架架桥的架架设中得得到广泛泛应用, 而且且在高水水位的河河面上架架桥, 使用这这种方法法也很适适宜。1.2门吊吊施工法法在桥梁上方方设置门门吊, 将组装装好的整整孔主梁梁逐孔起起吊, 放置在在桥墩、台间, 然后依依次安装装桥面系系和平纵纵联。1.3浮吊吊施工法法在工厂岸边边或桥梁梁工地附附近岸边边将整孔孔桥梁组组拼好, 然后后用浮吊吊将其吊吊起, 并将浮浮吊拖曳曳航运至至桥位, 将梁梁在桥台台、桥墩上上架设就就位。这是在在河上或或海上架架设长大大桥时经经

8、常使用用的一种种施工方方法。1.4悬臂臂施工法法用移动式刚刚腿转臂臂起重机机, 一面面拼装, 一面面逐渐向向前推进进。悬臂法法架设钢钢梁是在在桥位上上不用临临时脚手手架支撑撑, 而是是将杆件件依次悬悬拼至另另一墩(台)上。悬拼一一孔中未未设临时时支墩的的叫全悬悬臂拼装装。若在桥桥孔中设设置一个个或一个个以上的的临时支支墩的叫叫半悬臂臂拼装。近年来来, 悬臂臂拼装工工艺逐步步完善。其特点点是不受受桥渡水水文条件件、通航、流水、墩高和和季节的的限制, 而且且其专用用辅助结结构和辅辅助设备备费用较较少。在悬臂臂拼装期期间, 桥梁施施工人员员对桥渡渡区段自自然环境境的干扰扰也较少少。以下情情况适宜宜采

9、用悬悬臂法架架设钢梁梁:跨径大大, 桥高高, 通航航河流水水深流急急;有流冰冰或有较较多木排排的河流流;钢梁的的结构图图式有利利于悬臂臂架设的的, 如连连续桁梁梁、悬臂桁桁梁以及及多孔简简支桁梁梁等。传统钢桁梁梁架设方方法在桥桥梁施工工中的应应用改进进与发展展在实际的钢钢桁梁架架设过程程中, 仅仅采采用以上上所介绍绍的施工工方法中中的一种种是很少少见的, 大多数数钢桁梁梁的架设设至少同同时采用用2 种或2 种以上上的施工工方法。并并且在施施工工艺艺上进行行了更符符合实际际情况的的创新与与改进, 进而使使得社会会、经济济效益显显著。 22.1悬臂施施工法目前, 悬悬臂拼装装、半悬悬臂拼装装和双向

10、向对称平平衡拼装装仍是钢钢桁桥建建造的主主要方法法之一。近近几十年年来,国内外外许多特特大桥都都采用这这种方法法建造。随随着钢桥桥结构的的发展, 悬臂拼拼装工艺艺也在逐逐步完善善。钢桁梁在悬悬臂架设设中, 随着悬悬臂长度度的增大大, 伸臂端端的下挠挠度和悬悬臂支撑撑处附近近的杆件件应力将将达到最最大值, 甚至超超过允许许范围, 所以降降低钢梁梁架设应应力和伸伸臂端挠挠度, 保证钢钢梁架设设时的稳稳定性, 是悬臂臂架设法法中的主主要问题题。为了了减少桁桁架内力力和伸臂臂端挠度度, 在伸臂臂前方桥桥墩处伸伸出支撑撑托架(或称墩墩旁托架架), 使伸臂臂接近前前方桥墩墩时, 提前得得到支撑撑。2.2浮

11、托托施工法法半浮半拖的的架设方方法, 此法取取浮运施施工法和和纵向拖拖拉施工工法2 种施工工方法的的优点, 针对工工程实际际情况, 经过变变通的行行之有效效的施工工方法。半半浮半拖拖施工法法是在浮浮船上建建立临时时支墩, 用卷扬扬机和导导链牵引引拖拉架架梁, 主要适适合水深深速缓、通通航情况况一般的的情形, 并且可可以避免免钢梁悬悬臂太长长和危险险性大。与与拖拉架架设相比比, 浮拖架架设只需需增加1 个浮墩, 使钢梁梁两支点点受力既既保证钢钢梁的稳稳定性, 又易控控制挠度度和应力力变化, 而浮拖拖所用的的器材易易拼装、易易控制、占占用河道道面积小小、时间间短、操操作起来来安全便便捷。在钢桁梁桥

12、桥架设过过程中, 越来越越多的架架设方法法可供人人们选择择。通过过查阅参参考国内内外有关关文献, 对钢桁桁梁架设设施工方方法及其其发展情情况做以以总结, 可以预预见, 现代钢钢桁梁桥桥的施工工, 在传统统施工方方法的基基础上, 力求新新工艺和和新技术术, 不断进进行优化化改进, 使得钢钢桁梁桥桥的架设设施工方方法不断断进步发发展。五、整体节节点 55.1整体节节点在钢钢桥中的的应用钢桥整体节节点作为为近年来来出现的的新型构构造，在在大跨度度桥梁中中得到了了广泛的的应用。整整体节点点是以栓栓为主向向以焊为为主，继继而向全全焊接发发展的重重要技术术过渡，它它一改从从前利用用大量螺螺栓连接接钢梁的的

