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1、Qingtian SuTongji University, Shanghai, China第四章钢板梁桥2013-11-4 Tongji University, Qingtian Su 1第一节 钢板梁桥的组成与总体设计钢板梁桥是指由钢板或型钢等通过焊接、螺栓或铆钉等连接而成的工字形截面的实腹式钢梁作为主要承重结构的桥梁横联横向加劲肋纵 向加劲肋主梁纵平联工地 连接上翼板腹板下翼板工厂连接a横梁ab2013-11-4 Tongji University, Qingtian Su 2第一节 钢板梁桥的组成与总体设计钢板梁桥的主梁通常采用工字钢、H型钢、焊接工形梁等结构形式，主梁与主梁之间采用横梁
2、和纵联相连形成整体受力结构。由于，主要受力结构的主梁和横梁在平面上形成格子形状的梁格，钢板梁桥也被称为格子梁桥。2013-11-4 Tongji University, Qingtian Su 3第一节 钢板梁桥的组成与总体设计钢板梁的主梁形式热轧型钢：工字钢和H型钢，等截面形式，具有结构简单、造价低的特点。但是，截面尺寸往往会受到工厂的轧制能力的限制，跨越能力较小，通常在20m以下，这种由工字钢或H型钢作为主梁的钢梁桥统称为”beam bridge”。焊接工形梁：焊接工形梁：由上下翼板和腹板焊接而成，具有结构灵活、由上下翼板和腹板焊接而成，具有结构灵活、构造简单、受力明确、工地连接方便、单个
3、构件重量轻等优构造简单、受力明确、工地连接方便、单个构件重量轻等优点，适用跨径可以达到点，适用跨径可以达到60m，是中小跨径钢梁桥最为经济和，是中小跨径钢梁桥最为经济和采用最多的结构形式。但是，抗扭刚度和横向抗弯刚度较小。采用最多的结构形式。但是，抗扭刚度和横向抗弯刚度较小。焊接工形梁桥称为焊接工形梁桥称为”I-girder bridge”或或”plate girder bridge”2013-11-4 Tongji University, Qingtian Su 4第一节 钢板梁桥的组成与总体设计 分类钢板梁桥根据支承条件和受力特点分为：简支钢板梁桥、连续钢板梁桥和悬臂钢板梁桥按桥面板形式分
4、为：钢筋混凝土桥面板钢板梁桥和钢桥面板梁桥按桥梁的平面形状分为直桥、斜桥和曲线桥等2013-11-4 Tongji University, Qingtian Su 5第一节 钢板梁桥的组成与总体设计钢板梁桥上部结构由主梁、横向联结系、纵向联结系和桥面系组成。主梁起到整个桥梁的承重作用，把由横向联结系、纵向联结系和桥面系传来的荷载传递到支座。横向联结系有实腹式梁和空腹式桁架形式，前者称为横梁，后者称为横联。横向联结系的作用是为把各个主梁连接成整体，起到荷载横向分布、防止主梁的侧向失稳的作用。纵向联结系通常采用桁架式结构，其作用主要是加强桥梁的整体稳定性、与横梁共同承担横向力和扭矩的作用。桥面系主
5、要是为了提供桥梁的行车部分，把桥面荷载传递到主梁和横梁。横联横向加劲肋纵 向加劲肋主梁纵平联工地 连接上翼板腹板下翼板工厂连接a横梁ab2013-11-4 Tongji University, Qingtian Su 6第一节 钢板梁桥的组成与总体设计 断面布置公路桥混凝土桥面板横断面布置主要确定横断面布置主要确定主梁的根数与间距主梁的根数与间距直接影响主梁的受力大小与截面尺寸和桥面板的受力直接影响主梁的受力大小与截面尺寸和桥面板的受力少主梁的结构形式多主梁的结构形式2013-11-4 Tongji University, Qingtian Su 7第一节 钢板梁桥的组成与总体设计 断面布置公
