第一章 第二节 钢桁梁桥

图11 内插式节点板模型图
c.整体式：该结构形式在节点外拼接，施工方便，受力较 好；但焊接工作量大，且焊接残余变形不易矫正。
图12 整体式节点板
图 13
几 种 典 型 的 整 体 式 节 点
节点构造设计要求：
各杆件重心轴交汇于一点；(避免偏心荷载引起附 加应力)
联结铆钉及高强螺栓数量足够且对称布置，钉群
见下页节点示意图
图6 武汉长江大桥节点构造图
（3）压杆的稳定要求（即板件宽厚比）
压杆中的钢板应该有足够的稳定性，避免板件发生翘曲 而丧失局部稳定。压杆板件的宽厚比在容许值范围内，可 以保证压杆整体失稳前不出现局部失稳现象。
b b
b、δ——分别为板件的宽度和厚度。
（3）
下承式桁架一般不宜小于(1/20~1/17)l；对于上承式桁梁 桥， 主桁间距不宜小于（1/16~1/14)l，l为计算跨径。

我国简支钢桁梁标准设计图式
连续桁梁桥的尺寸确定
• （1）连续桁梁桥通常做成2~3跨，不超过3跨。
∵ 跨径过大，温度位移过大，伸缩缝构造复杂， ∴ 为了避免温度影响过大，使得桥面位置分类
• 上承式、下承式、公铁两用桥
图(c)- (e)为上承式桁架，(d)较少采用，端竖杆要承受较大支承反 力，用料太多。最常用的是(c)，小跨径的也可做成(e)。
上承式和下承式钢桁梁桥的选择：
（1）桥下净空不受限制时，采用上承式桁梁桥可以减小桥墩 高度，既经济又安全； （2）当桥下净空受限制时，也常采用下承式桁梁桥。 （3）当建筑高度足够时，中小跨径的桥梁一般都采用上承式 桁梁桥： 上承式桁梁桥在构造方面，尤其是行车部分，要简单； 上承式桁梁桥主桁间距可比下承式的小，从而桥墩和桥台的 宽度可比下承式的小； 上承式美观，行车视野好； 在加固和改建道路时，上承式的要比下承式的容易。
组成的又叫组合跨。 • 悬臂桁梁桥一般设置为奇数跨，容易布置铰，保证整个 结构为静定结构。 • 跨长布置： 伸臂长:锚跨 = 1/4 ~1/3; 组合跨:锚跨 = 1.1 ~1.4。 其中，伸臂长与锚跨之比是为了节约钢材，降低成本； 组合跨和锚跨之比选择得当可以使弦杆内力均匀。 • 悬臂桁梁有平行弦桁架和阶梯形桁架（外形与弯矩图基 本相符）。
节点板定义：刚性节点桁架中，把交汇在节点处的各杆件
联结在一起的钢板。
节点板构造：
a. 外贴式 b. 内插式 c. 整体式
图 9 无 锡 兴 唐 桥
a. 外贴式：节点板位 于各杆件的外侧，弦杆 可连续通过。（常用）
图 10 外 贴 式 节 点 板 透 视 图
b. 内插式：节点板插入到弦杆腹板位置，为此，弦杆的 腹板在节点范围要切断，并采用连接盖板与内插节点板联 结。（少用）
内倾式斜杆体系、再分式体系等。 按照上下弦杆是否平行分：折线形桁架、平行弦桁架和分段平行 弦桁架。
常 见 的 主 桁 几 何 图 式
图(a)表示的几何图式称为三角形腹杆体系，它是在华伦桁架 （Warren Truss，即该图中去掉所有竖杆后的桁架形式）的基础上添 加竖腹杆，再分形成的。这种桁架构造简单，适应设计的定型化，有 利于安装制造。 图(b)所示桁架为豪式(Howe)桁架，在竖向荷载作用下，竖杆比(a) 竖杆受力大，斜杆大多受压，对杆件的局部稳定性不好，较少采用。
回转半径: 其大小与截面的形心轴有关，是截面展开程度
的直接度量。
i
I A
H形 钢截 面尺 寸 —— 截面惯性矩； —— 截面总面积。 型号 尺寸 mm
I A
(1)
H
18 28b 32a 32b 180 280 320 320
B
94 124 130 132
图4
桁梁杆件截面形式（箱形）
箱形截面特点： a. 对两个主轴的回转半径相近，承受纵向压力时比H形 为佳；闭口截面，力学性能更好； b.为保证竖板和水平板的局部稳定性，杆件内必须设置 横隔板，间距为3~4m; c.构造较复杂，制作较麻烦，桁梁桥中较少采用。
• （2）3跨连续桁梁可做成不等跨，边跨:中跨= 1:1.15~1:1.25。
正负弯矩大致相等，充分利用材料，节约成本。
• （3）连续桁梁桥的桁高一般小于简支桁梁桥。
公路连续桁梁桥：h=（1/10~1/8)l;
铁路连续桁梁桥：h=（1/7~1/6.5)l。
悬臂桁梁桥的尺寸确定
• 悬臂桁梁由锚跨、伸臂或悬挂跨组成，悬挂跨和伸臂
第一章 钢梁桥 ——钢桁梁桥
§1-1 钢桁梁桥的定义及分类
§1-2 钢桁梁桥的组成及受力特点
§1-3 主桁架的分类及尺寸确定
§1-1 钢桁梁桥的定义及分类
钢桁梁桥——主梁是由位于多个平面内的钢桁架连接 形成整体稳定结构，来承受荷载作用的空腹式受弯结构。
无锡兴唐桥
钢桁梁桥的分类：
按照主桁的支承方式不同，分为简支钢桁梁桥、连续钢桁 梁桥和悬臂钢桁梁桥； 按照桥面位置不同，分为上承式、下承式钢桁梁桥。
按照承受荷载的性质分类
• 铁路桁梁桥、公路桁梁桥。
武汉长江大桥
公铁两用
下承式钢桁梁桥模型图
主桁架尺寸的确定
主桁的主要尺寸是指：桁高、节间长度、斜杆倾度及 两主桁的中心距，这些尺寸的拟定对于桥梁的经济技术指 标有重要作用。 (1)桁高
主要由最少用钢量、刚度条件、建筑界限要求来确定。

