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1、1 2014 7 18 靖江 钢桥与组合结构桥梁钢桥与组合结构桥梁 吴 冲 同济大学桥梁工程系 吴 冲 同济大学桥梁工程系 Tel 021 65981817 cwu Tel 021 65981817 cwu 同济大学课程 2014 7 18 靖江 同济大学 吴冲 Tongji University Wu Chong1 1 总体设计总体设计 横截面布置横截面布置 槽形钢梁组合梁桥槽形钢梁组合梁桥 可采用较大的主梁间距 大跨度组合梁可采用可采用较大的主梁间距 大跨度组合梁可采用1 2根主梁的结构形式 根主梁的结构形式 当主梁腹板间距大于当主梁腹板间距大于6m时 混凝土桥面板可支承于横梁或横隔板之上
2、 时 混凝土桥面板可支承于横梁或横隔板之上 陆路运输时 钢梁宽度控制在陆路运输时 钢梁宽度控制在3 6m以内 不得以时不超过以内 不得以时不超过6m 否则需要 将主梁分成便于制作和运输的构件单元 并且桥址现场需要具备拼装和 焊接的条件 否则需要 将主梁分成便于制作和运输的构件单元 并且桥址现场需要具备拼装和 焊接的条件 2 2014 7 18 靖江 小跨径组合梁应用小跨径组合梁应用 上部结构上部结构 3根主梁 支点及根主梁 支点及3根中横梁根中横梁 19 5m标准桥宽 标准桥宽 主梁间距主梁间距6 4m 箱梁宽箱梁宽3 2m 悬臂长度悬臂长度1 75m 桥宽变化桥跨桥宽变化桥跨 箱梁等宽 箱梁
3、等宽 4 2m和和3 8m 悬臂长度悬臂长度1 75m 改变主梁中心线间距调 整桥宽 改变主梁中心线间距调 整桥宽 钢主梁中心线为直线 采用 混凝土桥面板悬臂调整桥梁 线形 钢主梁中心线为直线 采用 混凝土桥面板悬臂调整桥梁 线形 2 2014 7 18 靖江3 3 2014 7 18 靖江4 2014 7 18 靖江5 4 2014 7 18 靖江 同济大学 吴冲 Tongji University Wu Chong6 1 总体设计总体设计 2014 7 18 靖江同济大学 吴冲 Tongji University Wu Chong7 第一节 钢箱梁桥的结构形式与总体布置第一节 钢箱梁桥的结
4、构形式与总体布置 结构形式 结构形式 1 沥青混凝土60mm 钢筋混凝土桥面板150mm 防水层1mm CL 混凝土桥面的单箱单室箱梁桥 用于宽度与跨径之比较小的桥梁混凝土桥面的单箱单室箱梁桥 用于宽度与跨径之比较小的桥梁 5 2014 7 18 靖江同济大学 吴冲 Tongji University Wu Chong8 第一节 钢箱梁桥的结构形式与总体布置第一节 钢箱梁桥的结构形式与总体布置 结构形式 结构形式 2 防水层1mm 钢筋混凝土桥面板150mm 沥青混凝土60mm CL 混凝土桥面的双箱单室箱梁桥 是钢箱梁中采用最多梁桥结构形式 混凝土桥面的双箱单室箱梁桥 是钢箱梁中采用最多梁桥
5、结构形式 2014 7 18 靖江同济大学 吴冲 Tongji University Wu Chong 9 第一节 钢箱梁桥的结构形式与总体布置第一节 钢箱梁桥的结构形式与总体布置 结构形式 结构形式 1 沥青混凝土60mm 钢筋混凝土桥面板150mm 防水层1mm CL 混凝土桥面的单箱单室箱梁桥 用于宽度与跨径之比较小的桥梁混凝土桥面的单箱单室箱梁桥 用于宽度与跨径之比较小的桥梁 6 2014 7 18 靖江同济大学 吴冲 Tongji University Wu Chong 10 第一节 钢箱梁桥的结构形式与总体布置第一节 钢箱梁桥的结构形式与总体布置 结构形式 结构形式 2 防水层1m
