钢桁梁桥

桥门架可以视为刚架。刚架腿杆的反弯 点位置可按下式求得： c 2l c 2c l 2 式中：l - -可近似地取端斜杆的理论长度。 l0
(二)：桥门架的计算
由于水平力的作用，使端斜杆承受附加弯矩。见右图b)。
取桥门架在反弯点以上的部分为分离体，如右图C )： 则竖直反力V H W l l0 B
式中：M 0 - -纵梁支点负弯矩；h0 - -上、下鱼形板中到中距离；
(五)：横梁与主桁的连接计算
在横梁腹板上：n 在主桁上：n 1.1D T1 1.1D T2
式中：D - -横梁支点反力。
四：节点计算 (一)：杆件的连接计算
1、杆端联结螺栓个数的计算：
1按杆件的承载能力计算等强原则： A j n 受拉杆件：n T1 A 受压杆件：n m 1 n T1 T1 - -单摩擦面螺栓的承载力；n - -所需单摩擦面螺栓数。 式中：
式中：Aj1 2、Aj 23、Aj 3 4 - -分别为1 - 2、 2 - 3、 3 - 4截面扣除栓孔后的净面积，应包括两块节点板。
2、节点板中心竖直截面的法向应力和剪应力检算：
N N E0 E2 N A1E2 cos N A1 A3 Q N A1E2 sin 力可近似地按偏心受拉或受压计算，并分别小于 和0.75 . N Ne y A I Q Sm 0.75 中性轴处最大剪应力： max t 2I m 节点板法向应力： 1 式中：A、I - -分别为节点板与拼接板的面积、惯性矩，其中受拉翼缘用净截面，受压翼缘用毛截面； 、S m - -分别为节点板与拼接板对主轴的毛惯性矩、中性轴以外的毛截面对中性轴的面积矩； Im y - -节点板的外、内边缘至中性轴的距离；t - -一块节点板的厚度。 规范规定在法向力N和剪力Q作用下，截面上的法向应力和剪应
上式通常采用下列简化形式： p主
式中：li - -杆件长度；l - -主桁架计算跨度； - -钢材密度；
1 a b l

k a p面 b
其中：a
l
i 2
k
l l 式中的a、b为无量纲的数值，仅与结构体系和构造有关，称为桁架的重量指示系数。 对于简支、悬臂和连续桁梁的a和b的数值，可查表求得。
(三)：端横梁(起重横梁)的内力计算
千斤顶荷载D及起重横梁最大弯矩应该分别为： 1 .3 P D ；M D a 4 式中：a - -千斤顶中心至主桁中心的距离。
(四)：纵梁与横梁的连接计算
在纵梁腹板上：n
1.1Q 1.1Q ；在横梁腹板上：n T2 T1
T1 、 T2 - -分别为单摩擦面与双摩擦面高强螺栓的承载力。
1 - -原设计中相同跨度的主桁和联结系自重、换算均布荷载及基本容许应力 P0、k 0、
2、将钢材的截面积 钢的比重 建筑系数梁 1.1 ~ 1.25，得到纵梁和横梁每米 的重量 3、再加上桥面板以及铺 装的重量 4、每片桁架总恒载为当为二片桁架时 ：P 1 P1 P2 2
五：联结系的计算 (一)：纵向联结系的计算
1、横向力：
铁路桥下承式桁梁的上、下平纵联单位长度风荷载ku 及k d 可按下式计算： ku 0.4 0.5h 1 0.4 0.2h1 h2 h3 W k d 0.4 0.5h 1 0.4 1.0h1 h2 h3 W
公路钢桥的冲击系数 结构种类 主桁(梁、拱)、联合梁、桥面系、钢墩台等 吊桥的主桁、主索或主链、塔架 冲击系数(1+μ) 1+15/(37.5+L) 1+50/(70+L)
铁路钢桥的冲击系数 结构种类 简支的或连续钢桥跨结构、钢墩台等 钢与钢筋混凝土板的结合梁 冲击系数(1+μ) 1+28/(40+L) 1+22/(40+L)
A 0.51 Am 磨光顶紧时：1 m 0.5 Am Am
节点中心 节点外
- -拼接板的毛面积。 式中：Aj - -拼接板的净面积；Am
(二)：节点的强度检算
1、节点板撕破强度的检算：
《桥规》规定：节点板的撕破强度应较被连接杆件至少大10%， 撕破截面的容许应力为：垂直于被连接杆件轴线的截面为基本 容许应力 ，斜交或平行于被连接杆件轴线的截面为0.75 例： 1.1N 0.75Aj1 2 Aj 3 4 Aj 23
鱼形板所承受的轴力N、其所需净面积A j 和一端所需连接螺栓数n1应分别为： 鱼形板所受轴力：N M0 h0 N
源自文库
式中：Q - -为纵梁按简支梁计算得到的梁端反力；
鱼形板所需净面积：A j
n A j n 鱼形板一端螺栓数：n T1 n - -鱼形板的疲劳容许应力，按《桥规》计算。
(二)：预拱度
《桥规》规定：对于简支桁架桥，预拱度曲线应与恒载和一半静活载 所产生的挠度曲线基本相同，而方向相反： f f p 0. 5 f k 式中：f p - -恒载所产生的挠度；f k - -净活载所产生的挠度。
R RH d H 由几何关系可知： ； R d d 由此可求得预拱度圆弧曲线的半径。
第六章：钢桁梁桥
第三节：钢桁梁桥的计算
一：概述
荷载作用下钢桁梁实际工作状况
二：主桁架的计算 (一)：自重假定
1、根据已有设计资料估算桁梁自重：
P 1 P 0 k1 0 k0 1
0 - -设计的主桁和联结系自重、换算均布荷载及基本容许应力； 式中：P 1、k1、
桥面自重： 1、根据经验恒载和实际 活载初步求出所需钢材 的截面积；
3、腹杆与弦杆间节点板水平截面的法向应力与剪应力检算：
T N E 2 E 4 N E0 E 2
T N A1E2 N E2 A3 cos


