第九章 下承式简支钢桁梁-01pdf

′ N k = (1 + μ f )N k = (1 + μ f ) kΩ
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
其中
′ ① N k 静活载作用下的主桁杆件内力， N k = kΩ
a. k —换算均布荷载（每片主桁的），按影响线最大
纵坐标位置 α 及加载长度 的90%；
l 求得;
说明：对双线主桁的弦杆和斜杆，
第九章 下承式简支桁架桥
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第一节 概述
1. 下承式简支桁架桥应用 桁架桥同混凝土桥梁相比自重轻，跨越能力大，结构形 式合理，实用性强。 下承式栓焊简支钢桁梁在铁路桥梁中应用较多，特别是 在32m~80m的中等跨度的桥梁应用最为广泛，基本上在铁 路桥梁中中等跨度的桥梁中占有绝对地位。
第九章 下承式简支桁架桥 2.下承式简支桁架桥各组成部分及其作用
第九章 下承式简支桁架桥
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盖板
腹板 纵肋
王字形杆件
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箱形杆件
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王形和箱形杆件
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箱形杆件的构造
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箱形杆件
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箱形杆件
第九章 下承式简支桁架桥
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标准设计桁架桥主桁高度
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②节间长度 是指水平弦杆两个节点间的长度。 主桁的节间长度影响到桥面系重量和弦杆拼接数量，与 桁高和斜杆的倾角也有直接的关系。 一般规定：下承式桁梁节间长度为5.5~12m或为桁高的 0.8~1.2倍。 标准设计中采用8m，非标准设计常采用4m、6m、 12m。
第九章 下承式简支桁架桥 ⑤主桁杆件的截面形式 主桁杆件的截面形式有H形、王形和箱形；
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我国钢桥设计中，H形杆件：b有460、600、720mm几 种；h有260、440、600、760、920、1100mm。
h
b
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H形杆件
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H形杆件
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三角形腹杆体系
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上弦为折线腹杆体系
三角再分形腹杆体系
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米型腹杆体系
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N型腹杆体系
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现在钢梁制造上已经摆脱机器样板的约束，采用程序 控制钻孔，随着计算理论和计算方法的不断提高，钢桁梁 的几何图示也会更加的丰富。
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3、主力作用下主桁杆件内力计算
（1）恒载假定 恒载包括桥跨自重 p1 （主桁、联结系、桥面系）和桥面 重量 p 2（桥枕、钢轨、人行道等）。 a.桥跨自重 p1 方法之一：根据已有的设计资料估算（设计手册）； 方法之二：根据已有的设计资料推算，推算方法如下：
p1 = p0 k1 [σ 0 ] k 0 [σ 1 ]
d.节点刚性连接引起的主桁杆件附加应力（次应 力），设计时，主桁杆件截面高度与其长度之比在连续桁 梁中大于1/15时，简支桁梁中大于1/10时，应计算由于节 点刚性所产生的次应力。
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2、作用在主桁杆件的力
使主桁杆件产生内力有：主力和附加力 主力：包括恒载、列车竖向活载、列车横向摇摆力、 弯道桥的离心力。 附加力：包括风力、制动力或牵引力。 《铁桥规》规定：桥梁设计时仅考虑主力与一个方向 的附加力相结合。
b. Ω —杆件内力影响线加载部分的面积（正负分开考 虑）
第九章 下承式简支桁架桥 ② (1 + μ ) 、 1 + μ f 数 考虑列车过桥时的动力作用，动力系数采用
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(
)
活载的动力(冲击)系数、运营动力系
28 (1 + μ ) = 1 + 40 + L
当进行杆件的疲劳检算，不采用进行强度设计时采用的 动力系数，而应采用运营动力系数：
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第二节 主桁杆件内力计算 主讲内容：
(1)桁架桥杆件内力计算的基本原理 (2) 主力作用下主桁杆件内力计算； (3)横向附加力作用下的主桁杆件内力计算； (4)制动力作用下的主桁杆件内力计算； (5)主桁杆件计算内力的确定。
