钢桥设计基本知识II--钢桥的材料.ppt

内容内容一、钢材的规格与表示方法一、钢材的规格与表示方法二、桥梁结构钢的强度与等级二、桥梁结构钢的强度与等级三、钢材容许应力及其提高系数三、钢材容许应力及其提高系数钢材的规格与表示方法钢材的规格与表示方法1 1 1 1钢板钢板型钢型钢类型类型宽度宽度 mm厚度厚度 mm长度长度 m薄钢板薄钢板50018000.3540.46中厚板中厚板70030004.520412厚板厚板70030002060412特厚板特厚板60038006049扁钢扁钢1220046039钢板成品钢板成品宽度宽度一般为：一般为：5003800mm5003800mm 长度长度一般为：一般为：412m412m钢板表示方法：钢板表示方法：PLPL宽宽厚厚长长根据钢材根据钢材宽度宽度和和板厚板厚，钢板分为多种类型，钢板分为多种类型角钢角钢工字钢工字钢槽钢槽钢H H型钢型钢T T型钢型钢钢管钢管国内外钢桥的发展状况国内外钢桥的发展状况国内外钢桥的发展状况国内外钢桥的发展状况角角 钢钢(1)分类、表示方法、用途分类、表示方法、用途分类、表示方法、用途分类、表示方法、用途等边角钢等边角钢不等边角钢不等边角钢1 12 2肢宽肢宽肢厚肢厚长度长度长长肢宽肢宽短短肢宽肢宽肢厚肢厚长度长度主要用于：拉压构件、格构式结构等主要用于：拉压构件、格构式结构等国内外钢桥的发展状况国内外钢桥的发展状况国内外钢桥的发展状况国内外钢桥的发展状况工工 字字 钢钢(2)分类、表示方法、用途分类、表示方法、用途分类、表示方法、用途分类、表示方法、用途普通工字钢普通工字钢轻型工字钢轻型工字钢(h相同相同时，时，翼缘翼缘较普通工字钢较普通工字钢宽宽而而薄薄)1 12 2钢号表示其截面高度钢号表示其截面高度(cm)主要用于：在其腹板平面内受弯的构件。主要用于：在其腹板平面内受弯的构件。不宜不宜单独用作轴心受压构单独用作轴心受压构件、承受斜弯曲和双向弯曲的构件件、承受斜弯曲和双向弯曲的构件20号以上的，同一号数有三种腹板厚度号以上的，同一号数有三种腹板厚度(分别为分别为a、b、c三类三类)如：如：I32a表示表示h=32cm，a类腹板，查型钢表得到翼缘宽度类腹板，查型钢表得到翼缘宽度b、腹板厚度腹板厚度tw等参数等参数I号数号数(截面高度截面高度cm和腹板厚度和腹板厚度a、b、c)QI号数号数(截面高度截面高度cm和腹板厚度和腹板厚度a、b、c)国内外钢桥的发展状况国内外钢桥的发展状况国内外钢桥的发展状况国内外钢桥的发展状况槽槽 钢钢(3)分类、表示方法、用途分类、表示方法、用途分类、表示方法、用途分类、表示方法、用途普通槽钢普通槽钢轻型槽钢轻型槽钢1 12 2钢号表示其截面高度钢号表示其截面高度(cm)主要用于：格构式构件主要用于：格构式构件14号以上的，同一号数有两种或三种不同的翼缘和厚度号以上的，同一号数有两种或三种不同的翼缘和厚度(分别为分别为a、b或或a、b、c)号数号数(截面高度截面高度cm和腹板厚度和腹板厚度a、b、c)Q 号数号数(截面高度截面高度cm和腹板厚度和腹板厚度a、b、c)分类、表示方法分类、表示方法分类、表示方法分类、表示方法热轧热轧H型钢型钢焊接焊接H型钢型钢1 12 