08钢板梁桥

下承式板梁桥
铁路钢板梁桥的横断面布置主要确定主梁的间距，应考虑下列问题：
（1）桥枕或钢筋混凝土桥面的合理跨度。桥枕的合理跨度大致在1.8-2.5米之间； （2）要求主梁中心距不能太小，主梁中心距不得小于计算跨度的1/20 （3）对于下承式板梁桥要求两片主梁之间的净空能满足桥梁净空的规定 我国上承式板梁桥的主梁中心距为2.0～2.2米，标准设计的主梁中心距采用2 米。下承式板梁桥要求两片主梁之间的净空能满足桥梁净空的规定，桥梁净空的宽 度为4.88米，标准设计的主梁中心距为5.4米。
1
. 850 do do do
1
. 850
4
. 1550 do do
do
do
do
. 22 20
2
.
5 25
1
O
360 30
7 0 5 2 6 2 = 2 / 25
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do
0 5 7 5 2 = 2 / 0 5 2 6 2 = 2 /
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第一节 钢板梁桥的组成与总体设计 —平面布置
公路桥平面布置
横向联结系数量、间距和结构形式 纵向联结系的形式与布置。
横向联结系数量 桥梁整体刚度，活载横向分配好，多主梁共同受力，整体横向刚度要求Z 大于10以上，支座处必须设端横梁，中间横梁通常不少于3根
1
第一节 钢板梁桥的组成与总体设计 钢板梁桥的主梁通常采用工字钢、H型钢、焊接工形梁等结构形 式，主梁与主梁之间采用横梁和纵联相连形成整体受力结构。由 于，主要受力结构的主梁和横梁在平面上形成格子形状的梁格，钢 板梁桥也被称为格子梁桥。
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b=2.0 b=2.5 b=3.0 b源自文库3.5
40
跨径(m)
60
80
100
0
20
40
跨径(m)
60
80
100
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第二节 主梁—弯矩的近似计算 计算恒载时，钢筋混凝土桥面板，假设沥青混凝土铺装层厚 70mm，桥面板的厚度t(mm)假设为： t=k1(30b+110) (4.2.13)
注意：钢板梁桥，腹板厚度多数由稳定控制设计，采用加劲肋设计可以有效的 减小腹板厚度，当跨径小于40m时，腹板厚度一般为9~12mm
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6. 钢主梁 梁高 简支组合梁桥的梁高h通常为L/15~L/25（L为跨径） 连续组合梁桥的梁高h可以适当减小，L/20~L/30。 活载越大，要求的梁高越高 跨径越大，梁高与跨径之比h/L可以小一些
表5.3.2-1 工字形截面简支梁不需计算整体稳定性的最大L1/B1值
钢号 跨间无侧向支承点的梁 荷载作用在上翼缘 荷载作用在下翼缘 跨间受压翼缘有侧向支承点 的梁，不论荷载作用于何处
Q235 Q345 Q390 Q420
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13.0 10.5 10.0 9.5
20.0 16.5 15.5 15.0
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第二节 主梁—梁高 公路桥:主梁要求有足够的强度和刚度，通常主梁以截面应力控制 设计时的用钢量比刚度控制设计的用钢量要省。
最小截面面积相应的腹板高（称为经济腹板高度）h值 受强度控制
6h t h M
3 ta ca
受刚度控制 主梁的活载挠度f必须满足f≦[f] （[f]为最大容许挠度） 我国公路钢桥设计规范，钢板梁桥要求活 载挠度不得大于l/600
表4.2.4 钢板梁桥翼缘板截面变化数量和位置
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第二节 主梁 主梁详图
0 5 2 6 2 = 2 / 25 7
CL
4 7
4 950
4
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. 1550
1
. 950 do do
1
. 950 do do
4
. 1550 do do
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16.0 13.0 12.5 12.0
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第一节 钢板梁桥的组成与总体设计 —平面布置 横向联结系结构形式
中间横梁 中间 端横梁 实腹式（横梁） 实腹
桁架式（横联）
鱼尾板横梁式
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第一节 钢板梁桥的组成与总体设计 —断面布置 公路桥—钢桥面板：主梁由受力控制
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第一节 钢板梁桥的组成与总体设计 —断面布置 铁路桥
上承板梁
横向联结系与主梁的连接
纵向联结系与主梁的连接
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第一节 钢板梁桥的组成与总体设计 —支座及临时支点 支座及临时支点 主梁设临时支点
横梁设临时支点
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第一节 钢板梁桥的组成与总体设计—分类
钢板梁桥根据支承条件和受力特点分为： 简支钢板梁桥、连续钢板梁桥和悬臂钢板梁桥 按桥面板形式分为： 钢筋混凝土桥面板钢板梁桥和钢桥面板梁桥 按桥梁的平面形状分为 直桥、斜桥和曲线桥等
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第一节 钢板梁桥的组成与总体设计 —平面布置 公路桥—纵向联结系布置形式 通常采用桁架式结构 设置在桥梁邻近支点的横梁之间和外侧主梁之间的部分
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第一节 钢板梁桥的组成与总体设计 —平面布置 铁路桥—上承式板梁桥
同济大学桥梁系本科课程
《钢桥与组合结构桥梁》 钢板梁桥
