中南大学钢桥作业题库.docx

1、中南大学钢桥作业题库钢桥主观题作业作业一：1、钢桥重要特点是什么？其合用范畴如何？答：重要长处：与惯用其他建筑材料相比，钢材是一种抗拉、抗压和抗剪强度均较高匀质材料，而其重量则相对较轻。因而，钢桥具备很大跨越能力；钢材有良好塑性和韧性，是抱负弹塑性体，完全符合当前所采用计算办法和基本概念。因而，钢桥计算精确性好，可靠性高；钢桥构件重量轻，便于运送和拼装，加上便于机械化制造，因而钢桥施工期较短，可尽快发挥投资经济效益；钢桥在受到破坏后，易于修复和更换；钢塑性和韧性好，适于承受冲击和动力荷载，有较好抗震性能。（对于铁路桥梁尤为重要） 重要缺陷：钢材易锈蚀，需要经常除锈、油漆，养护费用高；铁路钢桥采

2、用明桥面时噪声大，不合用于人口密集区。 合用范畴：由于当前国内钢材紧缺，因而在普通状况下，大、中跨度桥梁才以采用钢桥为主。2、铁路下承式简支桁架桥横向联结系作用是什么？惯用几何图式有哪些？答：横向联结系作用：承受并传递横向力，增长构造横向抗扭刚度，使桥跨形成空间稳定构造，并使两片主桁受力均匀。 惯用几何图式有：3、对简支梁桥，支座布置原则是什么？答：一端设立固定支座，一端设立活动支座。对坡道上桥梁，固定支座应设在较低一端。4、简述正交异性板概念。答：在钢桥面板（或钢箱梁上翼缘）下布设纵向及横向、开口或闭口加劲肋而形成一种构造。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抗弯刚度不同，故

3、得此名。正交异性板具备很高承载能力，可以明显减轻钢梁自重。5、斜拉桥重要受力构件有哪些？漂浮体系斜拉桥是什么意思？答：斜拉桥重要受力构件有主梁、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、塔梁分离斜拉桥，若将中间支点支承改为吊索，就称为漂浮体系斜拉桥。它可以减小索塔支点处梁负弯矩，但梁横向变位应加以约束。6、图示阐明悬索桥构成及各构成某些作用。答：悬索桥以主缆、桥塔和锚碇为重要承重构件，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锚碇。受拉主缆为重要承重构件；桥塔受压，作用是支承大缆；锚碇受拉拔反力，作用

4、是固定主缆端头、防止其走动；加劲梁重要起支承和传递荷载作用；吊索作用是将作用于加劲梁上恒载及活载向主缆传递；塔顶主鞍用作主缆跨过塔顶支承，承受主缆产生巨大压力并传递给桥塔。7、栓焊钢桥制造需通过哪些工艺过程？答：常规钢桥制造涉及下列工艺过程：作样、号料、切割、矫正、边沿加工、制孔、组焊、焊接、整形、检查、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在主力作用下杆件内力。答：1、恒载内力计算 （1）恒载集度假定参照已有设计，取主 桁 14.5 kN/m联结系 2.8 kN/m 桥面系 6.8 kN/m 高强螺栓 0.5

5、kN/m 检查设备 1.0 kN/m 故每片桁梁重p1=（14.5+2.8+6.8+0.5+1.0）2 = 12.8 kN/m 桥面重（双侧设钢筋混凝土人行道板）p2=5 kN/m（每片主桁）故每片主桁所受恒载集度p = p1+ p2=12.8 + 5.0 = 17.8 kN/m可偏安全地取为p = 18 kN/m（2）影响线面积计算作出斜杆A3E4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 因此，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k值 （2）冲击系数 运营动力系数（3）活载发展均衡系数值计算

