钢桁架桥的结构设计与分析
大跨度钢桁架桥梁的结构设计
大跨度钢桁架桥梁的结构设计摘要钢桁架桥梁的使用主要在一些公路桥梁中，在城市规划建设中使用较少。
但是近些年来随着城市道路的快速发展和铁道事业不断推进，大跨度的钢桁架梁桥也得到了很大的发展。
鉴于大跨度钢桁架桥梁在使用中施工方便和能够承载较大的交通量的优势，给城市中桥梁建设提供了更多的选择。
在本文中，详细的介绍了大跨度钢桁架桥梁的结构设计特点，包含有桥梁结构的构造要求，通过使用有限元软件的分析方式，对于大跨度钢桁架梁桥的设计要点和结构承载进行讨论。
关键词大跨度钢桥；大钢桁架桥梁；结构设计；桥梁设计在城市的发展过程中，对于交通的需求不断提升。
在遇到自然阻碍的情况下需要不断提高工程的智慧来完成实际的需要。
面对江河的阻隔，架设桥梁方面就需要改变以往的设计思路。
这样的情况下，大跨度钢桁架桥梁就应运而生。
下面我们对大跨度钢桁架桥梁的结构进行设计。
1 工程结构概况某桥梁的整体结构选用下承式大跨度钢桁架桥梁，在桥梁的上部结构中包括有桥面结构、主桁架、桥梁连接体和桥梁支座等五个主要部分。
大跨度钢桁架桥梁桥面铺装结构使用厚度为30cm的钢筋混凝土连续板，并在钢筋混凝土上面铺设有3cm～6cm的防水层和6cm的沥青混凝土层。
整体的桥面板上采用16个现浇钢横梁。
桥梁的上部结构中所选用的混凝土强度为C45，承受荷载的钢筋为HRB450，构造筋为HRB400。
大跨度钢桁架桥梁的桥面结构由钢横梁和纵梁组成。
相比于一般跨径的传力结构相似，大跨度钢桁架桥梁通过桥面将荷载向下传递（纵梁--横梁），通过传力节点最终分布在钢桁架杆件中。
在桥面的钢桁架的横梁中有16道，断面采用工字型的焊接钢，尺寸为2□800×60，1□850×50（单位mm）。
因考虑到桥梁的结构为大跨度，承受的荷载较大，所以结构设计时采用混凝土和钢架共同受力的模式，同时在钢架顶端设置有螺栓剪力键，更好的使混凝土和钢架共同受力。
桥梁的连接体的作用是使得横梁和纵梁能够在风荷载的作用下保持稳定性，并且能在地震的作用下有一定的抗倾覆能力。
02-ppt - 简支钢桁梁桥组成、构造及设计概要
桥梁工程Bridge Engineering主讲人：冀伟副教授一、简支桁架桥各组成部分及其作用第三节简支钢桁梁桥组成主桁桥面系/桥面板桥面联结系支座一、简支桁架桥各组成部分及其作用主桁—由上弦杆、下弦杆、腹杆（斜杆，竖杆）及节点组成一、简支桁架桥各组成部分及其作用一、简支桁架桥各组成部分及其作用节点—大节点（有斜杆交汇的节点，受力及构造比较复杂，节点板尺寸也较大）—小节点（仅有竖杆和弦杆交汇的节点，受力及构造较简单，节点板尺寸也较小）一、简支桁架桥各组成部分及其作用一、简支桁架桥各组成部分及其作用纵向和横向联结系—水平纵向联结系（简称平纵联，分上平纵联，下平纵联）一、简支桁架桥各组成部分及其作用纵向和横向联结系—联结主桁架，使桥跨结构成为稳定的空间结构，能承受各种横向荷载横向联结系—分为桥门架和中横联—主要作用为是增加钢桁梁的抗扭刚度。
适当调节两片主桁或两片纵联的受力不均一、简支桁架桥各组成部分及其作用桥面联结系—由纵梁、横梁及纵梁之间的联结系—传力途径：荷载先作用于纵梁，再由纵梁传至横梁，然后由横梁传至主桁架节点一、简支桁架桥各组成部分及其作用桥面板—供车辆和行人行走的部分。
根据桥面联结系形式不同，桥面板的形式也有所不同 一、简支桁架桥各组成部分及其作用 铁路钢桥 桥面 明桥面道碴桥面一、简支桁架桥各组成部分及其作用桥枕正轨护轨护木钩螺栓人行道 明桥面钩螺栓一、简支桁架桥各组成部分及其作用钢支座—传统的钢桁梁桥，Array多采用铸钢支座主桁架—是钢桁梁桥的主要组成部分，它的图示选择是否合理，对桁梁桥的设计质量起着重要作用 二、主桁的几何图式 三角形斜杆形K 形桁架二、主桁的几何图式三角形桁架—构造简单、适应定型化设计，便于制造和安装—弦杆的规格和有斜杆交汇的大节点的个数较少二、主桁的几何图式斜杆形桁架—相邻斜杆互相平行的桁架，又称为N 形桁架。
—在构造及用钢量方面都不及三角形桁架优越，目前在梁桥中已很少采用，而在钢桁梁斜拉桥中常采用。
钢桁梁桥设计与计算详细解读，从基础开始~
钢桁梁桥设计与计算详细解读，从基础开始~一、钢桁梁的组成1、分类：按桥面位置的不同分为上承式桁梁桥、下承式桁梁桥、和双层桁梁桥2、组成：由主桁、联结系、桥面系及桥面组成（一）主桁它是的主要承重结构，承受竖向荷载。
主桁架由上、下弦杆和腹杆组成。
腹杆又分为斜杆和竖杆；节点分大节点和小节点；节间距指节点之间的距离。
（二）联结系1、分类：纵向联结系和横向联结系2、作用：联结主桁架，使桥跨结构成为稳定的空间结构，能承受各种横向荷载3、纵向联结系分上部水平纵向联结系和下部水平纵向联结系；主要作用为承受作用于桥跨结构上的横向水平荷载、横向风力、车上横向摇摆力及离心力。
另外是横向支撑弦杆，减少其平面以外的自由长度。
4、横向联结系分桥门架和中横联；主要作用为是增加钢桁梁的抗扭刚度。