2国内外钢桥的发展状况国内外钢桥的发展状况国内外钢桥的发展状况国内外钢桥的发展状况H型钢型钢(4)类型类型宽翼缘宽翼缘中翼缘中翼缘窄翼缘窄翼缘H型钢柱型钢柱代号代号HWHMHNHP表示表示方法方法HW高度高度(H)宽度宽度(B)腹板厚度腹板厚度(t1)翼缘厚翼缘厚度度(t2)HM(H B t1 t2)HN(H B t1 t2)HP(H B t1 t2)由平钢板用高频焊接组合而成由平钢板用高频焊接组合而成表示方法：表示方法：“H高度高度宽度宽度 腹板厚腹板厚翼缘厚翼缘厚”国内外钢桥的发展状况国内外钢桥的发展状况国内外钢桥的发展状况国内外钢桥的发展状况T型钢型钢(5)分类、表示方法分类、表示方法分类、表示方法分类、表示方法T T型钢型钢型钢型钢类型类型宽翼缘剖分宽翼缘剖分中翼缘剖分中翼缘剖分窄翼缘剖分窄翼缘剖分代号代号TWTMTN表示表示方法方法TW高度高度(H)宽度宽度(B)腹板厚度腹板厚度(t1)翼缘厚翼缘厚度度(t2)TM(H B t1 t2)TN(H B t1 t2)由由H型钢剖分而成型钢剖分而成国内外钢桥的发展状况国内外钢桥的发展状况国内外钢桥的发展状况国内外钢桥的发展状况钢钢 管管(6)分类、表示方法、用途分类、表示方法、用途分类、表示方法、用途分类、表示方法、用途热轧无缝钢管热轧无缝钢管焊接钢管焊接钢管1 12 2由钢板由钢板卷焊卷焊而成，又分为而成，又分为直缝焊钢管直缝焊钢管和和螺旋焊钢管螺旋焊钢管表示方法：表示方法：用途：用途：受压构件的最合理截面形式，主要用于受压构件的最合理截面形式，主要用于受拉压杆件受拉压杆件、立柱立柱、桥墩桥墩和和拱肋拱肋等结构。等结构。桥梁结构钢的强度与等级桥梁结构钢的强度与等级2 2 2 2类型类型牌号牌号质量等级质量等级桥梁用结构钢桥梁用结构钢Q235qC,DQ345qC,D,EQ370qC,D,EQ420qC,D,E碳素结构钢碳素结构钢Q195Q215A,BQ235A,B,C,DQ255A,BQ275低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢Q295A,BQ345A,B,C,D,EQ390A,B,C,D,EQ420A,B,C,D,EQ460C,D,E桥梁（特别是桥梁（特别是桥梁（特别是桥梁（特别是铁路桥梁）铁路桥梁）铁路桥梁）铁路桥梁）除不需要考虑疲劳的除不需要考虑疲劳的非焊接构件非焊接构件之外，在之外，在钢桥中很少采用钢桥中很少采用A A级钢：级钢：级钢：级钢：没有冲击韧性要求没有冲击韧性要求C、Mn含量可不作为交货条件含量可不作为交货条件可焊性不能得到保证可焊性不能得到保证B B、C C、D D、E E级钢：级钢：级钢：级钢：有冲击韧性要求，冲击韧性有冲击韧性要求，冲击韧性试验温度试验温度分别为分别为20、0、-20、-40 V型缺口型缺口冲击功冲击功27J各类等级钢的特性各类等级钢的特性钢材选用：钢材选用：钢材选用：钢材选用：综合考虑：综合考虑：结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度和工作环境；钢材厚度和工作环境；特别注意防止特别注意防止脆性破坏脆性破坏和和疲劳破坏疲劳破坏，根据桥梁结构的，根据桥梁结构的工作温度工作温度合理选择钢材等级合理选择钢材等级构件受力较小，构件由最小尺寸或稳定控制设计、或者对整体受构件受力较小，构件由最小尺寸或稳定控制设计、或者对整体受力影响不大的次要受力构件与板件，可以选用力影响不大的次要受力构件与板件，可以选用Q235钢钢钢桥的主要受力构件一般采用钢桥的主要受力构件一般采用Q345钢钢构件受力过大，钢板厚度过厚（超出构件受力过大，钢板厚度过厚（超出4050mm时考虑选用时考虑选用Q345 