下承式简支钢桁梁1
下承式钢桁梁桥在城市桥梁中的应用及结构设计
下承式钢桁梁桥在城市桥梁中的应用及结构设计王朝华【摘要】以长春市西安桥改造工程为例,介绍了钢桁梁桥的结构设计特点与拖拉法施工方案,对城市桥梁高度受限情况下的结构设计有一定的参考意义.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2014(040)001【总页数】2页(P185-186)【关键词】钢桁梁桥;桥梁设计;应用【作者】王朝华【作者单位】沈阳铁道勘察设计院有限公司,辽宁沈阳110013【正文语种】中文【中图分类】U4420 引言随着城市交通的飞速发展，下承式钢桁梁在城市立交高度受限的桥梁中的应用也日益增加。
钢桁桥综合了钢材和桁架结构的特点，具有建筑高度低、跨越能力强、钢桁架结构抗压能力强、整体性好等特点，同时钢桁架构件适合于工业化制造，便于运输和工地安装，易于修复和更换。
本文以长春市西安桥改造工程为例，介绍了下承式钢桁梁在市政桥梁应用中的结构设计特点以及施工方案，对钢桁梁在城市桥梁中的应用进行有益的探讨。
1 工程概况西安桥位于长春市西安大路上，需同时跨越京哈铁路和长春轻轨3号线，桥梁与铁路正交。
西安大路道路等级为城市主干道，设计桥梁荷载采用公路—Ⅰ级、设计行车速度60 km/h、桥面总宽度为41.2 m。
根据总体规划，本桥为双幅桥，人行道布置于桁架外侧，单幅桥全宽16.4 m，两幅桥净距2.1 m。
此次设计由于桥下京哈铁路净空的要求，桥梁两侧道路需相应抬高。
为减少道路抬高对两侧建筑物及路网的影响，下承式钢桁梁具有一定的竞争力:1)当桥位处梁高受限严重时，下承式钢桁梁的结构高度具有特殊的优势。
2)钢桁梁施工周期短，可以在两侧拼装完成后，然后采用拖拉架设等便捷的施工方法，对既有铁路线影响小。
3)钢桁梁造型美观，可以满足城市桥梁对美学的较高要求。
虽然钢桥具有造价较高，后期维护费用大等缺点，但在特定的桥位与限制条件下，钢桁梁仍是一个经济合理的选择。
本桥由于桥梁建筑高度和施工周期受限严重，经过多方案的技术比较后，确定采用下承式钢桁梁方案。
第九章 下承式简支钢桁梁-01pdf
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。
1-40米下承式简支钢桁梁桥设计套图（73张 含引桥设计）
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。
解析重载铁路128m下承式简支钢桁梁桥施工技术李伟超
解析重载铁路128m下承式简支钢桁梁桥施工技术李伟超发布时间：2021-10-29T06:29:26.579Z 来源：《基层建设》2021年第22期作者：李伟超[导读] 钢桁梁桥施工技术是现阶段我国工程项目中比较常见的一种施工技术，在保证工程项目施工质量和结构稳定性方面具有重要的作用中国建筑土木建设有限公司北京市 100000摘要：。
重载铁路是现阶段我国铁路运输的主要形式之一，随着经济的发展，重载铁路会在我国的经济发展和交通运输中发挥越来越重要的作用。
本文以重载铁路工程为主要研究对象，着重对重载铁路128m下承式简支钢桁梁桥施工技术进行了研究和分析。
关键词：重载铁路；施工技术；钢桁梁桥前言：现代科学技术水平的不断提高，使得我国的工程项目建设能够克服许多地势险要地区的施工条件，完成高难度的施工任务。
在这种背景下，越来越多的大跨度钢桥被应用到地势险要的铁路工程当中，对保障铁路工程的稳定性和安全起到了重要的作用。
对重载铁路128m下承式简支钢桁梁桥施工技术进行分析，能够为我国铁路工程的施工建设提供借鉴的经验。
一、重载铁路与钢桁梁桥施工技术（一）重载铁路重载铁路是主要用于运输原材料的铁路类型，能够利用大轴重货车或总重大的汽车来实现大量的原材料运输，节省货物运输时间和成本。
基于重载铁路的主要功能和价值，其在设计和施工中需要达到严格的施工技术标准，才能够保证重载铁路的运输安全。
重载铁路最初诞生于20世纪20年代的美国，我国的重载铁路起步较晚，但在现阶段的发展中已经取得了较为明显的成果，大秦铁路、山西中南部铁路通道等都是我国重载铁路的主要代表，在加强城市联系、促进城市和社会的发展中发挥着重要的作用[1]。
（二）钢桁梁桥钢桁梁桥从实质上来说，是一种结构的受力方式，能够通过空腹化的钢板桥梁结构形式，依据弯矩和剪力等，采用纵向联结系和横向联结系的方式，达到构建桥梁结构，保证桥梁结构稳定性的目的[2]。
钢桁梁桥主要由主桁、联结系和桥面系构成，按照主桁支承方式的不同，可以将其分为简支钢桁梁桥、连续钢桁梁桥和悬臂钢桁梁桥三种；按照桥面位置不同，可以将其分为上承式钢桁梁桥和下承式钢桁梁桥两种。
简支钢桁梁桥课程设计
单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计目录第一章设计资料 (1)第一节基本资料 (1)第二节设计内容设计内容 (1)第三节设计要求 (2)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)第二节横向风力作用下的主桁杆件附加内力计算 (6)第三节制动力作用下的主桁杆件附加内力计算 (8)第四节疲劳内力计算 (9)第五节主桁杆件内力组合 (11)第三章主桁杆件截面设计 (13)第一节下弦杆截面设计 (13)第二节上弦杆截面设计 (15)第三节端斜杆截面设计 (16)第四节中间斜杆截面设计 (17)第五节吊杆截面设计 (19)第六节腹杆高强螺栓数量计算 (21)第四章弦杆拼接计算和下弦端节点设计 (22)第一节E2节点弦杆拼接计算 (22)第二节E0节点弦杆拼接计算 (23)第三节下弦端节点设计 (24)第五章挠度计算及预拱度设计 (25)第一节挠度计算 (25)第二节预拱度设计 (26)第六章桁架梁桥空间模型计算 (27)第一节建立空间详细模型 (27)第二节恒载竖向变形计算 (28)第三节恒载和活载内力和应力计算 (28)第四节自振特性计算 (29)第七章设计总结 (30)下弦端节点设计图 (32)单线铁路下承式栓焊简支钢桁梁桥课程设计 1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 结构轮廓尺寸：计算跨度L＝86.8 m，钢梁分10个节间，节间长度d＝8.68m，主桁高度H＝11.935m，主桁中心距B＝5.75m，纵梁中心距b＝2.0m，纵联计算宽度B0＝5.30m，采用明桥面、双侧人行道。
3 材料：主桁杆件材料Q345q，板厚≤45mm，高强度螺栓采用40B，精制螺栓采用BL3，支座铸件采用ZG35 II、辊轴采用35号锻钢。
4 活载等级：中－荷载。