适当调节两片主桁或两片纵联的受力不均。
（三）桥面系1、组成：由纵梁、横梁及纵梁之间的联结系2、传力途径：荷载先作用于纵梁，再由纵梁传至横梁，然后由横梁传至主桁架节点。
（四）桥面桥面是供车辆和行人走行的部分。
桥面的形式与钢梁桥及结合梁桥相似。
二、主桁架的图式及特点⌝三角形桁架（Warren trussesυ节间距较小时不设竖腹杆，较大时可设竖腹杆υ弦杆的规格和大节点的个数较少，适应定型化设计，便于制造和安装υ我国铁路中等跨度（L=48m~80m）下承式栓焊钢桁梁桥标准设计。
⌝斜杆形桁架(Pratt trusses)υ斜腹杆仅受压或受拉υ弦杆和竖杆规格多，均为大节点。
⌝双重腹杆桁架(Parallel chord rhombic truss)υ斜杆只承受节间剪力的一半υ受压斜杆短，对压屈稳定有利。
υ适用于大跨度钢桁梁，如武汉、南京长江大桥和我国铁路标准设计(L=96m~120m)下承式简支栓焊钢桁梁桥。
主桁架的主要尺寸⌝先确定桥梁跨度，再确定主桁架的主要尺寸包括：桁架高度、节间长度、斜杆倾角和两片主桁架的中心距。
⌝在拟定上述尺寸时，要综合考虑各种影响因素，相互协调，尽可能采用标准化和模数化，目的在于使设计、制造、安装、养护和更换工作简化及方便。
钢桁架结构加固方案设计与经济性分析
钢桁架结构加固方案设计与经济性分析钢桁架结构是一种常见的结构形式，具有轻量、高强度、刚性好等优点，广泛应用于建筑、工业和桥梁等领域。
然而，由于长期使用和自然灾害的影响，钢桁架结构可能出现弯曲、扭转和腐蚀等问题，需要进行加固处理。
本文将探讨钢桁架结构加固方案设计与经济性分析的相关内容。
一、加固方案设计1. 结构评估与分析：首先需要进行结构评估与分析，了解钢桁架结构受力情况、现有强度和变形情况等。
通过现场勘察、结构计算和非破坏性测试等方法，确定加固方案设计的依据。
2. 加固材料选择：根据结构评估结果，选取合适的加固材料。
常见的加固材料包括碳纤维复合材料、玻璃纤维增强材料和钢板等。
根据结构的不同需要，选择适合的加固材料可以在保证结构强度的同时减少结构自重。
3. 加固方案设计：根据结构评估结果和加固材料的特点，制定具体的加固方案设计。
例如，可以使用外包围式加固、内置加固、粘结加固等不同的加固方式。
4. 结构施工和监测：在加固方案设计完成后，进行结构施工和监测工作。
施工过程中要注意施工工艺和安全措施，确保施工质量。
同时，定期进行结构监测，了解加固效果和结构的变形情况，及时采取措施进行调整和补充加固。
二、经济性分析1. 加固方案的成本：在加固工程中，成本是重要的考虑因素之一。
加固方案的成本包括加固材料费用、施工费用和监测费用等。
通过合理选择加固材料和施工工艺，可以降低成本，提高加固的经济性。
2. 加固效果与增值：加固方案旨在提高钢桁架结构的强度和稳定性，延长使用寿命。
加固后的结构可以承载更大的荷载，减少变形和挠度，从而提高结构的安全性和稳定性。
此外，加固后的结构还可以提升建筑物的经济价值和市场价值，增加投资回报率。
3. 经济效益与环保效益：加固工程的经济性不仅考虑成本投入和经济回报，还应考虑到长期的维护费用和环境效益。
合理的加固方案可以降低维护费用，延长使用寿命，减少资源消耗和建筑废弃物的产生，从而达到环保的目的。
桁架结构的受力分析与计算
桁架结构的受力分析与计算桁架结构是一种由各种杆件连接而成的稳定结构，被广泛应用于建筑、桥梁、航天器等领域。
在设计和建造桁架结构时，受力分析和计算是至关重要的步骤。
本文将介绍桁架结构的受力分析方法，并给出相应的计算步骤。
一、桁架结构的受力分析桁架结构由杆件和节点组成，杆件通常是直线段或曲线段，节点是连接杆件的固定点。
在受力分析中，需要确定每个节点和杆件的受力情况。
1. 节点的受力分析节点是桁架结构中的重要连接点，它承受着来自相邻杆件的受力。
对于单个节点，可以利用力平衡原理来进行受力分析。
首先，在水平方向上，所有受力要素的水平分力之和应等于零；其次，在竖直方向上，所有受力要素的竖直分力之和也应等于零。
通过解这两个方程，可以求得节点的受力。
2. 杆件的受力分析杆件是桁架结构中起支撑作用的构件，它们承受着来自外力和节点的受力。
在受力分析中，需要确定每个杆件的受力大小和方向。
根据静力平衡原理，杆件上的受力要满足力的平衡条件，即合力为零。
可以利用力的合成和分解的原理来进行受力分析，将受力分解为水平方向和竖直方向的分力。
通过解这些方程，可以求得杆件的受力。
二、桁架结构的受力计算在桁架结构的受力计算中，需要根据受力分析的结果来进行具体的计算。
主要涉及到以下几个方面。
1. 材料的选择和强度计算桁架结构中的杆件通常采用钢材、铝材等材料制作。
在进行强度计算时，需要考虑材料的强度和安全系数。
根据结构所受力的种类（拉力、压力或剪力），选择适当的强度计算公式和安全系数。
2. 荷载的计算桁架结构在使用过程中会承受各种形式的荷载，如静荷载、动荷载、地震荷载等。
荷载的计算是桁架结构设计的重要一环。