6、路桥钢桥面板2013-11-4 Tongji University, Qingtian Su 8第一节 钢板梁桥的组成与总体设计 断面布置铁路桥上承板梁下承式板梁桥（1）桥枕或钢筋混凝土桥面的合理跨度。桥枕的合理跨度大致在1.8-2.5米之间；（2）要求主梁中心距不能太小，主梁中心距不得小于计算跨度的1/20（3）对于下承式板梁桥要求两片主梁之间的净空能满足桥梁净空的规定我国上承式板梁桥的主梁中心距为2.02.2米，标准设计的主梁中心距采用2米。下承式板梁桥要求两片主梁之间的净空能满足桥梁净空的规定，桥梁净空的宽度为4.88米，标准设计的主梁中心距为5.4米。铁路钢板梁桥的横断面布置主要确定主
7、梁的间距，应考虑下列问题：2013-11-4 Tongji University, Qingtian Su 9第一节 钢板梁桥的组成与总体设计 平面布置公路桥横向联结系结构形式横向联结系数量主要由桥梁的整体横向刚度和主梁的侧向失稳要求控制设计，整体横向刚度要求，整体横向刚度要求Z大于大于10以上以上l为主梁跨长，为主梁跨长，a为主梁间距，为主梁间距，IQ、I分别为横梁及主梁的惯矩，分别为横梁及主梁的惯矩，IQ1为换算为单根为换算为单根横梁的换算刚度，横梁的换算刚度，为横梁根数修正系数为横梁根数修正系数平面布置主要是确定横向联结系结构形式、数量和间距，以及纵向联结系的形式与布置。横梁式桁架式II
8、alQ132Z=QQ1II 2013-11-4 Tongji University, Qingtian Su 10第一节 钢板梁桥的组成与总体设计 平面布置公路桥纵向联结系布置形式2013-11-4 Tongji University, Qingtian Su 11第一节 钢板梁桥的组成与总体设计 平面布置铁路桥上承式板梁桥横向联结系与主梁的连接纵向联结系与主梁的连接2013-11-4 Tongji University, Qingtian Su 12第一节 钢板梁桥的组成与总体设计 平面布置铁路桥下承式板梁桥优点：具有较小的建筑高度缺点：料较多、制造费工、装运与架梁的工作量大。应用：跨线铁路
9、桥2013-11-4 Tongji University, Qingtian Su 13第一节 钢板梁桥的组成与总体设计 支座及临时支点铁路桥下承式板梁桥2013-11-4 Tongji University, Qingtian Su 14第二节 主梁主梁构成主梁构成焊接钢板梁一般由焊接钢板梁一般由上翼板、腹板和下翼板上翼板、腹板和下翼板三块钢板焊接而成三块钢板焊接而成设置横向加劲肋和纵向加劲肋。设置横向加劲肋和纵向加劲肋。在支承处设置在支承处设置支承垫板支承垫板和承受支座反力的和承受支座反力的支承加劲肋支承加劲肋。检修通行孔、节点板、预留螺栓孔、螺栓副、拼接板和预留填板检修通行孔、节点板、预
10、留螺栓孔、螺栓副、拼接板和预留填板1 .85071 O3603025/2=2625025/2=262504.1550477.222052. do4/2=257501.950do do do1 .950do do9501 .8504.1550do do dodo do do25/2=262504 .1550do do do4CL2013-11-4 Tongji University, Qingtian Su 15第二节 主梁 梁高公路桥公路桥:主梁要求有足够的强度和刚度，通常主梁以截面应力控主梁要求有足够的强度和刚度，通常主梁以截面应力控制设计时的用钢量比刚度控制设计的用钢量要省。制设计时的用钢