6、= 1+(amax - a)/6对简支桁架梁桥，跨中弦杆（此算例中为弦杆A3A3）k值最小，故其a值最大。弦杆A3A3加载长度l=64m，顶点位置 =0.5，查表得k = 45.6 kN/m，故则对斜杆A3E4 （4）活载所生内力（涉及冲击力）为： 3、主力作用下斜杆A3E4内力 计算疲劳时最大内力作业二：1、当前钢桥采用连接方式有哪些？什么是栓焊钢桥？答：钢桥连接指：涉及将型钢、钢板组合成杆件与部件，也涉及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）连接采用焊接，工地（杆件）连接采用高强度螺栓连接。2、下承式桁架桥桥面构造有哪几种形式？答：有明桥面与

7、道碴桥面两种。3、钢支座及盆式橡胶支座活动机理分别是什么？答：钢支座是靠钢部件滚动、摇动和滑动来完毕支座位移和转动功能。盆式橡胶支座是运用橡胶块在三向受力状态下具备流体性质（适度不均匀压缩）来实现转动，依托聚四氟乙烯板与不锈钢板之间低摩擦系数来实现水平位移。4、主桁杆件截面形式有哪几种？各有何优缺陷？答：主桁焊接杆件截面形式重要有两类：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。这种截面长处是构造简朴，易于施焊，焊接变形较易控制，安装以便；局限性是截面对x-x轴回转半径比对y-y轴小诸多，当采用H形杆件作压杆时，基本容许应力折减相称大。因而，对内力不很大杆

8、件或长细比相对较小压杆，采用H形截面才是比较适当。 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。但是箱形截面杆件制造较费工，焊接变形也较难控制和修整，因而普通只用于内力较大和长细比较大压杆或拉压杆件，普通在特大跨度钢桁梁桥中采用。5、简述下弦杆截面设计环节。答：下弦杆截面设计重要环节如下： 1）从静强度及疲劳强度入手，求所需净截面积Aj ； 2）依照已有设计经验，取杆件净截面积Aj为毛截面积Am 0.85倍； 3）选定下弦杆截面形式，依照Am及决定杆件截面外廓尺寸原则，拟定杆件宽度b、高度h以及板厚； 4）计算杆件端部连接所需

9、要螺栓数； 5）算出实际净截面积Aj，进行强度、刚度及疲劳验算，如不满足任一规定，则需重新设计。6、下承式钢板梁桥合用范畴？答：下承式钢板梁桥由于增长了桥面系，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工作量。因而当铁路桥梁需采用板梁桥时，应尽量不采用下承式而采用上承式。 但是，当桥面标高不适当提高而对桥下净空有规定期，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）小长处。7、与简支桁架桥相比，持续桁架桥有何长处？答：便于采用伸臂法架设钢梁；具备较大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

10、及尺寸同题63。试计算下弦杆E2E4在纵向制动力作用下杆件内力。答：解：按相应于下弦杆E2E4在主力作用下时静活载计算。静活载按最不利位置布置，如下图所示，依照构造力学所述办法，当三角形影响线顶点左边活载之和Ra与顶点右边活载之和Rb满足下列等式时，即为产生最大杆件内力活载位置。解得x =10.4m故桥上静活载总重P =2205 + 9230 + 80(10+10.4) =5492kN制动力T=0.07P=0.075492 =384.4kN下弦杆E2E4在纵向制动力作用下杆件内力为作业三：1、请写出国内已建成最大跨度拱桥、斜拉桥及悬索桥名称、主跨跨度。答：拱桥：重庆朝天门长江大桥，552m；

11、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，为什么需设立上拱度？答：对桁梁桥挠度限制可以改进线路运营质量，但挠度限制过严会给桁梁桥设计带来困难，同步会使高强度钢材使用受到限制。如果在限制挠度同步，再把桁梁桥预先做成向上拱曲线，即预设了上拱度，则较易满足规定。4、桁架桥如何进行简化计算？答：简化计算办法基本原理是：把较复杂空间构造简化为较简朴平面构造，近似考虑各平面构造之间互相作用，按平面构造进行内力计算。将平面内各杆件轴线所形成几何图形作为