需要根据设计要求和建筑规范，合理计算各种荷载的大小和作用方向，以确定结构的强度和稳定性。
3. 结构的稳定性计算桁架结构在承受荷载作用时，需要保持结构的稳定性，避免产生倾覆和失稳等安全隐患。
在进行结构的稳定性计算时，需要考虑结构的整体平衡和节段局部稳定性问题。
某钢桁架人行天桥方案设计
某钢桁架人行天桥方案设计人行天桥是城市道路交通中重要的交通设施，它可以为行人提供安全、便捷的通行通道，有效地分离了行人和车辆的交通流。
在设计钢桁架人行天桥的方案时，需要考虑诸多因素，包括桥梁的结构设计、选材、施工技术等。
下面将从这些方面逐一进行展开。
首先，结构设计是人行天桥设计的核心。
钢桁架结构是人行天桥常用的结构形式之一，具有结构轻盈、悬挑距离大、施工周期短等特点。
在设计人行天桥的钢桁架结构时，需要考虑桥梁跨度、荷载条件、桥面宽度等因素。
根据桥梁所处的环境条件、功能需求，确定人行天桥的跨度及净高，以保证行人通行的安全和舒适。
其次，选材的选择对于人行天桥的可靠性以及保养成本具有重要影响。
钢材是典型的人行天桥结构材料，其具有高强度、抗腐蚀性能好的特点。
在选材时，需要考虑到桥梁的受力要求、环境条件，以及可用材料的成本等因素。
同时，还需要进行各种力学计算和结构分析，确保所选材料在实际使用中的可靠性和安全性。
另外，施工技术也是设计人行天桥方案时需要考虑的一个重要因素。
钢桁架人行天桥的施工技术相对较为复杂，需要充分考虑施工环境、工期、可行性等因素。
通常可以采用预制构件加现场拼装的方式进行施工，以便提高施工效率和质量。
同时，还需要明确各施工阶段的安全措施，以保证施工过程中人员的安全。
除了上述基本设计要素外，考虑人行天桥的美观性和环境融合性也是设计方案时需要重视的因素。
在设计人行天桥的外观形态时，可以充分利用钢材的灵活性和可塑性，设计出独具特色的桥梁形象。
同时，结合桥梁所处的环境条件，采用景观设计手法，使人行天桥与周围的环境相协调，实现景观与交通的有机融合。
总之，设计钢桁架人行天桥方案需要全面考虑到结构设计、选材、施工技术以及美观性和环境融合性等因素。
在方案设计过程中，需要进行各种力学计算和结构分析，确保方案具有良好的承载能力和施工可行性。
另外，还需要充分考虑桥梁的外观形态和与环境的融合，以使人行天桥不仅满足交通需求，还能起到美化城市环境的作用。
钢桁架桥的设计与优化
钢桁架桥的设计与优化钢桁架桥是一种常见且重要的桥梁结构形式，其以其高度的强度和耐久性而被广泛应用于现代交通建设。
设计和优化钢桁架桥的过程是一个综合性的工程，需要考虑多种因素并做出合理权衡。
本文将探讨钢桁架桥的设计和优化过程，并介绍一些相关的技术和方法。
首先，设计钢桁架桥时需要考虑的一个重要因素是桥梁的结构强度。
钢桁架桥需要能够承受车辆和行人的荷载，并保证桥梁的稳定和安全运行。
设计师通常会使用结构力学和有限元分析等方法来计算和评估桥梁的结构强度，并确保其满足工程要求。
同时，设计师还应考虑桥梁在不同环境条件下的稳定性和可靠性，如地震和风荷载等。
其次，钢桁架桥的设计过程还需要考虑到桥梁的美观性和可持续性。
作为城市交通建设的重要组成部分，钢桁架桥的外观设计应与周围环境相协调，并具备一定的艺术价值。
同时，设计师还应采用可持续材料和技术来减少桥梁的环境影响，如使用高强度钢材和节能设计等。
此外，钢桁架桥的优化也是设计过程中的一个重要环节。
通过优化设计，可以改善桥梁的结构性能、减少材料的使用量和降低工程成本。
一种常见的优化方法是拟合和调整钢桁架的形状和尺寸，以实现最佳的结构效果。
此外，优化还可以通过改进桥梁的抗震性能和减少桥梁的自重来提高桥梁的性能。
在设计和优化钢桁架桥时，还需要考虑到桥梁施工和维护的可行性。
设计师应该选择合适的施工方法和工艺，以确保桥梁能够按照设计要求安全、高效地建设。
此外，桥梁的维护和保养也是一个重要的方面，设计师应考虑到桥梁的维修和检查的便利性，并采用合理的方法和技术来延长桥梁的使用寿命。
总结来说，钢桁架桥的设计和优化是一个复杂且综合性的工程，需要考虑多个因素并做出合理的决策。
设计师应该熟悉相关的技术和方法，并具备一定的工程实践经验。
通过合理的设计和优化，可以创建出结构稳定、美观实用且具备可持续性的钢桁架桥，为城市交通建设提供有效的支持。
钢桁架桥梁结构的ANSYS分析
钢桁架桥梁结构的ANSYS分析摘要本文中采用有限元分析法，在大型有限元分析软件ANSYS平台上分析桥梁工程结构，很好地模拟桥梁的受力、应力情况等。
在静力分析中，通过加载各种载荷，得出结构变形图，找出桥梁的危险区域。
1、问题描述下面以一个简单桁架桥梁为例，以展示有限元分析的全过程。
该桁架桥由型钢组成，顶梁及侧梁，桥身弦杆，底梁分别采用3种不同型号的型钢，结构参数见表1-1。
桥长L=32m,桥高H=5.5m。
桥身由8段桁架组成，每段长4m。
该桥梁可以通行卡车，若这里仅考虑卡车位于桥梁中间位置，假设卡车的质量为4000kg，若取一半的模型，可以将卡车对桥梁的作用力简化为P1 ，P2和P3 ，其中P1= P3=5000 N, P2=10000N，见图1。
