02钢板梁桥

第二章 钢板梁桥
2.1 钢板梁桥的类型及构造特点
建筑高度
第二章 钢板梁桥
2.2 上承式焊接板梁桥的设计
桥梁基本尺寸拟定 荷载计算 主梁内力计算 主梁截面尺寸拟定 主梁变截面位置的确定 焊缝强度检算 腹板加劲肋布置 各项验算：强度、疲劳、稳定、刚度、横向倾覆稳定
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2.2 上承式焊接板梁桥的设计
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2.2 上承式焊接板梁桥的设计
活载
Ø列车横向摇摆力 以一个100kN的集中力作用于最不利位置
Ø人行道及栏杆的荷载(人群活载) (略)
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2.2 上承式焊接板梁桥的设计
风荷载
Ø风荷载强度，W=K1K2K3W0， 标准设计中，有车时W=K1K2X800，并不大于1250Pa, 无车时W=K1K2X1400 横向风力的受风面积按桥跨结构理论轮廓面积乘以系数： 钢桁梁及钢塔架 钢拱两弦间的面积 整片的桥跨结构 0.4 0.5 0.2 1.0
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2.2.7 主梁检算 疲劳
1、焊接构件及连接
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2.2 上承式焊接板梁桥的设计
2.2.7 主梁检算
2、非焊接构件及连接
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2.2.7 主梁检算 横向倾覆稳定
有车、无车
Mk K= > 1.3 M0
α --系数25~27 M--计算最大弯矩 δ --腹板厚度 f--最大挠度 l--计算跨径 1+μ --动力系数
hmin
P、k --均布恒载和活载(换算均布活载)
ห้องสมุดไป่ตู้
1+ µ + p k
⋅
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2.2.1 板梁桥的基本尺寸拟定
主梁的中心距： 桥枕的合理跨度 桥跨结构在水平力下横向倾覆稳定性 横跨结构的横向刚度 用架桥机整孔架设的可能性
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2.1 钢板梁桥的类型及构造特点
下承式钢板梁桥上部结构 主梁 联结系 桥面系 桥面与支座
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2.1 钢板梁桥的类型及构造特点
下承式钢板梁桥上部结构 联结系
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2.1 钢板梁桥的类型及构造特点
下承式钢板梁桥上部结构 主要承重结构：主梁 下翼缘设下平纵联，因列车穿过两片主梁，无法 设置上平纵联 桥面系由纵梁和横梁组成，传递竖向荷载 主梁与横梁之间加设肱板： 支撑主梁上翼缘，保证其稳定性；起横联作用； 减少或防止主梁偏斜。
联结系
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2.1 钢板梁桥的类型及构造特点
联结系与主梁的连接构造
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2.1 钢板梁桥的类型及构造特点
桥面 钢桥一般采用明桥面： 桥枕、护木、正轨、护轨等
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2.1 钢板梁桥的类型及构造特点
支座
板梁桥的跨度L在10-20m范围内时采用弧形支座，大于24m 时则采用摇轴支座。
Ø钢梁恒载包括建筑物各部分的重量即主梁(主桁)、桥面系(纵横 梁)、联结系(桥门架、横联、上下平联)、桥面(枕木、钢轨、垫板 等桥面设备)、人行道、检查设备、高强度螺栓(或铆钉)、焊缝， 桥面若采用道碴及道碴槽板的重量。 Ø单线明桥面的计算恒载：无人行道时采用6kN/m，直线上双侧人行 道铺设木步行板时为8kN/m，铺设钢筋混凝土或钢步板时为10kN/m。 Ø铆接桥梁铆钉的自重可采用轧制材自重的3%,铆焊并用的桥梁，铆 钉头和焊缝的自重各采用1.5%，焊接桥梁焊缝的自重采用1.5%，栓 焊桥梁焊缝的自重采用1.5%，高强度螺栓按实际数量计算。
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2.2.6 主梁的局部稳定和腹板加劲肋的布置 保证主梁的局部稳定
腹板加劲肋要求 1、加劲肋需具有足够的刚度来支承腹板，使其在加 劲肋外不发生翘曲，规范有详细的构造要求规定 2、端加劲肋需要计算：整体稳定、承压强度、焊缝
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2.2.7 主梁检算
5 kl 4 l 刚度(简支板梁) f k = ⋅ ≤ 384 EI 900 M ≤ [σ w ] 弯曲正应力 σ max= Wj QS ≤ Cτ [τ ] 剪应力 τ max= I mδ f
强度
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2.2.7 主梁检算 整体稳定(规范P20-P21)
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2.2.4 主梁变截面
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2.2.5 翼缘与腹板连接焊缝计算
单位长度焊缝需传递的水平剪力T1 最大轮压P产生的竖向剪力V1 单位长度内翼缘焊缝承受的总剪力Q1=(T12+V12)0.5 翼缘焊缝的验算公式
QS y I m
先定腹板和翼缘板的尺寸，然后进行截面强度验算 选定梁高，估算腹板高度和厚度 估算所需翼缘截面积 截面应力验算(弯曲正应力、剪应力)
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2.2.4 主梁变截面
简支板梁桥跨度较大时，主梁沿跨度随弯矩变化来设置成变 截面梁 对只有一块盖板的焊接梁，可在离支座约1/6跨度处改变 盖板的宽度或厚度 对双层盖板的焊接梁，可在外层盖板的理论切断点处切断 过渡段设置斜边或斜坡 检算变截面处的强度、疲劳
Ø同时承受多线荷载的桥跨结构和墩台，其竖向活载对主要杆件双 线应为两线活载总和的90%，三线及三线以上应为各线活载总和的 80%，对受局部荷载的杆件，则均应为该活载的100%；各线均假定 采用同样情况的最不利活载。