6、m 钢筋混凝土桥面板150mm 沥青混凝土60mm CL 防水层1mm 钢筋混凝土桥面板 150mm 沥青混凝土60mm CL 2014 7 18 靖江同济大学 吴冲 Tongji University Wu Chong11 第一节 钢箱梁桥的结构形式与总体布置第一节 钢箱梁桥的结构形式与总体布置 总体布置总体布置 横断面布置横断面布置 公路桥箱梁数公路桥箱梁数 箱梁宽度箱梁宽度B 剪力滞 剪力滞 B l 0 2较合理较合理 焊接空间 焊接空间 B 1 2m为宜为宜 运输 陆运运输 陆运B 3 5m为宜为宜 悬臂宽度悬臂宽度 砼桥面砼桥面 不设钢挑梁 不设钢挑梁 1 5m为宜为宜 设钢挑梁 设
7、钢挑梁 3 0m为宜为宜 钢桥面 钢桥面 3 5m为宜为宜 经验 经验 2个车道一根主梁个车道一根主梁 车道车道 2 单箱单室单箱单室 车道车道 3 单箱单室或单箱双室单箱单室或单箱双室 车道车道 4 双箱单室双箱单室 车道车道 6 双箱单室 双箱双室 三单箱单室双箱单室 双箱双室 三单箱单室 铁路钢箱梁 铁路钢箱梁 单线铁路 单箱 梁宽为单线铁路 单箱 梁宽为2 0 2 2m 复线铁路 双箱单室 单箱双室复线铁路 双箱单室 单箱双室 0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 0 00 10 20 30 40 5 单侧翼缘宽 跨径 b l 剪力滞折
8、减系数 be b 跨间 支点 主梁梁宽的确定 必须综合考虑箱梁的受力 维修管理 制作 运输 安装与架设等 主梁梁宽的确定 必须综合考虑箱梁的受力 维修管理 制作 运输 安装与架设等 7 2014 7 18 靖江同济大学 吴冲 Tongji University Wu Chong12 第一节 钢箱梁桥的结构形式与总体布置第一节 钢箱梁桥的结构形式与总体布置 总体布置总体布置 纵梁纵梁 当主梁间距较大时 为了减小钢筋混凝土桥面板的跨径 或者提高钢桥面板 的刚度 箱梁之间可以设置纵梁 当主梁间距较大时 为了减小钢筋混凝土桥面板的跨径 或者提高钢桥面板 的刚度 箱梁之间可以设置纵梁 从钢筋混凝土桥面板
9、的厚度考虑 纵梁间距不宜太大 一般不大于从钢筋混凝土桥面板的厚度考虑 纵梁间距不宜太大 一般不大于3m 并 且支承于横梁之上 并 且支承于横梁之上 纵梁与横梁的连接纵梁与横梁的连接 2014 7 18 靖江同济大学 吴冲 Tongji University Wu Chong13 第一节 钢箱梁桥的结构形式与总体布置第一节 钢箱梁桥的结构形式与总体布置 总体布置总体布置 边纵梁边纵梁 箱梁外侧设置挑梁时 在挑梁端部需要设置边纵梁 俗称为耳梁 支承桥面 板 箱梁外侧设置挑梁时 在挑梁端部需要设置边纵梁 俗称为耳梁 支承桥面 板 边纵梁与挑梁的连接边纵梁与挑梁的连接 8 2014 7 18 靖江同济
10、大学 吴冲 Tongji University Wu Chong14 第一节 钢箱梁桥的结构形式与总体布置第一节 钢箱梁桥的结构形式与总体布置 总体布置总体布置 横梁横梁 对于双箱或多箱结构钢梁桥 梁端或中间支承处设置横梁 使得各主梁受力 较均匀 支承纵梁和桥面板 可以有效提高桥梁整体抗扭能力和分散支点反 力 保证桥梁的整体受力和抵抗偏心荷载和风荷载等产生的扭矩 对于双箱或多箱结构钢梁桥 梁端或中间支承处设置横梁 使得各主梁受力 较均匀 支承纵梁和桥面板 可以有效提高桥梁整体抗扭能力和分散支点反 力 保证桥梁的整体受力和抵抗偏心荷载和风荷载等产生的扭矩 当有纵梁时 横梁的间距不大于当有纵梁时
11、横梁的间距不大于6m 没有纵梁时 横梁间距可以适当放宽 最大间距 没有纵梁时 横梁间距可以适当放宽 最大间距20m左右 其中一道应该设置在跨中 左右 其中一道应该设置在跨中 横梁要有足够的刚度 通常采用实腹式结构形式 梁高通常为主梁高度的横梁要有足够的刚度 通常采用实腹式结构形式 梁高通常为主梁高度的 3 4 4 5 除特殊情况之外不得小于主梁高度的 除特殊情况之外不得小于主梁高度的1 2 2014 7 18 靖江同济大学 吴冲 Tongji University Wu Chong15 第一节 钢箱梁桥的结构形式与总体布置第一节 钢箱梁桥的结构形式与总体布置 总体布置总体布置 支座支座 单箱钢
