钢桥构造认识
钢桥的主要结构形式与受力特点全解
为了避免在车辆驶过时桥面随着悬索一起变形，现代悬 索桥一般均设有刚性梁(又称加劲梁，stiffening)。桥面设 在刚性梁上，刚性梁吊在悬索上。
现代悬索桥的悬索一般均支承在两个索塔上。塔顶设有 支承悬索的鞍形支座。
承受很大拉力的悬索的端部通过锚旋固定在地基中，为 地锚式悬索桥。也有将悬索固定在刚性梁端部的情况， 称为自锚式悬索桥。
900米单跨双铰钢桁架加劲梁悬索桥。享有“世界第一高桥”
美誉！
六、组合体系桥梁
承重结构系由两种或多种结构形式组合而成的桥梁称为 混合体系桥梁。
实腹梁与桁架的组合
梁与拱的组合
梁与拱的组合 梁与悬吊系统的组合
梁与斜拉索的组合 悬索与斜拉索的组合
钢桥的主要优点
(1)高强匀质材料:钢材是一种抗拉、抗压、抗剪强度高的 匀质材料，承受拉、压、弯、剪均可。并且与混凝土等 材料相比自重小(通常用重量强度比来一表示两种材料在 结构意义上的相对轻重)，所以钢桥具有很大的跨越能力。 桥梁跨度非常大、荷载非常重，采用别的材料来造桥将 遇到困难时，一般采用钢桥。钢材可加工性能好，可用 于复杂桥型和景观桥。
(2)钢桥的构件最适合用工业化方法来制造，便于运输，便于 无支架施工，工地的安装速度也快。因此，钢桥的施工期限 较短。
(3)韧性、延性好，可提高抗震性能。 (4)钢桥在受到破坏后，易于修复和更换。 (5)旧桥可回收，资源可再利用，有利于环保。
钢桥的主要缺点
钢材的主要缺点是易于腐蚀，需要经常检查和按期油漆。 钢桥对温度以及动载效应都较为敏感。 解决方法：
目前梁式桥最大跨度的是1917年建成的加拿大魁北克公路铁路 两用悬臂钢桁梁桥，跨度达到548. 8 m。
钢板梁桥
史密斯大道高桥（The Smith Avenue High Bridge），是一 座两车道的街道跨河钢板梁 桥。 原桥建于1895年，在1905年 被一场风暴摧毁。最南端的 五跨曾被重建。由于年久失 修，旧桥在1985年被拆除。。
钢桥的主要结构形式与受力特点解析
混合体系桥梁(hybrid structure bridge)
一、梁式桥(GIRDER BRIDGE)
梁式桥在竖直荷载作用下，主梁的截面只有弯矩和 剪力，不产生轴力，支座只承受竖直方向的力，不 承受水平力。 多孔梁桥的梁在桥墩上不连续的称为简支梁桥(simply supported bridge)。
二、拱桥
拱桥是以曲线形拱作为
主体结构的桥梁，具有 外形美观、受力合理、 跨越能力大、适用范围 广等诸多优点，在钢桥、
混凝土桥、污工桥梁以
及钢与混凝土组合结构 桥梁中都得到广泛应用。
拱不仅外形与梁不同，受力与梁也有 很大的区别。 拱桥在受力上最大的区别是，在竖向 荷载作用下，在拱的两端支承处除有 竖向反力外，还有水平推力，使得拱 内弯矩和剪力大大减小，主要以受压 为主。 如果拱桥不能充分承受两端支承处的 水平力，拱脚不仅会产生很大的位移， 而且拱内产生很大的弯矩，不能充分 发挥拱的优势。
钢梁式桥按主梁形式还可以分为：
钢板梁桥(steel plate girder bridge)
钢箱梁桥(steel box girder bridge)
钢桁梁桥(steel truss girder bridge)
目前梁式桥最大跨度的是1917年建成的加拿大魁北克公路铁路
两用悬臂钢桁梁桥，跨度达到548. 8 m。
与门式刚架相比，斜腿刚架的腿是斜臵的，两腿和梁中部的轴线 大致呈拱形，这样，斜腿和梁所受的弯矩比同跨度的门式刚架显 著减小，而轴向压力有所增加。 同上承式魁桥相比，这种桥不需要拱上结构，构件数目较少;当桥 面较窄(如单线铁路桥)而跨度较大时，可将其斜腿在桥的横向放 坡，以保证桥的横向稳定。 意大利的斯法拉沙桥虽己建成近40年，但其简洁明快的桥型，其 梁的底缘线呈现的微弯曲线表现着刚里有柔，特别是至今仍保持 的同桥型世界第一的跨径。
第7章-钢桥1
§7.程碑） 特点： （1）跨度 ：160m （2）材料： 16Mnq （Q345） （3）铆 接 （4）我国独立自主从材 料到建设完全依靠自己力量 ，写入党的历史问题决议中 。
《桥梁工程》by rkang
§7.1 钢桥的发展
南京长江二桥
钢 桥
全长21.197公里。总投资30亿元人民币，2001年3月26日12:00通车; 主桥长2938米为钢箱梁斜拉桥, 主垮628米。 高性能桥板：WQ490D，由武钢轧板厂供货 WQ490E，其冲击韧性交货条件为-40゜C的V型缺口冲击韧性 值为30J，其实际供货的-40゜C的V型缺口冲击韧性值的平均值达158J； 钢种：16Mnq
结构形式：简支+连续+悬臂
《桥梁工程》by rkang
§7.2 钢桥的结构形式
2）刚构钢桥 钢 体系特征：支腿（墩或台）与梁部刚性连接 桥 支腿形式：直腿+斜腿
支腿与基础连接形式：铰接+固结
《桥梁工程》by rkang
§7.2 钢桥的结构形式
3）钢拱桥 钢 桥
体系特征：拱结构在竖向荷载作用下主要受压 拱结构形式：箱形+桁架 桥面位置：上承+中承+下承 承受推力形式：推力+无推力（系杆拱）
《桥梁工程》by rkang
§7.1 钢桥的发展
我国已建钢桥
钢 桥
斜拉桥
南京长江三桥
我国第一座钢塔斜拉桥，也是世界上第一座弧线形钢塔斜拉桥。主桥双塔钢箱梁斜 拉桥的索塔采用钢结构;全长约15.6公里。主跨跨径648米，设计为6车道高速公路。 工程投资概算39亿元,2005年10月建成通车。 桥塔用钢: 用钢量1.22万吨Q370qD钢, 由上海宝钢浦钢厚板厂提供; 钢板厚度：48mm, 46mm, 42mm, 36mm,30mm.