1图1桥梁的简化平面模型(取桥梁的一半)2、模型建立在桥梁结构模拟分析中，最常用的是梁单元和壳单元，鉴于桥梁的模型简化，采用普通梁单元beam3。
实体模型的建立过程为先生成关键点，再形成线，从而得到桁架桥梁的简化模型。
3、有限元模型3.1单元属性整个桥梁分成三部分，分别为顶梁及侧梁、弦杆梁、底梁，三者所使用的单元都为beam3单元，因其横截面积和惯性矩不同，所以设置3个实常数。
此外，他们材料都为型钢，材料属性视为相同，取为弹性模量EX为2.1e11 ，泊松比prxy为0.3，材料密度dens为7800。
3.2网格划分线单元尺寸大小为2，即每条线段的1/2。
4、计算4.1约束根据问题描述的要求，该桁架桥梁在x=0处的边界条件为全约束，x=32处的边界条件为y方向位移为0（即UY=0）。
如下图所示。
4.2载荷卡车对桥梁的压力视为3个集中载荷，因为模型只取桥梁的一般，所以3个集中载荷的力之和为20000N，分别为p1=5000N,p2=10000N,p3=5000N。
并将载荷施加在底梁的关键点4,5,6上。
如下图所示。
5、静力分析的计算结果5.1查看结构变形图显示y方向位移显示x方向位移5.2结论从加载后的结构变形图中可以看出，在载荷作用下，桁架桥的中间位置向下发生弯曲变形最为明显而两侧的侧梁变形最小，载荷引起的位移最大处在桥中间位置，随跨中间向两侧递减。
钢结构桥梁设计及思考、设计经验总结
钢结构桥梁设计及思考、设计经验总结钢结构桥梁优势：钢结构拥有轻型化、抗震性能好；工业化和装配化程度高、可循环利用等优点；随着大跨桥梁的大规模应用，大量采用钢结构是我国交通基础设施未来发展的必然趋势.钢结构桥梁劣势：钢结构造价偏高；耐腐蚀性能不足等；桥梁造价应综合考虑建设成本、安全耐久、管理养护等各种因素,钢结构桥梁自重较轻，节约了下部结构造价，同时施工速度较快,工期较短。
钢结构耐腐蚀性能不足的问题可采取涂装长效高性能防腐涂料、采用耐候钢等方法解决。
全钢结构含钢箱梁、钢桁梁。
钢混组合梁结构含：钢板组合梁桥、钢箱组合梁桥、波形钢腹板桥梁。
>>>钢桁梁桥案例贵阳高速公路：鸭池河大桥一主跨800m钢桁梁斜拉桥(72+72+76+800+76+72+72)=124Om双塔双索面半漂浮体系的混合梁斜拉桥，边跨为预应力混凝土箱梁，中跨为钢桁梁结构，边中跨比为0.275。
钢桁梁结构采用“N”型桁架，横向两片主桁，中心间距为27.0m,桁高7.0m,节间长度为8.0m。
湖北宜昌至张家界高速公路：白洋长江公路大桥一主跨100Om钢桁梁悬索桥主桥采用单跨100Om双塔钢桁梁悬索桥。
主桁架采用华伦式，中心距36m,桁高7.5m,小节间长度7.5m,两节间设一吊点，4节间作为一节段整体吊装，标准吊装节段长度30m,端吊装节段14.2m,跨中吊装节段10.58m。
>>>钢混组合梁桥材料优势：充分利用钢材和混凝土的材料优势，混凝土提高了钢梁的稳定性。
结构优势：减小结构高度、提高结构刚度、减小结构在活荷载下的挠度。
施工便捷：工厂化生产、现场安装质量高、施工费用低、施工速度快。
环保节能：大幅减少水泥用量，减小对环境污染。
缺点：存在抗扭刚度较弱、适用跨度不大的缺点。
1、钢板组合梁桥云南某高速公路项目全长107Km,所在区域位于高烈度地震区,基本地震动峰值加速度.3~0.4g,多座桥梁采用30m-50m钢混组合梁通用图设计。
钢桁架结构稳定性分析
钢桁架结构稳定性分析钢桁架结构是一种常见的建筑结构，具有较高的强度和稳定性。
然而，在设计和施工过程中，必须对钢桁架结构的稳定性进行全面的分析，以确保其能够承受外部荷载和维持长期的结构安全。
1. 引言钢桁架结构在建筑和桥梁领域被广泛使用，因其高度稳定和较轻的自重而备受青睐。
然而，当受到外力作用时，钢桁架结构的稳定性可能会受到影响。
为了确保结构的安全性，需要对钢桁架结构的稳定性进行全面的分析。
2. 钢桁架结构的力学特性钢桁架结构采用桁架原理，通过连接各个节点和构件来形成稳定的结构。
在分析钢桁架结构的稳定性之前，首先需要了解其力学特性，包括受力分布、节点之间的连接方式和构件的材料力学性质等。
3. 稳定性分析的基本原理稳定性分析是评估结构在外力作用下是否会出现失稳或破坏的过程。
对于钢桁架结构的稳定性分析，可以采用静力学方法或有限元分析方法。
静力学方法是一种基于力的平衡和杆件刚度的简化方法，而有限元分析方法则可以更准确地模拟结构的力学特性。
4. 钢桁架结构的稳定性失效模式钢桁架结构在受力作用下可能会出现不同的稳定性失效模式，如屈曲失稳、扭曲失稳和屈服失稳等。
屈曲失稳是指结构发生整体屈曲，而扭曲失稳则是指结构在扭矩作用下发生局部扭曲。
屈服失稳是指构件的材料达到屈服极限。
5. 稳定性分析的计算方法为了评估钢桁架结构的稳定性，可以采用不同的计算方法，如强度设计法、极限状态设计法和可靠性设计法等。
