第七章 简支钢板梁和钢桁梁桥

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《桥梁工程概论》第六章
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2.3下承式钢板梁桥
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。
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南京长江二桥（主跨为628米 ）
4×112m连续钢桁梁 1972年
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苏通大桥(1088m)
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大胜关大桥(主跨336m，六线铁路)
桥梁钢与结构钢 前者引用自前苏联，后者用于美、日、欧盟 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 R235--I级钢筋，HRB335—II级，HRB400—III级 钢的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－合金元素：碳、锰、硅等，微量元素铬、镍、钒等，有害杂质：硫、 磷等，表6－1，对钢的可焊性的一种评估 – 力学（机械）性能 拉伸试验（弹性极限、屈服点、极限强度、延伸率、断面收缩） 冷弯试验：对工艺和质量的检查指标 冲击试验：夏比（V形缺口）试件，钢材韧性和低温抗脆断性能 疲劳试验 （与材料和构造有关）
曲时协调变形，结合面仅存在微
小相对滑移。剪力键通过承担水
结合梁工作原理示意性图解
平剪力来抵抗相对滑移，使得钢
Bridge Dep、t of混SW凝JTU土协同受力，截面整体25 抗 弯刚度大大提高。
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钢梁顶 面的剪 力钉
五、钢与混凝土的对比与组合
(3)波形钢腹板结构的使用
砼梁
混凝土梁
钢梁
多多罗桥，边跨末端设置混凝土梁。
钢梁 Bridge Dept of SWJTU
混凝土梁
砼梁
T3O3 C
第二节 钢板梁桥
2.1钢板梁桥的主要形式
钢板梁桥主要承重结构为两片工字截面的板梁。在主梁之间 设置杆件联结。
主要形式包括：上承式钢板梁桥、下承式钢板梁桥、叠合梁 桥等。
2014年6月2日 上承式板梁桥《桥梁工程概论》第六章
第二节 钢板梁桥
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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
ห้องสมุดไป่ตู้
五、钢与混凝土的组合应用
1、钢与混凝土的对比与组合
1、钢与混凝土的对比与组合
结构设计中合理搭配构件或材料组合，以使得不同构 件或材料发挥其优势特点。
(2)结合梁中的剪力连接器
(1)结合梁的使用
混凝土梁 钢梁
如果二者无连接，受荷弯曲时 各自变形，结合面存在相对滑移。
二者通过剪力键连接，受荷弯
鄄
城
桥面后浇接 缝
黄 河
大
桥
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日本 鬼怒川桥（主跨72m）
五、钢与混凝土的组合应用
1、钢与混凝土的对比与组合
(4)钢管混凝土拱的使用
在薄壁钢管内填充混凝土，形成两者共同工作的一种组合构件。 基本力学特征是，管内混凝土受到钢管的约束，在承受轴向压 力时发生的侧向膨胀受到限制而处于三向受压状态，从而具有比 普通钢筋混凝土大得多的承载能力和变形能力。 钢管既可看作是混凝土中的受力钢筋，又可起到劲性骨架作用。
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（包括钢管混凝土拱桥）。
大跨度公铁两用桥，均采用钢桁架梁（拱）结构。
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桥例：郑州黄河铁路桥
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桥例：成昆线三堆子金沙江桥
位于原黄河铁桥的下游500m处，是京广线上的复线铁路桥， 全长2889.8m，有71孔、72个桥墩，每孔为跨度40.7m的上承 式钢板梁。
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五、钢与混凝土的组合应用 1、钢与混凝土的对比与组合
抗拉强度低 抗压强度高
第一节 钢桥概述
拉压强度高 压板易失稳
造价低 养护容易
结合梁
造价高 养护困难
混凝土
钢
混凝土翼缘板
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五、钢与混凝土的组合应用
混凝土梁
自重大 刚度大 造价低
混合梁
重
轻
刚
柔
贱
贵
强度低
弱
强
钢梁
自重小 刚度小 造价高 强度高
混合梁的使用
在连续梁和斜拉桥的主梁中，部分采用混凝土主梁，部分采用钢主梁， 这种布置方式称为混合式主梁布置，简称“混合梁”。
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重庆石板坡桥，主跨 330m
诺曼底桥，钢梁伸入主跨116米。
部，在节点处形成一个铰（hinge）。销
接的缺点是销子和销孔要求嵌配精密，
制造加工很费事，且当销孔因反复磨耗
而扩大后，在动荷载作用下，桥梁的变
形大。所以销接方式很快被铆接所代替，
现只作为临时连接。
钢（板）材拉伸应力应变曲线
冲击值与温度关系曲线
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℃，
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五、钢与混凝土的组合应用
• 中承式钢管混凝土拱桥，主跨460m。 • 目前世界第一大跨度的钢管混凝土拱桥。
巫Bri山dge 长Dep江t of 大SWJ桥TU
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五、钢与混凝土的组合应用
2、钢梁与混凝土梁的对比及混合使用
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），目前铁路桥或公铁两用桥是以连 续钢桁架梁为主（混凝土梁跨度发展到百米以上）
塞入钉孔，利用铆钉枪将钉身礅粗填满
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钉孔，并将另一端打成钉头。