钢桥的主要结构形式与受力特点解析
钢桥的主要结构形式与受力特点解析钢桥是一种由钢材构成的桥梁结构，具有优良的抗压、抗弯和抗剪能力。
钢桥主要由桥墩、桥台、上部构造和桥面铺装组成。
一、梁桥梁桥是由梁体和支座构成的桥梁结构，梁体可以是钢箱梁、钢板梁、钢梁等。
梁桥主要通过梁体来承担和传递车辆荷载，支座则起到固定和传递力的作用。
梁桥的受力特点如下：1.梁体受到车辆荷载的作用，呈现出弯曲变形和受力集中的特点。
因此，梁桥的梁体需要具有足够的强度和刚度，以承受荷载并保证桥梁结构的安全。
2.梁体的上表面受到压力作用，下表面受到拉力作用。
压力和拉力的分布是不均匀的，最大值出现在梁的中间位置。
因此，在设计梁桥时，需要根据桥梁的跨度、荷载情况和结构形式来选择合适的梁体截面形式和尺寸，以保证梁体的强度和稳定性。
3.梁桥的支座起到传递力的作用，必须能够固定梁体并承受荷载。
支座一般采用橡胶支座、钢骨橡胶支座等，以保证梁体的稳定和变形控制。
二、拱桥拱桥是由弧形的拱体和支座构成的桥梁结构，拱体可以是单孔、连续、等高或变高的。
拱桥主要通过拱体将车辆荷载分散到桥墩和地基上，以承担和传递荷载。
拱桥的受力特点如下：1.拱体在受到荷载作用下，呈现出弯矩和弯曲变形的特点。
拱桥的受力是通过弧形拱体来承担和传递荷载，拱体的下表面受到压力作用，上表面受到拉力作用。
因此，拱桥的拱体需要具备足够的强度和刚度，以保证桥梁的安全。
2.拱桥的支座主要起到支持和传递力的作用，保证拱体的稳定。
支座一般采用橡胶支座、钢骨橡胶支座等，以控制拱体的沉降和变形。
3.拱桥的荷载分布比较均匀，荷载作用在拱体和桥台上。
拱桥的桥台承受的荷载相对较小，但需具备足够的刚度和稳定性，以保证桥台的安全。
综上所述，钢桥的主要结构形式可以是梁桥和拱桥，并且具有相应的受力特点。
梁桥主要通过梁体承担荷载，具有弯曲变形和受力集中的特点；拱桥主要通过拱体将荷载分散到桥墩和地基上，具有弯矩和弯曲变形的特点。
在设计钢桥时，需要根据桥梁的跨度、荷载情况和结构形式来选择合适的结构形式和梁体、拱体截面形式和尺寸，以保证钢桥的强度、稳定性和安全性。
刚构桥认识
德国本多夫 （Bendorf)桥
1964年建成的德国本多夫大 桥，属于预应力混凝土单绞 连续T形刚构公路桥，主跨 208m。
广东洛溪桥
洛溪桥位于广州市南郊，跨珠江，建于1988年。桥总长1916.04ｍ，宽15.5ｍ。主桥 分跨为65＋125＋180＋110(ｍ），最大跨度180ｍ，根部梁高10ｍ，合主跨的１／１ ８，跨中梁高３ｍ，合主跨的１／６０。桥宽15.5ｍ。
该桥建于1997年。主跨270m，属于连续刚构桥。主跨跨径世界第一。
世界第一
主跨跨 径270m
边跨 150m
重庆长江大桥
挂梁跨 度35m
墩高 70m， 矩形 空心 高墩
T形刚 构伸 臂梁 根部 高11m
该桥建于1980年，是我国目前最大跨径的预应力混凝土T形刚构桥。正桥全长1073m， 宽21m，分跨为86.5＋4×138＋156＋174＋104.5,主跨跨度174m。
3. 刚架桥
特点
桥跨结构与桥墩整结，即刚性 连接。
(rigid connection)
桥墩与桥 跨刚性连 接
3.刚架桥
⑴.概念：是梁和柱（或竖墙） 整体结合的桥梁结构。
⑵.受力特点： 在竖向移动荷载作用下，梁部主要受弯， 柱脚处有水平推力。 受力状态介于梁式桥和拱桥之间。
H
v
⑶ 类型
T形刚架桥，便于施 加预应力，加挂梁后， 跨度很大。
广西桂林漓江桥
该桥是一座建于风景区的预应力混凝土V形墩刚构桥。主跨和分孔为67.5m＋95m＋ 67.5m,主孔悬臂长27.5m，挂梁长40m，斜腿倾角45o，长12m。整座桥型线条流畅， 轻巧别致，桥景相融。
湖北黄石长 江大桥
该桥是特大公路桥，建于1996年。桥全长2580m,双向四车道。
2-钢桥第二讲——结构体系
顶板下缘焊有纵横向加劲肋，形成正交异 性桥面板。 所谓正交异性板，是指加劲肋垂直相交， 但因加劲肋间距、刚度等参数不同，其力学 性能在顺桥向、横桥向有很大差异的肋板， 比较省钢，非常适宜于承受局部轮载。
典型钢箱 梁构造图
