第九章 下承式简支钢桁梁-01pdf
钢桥施工技术——钢桁梁桥
钢桥施工技术——钢桁梁桥钢桁梁（图6.3.1）的出现来自钢板梁的演变，人们根据梁的截面在中性轴附近应力最小的理论，研究从板梁的腹板中挖掉若干方格以节省钢料和减轻梁的自重的办法，并逐步演变为用三角形组成的桁架来代替板梁。
钢桁梁和板梁的主要区别是：桁架以腹杆（斜杆和竖杆）代替板梁，在竖向荷载作用下，桁架中的所有杆件都顺着杆件轴向承受压力或拉力，杆件截面上的材料都发挥相同的效能。
与板梁相比，桁梁的主要优点：一是跨越能力较大；二是当跨度较大时，自重也较轻，节省钢材，一般使用跨度都大于30 m。
钢桁梁主要类型有上承式简支钢桁梁、下承式简支钢桁梁、下承式连续钢桁梁等。
其主要由桥面、桥面系、主桁、连接系及支座等 5 个部分组成。
列车作用于钢桁梁的荷载，首先通过桥面的基本轨传送给桥枕，桥枕传给桥面系的纵梁，纵梁传给横梁，横梁传给主桁，主桁传给支座，支座传给墩台。
一、主桁主桁（图6.3.2）是钢桁梁桥的主要承重结构。
钢桁梁桥有两片主桁架，每片桁架一般由上弦杆、下弦杆、斜杆及竖杆等组成，斜杆和竖杆统称为腹杆。
两片主桁架的作用相当于板梁的两片主梁。
铁路钢桁梁桥一般采用下承式。
图6.3.1 钢桁梁图6.3.2 下承式钢桁梁组成示意图1. 主桁形式我国中等跨度（48～80 m）的下承式桁梁桥，其主桁结构常采用图6.3.3（a）中的几何图示，而不采用图6.3.3（b）。
二者的斜杆方向不同，基于此，在竖向荷载作用下，图式6.3.3（a）的竖杆较图式（b）受力较小，受压斜杆的数量也较少，而且图式6.3.3（a）的弦杆内力不像图式6.3.3（b）那样在每个节间都得变化一次，因而图式 6.3.3（a）的弦杆截面，易于选择得较为经济合理。
由于这些原因，使图式6.3.3（a）比图式6.3.3（b）更为节省钢料。
具有图6.3.3（a）这种形式的桁梁桥，其构造简单，部件类型较少，适应设计定型化，有利于制造与安装，宜于选作标准设计桁梁桥的主桁图式。
简支钢板梁和钢桁梁桥
第六章
内容： 第一节
简支钢板梁和钢桁梁桥
钢桥概述
第二节
第三节 第四节
2 主梁计算 包括：内力计算、截面的选择和验算、加劲肋的计 算等。 在选定主梁截面时，需要考虑强度、稳定(板的局 部稳定和梁的总体稳定)和刚度三个方面的问题。
(1)主梁内力计算 沿梁选取若干截面(例如将梁分成8等份)，算出各截 面处因恒载和活载产生的最大弯矩M和最大剪力Q。 (2)主梁截面选择 主梁截面选择包括确定腹板和翼缘板的尺寸。 腹板厚度一般可选用10mm或12mm， 按照规范，主要构件所用钢板厚度不宜小于10mm， 以免锈蚀后对截面削弱过大； 对跨度等于或大于16m的焊接板梁，腹板厚度不宜小 于12mm，以减小焊接所引起的变形。
2 焊接 焊接材料有焊丝、焊条、熔剂。 焊缝的力学性能均要求不低于母材。 钢桥上主要应用电弧焊(埋弧自动焊，气体保护焊)，采用 的焊缝型式主要有两种，即熔透的对接焊缝和不熔透的贴 角焊缝，见图6．3。 焊接方法有自动焊、半自动焊和手工焊。在钢桥的工厂焊 接工作中，大量采用自动焊和半自动焊。
3 栓接
第二节
钢板梁桥
2 下承式板梁桥 主要承重结构是两片 工字形板梁。在两片 主梁之间，设置有由 纵梁、横梁及纵梁之 间的联结系组成的桥 面系(floor system） 大大缩小了建筑高度 (自轨底至梁底)。
由于要满足建筑限界的要求，无法设置上平纵联， 故在横梁与主梁之间，加设肱板： 1肱板对主梁上翼缘起支撑作用，保证上翼缘及腹 板的稳定； 2肱板与横梁连成一片，可起横联的作用。
下承式钢桁梁桥结构设计及优化 (跨度64m)
本次论文设计钢桁梁桥跨度64m,主桁中心距6.4m,论文内容主要包括主桁、平纵联、桥面系、桥门架四个部分的结构设计，绘制主要结构设计图，并用有限元软件Ansys建立所设计结构的有限元模型，进行结构有限元强度校核及结构优化。为顺利完成论文，主要按如下方案进行;
首先查阅资料，了解钢桁桥的结构特点和工作原理，掌握钢桁结构桥梁的计算设计方法；然后，根据64米钢桁桥结构手工估算内力结果，并参考现有图纸资料，初步拟定结构构件尺寸；学习使用绘图软件AutoCAD，并绘制主体部分结构设计图和主要节点详图；学习使用结构分析有限元软件Ansys，建立钢桁桥结构的有限元模型，进行静力分析以校核设计结构的强度；根据计算结果对结构设计方案及其设计图进行必要修改及优化；最后编制毕业设计论文。
8、5月27日至5月31日，完成英文翻译，准备答辩。
4、指导教师意见
学生的调研已充分，基本内容和技术方案已明确，已经具备开始设计的条件，能达到预期的目标，同意进入设计阶段。
指导教师签名：
年 月 日
第1章
1.1
桥梁的历史是伴随人类的历史的发展而发展起来的。桥梁发展大致经历了一下三次飞跃：
（1）19世纪中叶钢材的出现，随后又出现高强度钢材，是桥梁工程的发展获得了第一次飞跃，跨度不断加大。
到了近代与当代，钢、水泥、钢筋混凝土及预应力混凝土等人工材料在桥梁上的应用是近代桥梁的标志。现代桥梁的主要特征是：高强轻质材料的发展与应用；跨度的不断增大；型式的多样化与结构的整体化设计与计算的电脑化；制造的工业化、自动化与程控化；以及把安装工作从笨拙的脚手架中彻底解放了出来等。这些都大大推动了桥梁技术的飞速发展。