5 恒载(1) 主桁计算桥面p1＝10kN/m，桥面系p2＝6.29kN/m，主桁架p3＝14.51kN/m，联结系p4＝2.74kN/m，检查设备p5＝1.02kN/m，螺栓、螺母和垫圈p6＝0.02(p2＋p3＋p4)，焊缝p7＝0.015(p2＋p3＋p4)；(2) 纵梁、横梁计算纵梁(每线)p8＝4.73kN/m(未包括桥面)，横梁(每片)p9＝2.10kN/m。
简支钢板梁和钢桁梁桥PPT课件
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桁架在桥梁中的应用
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三、主桁的主要尺寸
• 桁高－经济高度，跨度的1/5~1/10，满足桥上净空 要求
• 节间长度－一般为桁高的0.8~1.2倍 • 斜杆倾度－与竖直线的交角在30°~ 50°范围内为宜 • 主桁中心距－不应小于跨长的1/20，满足桥上净空
要求 • 主桁尺寸与主桁图式有密切关系，各主要尺寸之间也
• 钢桥连接指：包括将型钢、钢板组合成 部件与杆件，也包括将部件及杆件连接 成钢桥结构
• 连接方式有：铆接、销接、焊接、栓接
铆接：钢桥常用铆钉直径为22及
24mm。铆接是将半成品铆钉 加热到1050-1150℃，塞入钉 孔，利用铆钉枪（机）将钉身礅粗 填满钉孔，并将另一端打成 钉头。 • 气动、液压铆钉枪（机）
焊结构无此工序） • 组焊－将整备好的零、部件放入组装胎型中，用点焊组装成型 • 焊接－按规定的焊接方法和工艺施焊 • 整形－可用机械冷矫或用火焰热矫，矫正焊接残余变形 • 检验－对焊缝进行超声波和X光检查
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制造示例（预处理）
预处理生产线： 钢板整平、除锈、 涂底漆
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公路：型钢，连接销 铁路：联结角
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铁路结合梁桥构造图
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抗剪器（剪力键）
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桥例：石家庄南二环钢箱结合梁公路桥
• 最大跨度96m，开口钢 箱
• Φ22×170剪力钉
• 1999年竣工
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二、上承式板梁桥的计算
结构－由主梁、上平纵联和下平纵联、端横联和中间横联等 组成的空间结构 荷载－竖向荷载（恒载和活载）和横向荷载（包括风力、列 车摇摆力，在弯道桥则还有离心力） 简化计算方法－将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上的力。（竖向荷载由两片主梁 承受，横向荷载由上、下平纵联承受） 计算内容
120m下承式简支钢桁架桥设计分析
第17卷第6期2020年12月现代交通技术Modern Transportation TechnologyVol.17No.6Dec.2020 120m下承式简支钢桁架桥设计分析曹骏驹(江苏省交通工程建设局，南京210004)摘要：以新安京杭运河大桥主桥120m下承式简支钢桁架桥施工设计为例，设计中对主桥构造尺寸拟定(包含桁架高度、节间长度、斜杆倾角、主桁间距、各杆件及节点板厚度等)，通过midas Civil软件进行结构验算,发现原设计中部分杆件强度应力储备不足，通过深度分析，优化了构造尺寸。
结果表明：钢桁架各构件强度、整体稳定性、杆件稳定性、刚度和疲劳验算均满足规范要求，结构设计经济、耐久、安全可靠。
关键词：简支钢桁架；结构分析;疲劳验算；结构安全中图分类号：U442.5文献标识码：A文章编号：16729889(2020)06005704Design and Analysis of120m Through Simply Supported Steel Truss BridgeCAO Junju(Jiangsu Provincial Transportation Engineering Construction Bureau,Nanjing210004,China)Abstract:Taking the construction drawing design of120m through simply supported steel truss of the main bridge of Xin'an Beijing-Hangzhou Grand Canal Bridge as an example.In the design,the structural dimensions of the main bridge are determined(truss height，section length，inclined bar inclination，main truss spacing，the thickness of each member and gusset plate，etc.).Through midas Civil structural checking calculation，it is found that the strength stress reserve of some members in the original design is insufficient.Through depth analysis，the structural size is optimized.The results show that the strength,stability,overall stability,stiffness and fatigue of each member of the steel truss meet the requirements of the code, and the structural design is economical，durable，safe and reliable.Key words:simply supported steel truss；structural analysis；fatigue checking calculation；structural safety下承式简支钢桁架桥是常见的铁路桥梁之一,它具有自重轻、跨越能力强、建筑高度低、建设速度快等特点，可运用在工程抢险、航道整治等工程中。
下承式简支钢桁梁1
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桥梁工程
