第八章 钢板梁桥

其中板梁桥计算跨度的标准值是20、24、32、40m等。
第八章 钢板梁桥
桥梁工程
2.主梁高度h 主梁高度根据下列条件来决定： ①使用钢量最省； ②主梁的竖向刚度(跨中挠度)应满足《铁路桥梁钢结构设 计规范》(TB10002.2-2005)所提的要求； ③在可能的条件下，应使腹板宽度等于最常轧制的钢板宽
40m的是栓焊梁设计； 下承式栓焊钢板梁跨度为20m、24m、32m、40m四 种。
¾ 简支钢板梁桥的经济跨径一般在40m以下,连续钢板梁 桥的经济跨径可以达到60m 。
第八章 钢板梁桥
桥梁工程
第一节 钢板梁桥的组成和构造
二、上承式板梁桥和下承式板梁桥组成
桥梁的上部结构包括：桥面、道桥结构（桥面系）、
第八章 钢板梁桥
桥梁工程
③加劲肋 为了保证腹板的局部稳定，常需设置加劲肋（端加劲 肋、中间加劲肋、水平加劲肋）。 加劲肋的构造要求： a.保证主梁的腹板稳定，腹板的两侧常需设置竖向加劲 肋，当腹板较高时，有时还需加水平加劲肋;
b.竖向加劲肋是采用一对板 条用角焊缝对称地焊连于腹板的 两侧，焊缝的两端至翼缘角焊缝 的距离，不小于80mm；加劲肋与 上翼缘相连的焊缝，其端头至翼 缘角焊缝的距离，应不小于 50mm，以免焊缝相距太近而降低 了该处的疲劳强度(见右图所示)
第八章 钢板梁桥
桥梁工程
其中：
恒载包括桥跨自重（估计）和桥面重（查规范）；
活载为铁路列火车荷载，计算时必须采用中华人民共 和国铁路标准荷载，即“中-荷载”，“中-荷载”的 计算图示见下图；计算采用“中-荷载”的换算均布荷
载；计入冲击系数 (1 + μ ) 和运营动力系数数(1 + μ f )。
中—活载图示（距离以m计）
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上承式板梁 上平纵联与主梁的连接
第八章 钢板梁桥
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上承式板梁 下平纵联与主梁的连接
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c.横联的位置，应与竖向加劲肋的布置一起考虑，横联 的间距不应大于4m。
d.顶梁，在架设及养护过程中，常需将梁端顶起，梁端 需架设顶梁，见下图所示。
第八章 钢板梁桥
桥梁工程
桥面
包括 ①桥枕：与主梁上翼缘用钩螺栓扣紧，桥枕间的净距，
不宜超过21cm。 ②护木：置于桥枕两端，用螺栓连于桥枕，固定桥枕距
离。 ③正轨 ④护轨：桥面上除正轨外，还设有护轨。护轨两端应延
伸到桥台以外一段距离，并弯向轨道中心。其作用就是当列 车掉道后，用以控制车轮前进的方向，避免发生翻车事故。 其结构见下面的两图所示。
第八章 钢板梁桥
（2）横向荷载 横向荷载包括：风力、列车摇摆 力、在弯道桥上的离心力
(二)简化计算方法
上承式板梁桥由主梁、桥面、联结 系组成的空间结构，见右图所 示，在荷载作用下，桥跨结构整 体受力。
桥梁工程
第八章 钢板梁桥
桥梁工程
在设计实践中，通常采用简化的计算方法，即把桥跨结 构划分为若干个平面结构，每个平面结构只承受作用在该 平面内的荷载。具体简化如下：
；
③计算每片主梁所受恒载每延米重 p = ( p1 + p2 )/ 2
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桥梁工程
(2)活载强度
①确定k；沿梁选取若干截面，按各截面影响线顶点位置
及加载长度，活载为铁路列火车荷载，计算时必须采用中华
人民共和国铁路标准荷载，即“中-荷载”，计算采用“中-荷
载”的换算均布荷载k（将查表的数值除以2得到k）；
承重结构（主梁）、联接系、支座（见图） 。
(一)上承式板梁桥 1.上承式板梁组成
上承式板梁包括：承重结构（主梁）、桥面、联接系、 支座 ；没有道桥结构（桥面系）。 其中： 承重结构（主梁）：两片工字钢组成； 桥面：桥枕、正轨、护轨、护木、钩螺栓组成； 联接系：上平纵联、下平纵联、横联、横撑组成。
第八章 钢板梁桥 （2）上承式板梁
桥梁工程
第八章 钢板梁桥
桥梁工程
e.加劲肋应用半自动焊与腹板相连，不应采用手工焊，以 免降低焊接质量;
f.端加劲肋既是端部横联的一部分，它还要传递板梁桥的 支承反力。因此，端加劲肋上端应与上翼缘顶紧焊牢，下端 应磨光顶紧并与下翼缘焊牢(见图所示)。
第八章 钢板梁桥
平纵联端部连接结构要求
a.平纵联杆件端部的节 点板，可与上翼缘焊连,见 右图所示，但不应与受拉 翼缘焊连，这是由于受拉 翼缘的疲劳强度受焊接影 响较大的缘故。
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上承式板梁主梁、部分联结系
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上承式板梁分解几个平面主梁、上平纵联、下平纵联