4.采用有限元软件对设计的钢桁梁结构进行强度校核，根据计算结果，优化主要构件尺寸，完成结构强度计算及优化说明书。
1 钢桁梁桥
合理节间长度：(0.6-0.8)h(带竖杆三角形体系)、 (1.0-1.2)h(纯三角形腹杆体系)。
(3)斜杆倾度 影响节点构造及竖杆受力。 根据设计经验，斜杆与竖直线的夹角在30°~ 50° 之间。
(4)主桁架的横向间距 主桁架的横向间距由横向刚度和稳定性决定。 下承式桁架一般不宜小于(1/20~1/17)l；对于上承 式桁梁 桥，主桁间距不宜小于（1/16~1/14)l，l为计 算跨径。
§1-1 钢板梁桥的定义及分类
钢板梁桥的介绍
钢板梁桥是指由钢板焊接、栓接或铆接，形 成工字形的实腹式钢梁作为主要承重结构的桥 梁。
按照行车道系（桥面）位置的不同， 钢板梁桥又分为： 上承式钢板梁桥：桥面位于主梁上翼缘 下承式钢板梁桥：桥面位于主梁下翼缘
§1-2 上承式焊接板梁的构造
焊接板梁（工字形梁）是由上、下翼板和腹板焊接 而成。上承式钢板梁桥上部结构主要有： 主梁:主要承重作用，把荷载传递到支座。
按主桁架的形式分类 • 按照腹杆体系的不同分类：三角形腹杆体系、外倾式斜 杆体系、带竖杆的三角体系、内倾式斜杆体系、再分式腹 杆体系等。 • 按照上下弦杆是否平行分：折线形桁架、平行弦桁架和 分段平行弦桁架。
按支承形式分类
• 简支桁梁桥、连续桁梁桥、悬臂桁梁桥。 按照承受荷载的性质分类
•
连续桁梁桥的尺寸确定
• （1）连续桁梁桥通常做成2~3跨，不超过3跨。跨径过
大，温度位移过大，伸缩缝构造复杂，为了避免温度影
响过大，使得构造简单，一般一联做成2~3跨。
• （2）3跨连续桁梁可做成不等跨，边跨:中跨=
1:1.15~1:1.25。正负弯矩大致相等，充分利用材料，节 约成本。
第九章 下承式简支钢桁梁-02
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
王形和箱形杆件
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
(2)H形(王形)截面特点及适用 由两块竖板（或称翼板）和一块水平板（或称腹板） 焊接而成。 优点：构造简单，易于采用自动电焊机施焊，焊接变 形易控制和修整，工地安装方便。 缺点：截面对两主轴的回转半径相差较大，扩充截面 需考虑的问题较多。（腹板为间接拼接不宜过厚，若加大 翼板高度又受到局部稳定的限制，而加厚翼板尺寸。） 适用范围：内力不很大的杆件和长度不太大的压杆。
N2 和
N 3 按下列公式换算成
′ N3 N3 = [σ ] 1.2[σ ]
′ N 2和 N 3′ ，
N1 作比较，取其大者作为计算内力。
′ N2 N2 = [σ ] 1.25[σ ]
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
8 主桁杆件截面选取原则
(1)主桁杆件主要截面形式 H形截面 王形截面 箱形截面
H形杆件
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
③端斜杆和下弦杆的内力计算 见上图，取反弯点以上部分为隔离体，在水平力作用下， 两竖杆的反弯点处将产生水平反力(各等于 H w / 2 )和数值相 等而方向相反的竖直反力 V 。对任一反弯点取矩，可将 V 值求出，即
H w (l l 0 ) V= B
当端斜杆产生这一附加轴向力时， 相应地在下弦端节点将产生两个力和 它相平衡，一是由支座承受的竖直力， ′′ 一是由下弦杆承受的纵向水平力 N w ′′ ，其值为 N w = V cos θ
V
′′ Nw
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
N ′′ 在桁架桥背风侧的主桁端斜杆， V 是压力， w 是拉 力，在计算端斜杆和下弦杆的附加轴向力时应分别计入。 由于水平力的作用，使端斜杆承受附加弯矩，其值见 图所示。
下承式钢桁梁桥结构设计及优化(跨度48m)
（请在以上相应方框内打“√”）
作者签名： 导师签名：
XXXX 年 X 月 X 日 XXXX 年 X 月 X 日
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武汉理工大学毕业设计（论文）
武汉理工大学毕业设计（论文）任务书
学生姓名： XXXX 指导教师： XXXX 专业班级： XXXX 工作单位： XXXX
设计(论文)题目:下承式钢桁梁桥结构设计及优化（跨度 48m） 设计（论文）主要内容：
指导教师签名： 2013 年 3 月 15 日
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武汉理工大学毕业设计（论文）
目
录