经济桁高：按照主桁用钢量最少的经济条件来确定桁高。 主桁用钢量主要反映在弦杆和腹杆与桁高的关系上，一般 简支桁梁桥的经济梁高为跨径的1/6.5-1/6。
纵向联结系：联结各片主桁成为稳定的空间结构；（上、下平纵联）
联结系
横向联结系：增强桥梁抗扭刚度，使各片主桁共同受力；（端、中横联）

桥道系—— 提供行车桥面，指桥面、纵梁、横梁及其联结系统。
（纵梁+横梁+桥面板 或 纵肋+横肋+钢桥面）
下 承 式 钢 桁 梁 桥 组 成 部 分
受力特点
（1）在竖向荷载作用下 荷载通过桥面传给纵梁，由纵梁再传给横梁，横梁把荷载传给主桁 节点，然后通过主桁的受力传给支座，最后由支座传给墩台及基础。 （2）在水平荷载作用下 上、下水平联 主桁弦杆 桥门架（或端横联） 支座 基础 。
图18 闭口纵肋桥面板
图19 开口纵肋构件构造图
图20 开口纵肋构件构造图
§1-6 桁梁桥的疲劳与稳定问题
桁梁桥的杆件在荷载作用下常发生的三种破坏 方式为：
① 受拉杆件的强度破坏（屈服） ② 受压杆件的失稳（屈曲） ③ 重复拉压构件的疲劳开裂 桁梁桥的杆件屈曲类型：弯曲屈曲、弯扭屈曲 桁梁桥的整体失稳类型：面内失稳（平面失稳） 面外失稳（侧倾失稳）
横联细部实例图
下承式各组成部分拆分图
§1-3 主桁架的分类及尺寸确定
主桁架的分类
按照腹杆体系的不同分类
按照主桁架的形式分类
按照上下弦杆是否平行分类
四种 分类 方式
按照桥面相对主桁架的位置不同分类
按照承受荷载的性质不同分类
按照支承形式不同分类
主桁架的分类
按主桁架的形式分类
•
•
按照腹杆体系的不同分类：三角形腹杆体系、外倾式斜杆体系、
根短斜杆即可形成。
铁路钢桁梁桥需要设置，公路钢桥常可不设。
三、桥面系的构造
组成：桥面板、桥面系梁 分类：钢筋砼桥面系、钢桥面系 钢桥面系 组成：纵肋、横肋、钢桥面板 特点：自重轻、极限承载力大 种类：闭口截面纵肋、开口截面纵肋
图17 钢桥面板示意图
闭口肋：焊接量和焊接变形小；抗扭刚度大；节省钢材。 横肋常用倒T形截面，为纵肋高的2~3倍。
b ——容许宽厚比，见《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）；