海沧大桥钢箱梁节段
青马大桥钢箱梁截面 形式及吊装
钢箱梁作为加劲梁
大跨度斜拉桥、悬索桥的加劲梁属多点弹性支 承的连续梁，梁的受弯特性退化，荷载传递作 用突出； 为便于抗风，大跨度桥常采用扁平钢箱梁； 加劲箱梁得梁高取决于斜拉索（吊杆）间距， 而不取决于跨度，因此，梁高可以作得很小， 高跨比h/L通常在1/300~1/400。 桥面铺装可采用混凝土，也可采用沥青，但沥 青铺装层施工要求极高。
典型截 面构造 (多多罗)
典型截 面构造 (诺曼底)
钢箱梁作为结构
简支、连续钢箱梁以受弯为主，通常做成等 高梁（但钢板厚度可变），高跨比h/L通常在 1/20~1/30。 为提供更宽桥面，常采用大挑臂钢箱梁，挑 臂宽度可达3～5m。 为使受力合理，施工方便，当桥宽较大时， 常采用分离式双（三）箱得截面形式。 为便于养护、增强耐磨性，常采用混凝土桥 面铺装。
钢桁梁曾经是大跨度拱桥、悬索桥的唯一型 式，目前与钢箱梁平分秋色。
2、基本构造
一般由两片主桁架、上平纵联、下平纵联、桥 门架、桥面系构成； 竖向传力途径：桥面系节点主桁支座； 水平传力途径：上、下纵联主桁弦杆桥门 架支座； 桁架结构型式很多，铁路上常采用下承式平行 弦带腹杆的三角形体系；公路上常采用下承式平 行弦三角形体系；
构件常采用H截面、当构件截面尺 寸较大时也可采用箱形截面； 主桁的拉杆、压杆截面高度应相 等，压杆的长细比不宜超过100； 早期，构件连接采用铆接，现常 用高强螺栓连接（需要专门的节 点板）；并向整体节点方向发展 （节点整体制造，构件对焊）； 公路桥面系多采用钢筋混凝土结 构；铁路桥面系多采用钢桥面系。
钢桥结构构造讲义358页
300～800m：结合梁桥或钢桥；
800m以上：钢桥； 铁路桥：中大跨径的桥梁，以钢桥为主。
二、钢桥的主要类型与受力特点 • 主要类型
梁式桥：竖向荷载作用，只产生竖向反力。 按受力体系分：简支梁、连续梁和悬臂梁。 按结构形式分：钢板梁、钢箱梁、钢桁梁
和结合梁。
二、钢桥的主要类型与受力特点
钢板梁
二、钢桥的主要类型与受力特点
• 寿命长，易于修复和更换，可回收利用。
一、钢桥的主要特点及适用范围
主要特点：
• 动载作用下，疲劳问题突出； • 易腐蚀生锈，维护费用高；
• 铁路钢桥行车时噪音与振动较大。
一、钢桥的主要特点及适用范围
• 适用范围
公路桥： 50m以下：RC拱桥或圬工拱桥（城市景观桥除外）； 50～300m以下：从技术、经济、安全、环境保护等方面， 综
钢桁梁
二、钢桥的主要类型与受力特点
钢箱梁
二、钢桥的主要类型与受力特点
钢箱（板）梁桥(世界前 10 名)
序号 桥名 康斯坦席瓦桥 内卡尔河谷桥 萨瓦一桥 维多利亚港三桥 动物园桥 萨瓦二桥 凯塔桥 郎早桥 奥克兰港桥 东京湾桥 主桥跨径（m） 300 263 261 260 259 250 250 250 244 240 桥址 巴西 德国 前南斯拉夫 巴西 德国 前南斯拉夫 日本 日本 新西兰 日本 年份 1974 1978 1956 1989 1966 1970 1991 1994 1969 1997
二、钢桥的主要类型与受力特点
刚构桥：梁与墩或台连成一体。兼有梁桥和拱桥 的 特点，主要承重结构为偏心受压和受弯构件。 斜拉桥：梁、塔和索组合体系桥。高次超静定结
构，高塔的施工和索力控制是关键。
二、钢桥的主要类型与受力特点
桥梁构造与识图
2、主要尺寸 主梁——高1/111/16L，梁肋宽1518cm 横梁——中横梁3/4h，端横梁与主梁同 高,宽1216cm，可挖空 翼板——1/12h，一般为变厚度
3、钢筋构造 主钢筋 斜筋 箍筋 翼板横向钢筋 横梁钢筋 架立钢筋 分布钢筋 支座下局部加强钢筋
下马蹄——占截面总面积的1020％
• （1）马蹄总宽度约为肋宽的24倍，并注意 马蹄部分（特别是斜坡区），管道保护层不 宜小于60mm。 • （2）下翼缘高度加1/2斜坡区，高度约为梁 高的（0.150.20）倍，斜坡宜陡于45。 • 梁端，梁宽与下马蹄同宽
3、钢筋构造 主梁受力钢筋为预应力筋 箍筋 锚下局部加强钢筋 翼板横向钢筋 架立钢筋 分布钢筋 一般不设斜筋——剪余剪力图
