钢桁梁课件.ppt

下承式简支桁架桥 v主讲内容：(1)概述（应用、组成、主要尺寸、分析原理）(2)桥面系梁格构造与连接(3)节点构造(4)联结系构造第一章第一章 概述概述1.下承式简支桁架桥应用 桁架桥同混凝土桥梁相比自重轻，跨越能力大，结构形式合理，实用性强。下承式栓焊简支钢桁梁在铁路桥梁中应用较多，特别是在32m80m的中等跨度的桥梁应用最为广泛，基本上在铁路桥梁中中等跨度的桥梁中占有绝对地位。2.下承式简支桁架桥各组成部分及其作用 下承式栓焊简支钢桁梁由五个部分组成：主桁、桥面、桥面系、联结系和支座。主桁是钢桁梁的主要承重结构，它由上弦杆、下弦杆、腹杆及节点组成。倾斜的腹杆称为斜杆，竖直的腹杆称为竖杆，杆件交汇的地方称为节点。桥面系是指纵梁、横梁及纵梁之间的联结系联结系是指上平纵联、下平纵联、桥门架、中间横联。铁路明桥面主要由正轨、护轨、桥枕、护木、钩螺栓及人行道组成。支座是连接上部钢梁与下部基础并传递荷载的构造。特别说明：对于上承式钢桁梁的桥面系设在主桁上弦，主桁上、下弦长度相等。其构造同下承式钢桁梁 主桁结构 主桁节点 桥面系 纵梁与横梁的连接 上平纵联 上平纵联、横联、桥门架 下平纵联、下平纵联与主桁节点的连接 中间横联、桥面 3.下承式栓焊简支钢桁梁荷载传递途径 竖向荷载：主要是列车竖向荷载，包括列车的动力荷载。竖向荷载纵梁 横梁 主桁节点 主桁杆件 支座 墩台。横向水平荷载：包括风力、列车横向摇摆力、曲线桥的离心力。横向水平荷载由平纵联承受，作用在上平纵联上的横向水平力先传给桥门架，再由桥门架传到支座和墩台上去，下 平纵联直接通过支座传给墩台。纵向荷载：桥上列车变速引起的制动力或牵引力。制动力 四根附加的短斜杆（制动撑杆）O及O点 平纵联斜杆 主桁节点 主桁固定支 座。4.主桁几何图示 选择主桁几何图示时应考虑的因素 a.应满足桥上运输及桥下净空的要求；b.节约钢材；c.便于制造、运输、安装和养护；d.美观。总之，具体问题（地形、地质、水文、气象、运输条件等）具体分析。几何图式的选用 主桁的几何图示与腹板形式有关，考虑节约钢材、制造安装美观等因素，我国过去制造上采用机械样板钻孔，工地 连接，因此选取的主桁几何图示，是按机械样板的要求选择 的。对铁路下承式栓焊桁架桥的标准设计中，48m、64m、80m跨度的钢桁梁采用平弦三角形腹杆体系桁架；80m、96m、112m、128m采用上弦且为折线和三角再分形的桁架图示。当然，也有其他结构的腹杆体系，如“N”型、“米”型等。现在钢梁制造上已经摆脱机器样板的约束，现在钢梁制造上已经摆脱机器样板的约束，采用程序控制钻孔，随着计算理论和计算方采用程序控制钻孔，随着计算理论和计算方法的不断提高，钢桁梁的几何图示也会更加法的不断提高，钢桁梁的几何图示也会更加的丰富。的丰富。5 主桁主要尺寸 主桁高度 上下弦杆中心距。考虑因素：刚度要求，桥上净空，经济 一般规定：约为跨长的1/51/10（经济高度）。标准设计中，三角形腹杆体系桁架桥采用的11m（单线铁路）；米字形腹杆体系桁架桥采用16m（双线）。节间长度是指水平弦杆两个节点间的长度。主桁的节间长度影响到桥面系重量和弦杆拼接数量，与桁高和斜杆的倾角也有直接的关系。一般规定：下承式桁梁节间长度为5.512m或为桁高的0.81.2倍。标准设计中采用8m，非标准设计常采用4m、6m、12m。斜杆倾度 与桁高、节间长度有关，斜杆轴线与竖直线的交角以在3050范围内为宜。两主桁的中心矩下承式简支桁架桥两主桁的中心矩考虑：a.横向刚度：两主桁的中心矩与跨度之比；b.桥上净空要求（4.88m单线；8.88m双线）v列车提速后，为了增加桥梁的横向刚度，减少横向振幅，新的标准设计，两主梁的中心距，单线6.4m；双线10.0m。v 第二章第二章 桥面系梁格构造与连接桥面系梁格构造与连接 组成：纵梁、横梁及纵梁之间的联结系组成 我国铁路下承式各种跨度的栓焊钢桁梁标准设计，其桥 面系采用统一布置及统一尺寸(P245-246,图7-2-27.2.3)（1）纵梁与横梁 板梁跨度小于6m时，纵梁也有用大号工字钢做成的 铁路桥纵梁上翼缘直接承受桥枕压力，纵梁的上翼缘宽度不宜小于240mm。