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上承式板梁桥面的组成
第八章 钢板梁桥
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上承式板梁桥面（桥枕、正轨、护轨、钩螺栓、护木）
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上承式板梁桥面的钩螺栓与主梁的连接 主梁竖向加劲肋与主梁上翼缘和腹板的连接
第八章 钢板梁桥
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(3)建筑高度决定最大梁高 hmax
(4)选取梁高的原则：
h hmin ≤实际梁高 h ≤ hmax 且应接近 e
3.主梁中心距
我国铁路随着火车提速，为了保证上承式板梁桥横向刚 度、倾覆稳定性；规范规定：标准设计两主梁中心距不小于 计算跨度的1/15，且不小于2.2m；
第八章 钢板梁桥
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(三)上承式钢板梁桥主要尺寸的拟定
主要尺寸：计算跨度、主梁高度、主梁中心距。 1.计算跨度 《铁桥规》中梁桥计算跨度标准值为： （4、5、6、8、10、12、16）+0.5m、 （20、24、32、40）+0.6m、 （48、56、64、80、96）+1.1m、 （112、128、144、160m）+1.5m共20种。
桥面：桥枕、正轨、护 轨、护木、钩螺栓组成， 构造同上承式板梁；
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第八章 钢板梁桥
联接系：仅有下平纵联， 构造同上承式板梁；
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下承式板梁 桥面系结构和下平纵联
第八章 钢板梁桥 （4）下承式板梁桥特点及适用范围
桥梁工程
特点：与上承式钢板梁桥相比，增加了桥面系，制 造费料、费工；桥宽大，无法整孔运送，增加了装运 与架桥的工作量。
2.主梁截面选择
(1)选择梁高 h ：按前面原则和方法;
(2)确定腹板高度 h f 、厚度 δ f 根据① h f 腹板的高度一般比梁高小8～12cm；
② δ f 厚度应符合规范最小值规定（规定：钢梁的主 要构件所用钢板不宜小于10mm，以免锈蚀后对截面的削弱过 大； 对跨度大于16mm的焊接板梁， δ f 厚度不宜小于 12mm，以免减小焊接引起的变形）。
(1)主梁平面：承受竖向荷载。
(2)上平纵联平面：承受列车、桥面、主梁上半部所受的风 力和列车摇摆力；其计算简图为两端简支的桁架梁。
(3)下平纵联平面：承受主梁下半部的风力;其计算简图为 两端简支的桁架梁。
强调说明：
由于上平纵联、下平纵联的计算同钢桁梁的内容相 同，所以，本讲只讲述主梁的设计计算。
第八章 钢板梁桥
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桥梁工程
主要内容：
(1)钢板梁桥的分类情况 (2)上承式板梁桥和下承式板梁桥结构形式、构造 (3)板梁桥的设计计算
第八章 钢板梁桥
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第一节 钢板梁桥的组成和构造
一、钢板梁桥的分类
1.从行车方式分：上承式板梁和下承式板梁； 从连接方式 ：铆接板梁、全焊板梁和栓焊板梁。
2.铁路钢板梁标准设计： 上承式钢板梁跨度为24m、32m，是全焊梁设计；
做成变截面，可以采用一块或两块钢板，通过调整翼缘的宽 度和厚度实现主梁的变截面，截面变化时应采用斜坡过渡。 宽度不陡于1：4；厚度不陡于1：8；末端宽度不小于20mm
②腹板 标准设计中当L=24m，腹板高度h=1900mm；当L=32m， 腹板高度h=2500mm；当L=40m，腹板高度h=3200mm。以 上尺寸满足用料经济并适应运输条件。
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(四)主梁计算
主梁计算包括：内力计算、截面的选择和验算，变截面的
设计（根据实际）、翼缘与腹板的连接焊缝设计与验算、主
梁截面整体稳定、局部稳定、加劲肋设计及计算、倾覆稳定
性等。 1.主梁内力计算
主梁的内力计算包括恒载和活载产生的内力
(1)恒载强度
①估计桥跨沿跨度每延米的重量 p1 ；
②根据规范查桥面每延米重 p2
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上承式板梁主梁竖向加劲肋与主梁下翼缘和腹板的连接
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上承式板梁主梁的竖向和水平加劲肋与翼缘和腹板连接 上平纵联与主梁的连接
