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钢桥作业题库免财富值共享（总18页）

钢桥作业

姓名

学号：

班级：

专业：

土木工程

钢桥主观题作业

作业一：

1、钢桥的主要特点是什么？

其适用范围如何

答：

主要优点：

与常用的其它建筑材料相比，钢材是一种抗拉、抗压和抗剪强度均较高的匀质材料，而其重量则相对较轻。

因此，钢桥具有很大的跨越能力；钢材有良好的塑性和韧性，是理想的弹塑性体，完全符合目前所采用的计算方法和基本概念。

因此，钢桥计算准确性好，可靠性高；钢桥构件重量轻，便于运输和拼装，加上便于机械化制造，因此钢桥的施工期较短，可尽快发挥投资的经济效益；钢桥在受到破坏后，易于修复和更换；钢的塑性和韧性好，适于承受冲击和

动力荷载，有较好的抗震性能。

（对于铁路桥梁尤为重要）

主要缺点：

钢材易锈蚀，需要经常除锈、油漆，养护费用高；铁路钢桥采用明桥面时噪声大，不适用于人口密集 区。

适用范围：

由于目前我国钢材紧缺，因此在一般情况下，大、中跨度的桥梁才以采用钢桥为主。

2、铁路下承式简支桁架桥的横向联结系的作用是什么常用的几何图式有哪些

答：

横向联结系的作用：

承受并传递横向力，增加结构的横向抗扭刚度，使桥跨形成空间的稳定结构，并使两片主桁受力均匀。

常用几何图式有：

3、对简支梁桥，支座的布置原则是什么？

答：

一端设置固定支座，一端设置活动支座。

对坡道上的桥梁，固定支座应设在较低一端。

4、简述正交异性板的概念。

答：

在钢桥面板（或钢箱梁上翼缘）下布设纵向及横向的、开口或闭口的加劲肋而形成的一种构造。

由于加劲肋在平面纵横两个方向正交，又桥面板在两个方向的抗弯刚度不同，故得此名。

正交异性板具有很高承载能力，可以显著减轻钢梁的自重。

5、斜拉桥的主要受力构件有哪些？

 漂浮体系的斜拉桥是什么意思？

答：

斜拉桥的主要受力构件有主梁、斜拉索和索塔。

在竖向荷载作用下，梁以受弯为主，塔以受压为主，斜索则承受拉力。

对墩塔固结、塔梁分离的斜拉桥，若将中间支点的支承改为吊索，就称为漂浮体系的斜拉桥。

它可以减小索塔支点处梁的负弯矩，但梁的横向变位应加以约束。

6、图示说明悬索桥的组成及各组成部分的作用。

答：

悬索桥以主缆、桥塔和锚碇为主要承重构件，以加劲梁、吊索和鞍座等为辅助构件。

桥面荷载经加劲梁、吊索传给主缆，再由主缆传至桥塔和两端的锚碇。

受拉的主缆为主要的承重构件；桥塔受压，作用是支承大缆；锚碇受拉拔反力，作用是固定主缆端头、防止其走动；加劲梁主要起支承和传递荷载的作用；吊索的作用是将作用于加劲梁上的恒载及活载向主缆传递；塔顶主鞍用作主缆跨过塔顶的支承，承受主缆产生