摘 要 ................................................................................ 1 Abstract .............................................................................. 2 1 绪论 ................................................................................ 3 1.1 引言 .......................................................................... 3 1.2 钢桥的特点 .................................................................... 3 1.2.1 自身特点 ................................................................ 3 1.2.2 适用范围 ................................................................ 3 1.3 我国钢桥的发展历程 ............................................................ 4 1.3.1 我国钢桥发展的历程回顾 .................................................. 4 1.3.2 三个里程碑和新技术发展的新纪元 .......................................... 4 1.4 钢桥的发展现状 ................................................................ 5 1.4.1 大跨度钢桥 .............................................................. 5 1.4.2 复合桥梁 ................................................................ 7 1.4.3 我国铁路钢桥的新型结构 .................................................. 7 1.5 国外钢桥概况 .................................................................. 8 1.6 国内外桥梁情况比较 ............................................................ 9 1.7 钢桥发展的要求 ............................................................... 10 1.8 钢桥发展的趋势 ............................................................... 10 2 设计资料 ........................................................................... 12 2.1 设计目的 ..................................................................... 12 2.2 设计依据 ..................................................................... 12 2.2.1 设计《规范》 ........................................................... 12 2.2.2 结构基本尺寸 ........................................................... 12 2.2 钢材及其基本容许应力 ..................................................... 12 2.2.4 结构的连接方式 ......................................................... 12 2.2.5 设计活载等级 ........................................................... 13 2.2.6 设计恒载 ............................................................... 13 2.3 主桁架杆件内力计算 ........................................................... 14 2.3.1 内力的组成 ............................................................. 14 2.3.2 影响线 ................................................................. 14 2.3.3 恒载所产生的内力 ....................................................... 15 2.3.4 活载所产生的内力 ....................................................... 17 2.3.5 横向风力作用下的主桁杆件附加力计算 ..................................... 21