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1. 桁架桥杆件内力计算的基本原理
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（2）主桁杆件影响线及面积计算 利用结构力学知识分别绘出上下弦杆、斜杆、竖杆及 支点反力影响线，然后根据影响线求出影响线面积。 领着同学们简单复习一下简支桁架桥影响线的绘制。
第九章 下承式简支桁架桥 a.影响线的绘制
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弦杆影响 线
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上平纵联
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上平纵联
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上平纵联、横联、桥门架
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下平纵联
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下平纵联与主桁节点的连接
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中间横联
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桥面
第九章 下承式简支桁架桥 3.下承式栓焊简支钢桁梁荷载传递途径
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③斜杆倾度 与桁高、节间长度有关，斜杆轴线与竖直线的交角以在 30°~50°范围内为宜。 ④两主桁的中心矩 下承式简支桁架桥两主桁的中心矩考虑： a.横向刚度：两主桁的中心矩与跨度之比； b.桥上净空要求（4.88m单线；8.88m双线） 列车提速后，为了增加桥梁的横向刚度，减少横向振幅， 新的标准设计，两主梁的中心距，单线6.4m；双线10.0m。
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①竖向荷载：主要是列车竖向荷载，包括列车的动力荷载。
桥面
竖向荷载 支座
纵梁
横梁
主桁节点
主桁杆件
墩台。
②横向水平荷载：包括风力、列车横向摇摆力、曲线桥的离 心力。 横向水平荷载由平纵联承受，作用在上平纵联上的横向 水平力先传给桥门架，再由桥门架传到支座和墩台上去，下 平纵联直接通过支座传给墩台。
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下承式双线简支钢桁梁桥（三堆 子金沙江大桥）
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②桥面系是指纵梁、横梁及纵梁之间的联结系 ①主桁是钢桁梁的主要承重结构，它由上弦杆、下弦 ③联结系是指上平纵联、下平纵联、桥门架、中间横联 杆、腹杆及节点组成。倾斜的腹杆称为斜杆，竖直的腹杆 称为竖杆，杆件交汇的地方称为节点。
18 (1 + μ f ) = 1 + 40 + L
第九章 下承式简支桁架桥
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第九章 下承式简支栓焊桁架桥
第九章 下承式简支桁架桥
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主讲内容：
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 概述（应用、组成、主要尺寸、分析原理） 主桁杆件的内力计算及相关计算 主桁节点的连接和拼接 桥面系和连接系 桁架桥挠度、上拱度设置 支座 相关算例说明
桁架空间结构
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①将桥跨的空间桁架结构分成若干个平面桁架结构：主 桁、纵梁、横梁、平纵联、横向联结系和桥门架。
桁架分解成的平面结构
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②将平面桁架结构中各杆件的轴线所形成的图形作为计 算图式。 ③将节点（刚性连接）视为铰接。 ④当同一杆件是几个平面结构所共有时，需先将它在各 个平面桁架内的内力求出，然后求代数和，作为其计算内 力。
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③纵向荷载：桥上列车变速引起的制动力或牵引力。 制动力 Oˊ点 座。 四根附加的短斜杆（制动撑杆） 平纵联斜杆 主桁节点 O及
主桁固定支
第九章 下承式简支桁架桥 4.主桁几何图示 ①选择主桁几何图示时应考虑的因素 a.应满足桥上运输及桥下净空的要求； b.节约钢材； c.便于制造、运输、安装和养护； d.美观。
斜杆影 响线
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竖杆影响 线
支座反力 影响线
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b.影响线面积计算 根据影响线求出影响线面积： l1l 2 弦杆：
Ω=
2H
1 (n − m − 1) d Ω′ = − 2 sin θ n −1
2
斜杆：
1 m2d 1 Ω= 2 n − 1 sin θ
k
采用双线活载总和
对双线桥中承受局部活载的杆件，如竖杆和纵、 横梁等，
k
采用双线活载总和的100%；
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当计算杆件的疲劳荷载时，双线桁桥的主桁杆件（受 局部荷载的杆件除外），按单线偏心加载，并用杠杆分配 于两主桁，并以双线系数 γ d 修正，双线系数 γ d 应符合 《铁桥规》规定，见书中表4.3.2.