二、简支梁桥
一、构造类型 截面形式
• T形、I形、槽形、箱形
块件划分
• 纵向竖缝 • 纵向水平缝 • 横向竖缝 • 纵横向同时分缝
二、 装配式钢筋混凝土简支T梁桥
1、构造布置 常用跨径——8.020m 主梁布置
• 梁距通常在1.6~2.2米之间
横梁布置
• 端横梁 • 中横梁布置在跨中及4分点
Hale Waihona Puke 4、横向连接 钢板连接 现浇接缝
• 企口铰 • 扣环式接头
横向分段块件的预应力连接
• 预留纵、横向预应力孔道 • 剪力键槽
装 配 式 型 梁 桥
纵向防 裂钢筋
架立筋 短斜筋
T
钢筋骨架
箍筋
4、横向连接 钢板连接 现浇接缝
• 企口铰 • 扣环式接头
横隔板接头构造
三、 装配式预应力混凝土简支T梁桥
钢桥的主要结构形式与受力特点
钢桥的主要结构形式与受力特点钢桥是使用钢材作为主要结构材料的桥梁。
钢材具有高强度、耐候性好、施工方便等优点，因此在桥梁建设中得到广泛应用。
钢桥的主要结构形式以及受力特点如下：一、主要结构形式1.桁梁桥：桁梁桥是一种常见的钢桥结构形式，桁梁是由上下面板、纵向梁、纵向加劲肋组成的刚性板梁结构。
桁梁桥具有自重轻、承载能力强、结构稳定等优点，广泛应用于公路桥梁建设中。
2.悬索桥：悬索桥是由一根或多根悬索拉起桥面板的桥梁，主要由悬索、主塔、锚固构件、桥面板等组成。
悬索桥的主要受力特点是悬索负责承受桥面板的自重和交通荷载，主塔和锚固构件负责将荷载传递到地基上。
3.斜拉桥：斜拉桥是通过倾斜的钢缆将桥面板悬挑在主塔两侧的桥梁。
斜拉桥的主要特点是桥面板悬挑长度大、开间大、造型美观等。
4.梁桥：梁桥是由若干跨中为简支梁或连续梁的桥墩和桥面板组成的桥梁。
梁桥的主要结构特点是桥面板由钢材制成，梁和桥墩一般由混凝土制成。
二、受力特点1.自重：钢桥的自重是指桥梁本身的重量。
由于钢材的密度相对较小，钢桥的自重相对较轻，使得桥梁在设计和建设过程中更加灵活和方便。
2.交通荷载：钢桥需要承受行驶在桥面上的车辆的荷载。
钢材具有高强度和刚性，可以承受较大的交通荷载，使得钢桥具有较大的承载能力。
3.温度变化：钢材的热胀冷缩系数较大，受温度变化的影响较为明显。
因此，在设计和施工过程中，需要考虑钢桥在不同温度下的膨胀和收缩，采取相应的措施以保证桥梁的安全和稳定。
4.风荷载：钢桥容易受到风的影响，需要考虑对风荷载的抵抗能力。
一般采取增加桥梁的抗风措施，如加装防风挡板、增强桥墩的抗风能力等。
5.地震荷载：地震是一个重要的桥梁荷载，对钢桥的性能和安全有一定的影响。
在设计和建设钢桥时，需要充分考虑地震荷载，采取相应的抗震措施，以确保桥梁的安全性。
综上所述，钢桥的主要结构形式包括桁梁桥、悬索桥、斜拉桥和梁桥等，其受力特点主要包括自重、交通荷载、温度变化、风荷载和地震荷载。
钢桥设计第三章讲解
5） 考虑到钢板厚度可能有轧制负公差，且在长期运营中会产生腐蚀现 象，因此，对钢梁各部分最小尺寸规定如下：
主梁、行车系用钢板或型钢肢厚度
8mm （10mm）
节点板、焊接梁腹板用钢板或纵梁与横梁及横梁与主梁连接用角钢
10mm （12mm）
填板厚度
4mm
3.2 桥面系结构设计
1） 桥面板设计 • 预制钢筋混凝土桥面板和带纵横加劲肋的钢桥面板，以支承桥梁（主
活载集度为 p 1 （KN/m）
弯矩：M q p1 M ； 剪力：Q q p1 Q
式中：M —所求截面上弯矩影响线的面积； Q —该截面上剪力影响线 的面积。
2） 桥梁的基本尺寸 （ 首先根据选材原则选定钢材）
• 主梁高度 h 主要根据最大梁高、最小梁高和经济梁高确定。
3） 钢板梁的验算
梁的验算包括强度、整体稳定、局部稳定、疲劳和刚度验算。
4） 腹板加劲肋的设计
• 腹板加劲肋的构造要求与钢结构完全相同。 • 支承加劲肋的构造和计算与钢结构相同。
5） 梁翼缘与腹板之间的焊缝应能抵抗由于弯曲和直接作用于翼缘的垂 直荷载共同作用所产生的剪力。可按钢结构方法验算，其中的垂直荷 载应取车道荷载的集中荷载 Pk 。
• 当横梁兼做横向联结系的支杆时，还应考虑其作为支杆所受的力。
