钢板梁桥-new

《钢桥》讲义第三章钢板梁桥

宗周红博士

东南大学土木工程学院

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

适用跨径可达60m，是中小跨径钢梁桥最为经济和采用最多的结构形式

通常跨径在20m以下，为提高跨越能力可在

上下翼缘板增加盖板适用跨径抗扭刚度和横向抗弯刚度

较小，必须注意横向失稳问题截面尺寸受工厂轧制能

力的限制，跨越能力较小

缺点结构灵活、构造简单、受力明

确、

工地连接方便、单个构件重量轻

等

结构简单、造价低优点焊接钢梁

工字钢或H型钢

钢板梁桥根据支承条件和受力特点可以分为：简支钢板梁桥、连续钢板梁桥和悬臂钢板梁桥。

钢板梁桥按桥面板形式可以分为钢筋混凝土桥面板钢板梁桥和钢桥面板梁桥。其中根据桥面板参与主梁受力情况又分为结合梁桥和非结合梁桥。

桥梁按平面形式又分为直桥、斜桥和曲线钢板梁桥等。

1.1.2 钢板梁桥的组成

钢板梁桥上部结构主要由主梁、横向联结系、纵向联结系和桥面板组成。主梁主要承重作用，把联结系传来的荷载传递到支座；横向联结系是把各个主梁连接成整体，起到荷载横向分布、防止主梁的侧向失稳的作用；纵向联结系采用桁架式结构，主要是加强桥梁的整体稳定性、与横梁共同承担横向力和扭矩作用；桥面系主要是为了提高桥梁的行车部分，把桥面荷载传递到主梁和横梁。

1.2 横断面布置

1.2.1 公路桥

横断面布置主要确定主梁的根数与间距。主梁的根数与间距直接影响主梁的受力大小与截面尺寸，同时当桥面板支承于主梁时，主梁的间距决定桥面板的跨径。另外，主梁的位置还会影响到桥面板的受力。因此，横断面的布置不仅要考虑主梁受力，还要尽可能兼顾桥面板的受力。

随着预应力混凝土桥面板的应用和厚钢板质量的提高及厚板焊接技术的发展，近年来国外出现了少梁的结构形式，即对2-3车道的桥梁仅采用2-3根主梁。这种结构构造简单，大大减少了工厂钢结构制造的工作量，同时可以达到提高桥梁施工架设的速度和降低桥梁建设成本的目的。

典型双主梁钢板梁桥

1.2.2 铁路桥

铁路桥的桥宽较窄，多采用双主梁的结构形式。在两片主梁之间，设置横向联结系结构，使它成为一个稳定的空间结构。根据桥面结构的位置可分为上承式板梁桥和下承式板梁桥。

铁路钢板梁桥的横断面布置主要确定主梁的间距。决定主梁中心距时应考虑以下几个方面：

（1）桥枕或钢筋混凝土桥面的合理跨度。对于明桥面，桥枕跨度就是主梁中心距，合理跨度大致是1.8~2.5m；

（2）为避免桥跨在水平力作用下产生横向倾覆，要求主梁中心距不能太小；

（3）为使桥跨具有必要的横向刚度，要求主梁中心距不得小于计算跨度的

1/20；

（4）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；

（5）还应考虑用架桥机整孔架设的可能。

上承式板梁桥的主梁中心距为2.0~2.2m，标准设计的中心距是2m。

下承式板梁桥要求两片主梁之间的净空满足桥梁净空要求，桥梁净空的宽度为4.88m，标准设计的中心距是5.4m。

1.3 平面布置

1.3.1 公路桥

侧向失稳要求控制设计。桥梁的整体横向刚度大致可以用下式表示的格

1.3.2 铁路桥

上承式板梁桥在两主梁之间设有上下横撑和斜撑。上下横撑、斜撑与主梁的加劲肋和一部分腹板组成一个横向平面结构，称为横向联结系，即“横联”，位于中间为“中间横联”，位于主梁两端为“端横联”。在上下横撑处两主梁之间的平面内还设置交叉杆，在上面的杆件与主梁的上部翼缘组成一个水平桁架，上面水平纵向联结即“上平纵联”，下面的即“下平纵联”。跨度小于16m的上承式钢板梁，可以不设下平纵联。

平纵联斜杆端的节点板，常与腹板焊连，而横撑则焊在加劲肋上，以免降低翼缘的疲劳强度。与腹板焊连的节点板的另一边焊连于加劲肋上，节点板切去一块，这样使节点板边缘的焊缝至加劲肋与腹板相连的焊缝，保持一定距离。为减少应力集中，节点板应做成圆弧形。

横向联结系与主梁的连接

纵向联结系与主梁的连接

下承式板梁桥在两主梁之间，设置有由纵梁和横梁组成的桥面系，桥面不是搁置在主梁上，而是搁置在纵梁上。为了使下承式板梁桥成为一个空间稳定结构，在其主梁之下也设有下平纵联；由于要满足桥梁净空的要求，在横梁与主梁之间加设肱板。一方面肱板对主梁上翼缘起支撑作用，保证上翼缘的稳定；同时肱板与横梁连成一块，可以起横联的作用。

下承式板梁桥与上承式板梁桥相比：在结构上多了桥面系，用

料多，制造费工，增添了装运与架梁的工作量；但下承式板梁桥具有较小的建筑高度，用于要求净空的限制。

1.4 支座及临时支点布置

为了维修和更换支座方便，工形钢板梁桥应该设置支承千斤顶的临时支点加强结构。

纵向联结系的临时支座形式

第二节主梁

2.1 主梁构成

焊接钢板梁一般由上翼缘板、腹板、下翼缘板的三块钢板焊接而成。为了防止腹板的失稳，一般需要设置横向加劲肋和纵向加劲肋；在支承处设置支承垫板和承受支座反力的横向加劲肋；在梁端腹板设置检修人员通行用的通行孔。此外，根据需要设置横向联结系和纵向联结系的节点板，固定维修用挂蓝的预留节点板等。

2.2 主梁梁高

2.2.1 公路桥

主梁要求有足够的强度和刚度，通常为了有效地发挥钢材的作用和节省钢材，主梁设计应尽可能以截面应力控制设计。

6M

作用下截面x处挠度为：

通常钢板梁的梁高h约为L/12~L/25，活载越大，要求的梁高越高，跨径越大。当腹板高度确定后，腹板的厚度可以根据主梁的剪

力大小和腹板高厚比h/t的限制值确定腹板厚度。对于钢板梁桥，腹板多数由稳定控制设计，采用加劲肋设计可以有效的减少腹板厚

度，当跨径小于40m时，腹板厚度一般为9~12mm.

2.2.2 铁路桥

主梁高度根据下列条件决定：

（1）使用钢量最省；

（2）主梁的竖向刚度（跨中挠度）应满足桥规要求；

（3）使腹板宽度等于最常轧制的钢板宽度，以避免不必要的拼装或裁切；

（4）应使桥跨的建筑高度尽可能减少；

（5）应使全梁的总尺寸在运输限界之内；

（6）为便于工厂制造，跨度相近的板梁可采用相同的腹板宽度。