钢桥结构形式受力特点及设计原则概论

钢桥结构形式、受力特点及设计原则概论授课老师：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212CompanyLogo钢桥的主要结构形式与受力特点1国内外钢桥的发展状况钢桥的主要特点(1)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1234钢桥的主要结构形式与受力特点1CompanyLogo缺点行车时，噪声、振动大易腐蚀12疲劳3影响钢材疲劳的主要因素：(1)钢材品质(2)荷载性质(3)应力状态(4)连接的构造与方法(5)构造细节(1)选用足够韧性的钢材(2)避免应力集中(3)避免截面的急剧变化(4)避免隅角如：箱型结构横隔板需要开孔，并要满足人员通过的最小尺寸要求保证结构的可维护性

(3)避免存在未栓和或未焊合的接触部分，防止形成细缝吸水；

(4)避免小坑和凹槽的存在，形成积水，可能积水的部位，要开泄水孔。措施：

(1)设计使用期内需多次除锈、除旧漆、重新涂装；

(2)所有可能腐蚀的部位都必须有足够的空间和人行通道；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12345国内外钢桥的发展状况钢桥结构与受力(2)CompanyLogo返回Co烫mp验an探y篮Lo荐go钢桥设计的一般原则与计算要求2一般要求和原则(1)钢桥钉是高串强、拴轻型颂薄壁栋结构振，刚婆度相衰对较础小，砖变形泥和振忠动比亭混凝缎土桥辞大，漂因此唱，需抽要保绍证足屯够的整体摇刚度。规席范对贪由汽题车荷勺载引称起的竖向莲挠度容许若值作更了规职定。1结构形式中国公路桥规中国铁路桥规日本公路美国公路简支桁梁L/800L/900L/600——连续桁梁边跨连续桁梁中跨L/800L/900L/600——L/800L/750L/600——简支或连续板梁L/600L/800L/500L/800梁的悬臂端部L/300——L/300L/300斜拉桥L/400——L/350——悬索桥L/400——L/400——L：计僚算跨柱径或亮悬臂下长度Co免mp勾an虑y弟Lo谣go恒载幼挠度爬较大资时，嫌桥跨低结构踏应设预拱颜度。234钢桥屈成型检后，记桥面饲线性峰尽可牢能与肢线路踏设计芳线性汗一致公路烧钢桥胶规范:结构誓重力产生剧的竖国向挠课度：静活薄载产生含的竖贴向挠和度：,应设狼预拱壳度s，考虑旨焊接晌产生厅的结代构变者形保证输必要万的横涉向刚勒度防止揪钢桥垫的横凤向失益稳和济过大葛的横删向振表动一般苗从构造和结构宁尺寸两方萌面保唱证结奸构的宽横向译稳定钢桥浓跨长丹：桥宽酱：要验绍算横在向稳呜定一般议稳定优系数蹦不小耻于1.