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焊接
二战后，在钢梁制造引进了 焊接技术。焊接结构的截面 无削弱，比铆接省料，加工 快，且可改善工作环境，但 在野外高空作业时受到一定 的限制。
下承式板梁桥 34
2.2上承式钢板梁桥
第二节 钢板梁桥
主要承重结构－两片工字截面的板梁 主梁之间的杆件联结－上平纵联 ，下平纵联 ，横联 桥面采用明桥面－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。
铁路结合梁桥
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宜宾金沙江大桥
长垣东明黄河铁路大桥
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
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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，创造了国内高速建桥的纪录。此桥也是当时亚洲 最长的大桥，1985年建成。
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二、钢桥的连接
力学性能曲线
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：销接、铆接、焊接、栓接
销接：在使用铆接前，还曾经在钢桁梁桥
（见6.3）中用过销（pin）接，即在桁
架的每一个节点处，只用一个大直径的
螺栓或销子，贯穿于所有交汇杆件的端
铁路桥全长1742.3ｍ，公路 桥全长1755.8ｍ。正桥9孔， 由1联4×160ｍ带下加劲弦 杆的平行弦菱形桁架梁桥和 1联5×128ｍ平行弦菱形桁 架梁桥组成。在国内铁路桥 上首次采和斜拉索单层吊索 架悬臂拼装法架设
1971年建成
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桥例：成昆线泸沽安宁河桥
1970年，刚性桁梁柔性拱，112m
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第一节 钢桥概述
钢桥的基本特点： ①抗拉、抗压、抗剪强度高的匀质材料，重量相 对轻，跨越能力大。 ②工业化来制造，便于运输，安装速度快，工期 较短； ③钢桥在受到破坏后，易于修复和更换； ④耐候性差、易锈蚀，铁路钢桥采用明桥面时噪 声大，维护费用高。
本节所讨论的钢桥主要以铁路钢桥为主。
摩擦式高强度螺栓连接－杆件或构件内力N是通过钢板与拼接板表面的摩擦 力来传递的。这一摩擦力则是由于高强度螺栓拧紧后，对钢板束施加了强 大的夹紧力P产生的。
扭矩法拧紧工艺（手动、电动、气动扭矩扳手） 栓焊钢桥（指工厂（板件的）连接采用焊接，工地（杆件的）连接采用高
强度螺栓。早期：铆接；20世纪60年代：焊接栓接）
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一、钢桥所用的材料
钢种－碳素钢（含碳量为0.03~0.25%的钢） 、低合金钢（各种合金元素总含量不超 过3％的钢） 、高性能钢（高强、具备耐候和防断裂性能）
钢材形状－工字钢、角钢、槽钢、管钢，方钢，T形钢（型材）和钢板（板材） 线 材——用于混凝土结构
焊接指用电焊机等设备通过 电能将被焊钢材和焊接材料 （焊条）熔化，形成一条焊 缝把两个部件连接在一起。
焊缝主要有两种，即熔透的 对对接焊缝和不熔透的角焊 缝
焊接方法有自动焊、半自动
焊和手工焊。
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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。
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第七章 简支钢板梁和钢桁梁桥
第一节 钢桥概述
一般地，将桥跨结构用钢制成，无论其墩台用什么材 料建造，均可称之为钢桥。
适用条件：当要建造的桥梁跨度特别大，荷载特别重， 采用其它建筑材料来建造桥梁有困难时；需要快速修建的 标准化桥梁。
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销接
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铆接
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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。
体系分类
梁 拱 体系 索
组合
结构层次
结构级 构件级 构造级
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三、钢桥的结构形式
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）。
高强度螺栓（连接副）
电动扭矩扳手
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
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大胜关长江大桥
六跨连续钢桁拱桥 （109+192+2×336+192+109）m， 采用三桁承重结构
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销接图片---伦敦塔桥
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孙口黄河大桥
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山东北镇黄河公路桥
该桥是京九铁路重要工程之一，四联4×108米双线铁路钢桁梁，
全长1,735.2米，用钢13,600吨，主桁采用三角形桁架，上、下弦 杆和支点处斜杆采用箱形截面，其余斜腹杆为工字形截面。该桥 系中国首次采用整体节点构造，1997年建成
1958年5月动工修建，1960年4月建成通车。
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1969年，简支钢桁梁，192m
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桥例：枝城长江大桥
位于湖北省宜都县的焦枝铁 路线上，为公路铁路两用的 连续钢桁梁桥
铁路和公路设于桁架下弦同 一平面上，桁架间为双线铁 路，外侧各有５ｍ宽单车道 公路及1.45ｍ宽人行道