的巨大压力并传递给桥塔。

7、栓焊钢桥的制造需经过哪些工艺过程？

答：

常规钢桥制造包括下列工艺过程：

作样、号料、切割、矫正、边缘加工、制孔、组焊、焊接、整形、检验、试装等。

8、已知某单线铁路简支栓焊桁架桥，跨度l=64m，设计荷载为中活载，主桁尺寸如图所示。

试计算主桁斜杆A3E4在主力作用下的杆件内力。

答：

1、恒载内力计算

（1）恒载集度的假定

参照已有设计，取

主桁14.5kN/m

联结系2.8kN/m

桥面系6.8kN/m

高强螺栓0.5kN/m

检查设备1.0kN/m

故每片桁梁重p1=（14.5+2.8+6.8+0.5+1.0）÷2=12.8kN/m

桥面重（双侧设钢筋混凝土人行道板）p2=5kN/m（每片主桁）

故每片主桁所受恒载集度p=p1+p2=12.8+5.0=17.8kN/m

可偏安全地取为p=18kN/m

（2）影响线面积Ω的计算

作出斜杆A3E4的影响线，如下图所示。

则影响线最大纵距

影响线加载长度及顶点位置            

所以，影响线面积

（3）由于恒载所生内力

2、列车活载内力计算

（1）求换算均布活载k

按加载长度及顶点位置查表求得每片主桁的k值

（2）冲击系数

运营动力系数

（3）活载发展均衡系数η值的计算η=1+（amax-a）/6

对简支桁架梁桥，跨中弦杆（此算例中为弦杆A3A3′）的k值最小，故其a值最大。

弦杆A3A3′的加载长度l=64m，顶点位置α=0.5，查表得k=45.6kN/m，故

则对斜杆A3E4

（4）活载所生内力（包括冲击力）为：

3、主力作用下斜杆A3E4的内力

计算疲劳时的最大内力 

作业二：

1、目前钢桥采用的连接方式有哪些什么是栓焊钢桥

答：

钢桥连接指：

包括将型钢、钢板组合成杆件与部件，也包括将部件及杆件连接成钢桥整体。

连接方式有：

铆接、焊接、栓接。

栓焊钢桥是指工厂（板件的）连接采用焊接，工地（杆件的）连接采用高强度螺栓连接。

2、下承式桁架桥的桥面构造有哪几种形式？

答：

有明桥面与道碴桥面两种。

3、钢支座及盆式橡胶支座的活动机理分别是什么？

答：

钢支座是靠钢部件的滚动、摇动和滑动来完成支座的位移和转动功能的。

盆式橡胶支座是利用橡胶块在三向受力状态下具有流体的性质（适度不均匀压缩）来实现转动，依靠聚四氟乙烯板与不锈钢板之间的低摩擦系数来实现水平位移。

4、主桁杆件的截面形式有哪几种各有何优缺点

答：

主桁焊接杆件的截面形式主要有两类：

H形截面和箱形截面。

焊接H形截面由两块竖板（翼板）和一块水平板（腹板）焊接而成。

这种截面的优点是构造简单，易于施焊，焊接变形较易控制，安装方便；不足的是截面对x-x轴的回转半径比对y-y轴的小很多，当采用H形杆件作压杆时，基本容许应力的折减相当大。

