桥梁工程-钢梁桥的设计
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断裂控制部分
桥梁辅助结构 Q235-B.Z
《碳素结构钢》（GB/T 700）
Q345c
《低合金结构钢》 （GB/T 1591）
表6-2 钢材的基本容许应力
6.1.3钢桥的主要类型
从钢桥的主要承重结构的受力和传力方式来看， 可归纳为梁式钢桥、拱式钢桥和组合体系钢桥。 1. 梁式钢桥 梁式钢桥是主要承受弯矩和剪力的结构，其力学 特征是在竖向荷载作用下，截面产生弯矩和剪力。 按照支承方式不同，可分为简支梁桥（图6-1）、 连续梁桥（图6-2）和悬臂梁桥（图6-3）。
公路钢桥的发展也是突飞猛进，1996年建成通车的长江三 峡西陵大桥是中国人自己设计建造的第一座全焊钢箱梁公 路桥。2007年建成通车的主跨1018m的苏通长江大桥、 2008年建成的主跨552m的重庆朝天门长江大桥、2007年 合拢的主跨1650m的西堠门跨海桥分别成为我国已经建成 的斜拉桥、拱桥、悬索桥的跨度之最。
例如：铁路钢桥用钢材交货条件明确规定： Q235q、Q345q应热轧状态交货，Q370qD、 Q370qE、Q420qD Q420qE均应正火状态交货；
Q370QE钢板实物的冲击韧性交货条件为：-40℃ 时的冲击功，板厚小于等于24mm不低于100J, 板 厚大于24mm不低于120J；
Q420qE钢板实物的冲击韧性交货条件为：-40℃ 时冲击功不低于120J。
北京交通大学土木建筑工程学院
（3）工业化制造程度高。钢构件多在工厂加工，受环境影 响小、易控制、精度高、能大批生产、质量有保证、工业 化程度高。
（4）运输方便、安装速度快、施工工期短。通常，钢桥是 由小构件运至现场拼装而成的，便于运输，便于无支架安 装施工，相对于混凝土结构可缩短工期。
（5）钢桥构件易于修复和更换。
上世纪60年代中期，在中国西南成昆铁路建设中， 由科研、设计、施工、制造单位组成了栓焊梁战 斗组，系统地研究了栓焊钢桥建造技术，编制了 我国最早的《栓焊钢梁设计暂行办法》，并以此 为指导，在成昆线上建成了44座不同形式的栓焊 钢桥，结束了中国铆接钢桥的历史，开创了中国 栓焊钢桥技术发展的新纪元。
上世纪90年代以来，在铁路桥梁方面，1993年使用国产 15MnVNq钢建成了主跨214m的九江长江大桥（公铁两用 钢桁拱桥），2002年使用国产14MnNbq钢建成了的主跨 312m的芜湖长江大桥（公铁两用低塔斜拉桥），2009年 建成了主跨504m的武汉天兴州长江大桥已经建成（3片钢 桁主梁公铁两用斜拉桥），现在，主跨336m的南京大胜 关长江大桥（高速铁路钢桁拱桥）已经合拢，创造了我国 公铁两用桥的多项新纪录。
（6）钢桥的缺点主要有：不耐火、易受侵蚀，维护费用高； 杆件细长，稳定问题大；列车诱发的振动、噪声相对较大。
由于钢桥的诸多优点，特别是其结构的实际受力状况与理 论计算结果非常相符，准确可靠，遂成为近、现代桥梁建 造的我国8万多公里 的铁路线上，有8000多孔钢桥在服役，其中超过百年的老 龄钢桥有160多孔。
1907年建成的上海外白渡桥、1909年通车的兰州黄河老桥 等都已成为历史文物，受到保护。但早期的老龄钢桥大多 是外国人设计并建造的。
1934年～1937年，39岁的茅以升先生带领中国工程师设计 并监造了钱塘江大桥（主跨65.84m，全长1453m），开创 了我国自行建造钢桥的历史。
中国最早的钢桥制造厂是1894年建立的，已有一百多年的 历史。但是，直到上世纪50年代初期，桥梁工厂只有制造 铆接桥的技术。1956年，前苏联专家与中国技术人员合作， 在沈阳桥梁厂试焊成功第一孔24m焊接板梁，并生产了第 一批320孔24m焊接板梁桥，架设在石太线和湛江附近支 线上，这是我国第一次制造焊接桥。
6.1.2 钢桥用材
桥梁使用的钢材包括3类：
1. 制作桥梁杆件的钢板和型钢等结构钢。 2. 制作钢索和钢绞线的高强钢丝。 3. 制作钢支座的铸钢或锻钢。