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上承式板梁主梁中间加劲肋与下翼缘连接、端加劲肋与下翼
缘连接、端横联与下翼缘连接、顶梁的构造、顶梁与主梁的连接
M = M p + M k = pΩ + K (1 + μ) • Ω
V = Vp + Vk = pΩ + K (1 + μ) • Ω
M = M p + M k = pΩ + K (1 + μ f ) • Ω
V = V p + Vk = pΩ + K (1 + μ f ) • Ω
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桥梁工程
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桥梁工程
上承式板梁端加劲肋与下翼缘连接、端横联与下翼缘和 竖向加劲肋的连接、支座与主梁的连接
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（3）上承式板梁构造要求
主梁（两片） 由翼缘、腹部以及加劲肋组成； 两主梁的中心矩不小于跨度的1/15，且不小于2.2m。
对翼缘腹板加劲肋构造要求如下： ①翼缘 主梁截面承受弯矩能力大致符合弯矩图，节省钢材，主梁
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（4）上承式板梁桥特点及适用范围
构造简单、省钢、可整孔运送、整孔架设，常用于 小跨度。
第八章 钢板梁桥
(二)下承式板梁桥 （1）下承式板梁组成 下承式板梁包括：承重结 构（主梁）、桥面、联接 系、桥面系、支座 。 承重结构（主梁）：两片 工字钢组成，标准设计两 主梁的中心距为5.4m；构 造同上承式板梁；
第八章 钢板梁桥
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c.主梁上翼缘直接承受桥枕的压力，因此，加劲肋的上 端，常与上翼缘顶紧，以达到支承翼缘板的作用;在横联 处，加劲肋还是横联的一个组成部分，受力较大，加劲肋的 上端可与上翼缘焊牢，见下图所示。
第八章 钢板梁桥
d.加劲肋的下端无需 要与下翼缘顶紧，更不应 与下翼缘焊连，这是由于 手工焊缝对受拉的翼缘板 的疲劳强度影响甚大的缘 故。在工厂制造时虽已顶 紧，见右图所示，行车 后，加劲肋的下端与下翼 缘之间仍产生缝隙，不能 达到顶紧的目的;
其中： α 为系数，可取2.5～2.7；
M为跨中截面的计算弯距；
[σ w ] 弯曲容许应力（其值较基本容许应力大5%，若板 梁能够直接搁置桥枕，则弯曲容许应力等于 [σ ]）；
(2)刚度条件决定最小高度 hmin
hmin
=பைடு நூலகம்
5 24
⋅ [σ w ] ⋅ l
E ⎡f ⎢⎣ l
⋅1
⎤ ⎥⎦
1+ μ +
p k
适用范围：适用于线路标高不宜提高，桥下又要求 一定净空即建筑高度受限的情况。
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第二节 上承式板梁桥设计计算
桥梁工程
主讲内容： (1)上承式钢板梁桥的设计荷载; (2)设计计算的简化方法； (3)上承式钢板梁桥的基本计算（包括主要尺
寸的拟定、主梁基本计算原理）。 (一)设计荷载的组成
（1）竖向荷载 竖向荷载包括：恒载和活载
②动力系数、运营动力系数的确定；
动力系数：1
+
μ
=
1
+
28 40 +
L
运营动力系数
1+ μf
= 1 + 18 40 + L
其中：L为主梁跨度（m）。
③计算每片主梁所受活载强度 k (1 + μ) ；k(1 + μ f )
第八章 钢板梁桥
桥梁工程
(3)主梁内力计算 主梁的内力计算，按影响线面积法分别求出各截面因恒 载和活载产生的M和V的最大值，然后进行内力组合，即得梁 的计算内力；
度，以避免不必要的拼接或裁切； ④应使桥跨的建筑高度(从轨底至梁底的高度)尽可能的减
小； ⑤应使全梁的总尺寸在运输限界之内； ⑥为便于工厂制造，跨度相近的板梁(例如20m和24m的板
梁)，可以采用相同的腹板宽度。
第八章 钢板梁桥
桥梁工程
主梁高度具体确定如下：
(1)经济高度：he =
αM
[σ w ]δ f
平纵联斜杆端的节点 板，常与腹板焊连，而横 撑则焊在加劲肋上，见右 图所示，以免降低翼缘的 疲劳强度。
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第八章 钢板梁桥
桥梁工程
b.与腹板焊连的节点板，其另一边是焊连于加劲肋上,节 点板切去一块，这样使节点板边缘焊缝至加劲肋与腹板相连 焊缝，保持一定距离。斜杆端头连接焊缝至节点板边缘的焊 缝，也应保持一定的距离。为了减少应力集中，节点板还应 做成圆弧形，并在施焊完毕后用砂轮或风铲将焊缝表面进行 加工，使表面平顺。