强度设计法基于结构材料的强度和荷载的大小来评估结构的稳定性。
极限状态设计法和可靠性设计法则考虑到荷载变化和结构参数的不确定性。
6. 影响钢桁架结构稳定性的因素钢桁架结构的稳定性受到多种因素的影响，包括结构几何形状、材料强度、结构连接方式和荷载的大小和作用方式等。
其中，结构几何形状对结构的稳定性影响最为显著。
7. 稳定性分析的案例研究为了更好地理解钢桁架结构的稳定性分析，可以通过实际案例进行研究。
例如，可以对某个具体的钢桁架结构进行模拟计算，评估其在不同荷载作用下的稳定性，并通过结构优化设计来提高其稳定性。
钢桁架结构(2024)
在建筑、桥梁、塔架等工程领域中， 钢桁架结构被广泛应用，用于支撑建 筑物或构筑物的重量，并承受外部荷 载如风荷载、地震荷载等。
2024/1/29
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结构形式与分类
2024/1/29
结构形式
钢桁架结构按形状可分为平面桁架和空间桁架。平面桁架在 平面上呈直线或曲线形状，而空间桁架则具有三维空间的形 状。
智能化设计与优化
基于人工智能、大数据等技术的智能化设计方法，可实现对钢桁架结构的自动优化和决策 支持，提高设计效率和准确性。
智能监测与运维
利用物联网、传感器等技术对钢桁架结构进行实时监测和数据分析，可实现结构的健康状 态评估和预测性维护，提高结构的安全性和耐久性。
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行业标准规范完善方向
2024/1/29
稳定性分析
通过计算钢桁架结构的整体稳定系数和局部稳定系数，评估结构在荷载
作用下的稳定性。对于不满足稳定性要求的结构，需采取相应措施进行
加固或优化。
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承载力验算
根据钢桁架结构的荷载条件和设计要求，进行承载力验算。通过比较实
际荷载与结构承载力的关系，判断结构是否安全。若承载力不足，需对
结构进行优化或加固处理。
其耐火极限。
在潮湿环境中，钢材容易发生 锈蚀，需要采取防腐措施以延
长其使用寿命。
钢桁架结构的节点连接较为复 杂，需要较高的加工精度和施
工技术水平。
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02
钢桁架结构分析方法
2024/1/29
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力学模型建立
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桁架结构理想化
将实际钢桁架结构简化为 由杆件和节点组成的理想 化模型，忽略次要因素， 突出主要受力特点。
连接方式选择
方钢管桁架结构设计要点及分析
方钢管桁架结构设计要点及分析摘要：钢桁架是一种常见的结构形式，具有受力体系简单、用钢量少、轻盈跨度大等优点，常用于大跨度的厂房、展览馆、体育馆和桥梁等公共建筑中，工业厂房桁架杆件以H型钢、拼接角钢为主，本文通过对比分析，阐述方钢管桁架在造价方面的优势，并提供了设计方法、构造要求及连接节点，有助于设计人员对方钢管桁架结构设计的了解和运用。
关键词：方钢管桁架；设计原则；节点构造；引言：方钢管桁架与传统H型钢桁架相比，具有造型美观、制作安装方便、经济性好等特点，受到人们的青睐。
本文根据工程设计经验总结，阐述了方钢管桁架结构的设计原则、指标控制、构造要求、节点连接等内容。
1.结构优点方钢管桁架结构，是指由方形钢管做为腹杆和弦杆组成的桁架结构体系，与传统的H型钢桁架相比具有很多优越性能，主要有以下几个方面：1) 方钢管截面为空腔结构，材料绕中和轴均匀分布，截面回转半径大，能同时具有良好的抗压和抗弯扭承载能力，充分发挥材料强度，节省钢材，以某汽车厂研发车间为例，对用钢量进行对比，详见下表1.1。
2) 方钢管外表面积小，减少油漆、防腐、防火涂料费用。
3) 方钢管线性流畅，外形美观，无灰尘死角和凹槽，易于清理，适用于清洁度要求高的厂房。
2.设计原则2.1 材料方钢管选用Q235B或Q355B钢材，方钢管型号根据《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）和《建筑结构用冷弯矩形钢管》（JG/T178-2005）选用。
2.2 荷载1) 竖向荷载：屋面恒载、屋面活载、公用管线及工艺吊挂荷载、雪荷载（不与活荷载同时考虑）2) 水平荷载：风荷载3) 地震作用：水平地震作用，竖向地震作用（8度跨度超过24m，9度跨度超过18m时考虑）2.3 整体建模计算采用中国建筑科学研究院PKPM结构设计软件中SATWE模块，对结构进行三维整体建模计算（如图2.1.1所示），其中可将桁架用实腹钢梁等刚度代换，进行结构分析，得到结构周期、位移及柱配筋等相关信息。
钢桥设计基本知识-钢桁架梁桥[详细]