我国钢桥杆件主要使用国产钢材碳素结构钢和低 合金结构钢，其机械力学性能及冲击韧性等指标 见《桥梁用结构钢》（GB/T714--2000）。
根据对冲击韧性的要求不同，Q235钢材分为A、B、 C、D四个等级，Q345钢材分为A、B、C、D、E 五个等级。其中A级钢没有冲击韧性的要求，很 少用于钢桥。B、C、D、E级钢的冲击韧性试验 温度分别为20℃，0℃，-20℃和-40℃，要求V形 缺口冲击功大于27J。按照桥梁钢国家标准，交货 质量控制非常严格。
第 6 章 钢梁桥
6.1 概述 6.2 钢板梁桥设计 6.3 钢板梁桥联结系设计 6.4 钢桁梁桥设计
6.1 概述
6.1.1 钢桥特点及发展 6.1.2 钢桥用材 6.1.3钢桥的主要类型
6.1.1 钢桥特点及发展
钢桥:主要承重结构及构件由钢材制造并拼接而成的桥梁 结构。 钢桥特点： （1）使用的材料性能好。钢材匀质、各向同性、强度高、 弹性模量大，塑性和韧性好、是理想的弹性体，又具有很 好的塑性。钢材不仅具备很好的力学性能，还具备很好的 加工性能。 （2）跨越能力大。虽然钢材容重大，但因其强度高，与钢 筋混凝土相比，在相同承载力条件下钢构件截面小，结构 自重反而轻，适合于建造大跨度桥梁。
1957年，借助前苏联专家的技术和材料，中国建造完成了 全长1155.5m、主跨128m的武汉长江公铁两用大桥。该桥 的建设培养了中国第一批钢桥设计、施工、制作、研究的 工程技术人员，为中国钢桥事业的发展奠定了基础。
1968年，中国人靠自己的技术和材料，自行设计 建造了正桥长1576m、铁路桥全长6772m、公路桥 全长4588m的南京长江公铁两用大桥。该桥主跨 160m，首次使用了国产的16Mnq钢。
铁路钢桥所用的基本材料见表6-1，桥梁用钢的基 本容许应力见表6-2。
表6-1 铁路钢桥的基本材料
名称
钢材牌 质量等
号
级
应符合的标准
Q235q
Q345q 钢梁主体结构
Q370q
Q420q
D级 D、E级 D、E级 D、E级
《桥梁用结构钢》 （GB/T714--2000）实 物交货条件见附录A。 Q420qD仅用于受压非
桥梁辅助结构 Q235-B.Z
《碳素结构钢》（GB/T 700）
Q345c
《低合金结构钢》 （GB/T 1591）
表6-2 钢材的基本容许应力
6.1.3钢桥的主要类型
从钢桥的主要承重结构的受力和传力方式来看， 可归纳为梁式钢桥、拱式钢桥和组合体系钢桥。 1. 梁式钢桥 梁式钢桥是主要承受弯矩和剪力的结构，其力学 特征是在竖向荷载作用下，截面产生弯矩和剪力。 按照支承方式不同，可分为简支梁桥（图6-1）、 连续梁桥（图6-2）和悬臂梁桥（图6-3）。
公路钢桥的发展也是突飞猛进，1996年建成通车的长江三 峡西陵大桥是中国人自己设计建造的第一座全焊钢箱梁公 路桥。2007年建成通车的主跨1018m的苏通长江大桥、 2008年建成的主跨552m的重庆朝天门长江大桥、2007年 合拢的主跨1650m的西堠门跨海桥分别成为我国已经建成 的斜拉桥、拱桥、悬索桥的跨度之最。
例如：铁路钢桥用钢材交货条件明确规定： Q235q、Q345q应热轧状态交货，Q370qD、 Q370qE、Q420qD Q420qE均应正火状态交货；
Q370QE钢板实物的冲击韧性交货条件为：-40℃ 时的冲击功，板厚小于等于24mm不低于100J, 板 厚大于24mm不低于120J；
Q420qE钢板实物的冲击韧性交货条件为：-40℃ 时冲击功不低于120J。
北京交通大学土木建筑工程学院
（3）工业化制造程度高。钢构件多在工厂加工，受环境影 响小、易控制、精度高、能大批生产、质量有保证、工业 化程度高。
（4）运输方便、安装速度快、施工工期短。通常，钢桥是 由小构件运至现场拼装而成的，便于运输，便于无支架安 装施工，相对于混凝土结构可缩短工期。
（5）钢桥构件易于修复和更换。
上世纪60年代中期，在中国西南成昆铁路建设中， 由科研、设计、施工、制造单位组成了栓焊梁战 斗组，系统地研究了栓焊钢桥建造技术，编制了 我国最早的《栓焊钢梁设计暂行办法》，并以此 为指导，在成昆线上建成了44座不同形式的栓焊 钢桥，结束了中国铆接钢桥的历史，开创了中国 栓焊钢桥技术发展的新纪元。