3.3 钢板梁桥主梁设计
1） 主梁的内力计算
主梁的荷载一般由横梁传来，当横梁数量较多时，在初选截面时可
简化为均布荷载计算主梁内力,下式为每根主梁所受恒载。验算时按
实际情况计算。
恒载
q
1 2
q1
q2
（KN/m）
式中：q1—桥跨结构每米重 （KN/m）; q2 —桥面重（KN/m）
现代钢桥-桥面结构
正交异性板——公路钢桥采用的钢桥面板，一般纵肋布置较密，横肋分布
较疏，桥面板纵横方向的刚度不同，即钢桥面板纵横方向的受力特性为各向 异性。因此，欧美各国便把这种钢桥面板起名叫正交异性板。
钢桥面板顶板的最小板厚——一般不得小于12~14mm。重车通行量较大
计算的荷载分布宽度有重叠时 aa12hd3 l23ld
3）车轮在板的支承处时 aa12ht
4）车轮在板的支承附近，距支点的距离为x时，aa12ht2x
5）按本条算得的所有分布宽度，均不得大于板的全宽度
6）彼此不相连的预制板，车轮在板内分布宽度不得大于预制板宽度
三、钢桥面
钢桥面由顶板、焊接于顶板上的纵向及横向加劲肋组成。 顶板设置防水层、铺设50~70mm的环氧沥青/SMA沥青/浇筑式沥青铺装层。
钢筋混凝土桥面板的两种简化计算方法
荷载作用下，由于主梁或纵梁的变形，桥面板的受力特性为弹性支承 的连续板。钢桥的钢筋混凝土桥面板的设计必须考虑主梁和纵梁刚度 的影响。
假设钢筋混凝土桥面板为刚性支承于主梁或纵梁上，同时利用“荷 载有效分布宽度的概念”把桥面板进一步简化为梁计算，然后考虑 主梁的约束作用对计算结果进行修正。我国《公路钢筋混凝土及预 应力混凝土桥涵设活载比例往往大于恒载，易产生疲劳破坏；
桥面铺装原因； 轨道的磨耗、损伤等原因；
桥面板容易受到冲击
桥面系结构是钢桥各构件中工作状态最为不利的结构之一
正确选择桥面系结构
公路桥桥面：通常采用混凝土桥面和钢桥面
保证：耐久性、抗滑性；表面平滑
铁路桥桥面：通常采用混凝土桥面和无道碴的梁格系明桥面
保证：轨道稳定；减小振动和噪声；易养护和维修
钢桥设计课件之钢板梁桥、钢结合梁桥、钢箱梁桥的构造特点、设计要点,各类型桥的传力路径
2.1 钢板梁桥的类型及构造特点 上承式钢板梁桥上部结构：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一个稳定的空间结构 平纵联还能传递桥跨结构的横向荷载。
2.1 钢板梁桥的类型及构造特点 上承式钢板梁桥上部结构
4.6 扁平钢箱梁 抗扭、抗弯惯矩大，抗风能力好，过去主要用 于悬索桥。
顶板和底板通常均采用U形纵肋加强
箱室内不设中间腹板，横隔板间距较小 横隔板通常采用实腹式 连接板、隔板、竖向加劲肋、横向加劲肋
4.7 钢箱梁结构分析方法概述 在竖向荷载和横向荷载作用下，箱形梁是按空 间结构承受外力。 箱梁截面采用正交异性钢桥面板和带加劲肋的 薄钢板组成，充分发挥薄钢板的力学性能特点， 有利于焊接。
• 收缩引起的钢梁的轴力
N s ,st ,t N s,b,t
• 收缩引起的钢梁的弯曲
M s,st ,t Ns,b,t a M s,b,t
第四章 钢箱梁桥
4.1钢箱梁桥的构造特点 定义
• 钢箱梁桥是指主梁为薄壁闭合截面形式的桥，主梁 常为箱形截面梁或箱形梁。 • 箱形梁不但可以作为梁式桥的主梁形式，而且是其 他大跨度桥梁，如悬索桥、斜拉桥所经常采用的主 梁形式。
4.7 钢箱梁结构分析方法概述
箱形梁在受力分析中属于闭口薄壁结构，按薄 壁结构理论进行计算。 箱形梁受力后会产生纵向弯曲、横向弯曲、扭 转与畸变变形，并产生相应的应力。
2.2.3 主梁截面的选择
• 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（弯曲应力验算、剪应力验算）
钢桥的主要结构形式与受力特点解析ppt课件
安康汉江桥位于陕西省安 康水电站的专用线上，主 跨为176米斜腿刚构，在目 前世界上同类型的铁路钢 桥中，跨度领先。本桥附 近河段顺直，平时河面宽 约180米，水深13米左右， 水流平稳。
四、斜拉桥
斜拉桥是将梁用若干根斜拉索拉在索塔上的结构形式.斜 拉索不仅为梁提供弹性支承，而目其水平分力对梁产生 很大的轴力。
