简支钢板梁和钢桁梁桥

横 向 框 架
次 应 力 效 应
五、桁架杆件内力计算要点



主桁杆件内力（杆件内力影响线 →恒载、活载加载→杆件截面选 择→验算） 纵、横梁内力（按两端简支计算） 横向附加力（风力、列车横向摇 摆力等）产生的内力（计算对象 为平纵联和桥门架） 纵向水平力（制动力或牵引力） 产生的内力（计算对象为下平纵 联和下弦杆）
铁路结合梁桥构造图
抗剪器（剪力键）
桥例：石家庄南二环钢箱结合梁公路桥
最大跨度96m，开口钢箱 Φ22×170剪力钉 1999年竣工

二、上承式板梁桥的计算
结构－由主梁、上平纵联和下平纵联、端横联和中间横联等组成 的空间结构 荷载－竖向荷载（恒载和活载）和横向荷载（包括风力、列车摇 摆力，在弯道桥则还有离心力） 简化计算方法－将桥跨结构划分为若干个平面结构，每个平面结 构只承受作用在该平面上的力。（竖向荷载由两片主梁承受，横 向荷载由上、下平纵联承受） 计算内容 板梁桥主要尺寸的拟定（计算跨度、主梁高度和主梁中心距） 主梁内力分析 应力（弯曲应力、剪应力、疲劳强度、焊缝应力、主应力等） 验算 梁的总体稳定和板的局部稳定验算 腹板加劲肋的布置及其应力、稳定性验算
钢桥安装：悬臂法
加强的临时杆件 吊机

主桁杆件截面形式及选择
上弦杆
下弦杆
杆件截面：H型和箱形 H型：构造简单，易于施焊，焊接变形较易控制， 截面对x-x轴的回转半径小；适于内力不很大和 长细比较小的压杆，常见型式 箱形：抗扭刚度大，制造较费工，适用于受力较 大的压杆或拉－压杆，特大跨度钢桁梁桥用
四、桁架内力分析原理
Biblioteka 精确分析 简化：空间结构→平面结构（考虑各平面结构之间的相互作用， 两平面结构所共有杆件的内力叠加）；节点：铰结 （半）刚性连接→铰接，计算内力的修正（以下三种情况） 主桁下弦杆伸长对 纵、横梁的影响
德国的一座高速铁路桥
桥例
Warren Truss Jacques Cartier Bridge in Canada
Newburgh-Beacon Bridge Newburgh, New York
桁架在桥梁中的应用
三、主桁的主要尺寸
桁高－经济高度，跨度的1/5~1/10，满足桥上净空要求 节间长度－一般为桁高的0.8~1.2倍 斜杆倾度－与竖直线的交角在30°~ 50°范围内为宜 主桁中心距－不应小于跨长的1/20，满足桥上净空要求 主桁尺寸与主桁图式有密切关系，各主要尺寸之间也相 互关联 标准设计－跨度为48、64、80m时，主桁采用三角形桁 架，桁高11m，节间长度8m，主桁中心距5.75m，斜杆 倾度在30°~ 50°范围内



作样－制作样板，样杆、样条 号料－利用样板、样杆、样条在选用的材料上划线，号孔（样冲） 切割－将号好的料用精密切割、手工氧切或剪切制成整备的零件 矫正－将切割好的零件，滚压整平，加工矫正（预处理工艺之一） 边缘加工－根据要求对零件的边缘进行刨或铣，使外观整齐美观 制孔－用覆盖式样板或立体式机器样板在零件上进行钻孔（全焊结 构无此工序） 组焊－将整备好的零、部件放入组装胎型中，用点焊组装成型 焊接－按规定的焊接方法和工艺施焊 整形－可用机械冷矫或用火焰热矫，矫正焊接残余变形 检验－对焊缝进行超声波和X光检查 试装－取有代表性的结构在工厂进行试拼装 最后喷沙除锈（可提前进行）、涂装、发送工地
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平行弦三角桁架
构造示例（主桁节点）
传统主桁节点
主桁整体节点，长东黄河 二桥，钢桁梁，跨度为 3×108m﹢9×96m，1999 年5月竣工
构造示例（传统节点）
构造： 1、重心 2、紧凑 3、缝隙 4、第一排栓孔 5、填板
构造示例（横梁与主桁节点的连接）
第四节 钢桥制造及安装
一、 钢桥制造
第三节 下承式简支桁架桥
一、简支桁架桥各组成部分及其作用

组成－桥面、桥面系、主桁、联结系和支座 桥面－明桥面（正轨、护轨、桥枕、护木、钩螺栓及 人行道 ）混凝土桥面板加道碴桥面，无碴无枕桥面 桥面系－纵梁、横梁及纵梁间的联结系 主桁－由上弦杆、下弦杆、腹杆（斜杆，竖杆）及节 点组成 联结系－水平纵向联结系（简称平纵联，分上平纵联， 下平纵联 ），横向联结系 支座－多采用钢支座，见第七章 传力途径－竖向：纵梁→横梁→主桁节点→主桁→支 座→墩台；横向：上平纵联→桥门架→支座；下平纵 联→支座
上承式板梁桥组成及横断面图
2、下承式板梁
主要承重结构－两片工字截面的板梁 联结系－设下平纵联，无上平纵联和横联，但加设肱板 桥面系－纵梁和横梁（与“桥面”的区别） 桥面－不是搁置在主梁上，而是搁置在桥面系的纵梁上。 特点 – 建筑高度h（自轨底至梁底）小； – 用料较多（增加了桥面系），制造也费工； – 由于较宽而无法整孔运送，增加了装运和架梁的工作 量。