![钢桥设计基本知识-钢桁架梁桥[详细]](https://img.taocdn.com/s3/m/eb7265bf76c66137ef061934.png)
竖向荷载的传力途径是：
荷载通过桥面传给纵梁，由纵梁传给横梁，再 由横梁传给主桁节点，然后通过主桁的受力传给支 座，最后由支座传给墩台及基础。
钢桁梁除承受竖向荷载外，还承受横向水平荷载 (风力、列车横向摇摆力和曲线桥上的离心力)。由水 平纵向联结系直接承担并向下传递。
•最小板厚限值； •H形腹板、翼缘厚度及二者的厚度比 ；
•局部稳定所需的板件宽厚比；
（四）主桁杆件的刚度要求 为了防止过大的挠度和振动，杆件有最大长细比限值。
8
主桁的主要尺寸是指：主桁高度(简称桁高)、节间 长度；斜杆倾度及两主桁的中心距，这些尺寸的拟定对 桁梁桥的技术经济指标起着重要作用。
(1)桁 高 从用钢量; 挠度; 满足建筑限界的要求。 (2)节间长度 节间长度对桁梁桥的用钢量有一定影响。节长较短 ，纵梁、横梁数量增多；但梁的截面可小，主桁腹杆也 相应变短。一般下承式桁梁节间长度为5．5—12m，或 为桁高的0．8—1．2倍。
制 造 、
• •
节点板形状应简单端正，不得有凹角。 标准设计的节点板。
安 装 和
• •
同一杆件两端的螺栓排列应尽量一致。 应避免不同平面内的栓钉钉头发生冲突。所有工地安装螺
养
栓的位置，均应考虑施工时螺栓扳手工作的空间。
护 • 节点内不得有积水、积尘的死角及难于油漆和检查的地方。
20
第二节 桁梁桥构造
• 杆件进入节点板的第一排螺栓数，可适当少布置几个，以减少杆件的截面削
受
弱。
力 • 弦杆在节点中心中断时，一般均需添设弦杆拼接板。 • 所有杆件应尽量向节点中心靠拢，连接螺栓应布置紧凑，使节点板平面尺寸 小些，也有利于降低节点刚性次应力和增加节点板在面外的刚度。
钢桁架桥技术方案
钢桁架桥技术方案1. 引言钢桁架桥是一种常见的桥梁结构，具有轻巧、刚性强、施工方便等优点，因此在公路、铁路、人行天桥等场合得到广泛应用。
本文将介绍钢桁架桥的技术方案，包括桥梁材料、结构设计和施工要点等。
2. 桥梁材料选择2.1 钢材钢材是钢桁架桥的主要材料，其优点是强度高、刚性好，并且易于加工。
常见的桥梁钢材有Q235B、Q345B等，其力学性能符合相关标准要求。
在选择钢材时，还应考虑到桥梁的荷载情况和使用寿命，以确定合适的材料和规格。
2.2 锚固材料钢桁架桥端部需要使用锚固材料，以保证桥梁的稳定性和安全性。
常用的锚固材料有耐候钢板、带锚固装置的混凝土墩等，其选用应根据实际情况和设计要求确定。
3. 结构设计钢桁架桥的结构设计是确保桥梁承载能力和稳定性的关键。
以下是一些建议和要点：3.1 主梁设计主梁是钢桁架桥的主要承载构件，其设计应满足桥梁强度和刚度的要求。
主梁通常采用桥梁工程中常见的桁架结构，通过计算和分析确定梁段的尺寸、截面形状和材料型号等参数。
3.2 连接设计连接件是将主梁和支撑点连接在一起的关键部件。
连接件的设计应考虑其承载力和可靠性，常见的连接形式有螺栓连接和焊接连接。
在设计过程中，还需考虑到温度变化和振动等因素对连接性能的影响。
3.3 支撑设计钢桁架桥通常需要设置支撑点来分散和传递荷载，以减小主梁的受力。
支撑设计需要考虑到桥梁的承载能力和结构稳定性，同时还需注意合理布置支撑点的位置和数量。
3.4 桥面设计桥面是钢桁架桥供车辆、行人通行的部分，其设计应满足使用要求和安全性要求。
桥面材料可选用钢板、钢格栅等，其类型和厚度应根据实际使用情况确定。
4. 施工要点4.1 基础施工钢桁架桥的基础施工包括地基处理和基础建设两部分。
地基处理是为了确保桥梁基础的稳固和承载能力，通常包括拓宽、加固和排水等工作。
基础建设是指在地基上进行桥墩和锚固设施的施工，其中桥墩的建设应符合设计要求，并考虑到施工工艺和材料的选择。
下承式城市钢桁架桥上部结构设计与分析
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技术 ， ０ ，５４． ２ ５９ （） ０
【】 ４黄小 平 ， 忠胜 ． 津 河 大桥 病 害 分 析 及加 固 【． 路 ２０ ， 韦 盐 Ｊ公 ］ ０６１ ２
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定 了基础 。 由此可见 ， 钢桁架桥在公路和城市道路 领域有其特殊 的优越性 ， 用前 景乐 观。 应 本 文主要介 绍位于大连市 中心 的新建菜市桥 上部结构的设计要点 ， 为以后公路 、 可 城市钢桁架 桥设计参考 。
１ 工程 概 述
现有 老菜 市桥 长 ５ ． ｍ， ｌ ． ｍ， １３ １ 宽 ５５ 是 ９ １ ５ 年建成的下承式 曲弦钢桁 架桥梁 。该桥跨越铁路 码头线及多条站线 ， 由于年久失修 ， 许多杆件及铆 钉锈蚀 严重 ， 之桥面经 多年反 复动荷载作用 ， 加 疲