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下承式栓焊简支钢桁梁由五个部分组成：主桁、桥面、 桥面系、联结系和支座。
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下承式钢桁梁桥
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
下承式简支钢桁梁桥
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
下承式 半穿钢 桁梁桥
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
下承式 半穿钢 桁梁桥
第九章 下承式简支桁架桥
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
无竖杆三角形腹杆体系
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
无竖杆三角形腹杆体系
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
无竖杆三角形腹杆体系
第九章 下承式简支桁架桥
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5 主桁主要尺寸 ①主桁高度 上下弦杆中心距。 考虑因素：刚度要求，桥上净空，经济 一般规定：约为跨长的1/5~1/10（经济高度）。 标准设计中，三角形腹杆体系桁架桥采用的11m（单 线铁路）；米字形腹杆体系桁架桥采用16m（双线）。
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p2
明桥面（包括双侧人行道）： 当木步行板时，单线=8KN/m，双线=15KN/m； 当为钢筋混凝土或钢步行板时，单线=10KN/m， 双线 =17KN/m。 当采用有砟桥面，桥面重量需进行道砟板、道砟、轨枕和 钢轨等的计算，规范中没有规定。 c.每片主桁计算恒载强度
p = ( p1 + p 2 ) 2
竖杆： 支座反力：
Ω=d
l Ω= 2
第九章 下承式简支桁架桥 （3）恒载作用下主桁杆件内力计算
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N p = p∑ Ω
p ——均布恒载强度（每片主桁的）； 其中 ∑ Ω ——杆件内力影响线面积的代数和。
（4）活载作用下主桁杆件内力计算
′ N k = η (1 + μ )N k = η (1 + μ )kΩ
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k1 [σ 0 ] p1 = p0 k 0 [σ 1 ]
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[ 其中 p1 、k1 、σ 1 ] ——拟设计的桥跨结构的自重、换算均 布荷载及基本容许应力； p 0 、k 0 、σ 0 ] ——原设计中相同跨度的桥跨自重、换 [ 算均布荷载及基本容许应力。
第九章 下承式简支桁架桥 b.桥面重量
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主桁结构
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主桁节点
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桥面系
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桥面系
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桥面系
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纵梁与横梁的连接
第九章 下承式简支桁架桥
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纵梁与横联的连接
第九章 下承式简支桁架桥
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④铁路明桥面主要由正轨、护轨、桥枕、护木、钩螺栓 及人行道组成。 ⑤支座是连接上部钢梁与下部基础并传递荷载的构造。
特别说明：
对于上承式钢桁梁的桥面系设在主桁上弦，主桁 上、下弦长度相等。其构造同下承式钢桁梁
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主桁结构
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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总之，具体问题（地形、地质、水文、气象、运输条件 等）具体分析。
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②几何图式的选用 主桁的几何图示与腹板形式有关，考虑节约钢材、制造 安装美观等因素，我国过去制造上采用机械样板钻孔，工地 连接，因此选取的主桁几何图示，是按机械样板的要求选择 的。 对铁路下承式栓焊桁架桥的标准设计中，48m、64m、 80m跨度的钢桁梁采用平弦三角形腹杆体系桁架；80m、 96m、112m、 128m采用上弦且为折线和三角再分形的桁架 图示。 当然，也有其他结构的腹杆体系，如“N”型、“米” 型 等。
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⑤当由于将实际结构转化为各个平面计算模型产生的误 差较大时，需要进行必要的校正： a.由于主桁弦杆变形所引起的平纵联杆件的内力。 b.桥面系的纵、横梁和主桁弦杆的共同作用产生的内力 c.由横梁、主桁竖杆和横向联结系的眉杆所构成的横向 框架
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