简支钢板梁和钢桁梁桥.ppt

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第六章第六章简支钢板梁和钢桁梁桥简支钢板梁和钢桁梁桥11/4/20221李亚东：

桥梁工程概论第六章第一节第一节钢桥概述钢桥概述将将桥跨结构桥跨结构用钢制成，无论其墩台用何材料建造，均称为钢桥。

用钢制成，无论其墩台用何材料建造，均称为钢桥。

与常用的其它建筑材料相比，钢材的特点：

与常用的其它建筑材料相比，钢材的特点：

强度高强度高匀质材料匀质材料延性材料延性材料跨度特别大，荷载特别重，其它建筑材料困难时，采用钢桥。

跨度特别大，荷载特别重，其它建筑材料困难时，采用钢桥。

钢桥的钢桥的基本特点基本特点：

工业化方法来制造，运输，安装快，施工工期较短；工业化方法来制造，运输，安装快，施工工期较短；破坏后，易于修复和更换；破坏后，易于修复和更换；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。

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本节所讨论的钢桥主要以铁路钢桥铁路钢桥为主。

为主。

11/4/20222李亚东：

桥梁工程概论第六章一、一、钢桥所用的材料钢桥所用的材料l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）钢种低碳钢、低合金钢、高性能钢（高强、具备耐候和防断裂性能）l钢材形状钢材形状l桥梁钢与结构钢桥梁钢与结构钢l钢的制造工艺要求和使用要求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对钢的化学成分和力学性能的要求化学成分化学成分力学（机械）性能力学（机械）性能表表61：

强度、延伸率、断面收缩：

拉伸试验（弹性极限、屈服点、极限强度）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冷弯：

冷弯试验，对工艺和质量的检查指标韧性：

冲击试验韧性：

冲击试验疲劳：

疲劳试验疲劳：

疲劳试验l钢号碳素钢（钢号碳素钢（A3，A3q等），现标准：

等），现标准：

GB70088Q+数字质量等级符号脱氧方法符号数字质量等级符号脱氧方法符号如如Q235低合金钢（低合金钢（16Mnq,15MnVN等），现标准：

等），现标准：

GB/T7142000如如Q345国家标准国家标准钢铁产品牌号表示方法钢铁产品牌号表示方法GB221-200011/4/20223李亚东：

桥梁工程概论第六章力学性能曲线力学性能曲线钢（板）材拉伸应力应变曲线钢（板）材拉伸应力应变曲线冲击值与温度关系曲线冲击值与温度关系曲线11/4/20224李亚东：

桥梁工程概论第六章二、钢桥的连接二、钢桥的连接l钢桥连接指：

包括将型钢、钢板组合成钢桥连接指：

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部件与杆件，也包括将部件及杆件连接成钢桥结构成钢桥结构l连接方式有：

铆接、销接、焊接、栓接连接方式有：

铆接、销接、焊接、栓接铆接铆接：

钢桥常用铆钉直径为常用铆钉直径为22及及24mm。

铆接是将半成品铆钉铆接是将半成品铆钉加热到加热到1050-1150，塞入钉，塞入钉孔，利用铆钉枪（机）将钉身礅粗孔，利用铆钉枪（机）将钉身礅粗填满钉孔，并将另一端打成填满钉孔，并将另一端打成钉头。

钉头。

l气动、液压铆钉枪（机）气动、液压铆钉枪（机）11/4/20225李亚东：

桥梁工程概论第六章焊接焊接焊接指用电焊机等设备通过电焊接指用电焊机等设备通过电能将被焊钢材和焊接材料（焊能将被焊钢材和焊接材料（焊条）熔化，形成一条焊缝把两条）熔化，形成一条焊缝把两个部件连接在一起。

个部件连接在一起。

焊接结构的截面无削弱，比铆焊接结构的截面无削弱，比铆接省料，加工快，且可改善工接省料，加工快，且可改善工作环境，但在野外高空作业时作环境，但在野外高空作业时受到一定的限制。

受到一定的限制。

焊缝主要有两种，即熔透的对焊缝主要有两种，即熔透的对接焊缝和不熔透的角焊缝接焊缝和不熔透的角焊缝焊接方法有自动焊、半自动焊焊接方法有自动焊、半自动焊和手工焊。

和手工焊。

11/4/20226李亚东：

桥梁工程概论第六章栓栓接（高强度螺栓连接）接（高强度螺栓连接）q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。

栓拼装连接成钢桥整体。

承压型和摩擦型。

q摩擦式高强度螺栓连接摩擦式高强度螺栓连接q扭矩法拧紧工艺（手动、电动、气动扭矩扳手）扭矩法拧紧工艺（手动、电动、气动扭矩扳手）q栓焊钢桥（早期：

铆接；栓焊钢桥（早期：

铆接；20世纪世纪60年代：

焊接栓接）年代：

焊接栓接）1高强度螺栓高强度螺母高强度垫圈拼接板5杆件电动扭矩扳手电动扭矩扳手高强度螺栓（连接副）高强度螺栓（连接副）11/4/20227李亚东：

桥梁工程概论第六章销接销接铆接铆接铆接铆接11/4/20228李亚东：

桥梁工程概论第六章三、钢桥的结构形式三、钢桥的结构形式l结构型式：

各种桥式均可采用钢材作为建桥材料。

结构型式：

各种桥式均可采用钢材作为建桥材料。

l20世纪世纪5060年代，我国铁路桥梁多采用上承式简支钢板梁桥，跨度在年代，我国铁路桥梁多采用上承式简支钢板梁桥，跨度在2032m之间。

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（跨度不大于力混凝土梁（跨度不大于32m）。

）。

l对于较大跨度（对于较大跨度（l=5680m），在），在80年代及其以前，铁路桥均采用简支或年代及其以前，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，对于年代中期开始，对于5696m跨度范围，开始有用混凝土梁代替钢桁架梁的倾向。