标准设计桁架桥主桁高度
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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。
下承式简支桁架桥
桥梁工程
下承式简支栓焊桁架桥
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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
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桥梁工程
第一节 概述
1. 下承式简支桁架桥应用
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桥梁工程
下承式钢桁梁桥
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桥梁工程
下承式简支钢桁梁桥
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桥梁工程
下承式 半穿钢 桁梁桥
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下承式 半穿钢 桁梁桥
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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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①主桁 纵梁、横梁及纵梁之间的联结系 ②桥面系是指 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
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桥梁工程
特别说明 活载发展系数是用在使设计的桥梁各部件在强度检算 时，能承受的活载均匀，对疲劳损伤没关系。所以在疲劳 内力组合中，不考虑活载发展系数。
Nk =(1+ )Nk =(1+ )k
Nk
( = 1+ )N
(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。
浅谈128米双线简支钢桁梁架设方案比选
浅谈128米双线简支钢桁梁架设方案比选摘要：改建铁路漯河至阜阳增建第二线工程赵寨颍河双线特大桥主跨采用1-128m下承式双线简支有碴钢桁梁，总重量约2300吨。
针对该桥的特点和实际情况，本文从工程造价、工期和安全性等方面对钢桁梁架设的两种方案进行优选，为今后类似施工提供参考。
关键词：桥梁架设方案比选1 工程概况改建铁路漯河至阜阳增建第二线工程赵寨颍河双线特大桥位于河南省沈丘县新安集镇境内，中心里程为D1K122+310，全长2970.46m，为跨越淮河水系的最大支流颍河而设，主跨采用1-128m下承式双线简支有碴钢桁梁，总重量约2300吨，大桥主桥跨越颍河，为Ⅳ级通航河道，设计水位H1/100=42.46m，最高通航水位39.9m，单孔双向通航。
2 两种架设方案为了确保赵寨颍河双线特大桥主跨1-128m下承式双线简支钢桁梁优质、安全地完成架设施工，根据赵寨颍河双线特大桥的现场调查情况，综合运用经济、技术等各项指标，对钢桁梁架设施工方案多次的建议和评审，初步拟定了两种架设施工方案：1、水中临时支墩拖拉架设施工方案；2、驳船浮托法架设施工方案。
2.1 水中临时支墩拖拉架设施工方案水中临时支墩拖拉架设法是在路基或引桥上将钢梁拼装好，用滚轴或滑板减少摩擦系数，用卷扬机或千斤顶拖拉，在河中搭设栈桥，修建水中临时支墩，在桥墩搭设满堂支架，在支架上拼装构件，并安装滑道，在桥墩安装牵引设备，进行拖拉施工。
2.1.1施工顺序陆地拼装搭设支架、搭设栈桥、水中临时支墩施工、安装滑道→安装导梁→主桁、横梁、上平纵联→吊装桥面单元块→安装牵引设备→拖拉前技术检查→拖拉就位→拆除导梁→顶梁、落梁(检查各部件、连接、安装支座等)→拆除支架、支墩、栈桥等→施工混凝土道碴槽、桥面防腐、防水层、涂装等附属设施→完成。
施工图如下：图1 水中临时支墩拖拉法施工2.1.2水中临时支墩在河中修建两个水中临时支墩，临时支墩距邻近桥墩36 m、临时支墩间距为56m，净空必须满足通航要求。
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。
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。
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
横梁与主桁连接
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
横梁与主桁连接
第九章 下承式简支桁架桥
桥梁工程
二、纵梁和横梁的计算
1、纵梁的计算
每片纵梁在其梁端处，用连接角钢和鱼形板与横梁及相邻的 纵梁相连。各片纵梁连接成为一支承在横梁上的连续梁。因此， 纵梁的受力状态实际上类似弹性支承上的连续梁。而且这种弹性 支承有很大的随机性。它的下沉决定于横梁与主桁的下挠，它的 转角决定于横梁的扭转，纵、横梁连接的松动以及主桁节点的转 动，其计算十分复杂。在实际设计工作中，为了简化计算，不是 把纵梁当作弹性支承的连续梁来分析，而是把它看为简支梁。
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。
(完整版)钢桁梁
钢结构所用的钢材的特点：
1 较高的强度：抗拉强度 fu 和屈服点 f y 较高 2 足够的变形能力：塑性、韧性性能好 3 良好的加工性能：适合ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ、热加工及可焊性
钢桥常用钢材：
A3q 16q 16Mnq 14MnNbq 15MnVNq NH35q-耐候钢
第二节 钢桁梁的组成部分及其作用
钢桁梁的组成：
1 桥面 2 桥面系 3 主桁架 4 联结系 5 制动撑架 6 支座。
1 桥面 桥面有明桥面和道碴桥面两种。是供
列车和行人走行的部分。 明桥面的组成： 钢轨、 护轨、 桥枕、 护木、 防爬角钢、 枕间板、 人行道等。
2 桥面系 桥面系包括：纵梁、横梁和纵梁间的联结系。 下承式桥和上承式桥桥面系的位置
6 支座
支座的3个作用。
第三节 钢桁梁内力分析的基本原理
钢桁梁的实际工作状况： 刚性节点的空间结构是高次静不定静结构。可采 用空间整体分析方法。