单线铁路下承式简支栓焊钢桁梁设计
《钢桥》课程设计任务书（土木工程10 级 2013-2014 学年第1 学期）一、设计题目跨度L=68m 单线铁路下承式简支栓焊钢桁梁设计二、设计依据1. 相关规范铁道部《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1-2005)铁道部《铁路桥梁钢结构设计规范》(TB10002.2-2005)2. 结构基本尺寸计算跨度L=68m；桥跨全长L=68.10m；节间长度d=8.50m；主桁节间数n=8；主桁架高度h=10.50m、11.00m、11.50m。
3. 钢材及基本容许应力杆件及构件用Q345qD；高强度螺栓用20MnTiB 钢；精制螺栓用BL3；螺母及垫圈用45 号优质碳素钢；铸件用ZG25Ⅱ；辊轴用锻钢35。
钢材的基本容许应力参照《铁路桥梁钢结构设计规范》。
4. 结构的连接方式及连接尺寸连接方式：桁梁杆件及构件采用工厂焊接，工地高强度螺栓连接；人行道托架采用精制螺栓连接。
连接尺寸：焊缝的最小焊脚尺寸参照《桥规》；高强度螺栓和精制螺栓的杆径为φ22，孔径为d = 23mm。
5. 设计活载等级标准中—活载。
6. 设计恒载主桁高度为11.00m ，主桁m kN p /50.143=，联结系4 2.80kN /m p =； 桥面系2 6.50kN /m p =；高强螺栓6234=++p p p p ⨯（）3%；检查设备5 1.00kN /m p =； 桥面111.00kN /m p =； 焊缝7234=++ 1.5%p p p p ⨯（）。
计算主桁恒载时，按桥面全宽恒载1234567=++++++p p p p p p p p7 其它荷载: 风荷载、列车摇摆力、列车制动力等 三、设计内容1. 主桁杆件内力计算(全部)，并将结果汇整于3 号图上；2. 主桁杆件截面设计与检算(交汇于E 2、A 3 节点的杆件)；3. 主桁 E 2、A 3 节点拼接计算与节点设计及检算；4. 分别绘制主桁 E 2、A 3 节点图(两张3 号图)。
单线铁路下承式简支钢桁架桥上部结构设计
单线铁路下承式简支钢桁架桥上部结构设计说到单线铁路下承式简支钢桁架桥上部结构设计，哎呀，这个名字一听就让人头大。
不过，咱们别慌，慢慢来，跟着我一起捋清楚。
你看，铁路桥可不是随便搭的玩意儿，它不仅要让列车稳稳当当地走过去，还得保证它长时间不出问题。
所以，设计这种桥梁，得考虑的东西可多了。
尤其是上部结构，那可是整个桥梁的“颜面”，要是它出点儿问题，下面的列车走起来就得小心翼翼了。
首先啊，咱们要搞清楚什么是单线铁路。
简单来说，就是只有一条轨道的铁路。
听着有点儿简单，但实际上可不是那么容易。
你想啊，列车要在这条轨道上来回穿梭，安全问题肯定得重视。
所以桥梁的设计得足够牢固，不能说一阵大风就晃一晃，或者下点雨就出现裂缝了，搞不好就真成了“水上漂”。
这种桥梁一般都是经过长期的反复检验，确保不会出岔子。
哎，谁还没听说过铁路桥梁被称作“百年老桥”的事儿呢？说到下承式钢桁架桥，这听起来就像是工地大叔天天挂嘴边的专业名词，其实啊，简单来说就是一种桥梁结构。
下承式？嗯，就是说桥梁的主梁和支撑结构在桥面下方。
就像是支架撑起了整个“天花板”，让列车通过的时候不会晃。
至于钢桁架，听起来是挺复杂的，但实际上它就是由很多交错的钢材组成的一个大框架，稳稳当当的支撑着桥梁。
钢桁架嘛，好比是那种有点儿像蜘蛛网一样的结构，看起来有点复杂，但强度可不一般，轻巧又坚固。
钢桁架桥的设计有一个特别的地方，就是它能承受很大的重量。
你想啊，一列火车可不是个小玩意儿，每次经过桥梁，整个桥面都得扛着这个重量。
不仅要承受火车的重量，还得应对火车快速通过时带来的冲击力。
这种冲击力如果不处理好，桥梁早晚会出现问题。
怎么解决呢？那就得通过巧妙的钢桁架设计，把这个力量分散开，不让桥梁的某个地方承担过多压力。
简单说，钢桁架桥就像一个高效的“力量分配器”，把重压均匀地分布到各个支撑点上，确保桥梁始终保持稳定。
再聊聊简支结构。
说白了，这种结构就是桥梁两端有支撑，中间部分没有支撑。
下承式栓焊简支钢桁梁桥设计计算书解剖