三、缀条、缀板
组合杆件的各肢翼通常用缀件（缀条、缀板）联结。 作用：保证组合杆件各肢翼的共同作用和具有足够的刚度， 增加组合杆件的整体性，增加截面的抗扭性能。并承受绕虚 轴弯曲时产生的剪力。
图7 缀条和缀板示意图 （a）实腹式 (b) 格构式
形式：
缀条：三角式和斜撑式，通常采用角钢或者扁钢； 缀板：通常采用钢板，其尺寸按照构造要求决定。
图 8
缀 条 及 缀 板 示 意 图
§1-5 桁梁节点、联结系及桥面系的构造
一、桁梁节点构造与设计要求 节点：连接位于主桁、纵联、横联三个正交平面内的杆件。
2. 双壁式截面：多用于主桁架杆件，主要分为H形截面和 箱形截面。
H形截面特点：
图3 桁梁杆件截面形式（H形）
a. 构造简单，制作、安装方便； b. 截面绕实轴的回转半径比绕虚轴的回转半径小很多，用 作压杆时容许应力折减大，不经济； c. 适用于内力不很大及长度不很长的压杆； d. 我国现有桥梁中应用最多。
钢板梁——竖向加劲肋
1、桁梁桥的组成及其作用？ 2、主桁架尺寸确定？
第一章 钢梁桥 ——钢桁梁桥的构造设计
§1-4 桁梁杆件的截面形式与尺寸 §1-5 桁梁节点、联结系及桥面系构造 §1-6 桁梁桥的稳定与疲劳问题
§1-4 桁梁杆件的截面形式与尺寸
一、桁梁杆件的截面
1. 单壁式截面：只有一个肢翼，只用于内力较小或者次 要杆件上。
对于特大跨度的桥梁，为同时满足以下条件：
1、适应桥梁工厂节间长度为8m的制造设备； 2、保持斜杆适当的倾斜度，避免节点板过大或过高导致构造复杂； 3、桁梁桥的竖向刚度要求。
图(g)和图(h)可以作为大跨度或特大跨度桁梁图式，图(g)称为再分式， 图(h)称为米子形。
按支承形式分类
• 简支桁梁桥、连续桁梁桥、悬臂桁梁桥。
用交叉式体系的纵向联结系。
图14 下承式桁梁桥
图15 拱桥纵向联结系腹杆体系
（二）横向联结系及桥门架
中横联至少应每隔两个节间设置一个。
有交叉式、三角式、菱形体系等。
常见的上承式桁梁桥横向联结系形式如图1.2-20。 下承式桁梁桥的横向联结系 a. 应设置在行车净空以上； b. 桥门架：一般设置在端斜杆平面内。 原因：为了使得上平联所受到的水平荷载有效地经由桥门架 直接传给支座。
图16 横向联结系及桥门架构造
（三）制动联结系
原因：考虑到列车在行驶时候因变速引起的制动力或牵引
力经由钢轨或桥枕传给纵梁，由纵梁传给横梁，横梁因为纵梁
的带动而引起过大的水平挠曲。为了减少横梁所受到的水平弯 矩，将制动力从主桁节点传给弦杆，然后传给固定支座，一般 在跨中设置制动联结系。 构造：通常在纵横梁交点及纵向联结系斜杆交点间加设4
图5 箱形截面杆件安装下面板、横隔板
۞ 横隔板的布置不需要计算，沿杆件3~4m设置一道， 每一安装元件不得少于两块，并靠近两端设置。
二、 桁架杆件的截面尺寸
（1）杆件长细比
即杆件的计算长度与回转半径之比，计算长度与杆件端部的 连接方式有关；回转半径的大小等于惯性矩除总面积后再开平方。
过分柔细的杆件在搬运和拼装时容易弯曲，桥面上通过活载 时也会产生很大的振动，因此杆件长细比需要符合规范规定的容 许最大长细比。

i
l
i I A
（2）
（2）杆件的截面高度和宽度
高度：弦杆不大于1/10节间长度 腹杆不大于1/15腹杆长度 原因：由于节点刚性的影响，随着截面高度的加大， 杆 件中次应力会增加，影响桁架的受力分布。 宽度：同一节点处各杆件尺寸应该一致，方便节点交汇 处联结，并且还应考虑节点铆钉或螺栓联结时所需要的宽度。
巴拉德大桥
金沙江大桥
钢桁架（梁桥）的特点：
节省钢材、减轻结构自重； 刚度大、跨越能力强； 行车通透性好； 杆件和节点较多，制造较为费工。
§1-2 桁梁桥的组成及受力特点
组成
组成部分：主桁、联结系、桥道系
下承式桁梁
上承式桁梁
作用：


主桁—— 主要的承重结构，由上、下弦杆及腹杆组成；
中心尽量与杆件重心轴重合； 各杆件端部尽量靠拢，控制节点板最小； 避免狭缝与夹角； 尽量用机器样板布孔；
二、桁梁联结系的构造
（一）纵向联结系的腹杆体系
三角式、菱形、交叉式及K形体系等。 交叉式体系的节点与弦杆联结的节点相同，使得弦杆变
形均匀，不受弯曲。因此我国铁路桁梁桥标准设计图中均采
(2)节间长度
直接影响到斜腹杆倾角和桥道梁跨径。

合理节间长度：(0.6-0.8)h(带竖杆三角形体系)、(1.0-1.2)h(纯三角形
腹杆体系)。
(3)斜杆倾度
影响节点构造及竖杆受力。

根据设计经验，斜杆与竖直线的夹角在30°~ 50° 之间。
(4)主桁架的横向间距
主桁架的横向间距由横向刚度和稳定性决定。