常用计算图式的假定-铰接平面结构： 将钢桁梁划分为若干个平面结构，铰接节点，每 个平面只承受作用于该平面内荷载的影响。
主应力与次应力
武汉长江大桥，即武汉长江一桥（以下为其一组局部照片）
第5章 下承式简支钢桁梁桥
内容： 第一节 概述 第二节 钢桁梁的主要组成部分 第三节 钢桁梁内力分析的基本原理
第一节 概述
铁： 纯铁：含碳量通常在0.008以下 生铁：含碳量通常在2.11%~5%，根据碳的
存在形式， 生铁分为白口铁（碳化物存在）和灰口 铁（石墨）
钢：含碳量通常在2.11%以下的合金。
平纵联作用：承受横向荷载（风力、离心力、摇摆力）； 横向支撑弦杆，减少弦杆面外自由长度
3×96m下承式简支钢桁梁架设方案分析
3×96m下承式简支钢桁梁架设方案分析丁雁飞【摘要】The piers of Qujiang Bridge are high and there are narrow and deep cleughs on the bridge site. The construction site is narrow. According to the characteristics of the bridge and the actual situation, several main methods of steel truss beam erection are introduced. Combined with the requirements in economy, safety, advantages and disadvantages, through comparison of different methods and stress calculation of the construction process and auxiliary facilities of the selected method, different construction methods of multi-span simply supported steel truss beam in condition of high pier are introduced and the erection methods of Qujiang Bridge are analyzed comprehensively.%曲江大桥墩高,桥址沟窄谷深,施工场地狭小.针对该桥的特点和实际情况,介绍几种主要的钢桁梁架设方案,结合经济性、安全性、优缺点等多方面的要求,通过对不同方案的比选和对选定方案施工过程及采用的辅助设施受力计算,介绍了多跨简支钢桁粱在高墩情况下的不同施工方法及特点,综合分析了曲江大桥的架设方案.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2016(035)006【总页数】4页(P235-238)【关键词】铁路桥梁;高墩;大跨度下承式简支钢桁梁;架设方案【作者】丁雁飞【作者单位】中铁十二局集团有限公司,太原030024【正文语种】中文【中图分类】U441+.2近年来，随着我国经济的迅猛发展，用钢材建造的桥梁越来越多，钢桁梁又是铁路钢桥中使用最多的一种形式。
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桥梁工程
王形和箱形杆件
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桥梁工程
箱形杆件的构造
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桥梁工程
箱形杆件
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桥梁工程
箱形杆件
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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。
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桥梁工程
1. 桁架桥杆件内力计算的基本原理
桁架空间结构
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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
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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。
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桥梁工程
桥面
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桥梁工程 3.下承式栓焊简支钢桁梁荷载传递途径 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
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。
等。
30
桥梁工程
三角形腹杆体系
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桥梁工程
上弦为折线腹杆体系
三角再分形腹杆体系
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桥梁工程
米型腹杆体系
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桥梁工程
N型腹杆体系
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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。
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桥梁工程
无竖杆三角形腹杆体系
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桥梁工程
无竖杆三角形腹杆体系
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桥梁工程
无竖杆三角形腹杆体系
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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）。