吴 冲 同济大学桥梁工程系
Tel.021－65981817 cwu@tongji.edu.cn
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第一节 钢板梁桥
钢板梁桥：由型钢、钢板焊接或铆接 等而成的实腹式工字形截面钢梁作为 主梁的结构
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第一节 钢板梁桥的组成与总体设计 —断面布置 公路桥—混凝土桥面板 横断面布置主要确定主梁的根数与间距 直接影响主梁的受力大小与截面尺寸和桥面板的受力
多主梁的结构形式
少主梁的结构形式
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第二节 主梁
主梁内力与承载力
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第二节 主梁
钢板梁桥翼缘板截面变化数量和位置
基准长度l(m) l<15 15≦l<25 25≦l<35 35≦l<45 35≦l<55 简支梁或连续梁正弯矩区段 截面数量n X1 X2 X3 1~2 2 3 4 5 0.167l 0.167l 0.109l 0.081l 0.065l － － 0.239l 0.172l 0.136l － － － 0.282l 0.215l X4 － － － － 0.310l 连续梁负弯矩区段 截面数量n 2~3 4 － － －
横梁 横向加劲肋 纵向加劲肋 主梁 上翼板
横联
a b
下翼板 腹板 工地连接 纵平联 工厂连接
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第一节 钢板梁桥的组成与总体设计
附录C(1)：钢板梁桥上部构造总体图 s=1/300

桥梁结构受力体系：简支梁、连续梁 桥面板结构形式：混凝土桥面、钢桥面 主梁结构形式：型钢、焊接工形梁 主梁根数：主梁间距、悬臂长度 横梁根数：端横梁至梁端距离，横梁间距 横梁结构形式：实腹式、桁架式 平联：设置位置和结构形式
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第一节 钢板梁桥的组成与总体设计
钢板梁桥组成：主梁、横向联结系、纵向联结系和桥面系 主梁：桥梁承重，把纵横向联结系和桥面系传来的荷载传递到支座 横向联结系：荷载横向分布、防止主梁侧向失稳，将主梁连接成整体 纵向联结系：与桥面板、主梁、横梁组成空间结构，共同承担横向力和扭矩，防止桥 梁整体失稳 桥面系：提供桥梁的行车部分，把桥面荷载传递到主梁和横梁。
20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0
跨径与腹板高度之比（公路-I级，主梁间距3.5m）
跨径与腹板高度之比L /h
25 20 15 10 5 0
跨径与腹板高度之比（公路-I级，桥宽41.5m）
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第一节 钢板梁桥的组成与总体设计
不同主梁间距和桥宽的跨中弯矩
桥宽41.5m跨中弯矩 120 100 弯矩(MN-m) 80 60 40 20 0 0 20 40 跨径(m) 60 80 100 b=2.0 b=2.5 b=3.0 b=3.5
120 100 弯矩(MN-m) 80 60 40 20 0 0 20 40 跨径(m) 60 80 100 梁宽3.5m跨中弯矩
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第一节 钢板梁桥的组成与总体设计 横截面布置 少主梁的结构形式 较少的主梁数量可以减少钢结构的加工、运输和安装成本 对于预应力混凝土桥面板主梁间距可以达到6～7m 适用于双车道桥梁或宽度较小3车道桥梁。
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第一节 钢板梁桥的组成与总体设计
横截面布置 通常桥面板直接支承于主梁上，主梁间距以2.5～3.8m为宜桥面板的悬臂长 度在1.5m以内，采用这样的主梁间距，钢筋混凝土桥面板的跨中板厚可以 控制在26cm以内，桥面板悬臂根部板厚控制在36cm以内。 通常一个车道设置一根主梁
b为主梁间距(m)；k1为与荷载大小有关的系数，一般k1=1.0~1.25
钢梁单位桥面面积的自重w(kN/m2)，假设为： w=[2.0+0.05(L-30)] (4.2.14) L为主梁计算跨径(m) 活载冲击系数μ按下式计算： L为主梁计算跨径(m) μ＝15/(37.5+L) (4.2.15) 单位桥宽跨中恒载弯矩 Md=c1l3+c2l2 单位桥宽跨中活载弯矩 Ml=b1l2+b2l (4.2.16) (4.2.17)
l I Q1 Z 2a I
3
I Q1＝I Q
l为主梁跨长，a为主梁间距，IQ、I分别为横梁及主梁的惯矩，IQ1为换算为单根横梁的换算刚 度，β为横梁根数修正系数
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第一节 钢板梁桥的组成与总体设计 —平面布置 防止主梁侧倾整体稳定 工字形截面简支梁受压翼缘的自由长度L1与其宽度B1之比不超 过表5.3.2-1所规定的数值时可以不计算侧倾整体稳定。 工字形梁翼缘宽度B1通常为400~700mm，横梁间距4~8m
B=41.5m B=34m B=24.5m B=9.5m
0.7 0.6 0.5 弯矩(MN-m) 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 0 20
桥宽41.5m跨中活载弯矩比例
0.7
梁宽3.5m跨中活载弯矩比例 0.6 0.5 弯矩(MN-m) 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 B=41.5m B=34m B=24.5m B=9.5m
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第二节 主梁
横截面形式 H型钢：跨径≤20m，制作费低 焊接工形钢梁：跨径≤50m，制作费较高 梁高：简支梁 l/h=15~22；连续梁 l/h=18~25 腹板高度与厚度之比：hw/tw<310，否则必须按高腹板设计加劲肋 翼缘板：受压翼缘b/t≤12√(345/fy)，受拉翼缘b/t≤16√(345/fy)