快 ， 以保证 中断交通 的时间最 短。 可 同时钢桁架 桥 还可 以为城市和公路增添一道风景线 。 例如 ， 于 建
１０ ９ ７年的上 海市外 白渡桥 目前保 留完整 ， 而且成 为上海市的标 志景观之一 。在公路领域也有许 多 钢桁架桥 。例 如 ， 广东开平市 的齐塘桥 （ 又名合 山 桥 ）是建 于 １３ ９ ４年的 中国第一高 强钢公路 桁架 桥， 桥全长 ６ ． ｍ， ９３ 可供 ２辆 １ ｔ ５ 重卡 车并 排行 驶， 桥型 为下 承式单跨钢桁 架 ， 弦为曲弦式 ， 上 该 桥至今完好 ； １７ 年 １ １日开工 ， 于 ９２ 月 同年 ｌ Ｏ月
关键词 ： 钢桥 ； 桁架 桥 ； 桥梁设计 ； 市桥 梁 城 中图分类号 ：４ ８ １ 文献标识码 ： 文章编号 ： ０ — ７ ６ ２ ０ ）６ ０ ５ — ４ Ｕ４． ｌ ２ Ａ １ ９ ７ ｌ（ ０ ６ ０ — ０ ４ ０ ０
结构设计知识：钢桁架结构的设计与分析
结构设计知识：钢桁架结构的设计与分析钢桁架结构的设计与分析钢桁架结构是一种常用的钢结构体系，通常用于工业和商业建筑中的大跨度屋面结构和建筑外立面。
采用钢材作为主要材料，可以提供足够的刚度和强度，同时又具有较小的自重和较高的可维护性。
本文将从设计和分析两个方面，介绍钢桁架结构的基本知识。
设计1.结构分类钢桁架结构可分为平面钢桁架和空间钢桁架两种。
平面钢桁架是沿一个平面进行延伸而形成的结构，常见于屋顶和地面构建物的结构。
空间钢桁架包括三维空间内的系统，用于构建桥梁、塔和高层建筑的支撑结构等。
需要注意的是，空间桁架不同于立体桁架，立体桁架不仅沿两个方向伸展，而且在垂直方向也存在一些延伸的元素。
2.节点配置钢桁架结构节点可以分为螺栓节点和焊接节点两种。
螺栓节点需要使用螺栓和螺母连接桁架元素，具有便于安装和拆卸的优点。
然而，由于螺栓的强度有限，需要增加节点数量以提高强度，因此，螺栓节点在结构中较为常见。
焊接节点则由焊接接头连接桁架元素，在刚度和强度上有更好的表现，但一旦焊接瑕疵，就可能导致结构的破坏。
因此，在设计中，需要充分考虑节点类型的选择。
3.桁架固定形式钢桁架的固定形式分为支承式和吊挂式两种。
支承式钢桁架通常支撑在建筑物的墙体或柱子上，通过支撑力来承担桁架自重和其他荷载。
吊挂式钢桁架则是将钢桁架悬挂在建筑物的结构体系内，通过吊挂力来承载荷载和构件重量。
需要考虑到建筑物外观的美观性和空间利用率，为达到设计要求，应根据实际情况选择钢桁架的固定形式。
分析1.荷载分析荷载分析是钢桁架结构分析中的重要环节。
在设计过程中，需要对结构所受的荷载类型、荷载方向以及大小进行分析。
常用的荷载类型包括自重、活载、风荷载和地震荷载等。
在荷载分析的同时，应考虑各种荷载同时存在的情况，以确保结构的安全性。
2.应力分析应力分析是钢桁架结构设计过程的另一重要环节。
在应力分析中，需要计算结构中各个部位的受力情况，对其进行强度、刚度和稳定性等方面的评估。
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钢桁架桥的结构设计与分析
1、概述
钢桁架桥以其跨越能力强、施工速度快、承载能力强、耐久性好普遍应用于铁路桥梁。
长期以来，由于钢材价格高，材料养护费用高，钢桁架桥梁在公路领域应用较少。
近年来，随着我国炼钢水平的提高，国产的钢材品质已经完全能满足结构安全的需要，同时随着钢结构防腐技术的提高，钢结构桥梁越来越多的在公路工程领域得到应用。
相比较我国当前100m左右中等跨径常用的桥型如连续梁、系杆拱、矮塔斜拉桥等结构，钢桁架桥梁虽然建筑成本高，但刨去成本控制的因素，钢桁架桥具有以下的几点优越性：
1.建筑高度低，由于钢桁架结构主桁主要由拉杆和压杆构成，对杆件界面的抗弯刚度要求不大，因此钢桁架的建筑高度由横梁控制，在桥梁宽度不是非常大时可极大的降低桥梁建筑高度，尤其适用于对桥梁建筑高度有严格限制的桥梁；
2.施工周期短，速度快。
钢桁架施工可在工厂制作杆件，运到现场拼装成桥，可采用顶推和支架拼装等方法，这使它在很多工期较紧的工程（如重要道路的桥梁改建）和跨越重要道路的跨线桥上成为桥型首选之一；
3.随着钢结构防腐技术的提高，钢桁架桥的耐久性大为提高，同时钢材作为延性材料，结构安全性较混凝土桥梁高。
正
因为钢桁架桥梁的这几方面的优点，桁架桥梁成为特定条件下的经济而合理的桥型选择。
2、结构设计
公路桥位于江苏省境内，正交跨越京杭大运河，河口宽95m，通航净空要求90x7m，桥梁主跨采用97m，由于桥梁中心至桥头平交处距离仅140余米，若采用其他结构纵坡将达到5%以上，经综合考虑，主桥采用97m下承式钢桁架结构。
2.1主桁
主桁采用带竖杆的华伦式三角形腹杆体系，节间长度
5.35m，主桁高度8m，高跨比为1/12.04。
两片主桁中心距为8.6m，宽跨比为1/11.2，桥面宽度为8m。
图1主桁一般构造图
主桁上下弦杆均采用箱形截面，截面宽度500mm，高度均为540mm，板厚20～24mm，工厂焊接，在工地通过高强度螺栓在节点内拼接。