12、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。对弦杆最不利组合普通都是桥上有车时状况。6、上承式钢板梁桥主梁采用变截面形式有哪些？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N= 3340 kN，横向附加力作用下Nw= 498.9 kN，制动力作用下NT=192.2 kN，试拟定E2E4杆件计算内力。答：解：主力+横向附加力：N= N+ Nw=3340+498.9=3838.9kN（主力控制）主力+纵向附加力

13、：N= N+ NT=3340+192.2=3532.2kN （主力控制）因而下弦杆E2E4计算内力取为3340 kN。作业四：1、图示铁路下承式简支桁架桥主桁架惯用类型，并论述其重要特性。答：图（a）表达几何图式称为三角型腹杆体系，构造简朴，部件类型较少，适应设计定型化，有助于制造与安装；图（b）桁架称为豪式桁架。在竖向荷载作用下，图（b）竖杆较图(a)竖杆受力大，受压斜杆数量也较多，并且弦杆内力在每个节间均有变化，因而图（b）采用相对较少；图（c）图（e）为几种上承式桁梁几何图式。对于中档跨度上承式桁梁桥，其主桁图式惯用图（c）而较少采用图（d），这是由于图（d）端竖杆要传递较大支承反力，因

14、而端竖杆用料较多。对于小跨度桁梁桥，也可做成图（e）所示构造型式；对于大跨度（跨度在80 m以上）下承式铁路桁梁桥，曾经采用过上弦为折线形主桁图式，见图（f）。但由于上弦为折线形，杆件和节点类型多，不利于制造、安装与修复，因而，这种图式在国内早已不用了。大跨度下承式桁梁桥，主桁仍可采用图（a）所示三角型腹杆体系；对于特大跨度桁梁，主桁常采用图g）所示再分式或图（h）所示米字型图式。为了兼顾桥梁工厂既有设备（节间长度仍能采用8 m），且斜杆仍需具备恰当倾度，则采用图（g）或图（h）可以增大桁高。2、桥面系纵梁与横梁是如何连接？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

15、块鱼形板，与横梁及相邻纵梁翼缘相连。3、支座重要作用是什么？惯用支座类型有哪些？答：支座作用是固定桥跨构造对的位置，将上部构造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变位（位移和转角），使上、下部构造实际受力状况符合设计计算图式。 惯用支座类型有：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，竖杆上端和下端均将产生力矩。5、引入活载发展均衡系数作用是什么？答：为了保证铁路钢桥在较长时期内能适应机车车辆重量增长需要,设计时必要为现今使用列车活载预留一种发展

16、系数。预留办法是让设计容许应力低于实际能容许应力，也就是有一种预留活载发展倍数n。n=0.2a+1.2,其中a= NP /(1+ )Nk 。 为了使所有杆件n达到相似，就引入了活载发展均衡系数，对不同杆件通过对活载加大不同倍，使各杆均具备相似amax，相似nmax。 =1+(amax-a)/6， 其中： amax为主桁所有杆件a值中最大者 a = NP /(1+ )Nk 6、简述竖杆截面设计环节。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，而采用与吊杆相似截面尺寸；吊杆除受到轴向拉力外，还受到横向框架作用产生弯矩，故吊杆为拉弯构件。其截面设计环节为： 先按主力作用下中心受拉杆件

17、计算出所需截面积及截面尺寸，然后按（主力附加弯矩）作用下拉弯构件去检算所选截面疲劳强度和刚度。7、吊杆A3E3与横梁及横向联结系楣杆构成横向框架如下图所示。已知吊杆A3E3截面惯性矩 Is=38200 cm4，横梁截面惯性矩Ib=651000cm4，纵梁作用于横梁上竖向荷载R=873kN，钢弹性模量E=2.06105MPa。试计算吊杆A3E3下端弯矩值。解：简支横梁跨中最大弯矩 M=8731.875=1636.9kNm (a+b)/B=(5750-1875)/5750=0.674 h/h=5775/(5775+4580)=0.558 横梁在框架面内刚度系数 ibEIbB=2.061011651