栓接（高强度螺栓连接）

栓接是将已在工厂焊接好的杆件与部件运送到工地后，用高强度螺 栓拼装连接成钢桥整体。承压型和摩擦型。 摩擦式高强度螺栓连接 扭矩法拧紧工艺（手动、电动、气动扭矩扳手） 栓焊钢桥（早期：铆接；20世纪60年代：焊接栓接）
高强度螺栓（连接副）
1 高强度螺栓 ２高强度螺母 ３高强度垫圈 ４拼接板 5 杆件
电动扭矩扳手
铆接
销接
铆接
三、钢桥的结构形式




结构型式：各种桥式均可采用钢材作为建桥材料。 20世纪50~60年代，我国铁路桥梁多采用上承式简支钢板梁桥，跨度在 20~32m之间。60年代以后，从节约钢材出发，多采用钢筋混凝土与预应 力混凝土梁（跨度不大于32m）。 对于较大跨度（l=56~80m），在80年代及其以前，铁路桥均采用简支或 连续钢桁梁桥。所用材料和连接方式从开始的低碳钢和铆接逐步改为低 合金钢和栓焊连接。有标准设计可供使用。从80年代中期开始，对于 56~96m跨度范围，开始有用混凝土梁代替钢桁架梁的倾向。 对于更大跨度（l > 96m），目前铁路桥是以连续钢桁架梁为主（混凝土 梁跨度发展到百米以上） 公路钢桥的主要结构型式是悬索桥和斜拉桥的加劲梁，以及钢拱桥。 大跨度公铁两用桥，均采用钢桁架梁（拱）结构。
一、钢桥所用的材料
钢种－低碳钢、低合金钢、高性能钢（高强、具备耐候和防断裂性能） 钢材形状 桥梁钢与结构钢 钢的制造工艺要求和使用要求——对钢的化学成分和力学性能的要求 化学成分 力学（机械）性能 表6－1： 强度、延伸率、断面收缩：拉伸试验（弹性极限、屈服点、极限强度） 冷弯：冷弯试验，对工艺和质量的检查指标 韧性：冲击试验 疲劳：疲劳试验 钢号－碳素钢（A3，A3q等），现标准：GB700－88 Q+数字＋质量等级符号＋脱氧方法符号 如Q235 低合金钢（16Mnq, 15MnVN 等），现标准：GB/T714－2000如Q345 国家标准《钢铁产品牌号表示方法》GB221-2000
→ 火 焰 矫 正
← 角 钢 矫 正 机 示 意
↑马刀形弯曲及火焰矫正
↑顶弯机工作示意
制造示例（整形）
↓H形杆件矫正机示意
↑H形杆件的焊接变形
← 钢 梁 矫 正
制造示例（试装）
钢桁梁试拼装（九江大桥第一联）
二、钢桥安装




钢桥跨的构件由制造工厂运抵桥址以后，必须架设到设计位置上， 牢固支承连接，准备好桥面和其它必要设施，才能行车。这部分 施工工作，总称为安装（或架设）。 安装关键环节：把一定长、大、重的分散构件在空间妥善支承、 组装、连接，形成能承重的桥跨，包含提升、跨越桥孔，在桥轴 线上就位等工序。 安装要求：完成的结构，轮廓正确平顺，部件衔接密贴，孔眼圆 整对齐、扣件传力均匀。 对钢梁安装方法起决定性影响的因素有：①桥址的地形条件；② 桥址的气象水文条件；③桥梁的技术条件 常采用的安装方法：悬（伸）臂法，拖拉（推顶）法，浮运法等。 需要结合具体情况，选择合理有利的安装方法。 安装前的准备工作：安装图表（结构图纸 、拼装顺序图 、预拼 图纸 、辅助设施 构造图纸、施工组织图表 等）和场地布置
宜宾金沙江大桥
该桥为铁路单线特大桥，全长1,065米,一联3孔 112+176+112米连续铆接钢桁梁，1968年
长垣东明黄河铁路大桥
该桥全长10.3公里，为9孔96m简支钢桁梁和一联4×108.0m连续 钢桁梁及一联3×108.0m连续钢桁梁，全长1634.21m，仅用二十 个月全部建成，平均和每月成桥500米，创造了国内高速建桥的纪 录。1985年建成。
南京长江二桥
第二节
钢板梁桥
一、常用的几种板梁桥 上承式板梁桥，下承式板梁桥，结（组、叠）合梁桥 1、上承式板梁桥 主要承重结构－两片工字（I形）截面的板梁 主梁之间的杆件联结－上平纵联 ，下平纵联 ，横联 明桥面－主要由桥枕、护木、正轨、护轨等组成 适用范围－当跨度小于 40m 左右时，钢板梁桥比钢桁 梁桥经济，因此，小跨度的钢桥常用板梁桥。 上承式板梁桥的特点－构造较简单，钢料也较省，可 以整孔装运，整孔架设，用得最多的一种钢板梁桥。
力学性能曲线
钢（板）材拉伸应力应变曲线
冲击值与温度关系曲线
二、钢桥的连接


钢桥连接指：包括将型钢、钢板组合成 部件与杆件，也包括将部件及杆件连接 成钢桥结构 连接方式有：铆接、销接、焊接、栓接
铆接：钢桥常用铆钉直径为22及
24mm。铆接是将半成品铆钉 加热到1050-1150℃，塞入钉 孔，利用铆钉枪（机）将钉身礅粗 填满钉孔，并将另一端打成 钉头。
制造示例（预处理）
预处理生产线： 钢板整平、除锈、 涂底漆
辊压机工作示意
制造示例（切割）
手 工 焰 切 数 控 多 头 切 割 机
角钢剪切示意
钢板剪切示意