钢板梁桥

2
2

1 ； ；R 0.9 0.1 0 0
2 2
2E 2E t t ； cr k k cr 121 2 b 121 2 b
k 23.9
2 a / b ＞1 5.34 4.00 / a / b ； k 2 a / b ＜1 4.00 5.34 / a / b ；
通常，直接承受集中力的翼缘板与加劲肋的连接应该采用全熔透焊，腹板以及间接承受 集中力的翼缘板与加劲肋的连接采用角焊缝。
2、中间横向加劲肋： i）、按中国公路钢桥规范：为了防止腹板剪切失稳，腹板高厚比 hw / tw ≥60 时，应 该设置中间横向加劲肋，横向加劲肋的间距应该满足下式要求，并且不得大于2m。
2
2
横向加劲肋主要是为了防止腹板剪切失稳，设计时取νB =1.25，同时忽略压应力不均匀 的影响，由加劲肋或翼板围成的局部板件稳定，偏于安全按各自板件的最大压应力计算。 将σcr和τcr的计算式带入上式中，可以得到不设纵向加劲肋时，横向加劲肋的间距a应该 满足下式：
2 2 b a 1 ； ＞1 2 100t 345 77 58 b / a b 4 2 2 b a 1 1 ； 2 100t 345 b 58 77 b / a 4
一段纵向加劲肋
二段纵向加劲肋
当设置二段纵向加劲肋时，加劲肋的位置距受拉翼缘分别为0.86b和0.64b，假设纵向加劲肋处的压 应力为0.28σ，根据靠近受拉侧的腹板局部板件的稳定，可得横向加劲肋的间距应该满足下式要求：
2 2 b a 1 ； ＞0.64 2 100t 3000 187 58 b / a b 2 4 2 b a 0.64 1 ； 2 100t 3000 140 77 b / a b 日本《道路桥示方书》规定：横向加劲肋截面对腹板中线的惯性矩（两侧对称设置）、或者横向加 劲肋截面对腹板与加劲肋的焊接线的惯性矩（单侧设置），不应小于： 4
2 2
3 1 4k 1
1 k 1
2
2

2

2
3 2 4k 2 3 3 4k 3
2 k 2 3 k 3
将各符号展开带入腹板稳定公式，并且引入复合应力作用下腹板板件稳定安全系数νB： 4 .3
B 1 .25 0 .30 0 .15 e
1 .25
可以求得腹板板件满足稳定要求时宽厚比应该满足的条件为：
2 3 B 0 1 t 2 k 425R 4k 4k b 2
I t 3h t
3 0 w
同时，其每侧加劲肋的伸出肢肢宽不宜小于40+h0/30（mm）,肢厚不宜小于肢宽的 1/15 美国AASHTO规定：横向加劲肋截面对腹板中线的惯性矩，不应小于：
3 I t Jh0t w
式中：J max 0.5,2.5hi / t w 2 ，hi为腹板纵向加劲肋间距或纵向加劲肋至翼板的距离；

2

作业：如果假设腹板在弯矩和剪力共同作用下，σ=0.7[σ]、φ=-1、η=0.35、 （a/b）=1，由上式求得Q345和Q235钢材时，腹板满足稳定要求的最小板厚（t/b）? 同理，腹板在纯弯状态下， σ=0.85[σ]、φ=-1、η=0，由上式求得Q345和Q235 钢材时，腹板满足稳定要求的最小板厚（t/b）? 腹板在纯剪状态下， σ0=0、φ=-1、引入腹板剪切稳定安全系数νB =1.25，由上 式求得Q345和Q235钢材时，腹板满足稳定要求的最小板厚（t/b）?
b 局部承压容许应力
ii）、竖直方向应力：
2 RV c As Bev t w 式中：
c 轴心受压容许应力；Bev 腹板竖直方向应力有效计算宽度，如图所示： bs＜30t w bs 30t w； Bev bs 30t w 60t w；
当钢板梁桥腹板宽厚比不满足上式时，腹板由稳定控制设计。 根据腹板的剪切稳定要求可以得到不设加劲肋时腹板的最小厚度，如下表所示：
横向和纵向加劲肋的设置与最大腹板高厚比 hw /
规范 钢材种类 不设竖向和纵向 仅设横向加劲肋 加劲肋
tw
横向加劲肋和二 段纵向加劲肋
横向加劲肋和一 段纵向加劲肋
中国公路钢桥 中国铁路钢桥
n k n
2
2

2
b n 1 t b b
425 R n 1 2
B n 1 n
1 n 1 4 k n 1
3 n 1 n 1 4k k n 1 n 1
2

2

2
bn t b b 源自 222
425 R n 2
2
Bn n 1
1 n 4 kn
3 n 4k n
这种方法，纵向加劲肋必须满足最小刚度要求，但设计计算较为简单，因此被多数国家采用，下面 介绍的最小刚度要求即为该设计方法。
中国公路钢桥规范：采用单一板块的最小极限强度作为腹板极限抗剪强度的设计方法。 它规定：腹板两侧对称设置纵向加劲肋时，纵向加劲肋截面对腹板中线的惯性矩，或单 侧设置纵向加劲肋时，纵向加劲肋截面对腹板与加劲肋的焊接线的惯性矩，不应该小于：