18、000108/5.75=2.33108Nm 吊杆在框架面内刚度系数 isEIsh2.06101138200108/5.775=1.36107Nm 故吊杆A3E3下端弯矩值为 作业五：1、如何定义钢桥？答：普通是指一座桥梁桥跨构造用钢（钢板、型钢、铸件、钢丝作为基本构件）制成，而墩台、索塔等则可用其他材料建造。2、简支桁架桥如何实现上拱度设立？答：上拱度曲线取为恒载与一半静活载所生挠度曲线（但方向相反）。上拱度设立时，是让各节间下弦杆长度不变（则纵梁长度就可不变）、腹杆长度不变、斜杆和上弦杆交角不变，而只让上弦杆理论长度加长一点。3、简述上弦杆截面设计环节。答：上弦杆截面设计重要环节如下：1）选

19、定截面形式并估算杆件长细比（涉及x 、y）值；2）依照估算x 及y值，取其较大者查表得到整体稳定容许应力折减系数1，则选用杆件毛截面积为 3）依照选用Am，选配构成杆件各板件尺寸，拟定杆件宽度b、截面高度h以及板件厚度值；4）计算所选截面截面特性，进行总体稳定、局部稳定及刚度验算。4、论述钢箱梁桥重要构造特点。答：1）为增强钢梁整体性，提高梁体抗失稳能力，沿梁长每隔一定距离需设立横隔板。多数状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立横向加劲肋。 3）为保证受压翼缘及腹板局部稳定，在受压区还需设立纵向加劲肋。5、当代斜

20、拉桥为什么要采用密索距？答：采用密索距有如下长处：主梁中弯矩小；锚固点构造简朴；伸臂施工时所需辅助支撑较少；每根斜索截面较小，斜索制造更换较容易。6、简述悬索桥主缆类型及施工办法。答：悬索桥主缆可采用钢丝绳和平行钢丝束两种形式，前者普通用于小跨度悬索桥，后者则合用于各种跨度悬索桥。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构成丝股，再由若干丝股构成密实主缆，依照其架设办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。桥上无车时风荷载强度为W =1250 Pa，试计算主桁斜杆A1E0及下弦

21、杆E2E4在横向风力作用下杆件内力。解： 1、求平纵联弦杆内力桥上有车时风荷载强度为W = 0.8W =1000 Pa上、下平纵联所受横向风力分布集度（单位长度上横向风力）分别为风上 =0.50.4H+0.2(h+3.0) (1-0.4) W（kN/m）风下 =0.50.4H+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 风上=0.50.411+0.2（1.69+3.0）0.61000= 2762.8N/m=2.76kN/m风下=0.50.411+（1.69+3.0）0.61000 = 5014N/m=5.0

22、1kN/m则在横向风力作用下下弦杆E2E4内力为2、桥门架效应 作用在桥门架上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所受附加轴力为第一章绪论1钢桥分类：依照重要承重构造受力体系可以分：梁式桥，拱桥，刚构桥，斜拉桥，悬索桥和混合体系桥梁。梁式桥：竖向荷载作用，只产生竖向反力按受力体系：简支梁、持续梁、悬臂梁按构造形式：钢板梁、钢箱梁、钢桁梁、结合梁拱桥：竖向荷载作用，除产生竖向反力外，还产生水平推力按有无推力：有推力拱设立结实基本无推力拱（系杆拱）于拱两端设立拉索或梁刚构桥：重要承重构造为偏心受压和受弯构件斜拉桥：高次超静定构造，核心在高塔施