钢桁梁桥
永宁黄河特大桥是 新建铁路工程中跨越 黄河 的一座单线铁路 钢桁梁桥，全长 3942.08m，孔跨布置为 2 孔 32m+4 孔 24m+38 孔 32m 单线简支 T 梁、18 孔 48m 单线简支箱梁、13 孔 96m 简支钢桁结合梁、5 孔 48m 单线简支箱梁、4 孔 32m 单线简支 T 梁。
与门式刚架相比，斜腿刚架的腿是斜置的，两腿和梁中部的轴线 大致呈拱形，这样，斜腿和梁所受的弯矩比同跨度的门式刚架显 著减小，而轴向压力有所增加。 同上承式魁桥相比，这种桥不需要拱上结构，构件数目较少;当桥 面较窄(如单线铁路桥)而跨度较大时，可将其斜腿在桥的横向放 坡，以保证桥的横向稳定。 意大利的斯法拉沙桥虽己建成近40年，但其简洁明快的桥型，其 梁的底缘线呈现的微弯曲线表现着刚里有柔，特别是至今仍保持 的同桥型世界第一的跨径。
二、拱桥
拱桥是以曲线形拱作为 主体结构的桥梁，具有 外形美观、受力合理、 跨越能力大、适用范围 广等诸多优点，在钢桥、 混凝土桥、污工桥梁以 及钢与混凝土组合结构 桥梁中都得到广泛应用。
拱不仅外形与梁不同，受力与梁也有 很大的区别。
拱桥在受力上最大的区别是，在竖向 荷载作用下，在拱的两端支承处除有 竖向反力外，还有水平推力，使得拱 内弯矩和剪力大大减小，主要以受压 为主。
如果拱桥不能充分承受两端支承处的 水平力，拱脚不仅会产生很大的位移， 而且拱内产生很大的弯矩，不能充分 发挥拱的优势。
现代钢桥桥面结构
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铁路钢桥桥面
主要有明桥面和道碴桥面两种形式，设有防水层。不设桥面铺装。
1 明桥面——铁路桥最常用的桥面形式
没有道碴，主要有：桥枕、护木、正轨及护轨等。 桥枕直接设在主梁或纵梁上，之间的净距不宜超过210mm； 护木用于固定桥枕之间的相对位置。
铁路桥梁明桥面结构示意图
2 道碴桥面——通常用于通过城市或住宅密集地段的桥梁
主梁外侧或梁端的钢筋混凝土桥面板悬臂部分，荷载作用下板的上缘 受拉下缘受压，桥面板近似按悬臂板设计。
钢筋混凝土桥面板的两种简化计算方法 荷载作用下，由于主梁或纵梁的变形，桥面板的受力特性为弹性支承 的连续板。钢桥的钢筋混凝土桥面板的设计必须考虑主梁和纵梁刚度 的影响。
假设钢筋混凝土桥面板为刚性支承于主梁或纵梁上，同时利用“荷 载有效分布宽度的概念”把桥面板进一步简化为梁计算，然后考虑 主梁的约束作用对计算结果进行修正。我国《公路钢筋混凝土及预 应力混凝土桥涵设计规范》中采用了此方法。 采用经验公式的设计计算方法。美国ASSHTO和日本《道路桥示 方书》中均采用了此方法。
(2)钢桥的刚度一般比钢筋混凝土桥梁小，桥面板的受力较复杂。特别是 为了减小桥面板跨径在主梁与主梁之间设置刚度较小的纵梁时，主梁与 纵梁刚度差别较大，使桥面板受力不均匀；
(3)桥面板厚度与钢筋混凝土主梁梁高相比很小，截面尺寸的误差对桥面 板承载能力的影响较大； (4)桥面板直接承受超重车辆的车轮集中荷载，使得桥面板承受的实际荷 载大于设计荷载； (5)桥面板容易受到桥面上雨水等的侵蚀，钢筋容易被腐蚀。
1 桥面标高的调整
(3) 采用变厚度桥面板或设置三角垫层——很少采用 缺点是：钢桥的自重增加较多
(4) 根据桥面标高需要，桥面板设置不同高度的倒梯形梗肋——常采用
现代钢桥桥面结构
1
钢筋混凝土桥面的构造
桥梁横截面标高通常是变化的。 桥梁横截面标高的调整方法 (1) 调整墩台顶面标高 适合于桥面横坡不变的情况； 缺点是：主梁腹板与横梁的连接会出现倾斜或各主梁的横梁设置 位置高度不同 (2) 钢梁腹板采用不同的截面高度——较少采用 (1)翼缘板厚度的变化、工地接头 螺栓等引起翼缘板顶面不平整； (2)设置桥面横坡或超高的需要。
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大跨度桥梁的桥面系结构：通常采用钢桥面等轻型桥面结构