钢34保证沈必要持的横向婶刚度防止弊钢桥亚的横虑向失危稳和黄过大胜的横衡向振滥动一般放从构造和结构独尺寸两方叠面保宋证结骑构的婆横向钳稳定5施工进过程权中，渠满足应力秧和变抄形的要赖求公路姻钢桥购规范朵：施工旦验算两，起桌顶设痒施及罢结构箩本身屡都应尘按起回顶重过力增城加30拜%3考虑优焊接壮产生距的结构颠变形公路臣钢桥昂规范:公路救钢桥爱规范:Co叉mp怕an陡y贤Lo蓝go6对构剖件应驴规定盯钢板雁和型双钢的最小巾厚度将轧亏制负新公差洒、运手营过贡程中发的锈逗蚀影焦响考炉虑在长内除临时永结构山和钢喇桥面盼板的英闭口饥加劲棚肋结构漠各部留分截芝面最艘小尺攻寸为暂：※主梁尝、行详车系青、联姨结系胶用钢誓板或锄型钢为肢厚煎度8m童m※节点熔板、坡焊接数梁腹的板用瘦钢板残或纵眯梁与简横梁蛙及横缠梁与款主梁叛连接临用角焦钢肢占厚度10旁mm※填板使厚度4m默m※不考宅虑受迹剪部薪位，芳轧制变型钢驾的肢置厚或猾腹板佳厚可糊小于8m淋m公路孟钢桥牛规范:7焊接值板梁非板厚不小蝴于10蔬mm保证毁腹板旬稳定孔、减鸣小残错余应胞力8主梁算、行匠车系得或联蛇结系丘板厚不小见于8m饿m保证经最小镇宽厚升比9非受钞力构慎件填板芳板厚不小装于4m撞mCo关mp途an颤y友Lo猾go钢桥的设计计算方法(2)设计嚼方法1容许应力设计法半概率极限状态设计法以弹性理论为基础，设计准则：容许应力设计法:——结构标准荷载的计算应力，不考虑荷载组合系数——设计规范规定的容许应力，钢桥结构：——钢材屈服强度1.7——综合安全系数——不同荷载组合的容许应力提高系数缺点惯：主要月依赖纵经验原，不慰能反畜映不睬同荷构载的统计特性设计棕方法1Co冰mp凡an蹄y啊Lo己go根据搞不同托荷载赠、材平料与油构件霞的统抓计特智性，章采用们分项召安全葡系数蹈表示凉，故竞又称妄为荷载旗抗力匪分项倚系数践设计隆法：承载闯能力经极限涨状态集概括侍地表售达为舅：半概截率极宅限状浮态设余计法:——分别任为恒飘载、逼主要广可变描荷载跌、其奶他可淋变荷胳载的笼标准柄荷载任产生育的荷载漂效应——材料懂强度伍标准拴值——其他嫂可变尚荷载锅的荷摊载组倦合折减仔系数a——构件非截面校几何捞修正热系数——结构演重要唉性系沃数——分别齿为恒送载、值主要气可变秘荷载挨、其吴他可捆变荷样载的分项线系数——材料迈强度许分项子系数Co奸mp速an祖y守Lo施go结构骆内力孙计算券原则2内力计算1变形计算2桥跨结构计算3桥梁结构的空间作用4按弹性受力分析按构件毛截面计算（忽略孔）分为若干个平面系统（考虑各个平面系统的共同作用和相互影响）采用荷载横向分布系数Co酸mp短an零y践Lo彩go结构遗构件锣的强遇度计兴算3公路呢钢桥刘规范一些伏主要秀公式计算应力的种类构件受力计算公式公式编号法向应力轴心受拉（1-3-3）在一个主平面内受弯曲（1-3-4）受压（或受拉）并在一个主平面内受弯曲或与此相当的偏心受压及偏心受拉（1-3-5）受斜弯曲（1-3-6）受压（或受拉）并受斜弯曲或与此相当的偏心受压及偏心受拉（1-3-7）剪应力受弯曲（1-3-8）换算应力受弯曲，受压（或受拉）并受弯曲（1-3-9）结构狱构件衫的强季度计旗算Co励mp歌an捉y转Lo厌go注：每上表日中，被兼受矮轴向煌力和税弯曲缠作用倚时的泽容许怖法向馋应力鄙，当采用采用——容许陵弯曲派拉压护应力——轴心格拉压扶容许芳应力——验算如截面虹的计艳算轴羡向力塞、弯孙矩和喘剪力——验算垄截面厅处对机主轴铁的计监算截填面抵评抗矩讯，验阅算受废拉翼隆缘为净截播面抵抗虚矩，波验算跳受压头翼缘壁为毛截宾面抵抗菜矩，类为简稿化计链算均怒可按毛截惰面的霜重心您轴计算——验算是截面谷的计划算面临积，翁受拉形构件伏为净截纱面面积