max max
1.5T 0.75 Am T e Wj
- -水平检算截面的毛截面积； 式中：Am W j - -水平检算截面的净截面模量； e - -节点中心至检算截面的距离。
；b
l
i 2
p
(二)：活载内力计算
1、活载发展系数的考虑： 2、影响线面积计算：
3、横向分布系数及冲击系数：
a、横向分布系数： 对于两片桁架的桁梁桥，在偏载最不利情况下，可按杠杆原理计算车辆及人群荷载的横向分布系数mc 和m人。
b、冲击系数： 考虑车辆活载对桥梁的动力作用，计算杆件内力时应乘一个大于1的冲击系数1 ，其值可按规范采用。
- -桁梁桥的活载发展均衡系数；
mk - -每片纵梁的横向分布系数。
(二)：中间横梁的内力计算
支点反力：D D p 1 Dk 最大弯矩：M D a 式中： D p - -纵梁双孔恒载反力D p p D pl； Dk - -纵梁双孔活载反力Dk mk k0.5 D mk k0.5 l； 1 - -计算的冲击系数，公式中l应为两倍纵梁跨长； a - -纵梁至横梁支点的距离； p、、mk、k0.5 - -与纵梁内力计算相同。
2、根据理论公式计算桁梁自重：
任一杆件的理论截面积A是： A k k p p主 p联 p面 /


式中：k、p - -等代荷载及单位长度恒载自重； k - -该杆件影响线的最大面积； p - -该杆件影响线面积的代数和。 以各杆件重量之总和作为主桁架单位长度的重量： p主 li k p p主 p联 p面 l k


p主
l
i
l

k
k p p联 p面


p
li
- -构造系数，即杆件实际重量包括节点板、缀板和隔板等与理论重量之比值： 弦杆 1.7；受压腹杆 1.8 ~ 2.0；受拉腹杆 1.5 ~ 1.7；下承式桁架的平均结构系数 1.8
d
以N d 表示斜杆内力，N s 表示弦杆内力。 注意到 d N d / Ad， s N s / As 则：N d N s Ad cos 2 As
式中：Ad - -平纵联斜杆的毛截面积； As - -弦杆的毛截面积； 《桥规》采用了比较精确的算式，其公式为： Ns Ad cos 2 Nd As 1 2 Ad sin 3 Ad cos3 Ap As 式中：Ap - -横撑的毛截面积。
由V会引起下弦杆的附加轴向力，如右图d )： V cos 则下弦杆内的轴向力NW
六：钢桁梁的挠度与预拱度及横向刚度 (一)：桥梁挠度
N1 N 0 l EA 式中：N1 - -单位集中荷载作用在跨中时使各杆件所产生的内力； f1 N 0 - -沿全跨有10kN / m的均布荷载时，使各杆件所产生的内力； l、A - -桁架各杆的长度和毛截面积； E - -钢材的弹性模量。 静活载所产生的跨中挠度为： f k k0.5 f1
4、荷载作用下的主桁架杆件内力：
恒载所产生的内力：N p p p 式中：p - -每片主桁的均布恒载。
活载所产生的内力(例如荷载组合Ⅰ时) N k c 1 mc k k m人 p人 k 式中： 1 - -活载冲击系数； c - -活载发展均衡系数；mc - -车辆横向分布系数； k - -车辆荷载强度；m人 - -人群横向分布系数；p人 - -人群荷载强度。
2按杆件的内力计算：
当主桁腹杆内力较小时，《桥规》容许其连接螺栓数可按1.1 倍的杆件内力与75%的杆件净面积强度二者中的大值进行计算。 N n T1
2、弦杆拼接计算：
拼接板上拼接螺栓数量一律按拼接板的承载能力计算。 对于受拉杆件，不论在节点中心或节点外拼接： Aj 1.1A j 对于受压杆件： 1.11 Am 1 0.9 1 Am 在节点中心拼接时： 1.1Am 在节点外拼接时：Am
kN / m kN / m
式中：W - -单位面积上的风力强度； h、h1、h2、h3 - -分别为主桁、列车、桥面、桥面系的高度。
2、纵联与主桁共同作用：
近似地：d S cos 根据虎克定律，斜杆截面的平均应力 d 为： E d E S cos d d S E S s d S cos d s cos 2
杆件内力：N N p N k
三：桥面系计算 (一)：纵梁内力计算
跨中弯矩：M M p 1 M k 支点弯矩：M 0 0.6 M 支点反力：Q Q p 1 Qk 1 2 pl 8 1 M k - -静活载跨中弯矩，M k mk k0.5 M mk k0.5 l 2 8 1 Q p - -恒载支点反力，Q p p Q pl 2 1 M k - -静活载支点反力，Qk mk k0 Q mk k0 l 2 p - -每片纵梁的计算恒载； 式中：M p - -恒载跨中弯矩，M p p M 0.5的换算均布活载； k0、k0.5 - -为影响线长度等于l、顶点位置分别为0、 l - -纵梁跨长； 1 - -计算的冲击系数；