仁爱学院下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计姓名：学号：班级：设计时间：目录第一章设计资料………………………………………………………………第一节基本资料…………………………………………………………第二节设计内容…………………………………………………………第三节设计要求…………………………………………………………第二章杆件内力计算…………………………………………………………第一节主力作用下主桁杆件内力计算…………………………………第二节横向风力作用下的主桁杆件附加内力计算……………………第三节制动力作用下的主桁杆件附加内力计算………………………第四节疲劳内力计算……………………………………………………第五节主桁杆件内力组合………………………………………………第三章主桁杆件截面设计……………………………………………………第一节下弦杆截面设计…………………………………………………第二节上弦杆截面设计…………………………………………………第三节端斜杆截面设计…………………………………………………第四节中间斜杆截面设计………………………………………………第五节吊杆截面设计……………………………………………………第六节腹杆高强度螺栓计算……………………………………………第四章弦杆拼接计算和下弦端节点设计……………………………………第一节E2节点弦杆拼接计算……………………………………………第二节E0节点弦杆拼接计算……………………………………………第三节下弦端节点设计………………………………………………….. 下弦端节点设计图………………………………………………………………第一章设计资料第一节基本资料1 设计规范：铁路桥涵设计基本规范(TB10002.1-2005)，铁路桥梁钢结构设计规范(TB10002.2-2005)。
2 桁架尺寸：计算跨度分别为L＝48 m、64 m、80 m (按班级人数等分三组，按组序分别对应计算跨度)，节间长度8 m，桁高11 m，主桁中心距5.75 m，纵梁中心距2.0 m，纵联计算宽度5.30 m，采用明桥面。
(完整版)钢桁梁课件
竖向荷载纵梁 横梁 主桁节点 主桁杆件 支座 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。
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。
❖
第二章 桥面系梁格构造与连接
组成：纵梁、横梁及纵梁之间的联结系组成 我国铁路下承式各种跨度的栓焊钢桁梁标准设计， 其桥 面系采用统一布置及统一尺寸(P245-246,图7-2-2— 7.2.3) （1）纵梁与横梁
由于不用鱼形板，连接处将产生很大的附加应力 ，疲劳破坏的危险增大，铁路桥中不允许采用这样 的构造。还应当注意在采用这类构造时，切口的地 方必须设圆口，以防发生裂缝。
（3）横梁与主桁的连接
纵、横梁等高时，将横梁下翼缘与主桁下弦中心平 齐(a)
不等高，应让纵梁下翼缘与主桁下弦中心平齐，使 主桁下平纵联的斜撑得以从纵梁下方通过，此时横梁 下翼缘降至下弦中心平面以下，下平纵联的水平节点 板要被横梁腹板隔开(b)
下承式简支桁架桥
❖ 主讲内容： (1) 概述（应用、组成、主要尺寸、分析原理） (2)桥面系梁格构造与连接 (3)节点构造 (4)联结系构造
第一章 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。
下承式钢桁梁桥结构设计
文章编号：1673-6052(2020)11-0032-05D0I:10.15496/j.3ufi.bbt.2020.12.009下承式钢桁梁桥结构设计唐明敏（苏交科集团股份有限公司南京市010210）摘要：下承式钢桁梁桥具有受力明确、建筑高度低、自重轻、跨越能力强、施工快等特点，在满足通行或通航净空要求的同时，也可以减小桥梁施工对周围环境的影响，满足景观效果要求，广泛应用于城市跨节点如航道等工程设计和建设中。
以某跨越规划三级航道下承式钢桁梁桥为工程背景,对其进行有限元建模计算分析研究,结果表明，此桥结构受力较好,计算指标均满足规范要求,可为同类型桥梁结构设计分析提供参考。
关键词：下承式;钢桁梁桥;有限元;结构设计中图分类号：U448.2/.1文献标识码:随着轨道交通、城市道路和航道的扩展,需跨越轨道、市政结构和航道的特大桥梁越来越多,下承式钢桁梁桥具有受力明确、建筑高度低、自重轻、跨越能力强、施工快等特点,在满足通行或通航净空要求的同时也可以减小桥梁施工期对周围环境的影响和满足较好景观效果等优点,因此开始被广泛地运用于城市跨节点如航道等工程建设中L。
苏州市某航道昆山段整治规划后，现状七级航道规划提升为三级航道,为连接航道两侧既有道路,据航道部门要求,背景桥梁主桥要求一跨过河，水中不设墩，先于航道整治前实施,综合各控制因素比较后选择下承式钢桁梁桥为主桥实施方案,对该钢桁梁桥进行有限元建模计算分析研究，为同类型桥梁结构设计分析提供参考。
1结构设计本桥采用计算跨径为99.2m下承式简支钢桁梁一跨跨越规划通航河流。
如图1所示，主桁采用带竖杆的华伦式三角形腹杆体系，节间长度3.5m,主桁高度10~13m，高跨比为1/9.2。
两片主桁主心距采用10.3m,宽跨比为1/4.66,桥面宽度20.2 m,如图2所示。
主桁上下弦杆均采用箱形截面，截面宽度700 mm,高度均为722mm,板厚22~40mm,工厂焊接，在工地通过高强螺栓在节点内拼接。
下承式栓焊简支钢桁梁桥设计计算书分解