以上的钢）以上的钢）3 3 3 3钢材容许应力及其提高系数钢材容许应力及其提高系数根据材料的匀质系根据材料的匀质系数、超载系数和工数、超载系数和工作条件等综合确定作条件等综合确定综合安综合安全系数全系数钢材的容许应力钢材的容许应力(1)当板厚当板厚t较大且钢材的屈服强度小于较大且钢材的屈服强度小于340MPa，以及设置加劲肋的加劲板，以及设置加劲肋的加劲板件，应该根据钢材的件，应该根据钢材的实际屈服强度实际屈服强度对对规范表规范表中的容许应力进行修正。中的容许应力进行修正。如：某如：某16Mnq钢的屈服强度为：钢的屈服强度为：330MPa（t=2536mm）,则该钢材的拉则该钢材的拉压容许应力应该为：压容许应力应该为：200330/340=194MPa(t=2536)规范规定的规范规定的Q345钢材的容许应力是根据钢材的容许应力是根据未考虑板厚的影响和受压板件局部稳定的影响未考虑板厚的影响和受压板件局部稳定的影响确定的，确定的，规范表中钢材的规范表中钢材的拉压容许应力拉压容许应力规范表中钢材的其他容规范表中钢材的其他容许应力值换算方式类同许应力值换算方式类同规范规定的钢材容许应力规范规定的钢材容许应力我国关于我国关于考虑局部稳定影响的板件容许应力考虑局部稳定影响的板件容许应力和和加劲板件容许应力加劲板件容许应力的研究资料较少，规范中没有加劲板容许应力的相关条文规定，的研究资料较少，规范中没有加劲板容许应力的相关条文规定，参考日本参考日本道路标示方书道路标示方书的相关规定：的相关规定：考虑整体稳定和局部稳定的考虑整体稳定和局部稳定的轴心受压应力轴心受压应力的计算公式：的计算公式：未考虑稳定未考虑稳定的轴心受压容许应力的轴心受压容许应力考虑整体稳定考虑整体稳定，但，但未考虑局部稳定未考虑局部稳定轴心受压容许应力轴心受压容许应力考虑局部稳定考虑局部稳定容许弯曲压应力容许弯曲压应力钢材的钢材的容许剪应力容许剪应力通常根据试验以及最大能量的强度理论决定，直接通常根据试验以及最大能量的强度理论决定，直接受剪强度为轴向拉应力的：受剪强度为轴向拉应力的：倍，公路钢桥规范近似取用倍，公路钢桥规范近似取用一、二级焊缝，承受拉力的焊缝容许应力与基本钢材的容许应力相同。一、二级焊缝，承受拉力的焊缝容许应力与基本钢材的容许应力相同。承受剪力的焊缝容许应力与基本钢材的容许剪应力相同。承受剪力的焊缝容许应力与基本钢材的容许剪应力相同。容许应力的提高系数容许应力的提高系数(2)桥梁结构在设计使用期内，几种可变荷载同时出现或偶然荷载出现桥梁结构在设计使用期内，几种可变荷载同时出现或偶然荷载出现的可能性一般比经常出现的主要荷载组合要小，为了考虑不同荷载的可能性一般比经常出现的主要荷载组合要小，为了考虑不同荷载统计特性的影响，统计特性的影响，公路钢桥规范公路钢桥规范规定：验算结构在各种荷载作用下规定：验算结构在各种荷载作用下的强度和稳定性时，基本钢材和各种连接件的容许应力应乘以规范的强度和稳定性时，基本钢材和各种连接件的容许应力应乘以规范表中的提高系数表中的提高系数铁路钢桥规范铁路钢桥规范规定：规定：