除端斜杆采用箱形截面以增加面内外刚度外，其余腹杆均采用焊接H形截面，截面宽度500mm，高度均为400mm，最大板厚24mm。
2.2桥面系
桥面系为联合梁，由下面的钢梁和上面的桥面板结合而成，其钢梁部分仍采用纵横梁体系。
本设计横梁高870mm，为工字形截面，与主桁在节点上通过高强螺栓连接；纵梁高420mm，也采用工字形截面，上翼缘与横梁上翼缘的底面齐平，在纵梁腹板上设一对角钢与横梁腹板相连，横向每2m设
置一道；桥面板采用钢筋混凝土结构，板厚375px，与纵、横梁相交处带肋，板厚增至500px，通过剪力钉与横梁、纵梁相连。
2.3上、下平纵联
上、下平面纵向联结系均采用交叉式，与弦杆在节点处相连，以抵抗横向风力及弦杆变形产生的内力。
在桁梁两端斜杆所在的斜平面设置桥门架，上弦节点每个节点均设一道横向联结系。
2.4节点构造
杆件以16mm厚节点板连接，连接采用M24高强锚栓，设计预紧力为240kN。
2.5技术指标
工程用钢量为600kg/㎡。
3、结构计算
主桥计算采用空间有限元程序midasCivil2010进行分析，主桁、横梁、上下平纵联采用桁架单元，桥面板采用厚板单元模拟。
全桥共划分单元6624个，其中桁架单元3712个，板单元2912个。
桥面铺装、防撞护栏等二期恒载采用平面荷载施加在桥面板上，移动荷载采用车道面加于桥面板上，全桥模型如下：
图2全桥计算模型
3.1结构静力计算
结构按如下工况进行计算，分别是工况一：自重+二期恒载；工况二：自重+二期恒载+整体升温+日照温差+汽车荷载；
工况三：自重+二期恒载+整体降温+日照温差+汽车荷载。
根据对结构进行计算分析，承载能力状态上弦杆压应力为170.7MPa，下弦杆最大拉应力为86.2MPa，均小于Q345钢设计容许应力，满足钢结构设计规范要求，其中上弦杆应力控制设计。
使用状态下横梁跨中承受正弯矩引起的弯曲应力，横梁与下弦杆节点处承受固端弯矩引起的二次应力，根据计算结果横梁上下缘应力均满足规范要求，其中横梁上缘因节点固端弯矩产生的最大压应力为120Mpa，控制设计。
在使用状态下，汽车荷载产生的竖向挠度为142.5px，小于L/800=302.5px，满足规范要求。
自重+二期恒载+汽车工况下桁架跨中最大挠度为545px，大于L/1600=152.5px，需要设置预拱度，根据《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）需设置自重+1/2活载产生的竖向挠度作为预拱度，本桥预拱度采用472.49999999999994px。
3.2结构整体稳定计算
由于桥宽较窄，故结构整体稳定性成为主要控制因数。
本桥整体稳定采用MidasCivil2010进行分析，结构一阶失稳是上
弦杆平面外失稳，临界荷载特征值系数为25，满足规范要求。
4、结构防腐
防腐作为影响桥梁耐久性的重要方面，在设计中作了周密的考虑。
对□型构件所用的钢板需作预处理。
即：抛丸（或喷砂）除锈至Sa2.5级，喷涂醇溶无机硅酸锌车间底漆20～30微米。
（1）钢结构外表面
表面处理：喷砂除锈等级Sa2.5级，表面粗糙度25～60μm
底漆水性无机富锌IC-100两道共80μm
封闭漆环氧磷酸盐封闭漆IC-123一道20μm
中间漆环氧云铁中间漆IC-200两道共100μm
面漆丙烯酸聚氨酯面漆IC-300两道共80μm
合计280μm
（2）□型构件内表面
表面处理：电动工具打磨焊缝至St3级。
其它部位用电动工具清除浮尘及污染物。
并用除油剂清除油渍。
底漆环氧富锌底漆IC-101一道或两道50μm
面漆环氧厚浆漆IC-302两道共200μm
（3）纵横梁顶面
表面处理：喷砂除锈等级Sa2.5级，表面粗糙度25～60μm
单层水性无机富锌IC-100两道共100μm
（4）高强螺栓连接面
表面处理：喷砂除锈等级Sa2.5级，表面粗糙度25～60μm
低温潮湿季节涂装时
单层无机富锌防锈防滑涂料IC-108两道共100μm
高温干燥季节涂装时
单层无机富锌防锈防滑涂料IC-109两道共100μm
5、施工方法
本桥梁位于交通繁忙的航道，航道交通量非常大，不能采用断航的施工方案，施工时所有杆件在工厂切割加工，在桥梁引桥上现场拼装焊接成整体，采用浮运拖拉方案架设桥梁，最后施工桥面板、铺装、护栏等桥面设施。
6、结语
（1）钢桁架以其快速的施工速度，较大的跨越能力，在桥梁建筑高度和建筑工期受限时，越来越多的作为桥型选择的首选方案。
（2）钢桁架主桁设计时上弦杆为主要控制设计的构件，设计时注意验算上弦杆的局部稳定和作为压杆的面内面外稳
定，确保结构安全。
为了施工的方便，下弦杆的断面尺寸可依据上弦杆确定。
（3）横梁设计时需注意节点板处固端弯矩引起的二次应力，大部分桁架桥中自重引起的二次应力超过了活载引桥的结构应力，应引起设计者足够重视。
（4）设计中应充分征求钢结构生产厂家和防腐涂料生产厂家的意见，确保设计方案的可行性和合理性。