大，受舱压构份件为毛截柜面面积——中性踪蝶轴以洽上的毛截刚面对中抛性轴荣的面捧积矩——验算厕截面勇处腹鞠板厚与度——毛截渴面惯性圆矩——验算咽截面航的最龙大剪棍应力杯和实励际剪浅应力——斜弯融曲作毅用下弦容许峰应力退增大毅系数——验算严截面呜上由湾于作航用在乳两相冲互垂宜直平狠面的仅弯矩切所产愈生的较小和较大的应剂力Co含mp醋an涛y互Lo狭go剪应享力分济布不拣均匀愤时容妄许应连力增密大系设数的取猫值如搭下：Co削mp悲an谋y破Lo把go整体疫稳定套性计草算公哄式结构归构件捧的整眠体稳裙定性风计算4整体井稳定者性计惭算公份式1计算应力的种类构件受力情况计算公式公式编号法向应力轴心受压（1-3-10）在一个主平面内受弯曲（1-3-11）受压并在一个主平面内受弯曲或与此相当的偏心受压（1-3-12）——构件亩中部1/堤3长度经范围首内最哗大计喉算弯肢矩——计算节轴向环力——毛截相面面若积——毛截汤面抵鉴抗矩——轴心寒受压低构件桂的纵射向弯砍曲系异数——构件氏只在翠一个龟主平坦面受长弯时徐的纵向条弯曲转系数——弹性闷模量——构件揉在弯虑矩作涂用平链面内坝的长吐细比——受压待杆容匹许应父力安蛙全系房诚数，秆荷载墙组合Ⅰ时取1.炕7，荷摄载组掌合Ⅱ~岸Ⅳ时取1.魂4——当弯弟矩由数荷载派组合Ⅰ产生含时取1.奋0，由荷目载组柿合Ⅱ~回Ⅳ产生牙时取1.劫4考虑弯矩因构件受压而增大所引用的值的取值如下：1整体剪稳定避性计梯算公也式1Co勇mp柜an恶y伤Lo底go轴心晒受压堡构件悲的纵覆向弯俩曲系钻数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忧受弯形纵向锈弯曲侵系数31对于箱型截面构件，或当验算的失稳平面和弯矩作用平面一致时的任何截面构件2按下式计算构件的换算长细比后，用换算长细比代替原长细比，按公路/铁路钢桥规范取值——构件对y-y轴的计算长度——构件截面对x-x轴和y-y轴的回转半径强弱Co屈mp逝an耗y夹Lo尼go疲劳取强度吩计算5结构构件或连接件承受动应力疲劳验算疲劳容许应力疲劳容许应力幅方法现行公路撞钢桥拾规范中采菌用栓焊聋钢桥假结构润中国内券外许居多钢结甩构设鬼计规盏范中现行铁路除桥梁粒钢结昆构设鄙计规冈范中疲劳容许应力幅法1铁路适桥梁壤钢结壤构设包计规钟范：焊接集及非石焊接俭（栓惭接）言构件养及连系接均宋需进德行疲辆劳强骂度验算，当疲敌劳应次力（蔑最大宰、最度小应颜力）全均为压应力叫时，协可不验炉算疲劳币。Co咬mp锋an作y斩Lo逃go焊接蜓构件海及其社连接疲劳炊强度眠验算惰公式凉：1疲劳应力为拉—拉应力或以受拉为主的拉—压构件2疲劳应力以受压为主的拉—压构件——最大、最小应力，拉为正、压为负——疲劳容许应力幅，参照铁路钢桥规范——双线铁路的双线修正系数——损伤修正系数——板厚修正系数——焊接构件应力比修正系数Co棋mp洽an云y揪Lo补goCo轻mp餐an抛y喜Lo悦goCo讯mp覆an虫y误Lo巩goCo败mp偏an料y低Lo跳go非焊接识构件努及其炎连接疲劳随强度砖验算猛公式妥：1疲劳应力为拉—拉应力构件2疲劳应力以受拉为主的拉—压构件——非焊接构件应力比修正系数Co行mp点an净y押Lo映go疲劳居容许订应