二学期西南交大钢桥15问答题.docx

1、二学期西南交大钢桥15问答题钢桥第1次作业6.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

2、、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。7.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：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。9.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

3、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。IE10.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。11.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

4、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。12.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。13.已知某单线铁路简支栓焊桁架桥，跨度I = 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

5、 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 kN/m检查设备 1.0 kN/m故每片桁梁重 pi= （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Q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m m 1 4 13.6 亠小y = x = 0,618Yi sind 8 11it z

6、tz 1 S 41 13.6V /sindx = 0.46411影响线加载长度及顶点位置4x8x8 = 3657H-1 8-1=-(+7.) = 8x8-36.57-27.43所以，影响线面积Q = -(ZL+/2)y=-x3&57x0.618=11.302 2ZQ = + = 1130+(-6.36) =4.94(3)由于恒载所生内力Np = pEQ = 18x4.94 = 88.92iV2、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!：+】：=2743,& = 0.12%k = = 56.SkN/m& +A =36,57,a= 0.125,k= I”

7、 = 53AkN/m(2)冲击系数1 + U = 1 +40+Z运营动力系数181+均二 1 +二二 1+- = 1.17 40 + Z 40 + 8x8(3)活载发展均衡系数n值的计算n = 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a =0.5,查表得k = 45.6 kN/m，故N18q 二 二 = = Q311(1+“)傀(1+QAQ (1+“)片 1.27x45.6 则对斜杆A3E4N88.92二 0.117 1.27x511x11.3,1. . , 0.311-0.117二

8、1 + 匸( -。)二 1+ = 1-032o88.92 .O I Ql1,27x56.8x6.36 f . 1. =0.311+0.194 介一77 = 1+ (口 7 ) = 1 = 1.0846 6(4)活载所生内力(包括冲击力)为：帀(1 + “)取=L032xl,27x 53.1x113= 7864i2Vr/Q + QM =-1.084x1.27x56.8x6.36=-197.3/W3、主力作用下斜杆 AE4的内力N、=Np + r/(l+ /i)Nk = 88.92 + 786.4 = 875.3fcVN = NpFQ + 肚)芯=88.92 - 497.3 = -408.4kV计

9、算疲劳时的最大内力Nn=Np +(1 + /J7V； = 88.92 + 1.17x53,1x113 = 79L0yWVN；二代 + (1 + = 88.92-L17X 56.8x 636 = -333.7JWV钢桥第2次作业6.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。7.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。8.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

10、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。9.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

11、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。10.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S ;

12、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。11.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。12.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。

13、13.已知某单线铁路简支栓焊桁架桥， 跨度I = 64m,主桁图式及尺寸同题63。试计算下弦杆 EE4在纵向制动力作用下的杆件内力。 答： 解：按相应于下弦杆EzEa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，f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f满足 下列等式时，即为产生最大杆件内力的活载位置。二此a b220 x5 + 92r _ 92(30 -r)+80(10 + x)24 40解得x =10.4m故桥上静活载总重 P =220 X 5 + 92 X 30 + 80 X (10+10.4) =5492kN 制动力 t=0.

14、07P=0.07X 5492 =384.4kN下弦杆E2曰在纵向制动力作用下的杆件内力为T 3844N宀产亠讪钢桥第3次作业11.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。12.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。13.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

15、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。14.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。15.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。16.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

16、度方向做成斜坡。17.已知下弦杆E2E4所受轴力为：主力作用下 Ni = 3340 kN，横向附加 力作用下498.9 kN，制动力作用下Nr=192.2 kN，试确定E2E4杆件 的计算内力。答：解：主力+横向附加力：Nn= Ni + Nw=3340+498.9=3838.9kN（主力控制）主力+纵向附加力：血=Ni+ NT=3340+192.2=3532.2kN35322二兰竺二2卫376的3340也1.25因此下弦杆E2E4的计算内力取为3340 kN钢桥第4次作业11.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。12.答：图（a）表示的几何图式称为三角型腹杆体系，构

17、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

18、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8 m），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。13.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。14.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

19、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。15.什么是横向框架效应？ 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。16.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

20、n。n=0.2a+1.2其中 a= Np /(1+ y)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 n, 对不同杆件通过对活载加大不同的 n倍，使各杆均具有相同的a max相 同的 nmax 。n=1+(maax-a)/6，其中：amax为主桁所有杆件的a值中最大者a = Np /(1+ GNk 17.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

21、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。18.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ls=38200 cm4,横梁的截面惯性矩I b=651000cnf,纵梁作用于横梁上的竖向荷载 R=873kN,钢的弹性模 量E=2.06X 105MPa。试计算吊杆A3Ej下端的弯矩值。19.答:解：简支横梁跨中最大弯矩 M=873X 1.875=1636.9kN m尸(a+b)/B=(5750-1875)/5750=0.674h /h=5775/(5775+4580)=0.558横梁在框架面内的刚度系数ib= Eb/B=2.06X

22、 1011x 651000X 10 - 8/5.75=2.33X 108N m吊杆在框架面内的刚度系数is= EIs/h = 2.06X 1011x 38200X 10- 8/5.775=1.36X 107N -m故吊杆A3E3下端的弯矩值为3Mb = : (2-0.5/J) + 3x 0.674x1636.9= 101.89WV 旳钢桥第5次作业11.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。12.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

23、，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。13.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 入（包括入X、入y）的值；2） 根据估算的；x及2y值，取其较大者查表得到整体稳定容许应力 折减系数如，则选取杆件的毛截面积为丿_ N3） 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S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。14.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

24、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。15.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。16.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

25、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。17.已知某单线铁路简支栓焊桁架桥，跨度I = 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 =1250 Pa，试计算主桁斜杆 AiEo及下弦杆E2E4在横向风力作用下的 杆件内力。&=5課5答：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 =1000 Pa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3 风上=0.5 X 0.4 X H+0.2(h+3.0) X (1-0.4) X W (

26、kN/m )3 风下=0.5X 0.4X H+1.0 (h+3.0) X (1-0.4) X W ( kN/m)取 h =纵梁高+钢轨枕木高 =1.29 + 0.40 = 1.69m故3 风=0.5X 0.4X 11+0.2X( 1.69+3.0)X 0.6 X 1000= 2762.8N/m =2.76kN/m3 风下=0.5X 0.4X 11+ (1.69+3.0)X 0.6 X 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5.01x28x36= 2x5.75二 439.LWV作用在桥门架上的风力Hw =-皱上 1、=-x 2.76x48 = 66 24kN2 2腿杆反弯点位置,c C+2Z 8.04 8.04+2x13 6 ”十L x = 77m 2 2c+ 1 2 2x8.04 + 13.6端斜杆AiEo所受附加弯矩为胚二如(c 一為)=x (8.04-4,77) = 10&3加 m ” H.决”如、66.24 z. _ L29. _ _ T- (20 - ) = x (4.77 )二 136.6kN m2端斜杆AiEo所受附加轴力为土円应-如二 66.24x Q3.6-4.77) “.7创R 0=-r COS0= +101.7X 吐= +59.8fc?V13.6