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。
3
桥梁工程 2.下承式简支桁架桥各组成部分及其作用 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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桥梁工程
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； 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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桥梁工程
H形杆件
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桥梁工程
H形杆件
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盖板
腹板 纵肋
王字形杆件
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箱形杆件
桥梁工程
主桁节点
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桥面系
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桥梁工程
桥面系
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桥梁工程
桥面系
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桥梁工程
纵梁与横梁的连接
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桥梁工程
纵梁与横联的连接
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桥梁工程
上平纵联
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桥梁工程
上平纵联
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桥梁工程
上平纵联、横联、桥门架
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桥梁工程
下平纵联
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桥梁工程
下平纵联与主桁节点的连接
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桥梁工程
中间横联
称为竖杆，杆件交汇的地方称为节点。
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桥梁工程
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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桥梁工程
主桁结构
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桥梁工程
主桁结构
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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
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桥梁工程
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。 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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桥梁工程
下承式钢桁梁桥
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桥梁工程
下承式简支钢桁梁桥
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桥梁工程
下承式 半穿钢 桁梁桥
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桥梁工程
下承式 半穿钢 桁梁桥
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桥梁工程
下承式双线简支钢桁梁桥（三堆 子金沙江大桥）
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桥梁工程
①主桁 纵梁、横梁及纵梁之间的联结系 ②桥面系是指 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
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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。
下承式简支桁架桥
桥梁工程
下承式简支栓焊桁架桥
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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
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桥梁工程
第一节 概述
1. 下承式简支桁架桥应用
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桥梁工程
标准设计桁架桥主桁高度
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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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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