因此，对内力不很大的杆件或长细比相对较小的压杆，采用H形截面才是比较适宜的。

焊接箱形截面由两块竖板和两块水平板焊接而成。

其抗扭刚度大，且对两个主轴的回转半径相近，在承受压力方面优于H形杆件。

但是箱形截面的杆件制造较费工，焊接变形也较难控制和修整，因此通常只用于内力较大和长细比较大的压杆或拉—压杆件，一般在特大跨度钢桁梁桥中采用。

5、简述下弦杆的截面设计步骤。

答：

下弦杆截面设计的主要步骤如下：

1）从静强度及疲劳强度入手，求所需的净截面积Aj；

2）根据已有的设计经验，取杆件的净截面积Aj为毛截面积Am的

0.85倍；

3）选定下弦杆的截面形式，根据Am及决定杆件截面外廓尺寸的原则，确定杆件的宽度b、高度h以及板厚δ；

4）计算杆件端部连接所需要的螺栓数；

5）算出实际的净截面积Aj，进行强度、刚度及疲劳的验算，如不满足任一要求，则需重新设计。

6、下承式钢板梁桥的适用范围？

答：

下承式钢板梁桥由于增加了桥面系，用料较多，制造也费工，且其宽度大，无法整孔运送，更增添了装运与架梁的工作量。

因此当铁路桥梁需采用板梁桥时，应尽可能不采用下承式而采用上承式。

但是，当桥面标高不宜提高而对桥下净空有要求时，则应考虑采用下承式钢板梁桥。

这是由于其有建筑高度h（自轨底至梁底）小的优点。

7、与简支桁架桥相比，连续桁架桥有何优点？

答：

便于采用伸臂法架设钢梁；具有较大的竖向刚度和横向刚度；节约钢材；较易修复。

8、已知某单线铁路简支栓焊桁架桥，跨度l=64m，主桁图式及尺寸同题63。

试计算下弦杆E2E4在纵向制动力作用下的杆件内力。

答：

解：

按相应于下弦杆E2E4在主力作用下时的静活载计算。

静活载按最不利位置布置，如下图所示，根据结构力学所述方法，

当三角形影响线顶点左边的活载之和Ra与顶点右边的活载之和Rb满足下列等式时，即为产生最大杆件内力的活载位置。

解得x=10.4m

故桥上静活载总重P=220×5+92×30+80×（10+10.4）=5492kN

制动力T=0.07P=0.07×5492=384.4kN

下弦杆E2E4在纵向制动力作用下的杆件内力为

作业三：

1、请写出我国已建成的最大跨度的拱桥、斜拉桥及悬索桥的名称、主跨跨度。

答：

拱桥：

重庆朝天门长江大桥，552m；

斜拉桥：

苏通长江公路大桥，1088m；

悬索桥：

西堠门大桥，1650m。

2、何为桥面系其作用是什么

答：

桥面系由纵梁、横梁及纵梁间的联结系构成，其作用是支承桥面荷载并将其传给主桁架。

3、对简支桁架桥，为何需设置上拱度？

答：

对桁梁桥挠度的限制可以改善线路的运行质量，但挠度限制过严会给桁梁桥的设计带来困难，同时会使高强度钢材的使用受到限制。

如果在限制挠度的同时，再把桁梁桥预先做成向上拱的曲线，即预设了上拱度，则较易满足要求。

4、桁架桥如何进行简化计算？

答：

简化计算方法的基本原理是：

把较复杂的空间结构简化为较简单的平面结构，近似考虑各平面结构之间的相互作用，按平面结构进行内力计算。

将平面内各杆件轴线所形成的几何图形作为计算图式，并假定桁架各节点均为铰接。

5、在主桁弦杆附加力计算中采用有车风力还是无车风力为什么

答：

采用有车风力。

对弦杆最不利的组合一般都是桥上有车时的情况。

6、上承式钢板梁桥的主梁采用变截面的形式有哪些？

答：

跨度较大时，常做成变截面形式，即翼缘在跨中区段变宽或变厚，或者采用多层盖板。

在截面变化处，沿厚度及宽度方向做成斜坡。

7、已知下弦杆E2E4所受轴力为：

主力作用下NⅠ=3340kN，横向附加力作用下Nw=498.9kN，制动力作用下NT=192.2kN，试确定E2E4杆件的计算内力。

答：

解：

主力+横向附加力：

NⅡ=NⅠ+Nw=3340+498.9=3838.9 kN

（主力控制）

主力+纵向附加力：

 NⅢ=NⅠ+NT=3340+192.2=3532.2 kN

（主力控制）

因此下弦杆E2E4的计算内力取为3340kN。

作业四：

1、图示铁路下承式简支桁架桥的主桁架的常用类型，并叙述其主要特征。

答：

图（a）表示的几何图式称为三角型腹杆体系，构造简单，部件类型较少，适应设计定型化，有利于制造与安装；图（b）桁架称为豪式桁架。

在竖向荷载作用下，图（b）的竖杆较图（a）的竖杆受力大，受压斜杆的数量也较多，而且弦杆内力在每个节间都有变化，因而图（b）采用相对较少；图（c）～图（e）为几种上承式桁梁的几何图式。