跨度范围，开始有用混凝土梁代替钢桁架梁的倾向。

l对于更大跨度（对于更大跨度（l96m），目前铁路桥是以连续钢桁架梁为主（混凝土），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）梁跨度发展到百米以上）l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。

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。

l大跨度公铁两用桥，均采用钢桁架梁（拱）结构。

大跨度公铁两用桥，均采用钢桁架梁（拱）结构。

11/4/20229李亚东：

桥梁工程概论第六章桥例：

成昆线三堆子金沙江桥桥例：

成昆线三堆子金沙江桥1969年，简支钢桁梁，192m11/4/202210李亚东：

桥梁工程概论第六章桥例：

枝城长江大桥桥例：

枝城长江大桥l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l铁路和公路设于桁架下弦同一平面上，桁架间为双线铁路，外侧各有宽单车道公路及1.45宽人行道l1971年建成11/4/202211李亚东：

桥梁工程概论第六章桥例：

成昆线泸沽安宁河桥桥例：

成昆线泸沽安宁河桥1970年，刚性桁梁柔性拱，112m11/4/202212李亚东：

桥梁工程概论第六章宜宾金沙江大桥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11/4/202213李亚东：

桥梁工程概论第六章长垣东明黄河铁路大桥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4108.0m连续钢桁梁及一联3108.0m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。

11/4/202214李亚东：

桥梁工程概论第六章南京长江二桥南京长江二桥11/4/202215李亚东：

桥梁工程概论第六章第二节第二节钢板梁桥钢板梁桥一、常用的几种板梁桥一、常用的几种板梁桥上承式板梁桥，下承式板梁桥，结（组、叠）合梁桥上承式板梁桥，下承式板梁桥，结（组、叠）合梁桥11、上承式板梁桥、上承式板梁桥主要承重结构主要承重结构两片工字（两片工字（I形）截面的板梁形）截面的板梁主梁之间的杆件联结主梁之间的杆件联结上平纵联上平纵联，下平纵联，下平纵联，横联，横联明桥面明桥面主要由桥枕、护木、正轨、护轨等组成主要由桥枕、护木、正轨、护轨等组成适适用用范范围围当当跨跨度度小小于于40m左左右右时时，钢钢板板梁梁桥桥比比钢钢桁桁梁桥经济，因此，小跨度的钢桥常用板梁桥。

梁桥经济，因此，小跨度的钢桥常用板梁桥。

上上承承式式板板梁梁桥桥的的特特点点构构造造较较简简单单，钢钢料料也也较较省省，可可以整孔装运，整孔架设，用得最多的一种钢板梁桥。

以整孔装运，整孔架设，用得最多的一种钢板梁桥。

11/4/202216李亚东：

桥梁工程概论第六章上承式板梁桥组成及横断面图上承式板梁桥组成及横断面图11/4/202217李亚东：

桥梁工程概论第六章22、下承式板梁、下承式板梁l主要承重结构两片工字截面的板梁主要承重结构两片工字截面的板梁l联结系设下平纵联，无上平纵联和横联，但加设肱板联结系设下平纵联，无上平纵联和横联，但加设肱板l桥面系纵梁和横梁（与桥面系纵梁和横梁（与“桥面桥面”的区别）的区别）l桥面不是搁置在主梁上，而是搁置在桥面系的纵梁上。

桥面不是搁置在主梁上，而是搁置在桥面系的纵梁上。

l特点特点建筑高度建筑高度h（自轨底至梁底）小；自轨底至梁底）小；用料较多（增加了桥面系），制造也费工；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由于较宽而无法整孔运送，增加了装运和架梁的工作量。

量。

11/4/202218李亚东：

桥梁工程概论第六章下承式板梁桥组成及横断面图下承式板梁桥组成及横断面图11/4/202219李亚东：

桥梁工程概论第六章33、结合梁桥、结合梁桥结合梁桥用抗剪结合器（剪力键）或其他方结合梁桥用抗剪结合器（剪力键）或其他方法将混凝土桥面板与其下的钢板（桁）梁结合法将混凝土桥面板与其下的钢板（桁）梁结合成一整体的梁式结构成一整体的梁式结构特点特点混凝土桥面板参加钢板梁上翼缘承受压混凝土桥面板参加钢板梁上翼缘承受压应力的工作应力的工作，提高了桥梁抗弯能力，从而可以，提高了桥梁抗弯能力，从而可以节省用钢量或降低建筑高度。

节省用钢量或降低建筑高度。

铁路结合梁桥（施工繁琐，用料不省，只适用铁路结合梁桥（施工繁琐，用料不省，只适用于陡坡急弯地段、跨度较大的情况）于陡坡急弯地段、跨度较大的情况）抗剪器抗剪器公路：

型钢，连接销公路：

型钢，连接销铁路：

联结角铁路：

联结角11/4/202220李亚东：

桥梁工程概论第六章铁路结合梁桥构造图铁路结合梁桥构造图11/4/202221李亚东：

桥梁工程概论第六章抗抗剪器（剪力键）剪器（剪力键）11/4/202222李亚东：

桥梁工程概论第六章桥例：

石家庄南二环钢箱结合梁公路桥桥例：

石家庄南二环钢箱结合梁公路桥l最大跨度96m，开口钢箱l22170剪力钉l1999年竣工11/4/202223李亚东：

桥梁工程概论第六章二、二、上承式上承式板梁桥的计算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）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）向荷载由上、下平纵联承受）计算内容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）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）应力（弯曲应力、剪应力、疲劳强度、焊缝应力、主应力等）验算验算梁的总体稳定和板的局部稳定验算梁的总体稳定和板的