12、梁桥的梁端必须设置两个支座才能保证结构的稳定性和抵抗扭矩的作用单箱钢梁桥的梁端必须设置两个支座才能保证结构的稳定性和抵抗扭矩的作用 多箱钢梁桥 往往一个钢箱设置一个支座 箱梁之间用横梁相连 当一个钢箱 设置多个支座时 由于支座高度的设置误差会导致支座受力的不均匀 对箱梁 产生不利的影响 多箱钢梁桥 往往一个钢箱设置一个支座 箱梁之间用横梁相连 当一个钢箱 设置多个支座时 由于支座高度的设置误差会导致支座受力的不均匀 对箱梁 产生不利的影响 为了维修和更换支座方便 箱梁桥应该设置支承千斤顶的临时支点加强结构 为了维修和更换支座方便 箱梁桥应该设置支承千斤顶的临时支点加强结构 千斤顶 9 2014
13、 7 18 靖江同济大学 吴冲 Tongji University Wu Chong16 第二节 主梁第二节 主梁 钢箱主梁构造由顶板 底板 腹板焊接成闭口截面 箱内设置横隔板和纵横加 劲肋 箱梁之间有横向联系时 还需要设置连接结构 钢箱主梁构造由顶板 底板 腹板焊接成闭口截面 箱内设置横隔板和纵横加 劲肋 箱梁之间有横向联系时 还需要设置连接结构 主梁要求有足够的强度和刚度 主梁设计应该尽可能地使得截面以应力控制设 计 梁高大约为跨径的 主梁要求有足够的强度和刚度 主梁设计应该尽可能地使得截面以应力控制设 计 梁高大约为跨径的1 20 1 30 防水层1mm 钢筋混凝土桥面板150mm 沥青
14、混凝土60mm CL 2014 7 18 靖江 3 总体设计总体设计 槽形截面组合梁梁高与用钢量的关系槽形截面组合梁梁高与用钢量的关系 恒载和活载基本组合下 将钢梁翼缘边缘最大正应力控制在钢 材强度设计值的 恒载和活载基本组合下 将钢梁翼缘边缘最大正应力控制在钢 材强度设计值的80 即 即220MPa 左右 误差范围 左右 误差范围5 同时 腹板最大剪应力控制在抗剪强度设计值的 同时 腹板最大剪应力控制在抗剪强度设计值的80 以下 即以下 即130MPa 再考虑混凝土桥面板参与共同作用 调整上下翼缘板厚度 将最不利组合 考虑恒载 活载 温度和收缩徐变 下应力 控制在 再考虑混凝土桥面板参与共同
15、作用 调整上下翼缘板厚度 将最不利组合 考虑恒载 活载 温度和收缩徐变 下应力 控制在270MPa以下 以下 10 2014 7 18 靖江 3 总体设计总体设计 2017 1 13 18 槽形截面组合梁梁高与挠度的关系槽形截面组合梁梁高与挠度的关系 活载挠度 应力控制设计时 活载挠度均满足要求 主梁跨径 m 经济梁高范围 梁宽 5m 梁宽 6m 梁宽 7m 40 1 14 1 241 12 1 221 12 1 20 50 1 14 1 281 14 1 261 14 1 22 60 1 16 1 281 14 1 241 14 1 24 70 1 18 1 301 16 1 261 14
16、1 24 80 1 20 1 301 16 1 261 16 1 28 43 5 38448 cc ssss qmLPmL f E IE I 活载组合梁经济梁高范围 最优梁高10 用钢量以内 2014 7 18 靖江同济大学 吴冲 Tongji University Wu Chong19 第二节 主梁第二节 主梁 截面变化截面变化 调整主梁截面的方法有改变梁高和板厚两种方法 当跨径较小时 采用改变顶调整主梁截面的方法有改变梁高和板厚两种方法 当跨径较小时 采用改变顶 底板板厚 梁高与梁宽保持不变的方法 对钢箱梁制作 运输和安装较为方便 当跨径较大时 采用改变梁高的方法更加有效 底板板厚 梁高与梁宽保持不变的方法 对钢箱梁制作 运输和安装较为方便 当跨径较大时 采用改变梁高的方法更加有效 钢箱梁桥截面变化 数量和位置示意图 钢箱梁桥截面变化 数量和位置示意图 11 2014 7 18 靖江同济大学 吴冲 Tongji University Wu Chong20 第二节 主梁第二节 主梁 翼缘板与加劲肋翼缘板与加劲肋 受压底板的最小板厚不宜小于表的最 小板厚要求 受压底板的最小板厚不宜小于