对于中等跨度的上承式桁梁桥，其主桁图式常用图（c）而较少采用图（d），这是因为图（d）的端竖杆要传递较大的支承反力，因而端竖杆用料较多。

对于小跨度的桁梁桥，也可做成图（e）所示的结构型式；对于大跨度（跨度在80

m以上）的下承式铁路桁梁桥，曾经采用过上弦为折线形的主桁图式，见图（f）。

但由于上弦为折线形，杆件和节点的类型多，不利于制造、安装与修复，因此，这种图式在我国早已不用了。

大跨度的下承式桁梁桥，主桁仍可采用图（a）所示的三角型腹杆体系；对于特大跨度的桁梁，主桁常采用图g）所示的再分式或图（h）所示的米字型图式。

为了兼顾桥梁工厂现有的设备（节间长度仍能采用8m），且斜杆仍需具有适当的倾度，则采用图（g）或图（h）可以增大桁高。

2、桥面系的纵梁与横梁是如何连接的？

答：

在纵梁腹板上设一对连接角钢，与横梁腹板相连，在纵梁上下翼缘上各设一块鱼形板，与横梁及相邻的纵梁的翼缘相连。

3、支座的主要作用是什么常用的支座类型有哪些

答：

支座的作用是固定桥跨结构的正确位置，将上部结构的各种荷载传递到墩台上，并能适应活载、温度变化、混凝土收缩与徐变等因素所产生的变位（位移和转角），使上、下部结构的实际受力情况符合设计的计算图式。

常用的支座类型有：

钢支座及盆式橡胶支座。

4、什么是横向框架效应？

答：

横向框架由横梁、主桁竖杆和横向联结系的楣部杆件构成。

横向框架效应是指当横梁在竖向荷载作用下梁端发生转动时，竖杆的上端和下端均将产生力矩。

5、引入活载发展均衡系数的作用是什么？

答：

为了保证铁路钢桥在较长的时期内能适应机车车辆重量增长的需要,设计时必须为现今使用的列车活载预留一个发展系数。

预留的方法是让设计容许应力低于实际能容许的应力，也就是有一个预留的活载发展倍数n。

n=0.2a+1.2,其中a=NP/[（1+μ）Nk]。

为了使所有杆件的n达到相同，就引入了活载发展均衡系数η ，对不同杆件通过对活载加大不同的η 倍，使各杆均具有相同的amax， 相同的nmax 。

η=1+（amax-a）/6，

其中：

amax 为主桁所有杆件的a值中最大者

a=NP/[（1+μ）Nk]