桥面结构自重在钢桥的总设计荷载中占很大比重，减轻桥面结构重量对于减轻钢 桥恒载、提高跨越能力和经济效益意义重大。
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公路钢桥桥面
主要有桥面板和桥面铺装组成。 直接承受桥上车轮荷载并将其传递到桥道梁或主梁。
1
桥面板通常采用：钢筋混凝土桥面板、预应力混凝土桥面板、钢桥面板 （正交异性钢桥面板）
L恒
主梁
图3-2-7 b) 顺桥方向
4 钢筋混凝土桥面板的配筋
以下为工字型截面钢板梁桥钢筋混凝土桥面板配筋示意图
主筋
分布筋
梗肋加强筋
梗肋部分配筋
配筋示意图
斜桥梁端配筋(斜角70°~90°)
斜桥梁端配筋(斜角<70°)
2
钢筋混凝土桥面板的受力特性
钢筋混凝土桥面板直接支承于主梁、横梁和纵梁上，根据 支承条件和受力不同分为： 单向板、双向板、悬臂板
桥面板铺装 桥面板铺装
bmax
工字型钢板梁桥钢筋混凝土桥面板倒梯形梗肋
钢筋混凝土桥面板横断面示意图
梗肋高度较矮、箱梁宽度较小 而且恒载增加不大时常采用。
埋入式模板
钢箱梁桥钢筋混凝土桥面板的倒梯形梗肋
倒梯形梗肋需满足的条件： (1)梗肋坡度不宜大于1:3——减小桥面板截面变化处的应力集中； (2)梗肋总高度满足桥面标高需要； (3)梗肋最小高度的要求如下图。
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钢桁桥认识
一、钢桁桥中的构件名称
1、主桁：包括上弦（有拱时称上拱肋）、下弦（在拱肋下方的成为系梁）、下拱肋、腹杆（分为直腹杆与斜腹杆）。
2、平联：主桁与主桁之间的水平方向用平联连接。
一般位于上拱肋及下拱肋处。
3、横联：主桁之间的竖向连接，一般位于直腹杆处，边支座的斜腹杆处设臵桥门架。
4、节点：杆件与杆件相连接的地方成为节点，其中有斜腹杆连接的称为大节点，否则称为小节点。
节点中用节点板来连接杆件，其连接方式分为拼接与焊接。
一般杆件与节点板之间采用拼接，即用螺栓连接，其他构件（如弦杆隔板、平联接头等）与节点板之间采用焊接。
二、节点图
节点图的组成大体包括以下几个方面：轴线、节点板、杆件、连接部位以及各种构件。
下面主要从这几个方面来总结节点图中的尺寸来源或要求
1、轴线
节点图中的主要轴线包括立面图及平面图。
立面图轴线未考虑预拱度的影响，可根据结构总图中的立面图确定；而平面图中的腹杆轴线需要考虑杆件弯折与预拱度两方面的影响，杆件弯折后产生的偏移可通过立面图计算出来，预拱度可查看预拱度图，然后通过计算得到偏移后的腹杆轴线位臵。
2、节点板
影响节点板尺寸的因素主要有：强度要求、与之连接的杆件尺寸要求、连接要求等。
节点板的设计步骤为：a、确定交汇于节点的各杆件的截面中心线；b、画出弦杆、竖杆及斜杆的外轮廓，保证节点板边缘之杆件外侧的距离要求；c、布臵斜杆及竖杆的连接螺栓，画出节点板的外轮廓线，保证最外侧螺栓距弦杆有一定距离；d、调整节点板至规划形状。
3、杆件尺寸
东平桥中的预拱度通过杆件的伸缩来实现，因此确定杆件的长度时应注意伸缩量；同时，腹杆的长度应为螺栓间距的整数倍，这样方便螺栓孔的制作。
4、连接尺寸
a、连接缝：东平桥中连接缝的宽度都为20mm，如何确定的不清楚。
b、螺栓：为了使螺栓受力均匀，应使螺栓群的重心布臵在杆件截面的重心轴上；螺栓的规格及数量由计算与杆件截面宽度共同决定，螺栓孔的间距应大于螺栓孔直径的三倍；当两根杆件的距离太近，造成螺栓群会冲突时，可以减少一根杆件上的螺栓数量来避免冲突。
c、拼接板：拼接板的长宽均应从最外侧螺栓孔向外延伸1/2的螺栓孔间距（大于螺栓孔径的1.5倍），但对于内壁的拼接板要注意避开加劲板，距加劲板的距离一般为螺栓间距的一半，厚度如何确定不清楚；
d、填板：填板厚度为节点板与杆件厚度的差值，长宽根据拼接板尺寸确定，并且只在厚度较小的一边有。
e、竖杆连接板：因为直腹杆是箱型截面，与节点板采用拼接方式连接，竖杆连接板有两块，位于两块节点板之间，宽度即为节点板间距，用来与直腹杆左右截面拼接。
竖向长度根据焊缝强度来确定，并应保证不与弦杆底板相碰。
5、其他构件尺寸