11、量比刚度控制设计的用钢量要省。最小截面面积相应的腹板高（称为经济腹板高度）最小截面面积相应的腹板高（称为经济腹板高度）h值值cataMh +=6受刚度控制受刚度控制主梁的活载挠度f必须满足f f（f为最大容许挠度）我国公路钢桥设计规范，钢板梁桥要求活载挠度不得大于l/600受强度控制受强度控制注意：钢板梁桥，腹板厚度多数由稳定控制设计，采用加劲肋设计可以有效的减小腹板厚度，当跨径小于40m时，腹板厚度一般为912mm钢板梁桥的梁高h约为跨径的1/121/25;2013-11-4 Tongji University, Qingtian Su 16第二节 主梁 梁高铁路桥铁路桥主梁的经济高度主梁的
12、经济高度a为系数，可取为系数，可取2.5至至2.7；M为计算弯矩；为计算弯矩；1为挠曲容许应力（其值较基本为挠曲容许应力（其值较基本容许应力容许应力大大5，若板梁上直接搁置桥枕，则挠曲容许应力等于，若板梁上直接搁置桥枕，则挠曲容许应力等于）；）；tw为腹板厚度。为腹板厚度。根据恒载和活载作用下的主梁最大挠曲应力和最大挠度fl与计算跨径L之比wtMh1=均布荷载作用下，等截面简支梁的容许最小主梁高度为均布荷载作用下，等截面简支梁的容许最小主梁高度为 ()+112451minpqLfELhl LfLfll2013-11-4 Tongji University, Qingtian Su 17第二节
13、主梁 翼缘板受压翼缘受压翼缘受拉翼缘受拉翼缘catacacachthMA=26tacatataththMA=26翼板宽度bf和厚度tf的确定，必须确保钢梁在制作、运输、安装和运营等各种工作状态下不出现翼板局部失稳和主梁的弯扭失稳。规范：（JTJ025-86）规定受压翼缘b/t 12（Q345），受拉翼板），受拉翼板b/t 16构造构造：翼缘厚度一般：翼缘厚度一般50mm以下，采用以下，采用Q345钢时，翼缘厚度和宽度一般不钢时，翼缘厚度和宽度一般不超过超过32mm和和400mm 弯矩M的估算方法-经验系数。2013-11-4 Tongji University, Qingtian Su 18第
14、二节 主梁 主梁腹板与加劲肋腹板在弯曲正应力腹板在弯曲正应力和剪应力和剪应力共同作用下，腹板稳定计算公式共同作用下，腹板稳定计算公式腹板的稳定腹板的稳定22200)()43(41Rcrcrcr+01 =0 =R0.9-0.1其中其中222)()1(12btEcr=222)()1(12btEcr=引入复合应力作用下腹板板件稳定安全系数vB可以求得腹板板件满足稳定要求时高厚比应该满足的条件为+222024341)425(kkkRbtB2013-11-4 Tongji University, Qingtian Su 19第二节 主梁 主梁腹板与加劲肋腹板的稳定腹板的稳定提高腹板稳定临界应力的方法主要
15、有增加板厚和设置加劲肋两种方法。其中设提高腹板稳定临界应力的方法主要有增加板厚和设置加劲肋两种方法。其中设置加劲肋方法效果更加显著，钢桥设计中最为常用，是减小腹板厚度、减轻钢置加劲肋方法效果更加显著，钢桥设计中最为常用，是减小腹板厚度、减轻钢重的最有效途径。重的最有效途径。2013-11-4 Tongji University, Qingtian Su 20第二节 主梁 主梁腹板与加劲肋腹板的分割腹板的分割腹板上有n根纵向加劲肋时，在高度方向可以将腹板划分为n+1个四边简支区域，对于每一个分离出来的局部板件均应该满足下式的要求+ +2221224341)425(iiiiiiiiBiikkkRbbbt经验：仅设置1根纵向加劲肋时，宜布置在距受压翼缘0.20.25hw，仅设置2根纵向加劲肋时，宜布置在距受压翼缘0.14h