23、工和索力控制悬索桥：（吊桥），以主揽为重要承重构造，主揽只受拉力2 钢桥优缺陷：长处：*钢材抗拉、抗压、抗剪强度高，重量轻，跨越能力大。钢材可加工性能好，可用于复杂桥型和景观桥。*材质均匀，实际应力与计算值接近，安全可靠*适合工业化办法制造，质量可靠，便于运送，便于无支架施工，工地安装速度也快。*韧性延性好，可提高抗震性能。*寿命长，易于修复和更换，可回收运用。缺陷：动载作用下，疲劳问题突出。易腐蚀，需要经常检查和按期油漆，维护费用高。铁路钢桥行车时噪声与振动均比较大。3钢桥设计普通规定和原则必要有足够整体刚度、具备必要横向刚度、满足使用阶段受力和工作性能规定，在施工过程中满足应力和变形规定、

24、防腐、疲劳设计、不应有未栓合或未焊合接触某些、应尽量减少构件和零件种类，钢构造构件计尽量原则化，使同型构件能互换、钢桥在安装或检修支座时在构造上应预设可供顶起用构造4构造内力计算原则构造构件内力按弹性受力阶段拟定。变形按构件毛截面计算，不考虑钉（栓）孔削弱影响。为简化计算，可将桥跨构造划分为若干个平面系记录算，但应考虑各个平面系统共同作用和互相影响。平面计算办法中，可以采用荷载横向分布系数考虑桥梁构造空间作用影响。5钢桥设计计算办法：容许应力法和半概率极限状态设计法=L/20*下承式板梁桥下净空规定（4.88m）*整孔施工架设时宽度规定。3铁路梁高制定期考虑因素：主梁梁高设计规定：*用钢量最省

25、*主梁竖向挠度满足规定*腹板宽度为常规轧制钢板尺寸，避免拼接或裁剪*桥跨建筑高度最小*满足运送规定*相近跨度尺寸原则化（即采用相似腹板厚度）4提高腹板稳定临界应力重要办法有：*设加劲肋：更有效*增长板厚：效果不明显5纵横向连接系作用：横向连接系作用：*防止主梁侧倾试问*起到荷载分派作用*与主梁及纵向连接系构成空间桁架抵抗水平荷载*桥梁安装架设是主梁定位*抵抗桥梁扭矩*在桥面板端部起到横向支承作用。前三作用当横联设立于跨间时有效，后2设立于支撑处有效纵向连接系作用：*将地震荷载风荷载等水平力传递到支座*防止主梁下翼缘侧向变形和横向振动*与主梁及纵向连接系构成空间桁架抵抗水平荷载及扭矩*桥梁安装架

26、设是主梁定位第五章钢箱梁桥1钢箱梁重要受力特点：*箱梁受力特点：典型闭口薄壁构造2钢箱梁构成及各某些作用：因其横向刚度大，可不设纵连*重要由主梁，横向连接系和桥面系构成。*主梁：整个桥梁承重作用，把荷载传递给支座。*横向联结系：把各个主梁连接成整体，起到荷载横向分布、防止主梁侧向失稳作用。*桥面系：把桥面荷载传递到主梁和横梁。纵梁：1主梁间距较大时，减小砼桥面跨径，2提高钢桥面板刚度横梁：1对于双箱或多箱，使主梁受力均匀，2支承纵梁或桥面板，3端横梁有效提高桥梁整体抗扭能力和分散支点反力3横隔板作用及重要形式：*减少钢箱梁畸变和横向弯曲变形，增长整体刚度，分散局部荷载作用。*类型：中间横隔板：实腹式，框架式，桁架式。支点横隔板：普通采用实腹式，分为两支座形式和单支座形式第六章组合梁桥1剪力连接件分类：*构造形式：刚性：普通采用角钢或槽钢，伸入砼中制止板对梁剪移；柔性：采用斜钢筋或螺旋钢筋，防止砼板向上脱开；焊钉：焊接于钢梁翼缘大头螺钉；PBL（开孔钢板连接器）孔中混凝土承担钢梁与混凝土板间错动剪应力。2连接件承受重要外荷载：*恒载，活载，预应力，混凝土干燥收缩，混凝土板与钢梁间温差等。