13、做法，而而是改用用焊接技技术来连连接钢节节点，提提高了钢钢梁工业业化制造造过程，方方便了工工地安装装，改善善了工地地工作条条件。它它有整体体性好，节节省钢材材和高强强度、造造型美观观、方便便工地安安装、提提高钢梁梁工厂化化制造程程度等优优点，在在我国近近年来修修建的很很多大桥桥中得到到了应用用。据统统计，采采用整体体节点较较普通栓栓焊结构构钢梁节节省高强强度螺栓栓达34%，从而而获得了了较好的的经济效效益，使使我国的的钢桥建建造技术术提高到到一个新新的水平平。因此此，采用用整体节节点已成成为大跨跨度钢桁桁梁桥的的发展趋趋势。5.2钢桥桥整体节节点的强强度问题题钢桥的整体体节点汇汇交的杆杆件众多

14、多、构造造复杂、受受力很大大，处于于典型的的空间复复杂受力力状态，节节点的承承载安全全性是桥桥梁结构构整体安安全性的的关键。目目前常规规的钢桥桥节点设设计规范范对于这这种大型型复杂的的整体节节点并不不适用，对对于这种种大型节节点的疲疲劳和静静力承载载力分析析设计规规范也没没有规定定。更重重要的是是，钢桥桥的整体体节点为为焊接结结构，焊焊缝密集集，既有有对接焊焊缝，又又有棱角角焊缝和和角焊缝缝。对于于采用整整体节点点的大跨跨度钢桁桁梁桥，因因其承受受较大的的动荷载载作用，与与整体节节点密切切相关的的焊接材材料、焊焊接工艺艺、各种种焊接接接头、交交叉焊缝缝、杆件件节点外外拼接接接头等细细节的疲疲劳

15、强度度，以及及整体节节点的疲疲劳强度度控制结结构设计计。对于于它的疲疲劳性能能的研究究目前还还处于起起步阶段段，由于于引起节节点疲劳劳破坏的的因素很很多，而而空间有有限元等等理论分分析难以以准确把把握节点点的实际际受力情情况和它它的疲劳劳承载力力。故目目前在工工程中，为为了保证证大桥运运营安全全可靠，结结构设计计经济合合理，对对于这种种整体节节点大多多都要结结合实际际情况进进行验证证性的静静载和疲疲劳性能能的试验验研究。此此外，对对这一新新型构造造的静载载和疲劳劳性能也也有必要要做深入入的研究究。5.3整体体节点的的静力承承载力和和疲劳承承载力国内对整体体节点的的静力和和疲劳承承载力正正处于发

16、发展阶段段，从目目前的试试验研究究来看，只只要整体体节点的的构造设设计地合合理，一一般能满满足静力力和疲劳劳承载力力要求。六、正交异异性板6.1正交交异性板板的发展展近年来，由由于高速速铁路发发展的需需要，出出现了多多种新桥桥型，如如斜拉桥桥、钢桁桁拱桥、钢钢箱系杆杆拱桥，出出于减震震、降噪噪、结构构受力和和耐久性性的需要要，钢桥桥桥面系系也开始始采用混混凝土面面板、正正交异性性板方案案。其中中，正交交异性板板钢桥面面具有整整体性能能好、结结构高度度低、自自重轻、承承载能力力大、施施工周期期短、行行车舒适适性能好好等优点点，半个个多世纪纪以来渐渐渐地被被广泛地地应用于于日本、欧欧洲各国国及美国

17、国等国家家中大跨跨度及超超大跨度度钢结构构桥梁的的建设。6.2正交交异性板板的受力力问题正交异性板板越来越越多地应应用于我我国高速速铁路桥桥梁上，一一系列的的问题也也渐渐涌涌现出来来。正交交异性板板纵梁的的设置及及其与横横梁的连连接构造造细节目目前业界界有较大大的争议议。部分分设计人人员认为为轨下设设置纵梁梁对桥面面整体受受力有帮帮助。部部分专家家认为纵纵梁宜小小不宜大大，甚至至可不设设纵梁，以以免纵、横横梁交界界处横梁梁腹板产产生应力力集中，引引起疲劳劳开裂。国内为许多多科研机机构和学学者都对对正交性性板的受受力特点点、计算算方法、结结构形式式等做了了许多的的研究，但但绝大多多都集中中在公路

18、路桥梁上上了。高高速铁路路桥梁不不管是行行驶速度度、列车车荷载，还还是对桥桥梁桥面面的冲击击力等均均远远超超过了公公路桥梁梁。因此此，对于于正交异异性板的的各种性性能，高高速铁路路桥梁有有了更多多更高的的要求。尽尽管今年年来已建建和在建建或正在在设计中中的正交交异性板板整体桥桥面的铁铁路桥梁梁较多，但但总体来来说，还还缺少系系统的研研究，缺缺少时间间的考研研，桥面面系的结结构体系系总类较较多，构构造细节节差异较较大，目目前尚无无标准。七、结语钢桁梁桥结结合了钢钢材和桁桁架结构构的优点点，广泛泛应用于于大中跨跨桥梁及及超大跨跨桥梁中中。且在在钢桁梁梁桥架设设过程中中, 越来来越多的的架设方方法可供供人们选选择。通过查查阅参考考国内外外有关文文献, 对钢桁