a、弦杆隔板：分为端隔板、中间隔板以及节点隔板，尺寸由弦杆截面尺寸确定，隔板作用是保证箱型弦杆的局部稳定性，其间距不应大于3m。
端隔板其周边均与箱型截面焊接，防止外界潮气侵入杆件内部引起钢材锈蚀，中间隔板在加劲肋处空出的尺寸不知道怎么确定。
b、平联接头：位于节点板外侧，尺寸由计算得到，平联接头共有上下两块，其间距由。
纵联截面高度确定
c、横联接头：位于下侧平联接头下方，尺寸由计算得到，横联接头共有左右两块，其间距由横联截面宽度决定。
d、平联接头加劲板：位于两片平联接头之间，竖向长度即平连接头的间距，横向长度400mm，不知道如何确定。
e、横梁、横肋：位于主桁的下弦杆之间，横梁位于节点处，横肋位于弦杆处。
间距如何确定的不知道。
其形状为倒T行，腹板高度即为桥面板与底板之间的高度，其他尺寸应为计算所得。
f、桥面板纵肋：位于桥面板下，与横梁及横肋想交。
6、细部构造
a、在箱型截面拼接的地方为了方便拧螺栓，一般都留有手孔。
b、斜腹杆与节点板连接一般采用插入式，腹杆的腹板上开有V型的口。
c、节点板一般比弦杆腹板要厚，其尺寸改变有一定的坡度。
d、平联接头在端部需做打磨处理，防止局部应力集中现象。
三、纵联图
纵向平联图中需要注意部分大体如下：
1、轴线
1.因为预拱度以及弯折度均不影响平联尺寸，因此平联图中的
轴线未考虑预拱度和弯折度的影响，而是根据相关的弦杆长
度及桥的横向尺寸来确定的；由于中主桁两边的平联构造是
一样的，所以图中只画一边的纵向平联图。
2、连接
纵向平联中杆件与节点板都采用拼接连接，连接缝宽度10mm；螺栓及拼接板的尺寸原则同节点图中一样；
在斜杆交汇处，保证一根斜杆穿过节点板，与节点板用螺栓连接，
另一根杆件分为两段，分别插入节点板，用螺栓连接。
交汇处节点板尺寸应保证所有最外侧
3、横撑的螺栓距板边缘尺寸不小于最小螺栓间距的一半。
如果杆件是箱型截面，在拼接处应注意留有手洞。
横撑长度等于边桁与主桁中心线距离减去弦杆、节点板以及连接缝长度。
由于横撑的下翼缘连有两块板，用来与横联接头连接，因此下翼缘的有板的地方需要加宽，且宽度是以一定的坡度改变的。
宽度以及坡度要求不清楚；
在下翼缘加宽的部分横撑中的隔板也相应加宽，即在隔板两侧各增加一块加劲板，厚度与隔板相同。
4、斜杆
斜杆长度应为螺栓间距的整数倍。
四、横联图
横联包括横联以及桥门架，桥门架设在边支座处，其他每个节间均设臵横联。
横联高度确定原则不清楚。
1、横联的轴线，杆件尺寸确定原则均与纵联一样。
斜杆交汇处的连接原则同样与纵联中相同。
2、当杆件与节点板内高相同时采用插入式连接，如果杆件高度大于节点板内高，在采用拼接；节点板如果不是焊接在其他杆件上，则与杆件上的连接板通过单排螺栓连接。
此时节点板的内高应包厚含连接板的度。
3、横联与纵联共用的横撑只在一张图中显示，另一张图中不再重复画。
4、横撑下面的平联接头尺寸与节点图中不一致，不清楚原因。
五、桥面系
桥面系组成部分有：桥面板、纵梁、纵肋、U肋、横梁、横肋等。
绘图时根据划分的桥面板为依据，不同的桥面板分别绘制桥面图。
1、桥面板
桥面板大体分为两类，一类为节点处的桥面板，一类为节点间的桥面板，两者横向尺寸相同，纵向不同。
根据客运专线的不同两者又分别分为两类。
桥面板在横向从对称中心线向两边均有2%的坡度，以便于排水。
2、横梁、横肋
横梁位于节点所在的桥面板处，两根衡量之间设臵三根横肋，两者均为倒T型，由腹板和翼板组成。
在腹板与纵向板肋交汇处开洞，洞口具体尺寸制定标准不清楚。
在腹板两侧均设有加劲板，加劲板的尺寸与间距要求未知。
横梁或横肋的腹板与翼板与主桁分别采用螺栓连接，方式为拼接。
3、纵梁
每条铁路中心线两侧各布臵一道纵梁，因此全桥共有8道主梁。
纵梁也为倒T型，由腹板和翼板组成，翼板下还有横撑，横撑位于横梁或横肋腹板两侧。
不同桥面板下的纵梁腹板与翼板均采用拼接连接。
4、U肋
U肋高度小于纵梁，数量较多，每根U肋的两端均设臵端封板，相邻桥面板下的U肋也采用拼接，其拼接处的U肋底面开有手洞。
5、板肋
与主桁相连的桥面板处以及对称中心线处分别设臵板肋，板肋高度小于U肋，相邻板肋同样采用拼接连接。