上世纪90年代以来，在铁路桥梁方面，1993年使用国产 15MnVNq钢建成了主跨214m的九江长江大桥（公铁两用 钢桁拱桥），2002年使用国产14MnNbq钢建成了的主跨 312m的芜湖长江大桥（公铁两用低塔斜拉桥），2009年 建成了主跨504m的武汉天兴州长江大桥已经建成（3片钢 桁主梁公铁两用斜拉桥），现在，主跨336m的南京大胜 关长江大桥（高速铁路钢桁拱桥）已经合拢，创造了我国 公铁两用桥的多项新纪录。
（6）钢桥的缺点主要有：不耐火、易受侵蚀，维护费用高； 杆件细长，稳定问题大；列车诱发的振动、噪声相对较大。
由于钢桥的诸多优点，特别是其结构的实际受力状况与理 论计算结果非常相符，准确可靠，遂成为近、现代桥梁建 造的我国8万多公里 的铁路线上，有8000多孔钢桥在服役，其中超过百年的老 龄钢桥有160多孔。
1907年建成的上海外白渡桥、1909年通车的兰州黄河老桥 等都已成为历史文物，受到保护。但早期的老龄钢桥大多 是外国人设计并建造的。
1934年～1937年，39岁的茅以升先生带领中国工程师设计 并监造了钱塘江大桥（主跨65.84m，全长1453m），开创 了我国自行建造钢桥的历史。
中国最早的钢桥制造厂是1894年建立的，已有一百多年的 历史。但是，直到上世纪50年代初期，桥梁工厂只有制造 铆接桥的技术。1956年，前苏联专家与中国技术人员合作， 在沈阳桥梁厂试焊成功第一孔24m焊接板梁，并生产了第 一批320孔24m焊接板梁桥，架设在石太线和湛江附近支 线上，这是我国第一次制造焊接桥。
6.1.2 钢桥用材
桥梁使用的钢材包括3类：
1. 制作桥梁杆件的钢板和型钢等结构钢。 2. 制作钢索和钢绞线的高强钢丝。 3. 制作钢支座的铸钢或锻钢。
我国钢桥杆件主要使用国产钢材碳素结构钢和低 合金结构钢，其机械力学性能及冲击韧性等指标 见《桥梁用结构钢》（GB/T714--2000）。
根据对冲击韧性的要求不同，Q235钢材分为A、B、 C、D四个等级，Q345钢材分为A、B、C、D、E 五个等级。其中A级钢没有冲击韧性的要求，很 少用于钢桥。B、C、D、E级钢的冲击韧性试验 温度分别为20℃，0℃，-20℃和-40℃，要求V形 缺口冲击功大于27J。按照桥梁钢国家标准，交货 质量控制非常严格。
第 6 章 钢梁桥
6.1 概述 6.2 钢板梁桥设计 6.3 钢板梁桥联结系设计 6.4 钢桁梁桥设计
6.1 概述
6.1.1 钢桥特点及发展 6.1.2 钢桥用材 6.1.3钢桥的主要类型
6.1.1 钢桥特点及发展
钢桥:主要承重结构及构件由钢材制造并拼接而成的桥梁 结构。 钢桥特点： （1）使用的材料性能好。钢材匀质、各向同性、强度高、 弹性模量大，塑性和韧性好、是理想的弹性体，又具有很 好的塑性。钢材不仅具备很好的力学性能，还具备很好的 加工性能。 （2）跨越能力大。虽然钢材容重大，但因其强度高，与钢 筋混凝土相比，在相同承载力条件下钢构件截面小，结构 自重反而轻，适合于建造大跨度桥梁。
1957年，借助前苏联专家的技术和材料，中国建造完成了 全长1155.5m、主跨128m的武汉长江公铁两用大桥。该桥 的建设培养了中国第一批钢桥设计、施工、制作、研究的 工程技术人员，为中国钢桥事业的发展奠定了基础。
1968年，中国人靠自己的技术和材料，自行设计 建造了正桥长1576m、铁路桥全长6772m、公路桥 全长4588m的南京长江公铁两用大桥。该桥主跨 160m，首次使用了国产的16Mnq钢。
铁路钢桥所用的基本材料见表6-1，桥梁用钢的基 本容许应力见表6-2。
表6-1 铁路钢桥的基本材料
名称
钢材牌 质量等
号
级
应符合的标准
Q235q
Q345q 钢梁主体结构
Q370q
Q420q
D级 D、E级 D、E级 D、E级
《桥梁用结构钢》 （GB/T714--2000）实 物交货条件见附录A。 Q420qD仅用于受压非