仁爱学院下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计姓名：学号：班级：设计时间：目录第一章设计资料………………………………………………………………第一节基本资料…………………………………………………………第二节设计内容…………………………………………………………第三节设计要求…………………………………………………………第二章杆件内力计算…………………………………………………………第一节主力作用下主桁杆件内力计算…………………………………第二节横向风力作用下的主桁杆件附加内力计算……………………第三节制动力作用下的主桁杆件附加内力计算………………………第四节疲劳内力计算……………………………………………………第五节主桁杆件内力组合………………………………………………第三章主桁杆件截面设计……………………………………………………第一节下弦杆截面设计…………………………………………………第二节上弦杆截面设计…………………………………………………第三节端斜杆截面设计…………………………………………………第四节中间斜杆截面设计………………………………………………第五节吊杆截面设计……………………………………………………第六节腹杆高强度螺栓计算……………………………………………第四章弦杆拼接计算和下弦端节点设计……………………………………第一节E2节点弦杆拼接计算……………………………………………第二节E0节点弦杆拼接计算……………………………………………第三节下弦端节点设计………………………………………………….. 下弦端节点设计图………………………………………………………………第一章设计资料第一节基本资料1 设计规范：铁路桥涵设计基本规范(TB10002.1-2005)，铁路桥梁钢结构设计规范(TB10002.2-2005)。
2 桁架尺寸：计算跨度分别为L＝48 m、64 m、80 m (按班级人数等分三组，按组序分别对应计算跨度)，节间长度8 m，桁高11 m，主桁中心距5.75 m，纵梁中心距2.0 m，纵联计算宽度5.30 m，采用明桥面。
第九章下承式简支钢桁梁-03
纵梁 鱼形板
角钢
横梁
纵梁与横梁等高的连接
纵梁
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
2、横梁与纵梁的连接
(2)横梁与纵梁不等高连接
对于双线铁路或节间长度较大的钢桁梁，其横梁受力较 大．要求较大的梁高。若把纵、横梁做成一样高，对用钢 量来说是不经济的。因此，在这种情况下，纵梁、横梁常 采用不等高的形式。
纵横梁不等高时连接方式有下列几种： ①纵梁与横梁上翼缘平齐用鱼形板连接，纵梁下翼缘与 横梁用牛腿连接； ②如要求线路的建筑高度较低，纵梁顶面不能与横梁顶 面平齐，而只能低于横梁顶面时，纵梁间的连接可通过在 横梁腹板上挖扁孔，让纵梁鱼形板从此孔中通过。
桥梁工程
活动纵梁的构造
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
4、横梁与主桁的连接
标准设计中横梁与主桁的连接如下图所示，横梁端是用 一对连接角钢以螺栓与主桁相连。
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
当横梁梁端的反力甚大时(例如顶梁)，则梁端连接螺栓 的数量需要较多。如梁端连接构造仍有时会感到连接角钢 过短，螺栓难于布置。此时可在横梁端部加焊一块肱板， 使连接角钢得以增长，横梁梁端连接形式见下图。
第九章 下承式简支桁架桥
交叉形的腹杆体系
桥梁工程
交叉形上平纵联
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
交叉形的腹杆体系
2、平纵联的计算 简支桁架桥的平纵联的计算图式是水平放置的简支铰
接桁架，其计算跨度或等于主桁跨度，或等于主桁上弦端 节点之间的距离。
平纵联所受的荷载包括：横向风力，列车横向摇摆 力，离心力(若是弯道桥)，由于弦杆变形所引起的力。
p
=
N
p
(
B
64m单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥
第一章设计资料 (3)第一节基本资料 (3)第二节设计内容 (3)第二章主桁杆件内力计算 (3)第一节主力作用下主桁杆件内力计算 (3)1 恒载 (3)2 活载 (4)3 列车横向摇摆力产生的弦杆内力 (5)4 MIDAS计算结果 (6)第二节横向风力作用下的主桁杆件附加力计算 (7)1 风荷载施加 (7)2 风荷载计算结果 (8)第三节制动力作用下的主桁杆件附加力计算 (8)1 下弦杆制动力计算 (8)第四节疲劳内力计算 (9)第五节主桁杆件内力组合 (10)1 主力组合 (10)2 主力和附加力组合 (10)第三章主桁杆件截面设计 (12)第一节下弦杆截面设计 (12)1 中间下弦杆E2E4 (12)1)初选杆件截面 (12)2)刚度验算 (12)3)拉力强度验算 (12)4)疲劳强度验算 (12)2 端下弦杆E0E2 (13)1)初选截面 (13)2)刚度验算 (13)3)拉力强度验算 (13)4)疲劳强度验算 (14)第二节上弦杆截面设计 (14)1 端上弦杆A1A2 (14)1)初选截面 (14)2)刚度验算 (14)3)强度以及总体稳定验算 (15)4)局部稳定验算 (15)2 中上弦杆A3A4 (15)1)初选截面 (15)2)刚度验算 (16)3)强度以及总体稳定验算 (16)4)局部稳定验算 (16)第三节端斜杆E0A1截面设计 (16)1)初选截面 (16)2)刚度验算 (17)3)强度以及总体稳定验算 (17)4)局部稳定验算 (18)第四节中间斜杆截面设计 (19)1 斜杆A1E2 (19)1)初选截面 (19)2)刚度验算 (19)3)强度以及总体稳定验算 (19)4)局部稳定验算 (20)5)疲劳验算 (20)2 斜杆A3E2、A3E4 (20)第五节吊杆截面设计 (21)1)初选截面 (21)2)刚度验算 (21)3)拉力强度验算 (21)4)疲劳强度验算 (21)第六节腹杆高强度螺栓计算 (22)第四章弦杆拼接计算和下弦端节点设计 (23)第一节E2节点弦杆拼接计算 (23)1 下弦杆的拼接计算 (23)1)拼接板截面设计 (23)2)拼接螺栓和拼接板长度 (23)3)内拼接板长度 (24)2 斜杆的拼接计算 (24)3 吊杆的拼接计算 (24)第二节E0节点弦杆拼接计算 (24)1)拼接板截面设计 (24)2)拼接螺栓和拼接板长度 (25)3)内拼接板长度 (25)第三节下弦端节点设计 (25)第五章桁架梁桥空间模型计算 (25)第一节建立空间详细模型 (25)第二节恒载以及恒载和活载下竖向变形计算 (26)第三节主力作用下内力校核 (27)第四节主力+风荷载作用下内力校核 (27)第五节主力+制动力荷载作用下内力校核 (28)第六章设计总结 (28)第一章设计资料第一节基本资料1.设计规范：铁路桥涵设计基本规范(TB10002.1-2005)，铁路桥梁钢结构设计规范(TB10002.2-2005)。
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第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
三角形腹杆体系
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
上弦为折线腹杆体系
三角再分形腹杆体系
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
米型腹杆体系
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
N型腹杆体系
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
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。
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
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。
桥梁工程
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
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。
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
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。
桥梁工程
主桁结构
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
主桁节点
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
桥面系
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
桥面系
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
桥面系
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
纵梁与横梁的连接
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
纵梁与横联的连接
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
上平纵联
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
上平纵联
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
上平纵联、横联、桥门架
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
下平纵联
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
下平纵联与主桁节点的连接
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
中间横联
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
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
斜杆影 响线
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
竖杆影响 线
支座反力 影响线
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
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
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
桥梁工程
(
)
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：
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
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。
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
第九章 下承式简支栓焊桁架桥
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
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
桥梁工程
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。
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
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
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
桥梁工程
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
′ k = η (1 + μ )N k = η (1 + μ )kΩ
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
桥梁工程
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）。
桥梁工程
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。
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
1. 桁架桥杆件内力计算的基本原理
桥梁工程
总之，具体问题（地形、地质、水文、气象、运输条件 等）具体分析。
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
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。
桁架空间结构
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
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
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
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。
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
（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
桥梁工程
弦杆影响 线
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
′ 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
桥梁工程
标准设计桁架桥主桁高度
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
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。
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下承式双线简支钢桁梁桥（三堆 子金沙江大桥）
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
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。
第九章 下承式简支桁架桥
k1 [σ 0 ] p1 = p0 k 0 [σ 1 ]
桥梁工程
[ 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。