（二）、横向加劲肋：
按所起的作用不同，横向加劲肋可以分为两类： 一类是设置在主梁支点之间，主要用于防止腹板剪切失稳的横向加劲肋，称为中间加劲肋； 一类是设置在主梁支承处以及外力集中处的横向加劲肋，它们除了防止腹板剪切失稳外，还要承受 集中力，防止局部屈曲或应力集中，称为支承加劲肋。
Q235 Q345 ---SS400,SM400
70 60 50 70 60 57 50
160 140 140 152 130 123 110
280 240 250 256 220 209 118
---------310 310 294 262
日本公路钢桥
SM490 SM520,SM490Y SM570
提高腹板稳定临界应力的方法主要有：增加板厚和设置加劲肋。设置加劲肋，效果更加显著。 设置横向加劲肋和纵向加劲肋的腹板，在正应力和剪应力作用下，有可能出现两种失稳模态： 1、当加劲肋的刚度相对腹板厚度较小时，失稳状态下随同腹板的面外变形加劲肋产生弯曲； 2、当加劲肋的刚度相对腹板厚度足够大时，加劲肋可以约束腹板的面外变形，失稳状态下，加劲肋 对腹板起到支承作用，失稳模态在加劲肋处形成节线。
第四章：钢板梁桥
四、主梁腹板与加劲肋：
（一）、腹板的强度与稳定： 在弯矩和剪力作用下，腹板同 时存在弯曲正应力σ和剪应力 τ，腹板不仅要满足强度要求， 还要满足稳定的要求。
应力控制设计时翼板最小面积
日本道路桥示方书 中的腹板稳定公式为：
腹板的强度要求：

2
3
2
1 . 1

3 0 1 0 2 R 4 4 cr cr cr 式中各符号的意义见右上图和以下各式：
1、支承横向加劲肋：钢板梁在支承处及外力集中处应该设置成对的横向加劲肋。
支承加劲肋直接承受支座反力的作用，不仅需要验算支承垫板处腹板和加劲肋的直接承受压力，而 且必须计算腹板和加劲肋中的竖向应力。
i）、支点处承压应力：
b
RV b As Bebt w
式中： RV 支座反力 As 竖向加劲肋的净截面积； Beb 腹板有效宽度；考虑支点板的45的扩散作用Beb B 2t f
横向加劲肋的间距 : 950t w a

横向加劲肋应该有足够的刚度，即当板梁达到极限承载状态时，它应能成为腹板屈曲变 形波的波节。否则，腹板承载能力必须折减。不同的规范对横向加劲肋的刚度做出规定： 中国公路钢桥规范规定：腹板两侧对称设置横向加劲肋时，横向加劲肋截面对腹板中线 的惯性矩、或者腹板单侧设置横向加劲肋时，横向加劲肋截面对腹板与加劲肋的焊接线 的惯性矩，不应小于：
当设置纵向加劲肋时，一般情况下，靠近受拉侧的腹板局部板件高度最大，较容易出现 剪切失稳。仅设置一段纵向加劲肋时，加劲肋的位置距受拉翼缘0.8b，假设纵向加劲肋 处的压应力为0.6σ，可得横向加劲肋的间距a应该满足下式要求：
2 2 b a ； ＞ 1 0.8 2 b 100t 900 b a 120 58 / 2 4 2 b a ； 0.8 1 2 100t 900 90 77 b / a b 4
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h0 腹板净高度； t w 腹板的厚度；
日本《道路桥示方书》规定：同时承受压应力σ和剪应力τ的四边简支板的稳定验算公式为：
1 cr cr B 式中： B 稳定安全系数
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3 h0t w It V ,req 11 2 式中： V ,req 8.0h0 / a
3、纵向加劲肋：主要作用是防止腹板在弯曲压应力作用下的弯压失稳。
①纵向加劲肋的设置方法：纵向加劲肋可以与横向加劲肋设置在腹板的同一侧，或设置在不同侧
②、纵向加劲肋的设计方法：
方法一、要求腹板的失稳荷载要大于翼板的屈服荷载，纵向加劲肋有足够刚度，当腹板 达到极限承载状态时，它应能成为腹板屈曲变形波的波节，以腹板加劲肋围成的局部失 稳荷载作为判断标准
对于失稳模态在加劲肋处形成节线，可以将腹板近似简化成下图所示的由加劲肋或翼板 围成的单个四边简支板计算：
对于分离出来的每一个局部板件，均应满足下式：
t b1 B 1 0 1 1 2 b b 425 R1 4 k 1 2 2 t b 1 2 2 B2 1 2 b b 425 R 2 4 k 2 2 2 b 3 B 3 2 1 3 t 2 b b 425 R 3 4 k 3