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活载
Ø换算均布活载
为了简化计算，将中-活载的最不利布载等效为均布荷载k作 用，称为中-活载的换算均布活载 现规范已经将换算均布荷载k整理为表，可根据相应的影响线特 征查取。 回顾： 影响线概念 简支梁各截面弯矩影响线 (加载长度、影响线竖标值)
M σ= ≤ ϕ 2 [σ ] Wm
M--计算弯矩，构件中部三分之一长度范围内的最大弯矩
ϕ2
检算梁的整体稳定时采用的容许应力折减系数，其值按
换算长细λe比查表(规范P10)求得。
Lrx λe = α hry
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2.2.7 主梁检算 整体稳定
规范P10 计算整体稳定时 容许应力折减系数表
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2.2 上承式焊接板梁桥的设计
2.2.2 主梁内力计算
上部结构计算需要考虑的荷载有： 竖向荷载(恒载、活载即中-活载) 横向荷载(横向风力、列车摇摆力、离心力)
主力：恒载、中-活载、列车摇摆力、离心力 附加力：横向风力
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2.2.2 主梁内力计算 恒载
桁拱下弦与系杆间的面积或上弦与桥面系间的面积
列车受风面积按3m高的长方带计算，作用点在轨顶以上2m处。
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2.2 上承式焊接板梁桥的设计
2.2.2 主梁内力计算
空间结构简化为若干个平面结构 竖向荷载由主梁承受，横向荷载由平纵联承受。
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2.2.3 主梁截面选择
P ≤ 2h f ⋅ [τ ] + 100
2
2
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2.2.6 主梁的局部稳定和腹板加劲肋的布置
保证主梁的局部稳定的措施 翼缘板通过限制伸出肢宽厚比，不大于10 腹板通过设置加劲肋，加劲肋布置原则如下： 1、腹板高厚比h/δ<=50时，可不设中间竖向加劲肋 2、腹板高厚比50<h/δ<=140时，设中间竖向加劲肋 间距a<=950δ/(τ)0.5,且不大于2m 3、腹板高厚比140<h/δ<=250时，设中间竖向加劲肋 外，还在距受压翼缘(1/5～1/4)h处设水平加劲肋
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2.2 上承式焊接板梁桥的设计
活载
Ø制动力或牵引力应按竖向静活载的10%计算，但当与离心力或动 力作用同时计算时，制动力或牵引力应按竖向静活载的7%计算。
双线桥应采用一线的制动力或牵引力，三线或以上的桥应采用两线的 制动力或牵引力。制动力或牵引力作用在轨顶以上2m处，但计算墩台移 至支座中心处，计算台顶活载的制动力或牵引力时移至轨底，计算刚架 结构时移至横杆中线处，均不计移动作用点所产生的竖向力或力矩。 采用特种活载时，不计算制动力或牵引力。
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2.1 钢板梁桥的类型及构造特点
钢板梁桥定义 主梁用钢板做成的钢梁桥，称为钢板梁桥 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 跨度小于40m时，钢板梁桥比钢桁梁桥经济，但比钢 筋(预应力)混凝土梁造价高。
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2.1 钢板梁桥的类型及构造特点
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2.1 钢板梁桥的类型及构造特点
主梁
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2.1 钢板梁桥的类型及构造特点
联结系 主梁之间带撑杆的交叉体系结构 上平纵联、下平纵联、中间横联、端横联 联结系作用： 将两片主梁联成一体形成稳定的空间结构； 平纵联还能传递桥跨结构的横向荷载。
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2.1 钢板梁桥的类型及构造特点
1、计算0、1/8、1/4、3/8、1/2五个截面的弯矩与梁端剪 力，计算中需要先绘各影响线，再求恒载、活载内力，计算 活载时要根据影响线求中-活载换算均布活载； 2、检算主梁刚度、强度、疲劳、整体稳定，并对参考尺寸 作适当调整，保证最终检算均通过。
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2.3 上承式焊接板梁桥主梁设计（大作业）
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2.2 上承式焊接板梁桥的设计
活载
Ø铁路列车竖向活载采用中华人民共和国铁路标准活载即中-活载。
Ø中-活载计算图式可任意截以加载，空车竖向活载采用10kN/m计 Ø竖向活载计算动力效应时，将静活载所产生的内力乘以动力系数：
28 简支或连续钢桥跨结构： 1+ µ = 1+ 40 + L
上承式钢板梁桥上部结构 主梁 联结系 桥面 支座
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2.1 钢板梁桥的类型及构造特点
主梁 主要承重结构，由两片钢板梁组成，主要承受竖 向荷载。 跨度较小时可用等截面梁，跨度较大时可用变截 面梁 同时设置竖向加劲肋和水平加劲肋，以保证腹板 的局部稳定性。 梁端的竖向加劲肋称为端加劲肋，它传递梁端竖 向反力。
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2.3 上承式焊接板梁桥主梁设计（大作业）
2.3.1 主梁设计基本资料
单线铁路全焊上承式板梁桥，计算跨径为32m-0.1X学号后两 位。桥跨结构恒载p1=18kN/m，桥面重p2=10kN/m；结构材料 Q345q，主梁采用双层翼缘板工字形组合截面，参考尺寸如 后图。
2.3.2 主梁设计内容
2.2.1 板梁桥的基本尺寸拟定 计算跨度(支座中心线之间的距离)
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2.2 上承式焊接板梁桥的设计
2.2.1 板梁桥的基本尺寸拟定
主梁高度： 最大梁高(建筑容许高度) 最小梁高(刚度要求)
αM h= [σ w ]δ 5 [σ w ] l = ⋅ ⋅ 24 E f l 1
经济梁高(经济条件) 参考已有设计或采用估算公式