6、简述竖杆的截面设计步骤。

答：

竖杆又分为立杆和吊杆。

在下承式桁架桥中，立杆不需计算，而采用与吊杆相同的截面尺寸；吊杆除受到轴向拉力外，还受到横向框架作用产生的弯矩，故吊杆为拉弯构件。

其截面设计的步骤为：

先按主力作用下的中心受拉杆件计算出所需的截面积及截面尺寸，然后按（主力＋附加弯矩）作用下的拉弯构件去检算所选截面的疲劳强度和刚度。

7、吊杆A3E3与横梁及横向联结系的楣杆构成的横向框架如下图所示。

已知吊杆A3E3的截面惯性矩Is=

38200cm4，横梁的截面惯性矩Ib=651000cm4，纵梁作用于横梁上的竖向荷载R=873kN，钢的弹性模量E=2.06×105MPa。

试计算吊杆A3E3下端的弯矩值。

解：

简支横梁跨中最大弯矩M=873×1.875=1636.9kN·m

μ＝（a+b）/B=（5750-1875）/5750=0.674

β＝h′/h=5775/（5775+4580）=0.558

横梁在框架面内的刚度系数

ib＝EIb／B=2.06×1011×651000×10﹣8/5.75=2.33×108N·m

吊杆在框架面内的刚度系数

is＝EIs／h′＝2.06×1011×38200×10﹣8/5.775=1.36×107N·m故吊杆A3E3下端的弯矩值为

作业五：

1、 如何定义钢桥？

答：

一般是指一座桥梁的桥跨结构用钢（钢板、型钢、铸件、钢丝作为基本构件）制成，而墩台、索塔等则可用其它材料建造。

2、简支桁架桥如何实现上拱度的设置？

答：

上拱度曲线取为恒载与一半静活载所生的挠度曲线（但方向相反）。

上拱度设置时，是让各节间下弦杆的长度不变（则纵梁长度就可不变）、腹杆的长度不变、斜杆和上弦杆的交角不变，而只让上弦杆的理论长度加长一点。

3、简述上弦杆的截面设计步骤。

答：

上弦杆截面设计的主要步骤如下：

1）选定截面形式并估算杆件的长细比λ（包括λx、λy）的值；

2）根据估算的λx及λy值，取其较大者查表得到整体稳定容许应力折减系数φ1，则选取杆件的毛截面积为 

3）根据选取的Am，选配组成杆件的各板件的尺寸，确定杆件宽度b、截面高度h以及板件厚度δ值；4）计算所选截面的截面特性，进行总体稳定、局部稳定及刚度的验算。

4、叙述钢箱梁桥的主要构造特点。

答：

1）为增强钢梁的整体性，提高梁体抗失稳的能力，沿梁长每隔一定距离需设置横隔板。

多数情况下中间横隔板不是一块实心板，而是与箱梁四壁连为一体的横向框架。

2）当横隔板间距较大时，为防止受压翼缘局部失稳而需设置横向加劲肋。

3）为保证受压翼缘及腹板的局部稳定，在受压区还需设置纵向加劲肋。

5、现代斜拉桥为何要采用密索距？

答：

采用密索距有以下优点：

主梁中的弯矩小；锚固点的构造简单；伸臂施工时所需辅助支撑较少；每根斜索的截面较小，斜索制造更换较容易。

6、简述悬索桥的主缆类型及施工方法。

答：

悬索桥的主缆可采用钢丝绳和平行钢丝束两种形式，前者一般用于小跨度的悬索桥，后者则适用于各种跨度的悬索桥。

钢丝绳由钢丝捻成股，再由股捻成绳；平行钢丝束先由平行钢丝组成丝股，再由若干丝股组成密实的主缆，根据其架设方法可分为空中送丝法和预制平行丝股法。

7、已知某单线铁路简支栓焊桁架桥，跨度l=64m，主桁图式及尺寸同题63，桥门架图式及尺寸如下图所示。

桥上无车时的风荷载强度为W=1250Pa，试计算主桁斜杆A1E0及下弦杆E2E4在横向风力作用下的杆件内力。

解：

1、求平纵联弦杆的内力

桥上有车时的风荷载强度为W ′=0.8W=1000Pa

上、下平纵联所受的横向风力分布集度（单位长度上的横向风力）分别为ω风上=[0.5×0.4×H+0.2（h+3.0）×（1-0.4）]×W ′（kN/m）

ω风下=[0.5×0.4×H+1.0（h+3.0）×（1-0.4）]×W ′（kN/m）

取h=纵梁高+钢轨枕木高=1.29+0.40=1.69m

故ω风上=[0.5×0.4×11+0.2×（1.69+3.0）×0.6]×1000=2762.8N/m=2.76kN/m

ω风下=[0.5×0.4×11+（1.69+3.0）×0.6]×1000=5014N/m=5.01kN/m

则在横向风力作用下的下弦杆E2E4的内力为

2、桥门架效应

作用在桥门架上的风力

腿杆反弯点位置

端斜杆A1E0所受附加弯矩为  

端斜杆A1E0所受附加轴力为

下弦杆E2E4所受附加轴力为