铁路桥的纵、横梁翼缘与腹板的厚度至少是10mm，公路桥至少是8mm 纵、横梁的腹板应根据板的局部稳定需要设置加劲肋 铁路桥纵梁高度一般是其跨度的1/71/8，横梁的高度一般是其跨度的1/41/6。公路活载比铁路轻，纵、横梁高跨比分别为1/81/10、1/61/8（2）纵梁与横梁的连接等高纵、横梁的对连接角钢连接形式(a)单线铁路桥不等高，可将纵梁梁端向下方局部加高(b)双线或公路桥建筑高度受限，纵梁局部减小高度，鱼形板从横梁穿过(c削弱)一侧用短连接角钢设于纵梁的上下翼缘之间，另一侧用长连接角钢设于横梁的翼缘间，从纵梁的上、下翼缘端部切口通过 由于不用鱼形板，连接处将产生很大的附加应力，疲劳破坏的危险增大，铁路桥中不允许采用这样的构造。还应当注意在采用这类构造时，切口的地方必须设圆口，以防发生裂缝。（3）横梁与主桁的连接 纵、横梁等高时，将横梁下翼缘与主桁下弦中心平齐(a)不等高，应让纵梁下翼缘与主桁下弦中心平齐，使主桁下平纵联的斜撑得以从纵梁下方通过，此时横梁下翼缘降至下弦中心平面以下，下平纵联的水平节点板要被横梁腹板隔开(b)当连接角钢上排不下计算所需的连接螺栓时，可在横梁的端部加接肱板，使连接角钢得以加长(c)（3）纵梁断缝主桁弦杆变形时，因空间作用导致桥面系跟随弦杆一起变形，此时纵梁受到一定的轴力作用，横梁则产生较大的水平弯矩。此项附加力随主桁跨度的增大而增加因此铁路桥规规定：对于跨度大于80m的简支桁梁，应设有纵梁断缝。一般纵梁断缝设置在跨中的一个节间内，架设过程中可先用临时螺栓将纵梁、横梁试拼在一起以减小附加应力 第三章第三章 节点构造节点构造连接位于主桁、纵联、横联三个正交平面内的杆件构造形式外贴式内插式全焊式 杆件两侧放 节点板然后 用铆钉或高 强螺栓把杆 件连接起来 内插式节点板预先在工厂用坡口焊缝和弦杆腹板焊成整体，在两块节点板中间插入腹杆，并用栓钉连接起来 全焊节点全焊节点工地焊缝太多，焊接变形不易控制，目前应用还不够广泛 1、节点的基本要求受力方面：(1)各杆件截面重心线应尽量在节点处交于一点，以免产生节点偏心的附加应力。如有偏心，应计算偏心影响；杆端连接螺栓群的合力线也应尽量与杆件的截面重心线重合。(2)主桁杆件所需的连接螺栓个数应按杆件的承载力计算。联结系杆件内力受活载影响不大，其所需连接螺栓个数，可按杆件内力计算。(3)有条件时，杆件进入节点板的第一排螺栓数，可适当少布置几个，以减少杆件的截面削弱。(4)弦杆在节点中心中断时，单靠节点板来连接弦杆，多半强度不够，一般均需添设弦杆拼接板。(5)所有杆件应尽量向节点中心靠拢，连接螺栓应布置紧凑，这样可使节点板平面尺寸小些，也有利于降低节点刚性次应力和增加节点板在面外的刚度。(6)为了加强节点板在面外的刚度、屈曲稳定和抗碰撞能力，必要时得在节点板的自由地段设置加劲角钢或隔板。用缀板连接的组合杆件，端缀板应尽量伸入节点板。2、制造、安装和养护方面：(1)节点板形状应简单端正，不得有凹角。必要时可适当放大节点板尺寸，增加一些螺栓。多于计算要求的螺栓，可按最大栓距排列。(2)标准设计的节点板，螺栓位置必须按机器样板的固定栓线网格布置。所谓机器样板，就是在厚1220mm的钢板上，按孔眼设计位置，精确地嵌入经过渗碳淬火处理的钢质钻孔套。(3)同一杆件两端的螺栓排列应尽量一致，以减少部件的类型和便于安装时的互换。(4)应避免不同平面内的栓钉钉头发生冲突。所有工地安装螺栓的位置，均应考虑施工时螺栓扳手工作的空间。(5)立柱与上弦杆的连接要考虑拼装吊机在上弦工作时的荷载，端节点的构造要考虑悬臂拼装和连续拖拉多孔钢桁梁时，相邻二孔钢桁梁之间临时连接杆件的设置。(6)节点内不得有积水、积尘的死角及难于油漆和检查的地方。第第4章章 联结系构造联结系构造 纵向联结系指同一平面两弦杆之间的联结杆件 即斜撑与横撑 内力不大，截面较小，截面尺寸往往由刚度要求控制 常用形式：三角形、菱形、交叉形、K形 纵向联结系纵联与横联杆件常用的截面形式。横向联结系布置桥门架和横向联结系图式的原则与纵向联结系相同，即应使联结系杆件不要太长，斜撑倾角以接近45为宜。制动联结系列车在桥上行驶时因变速所产生的制动力或牵引力经钢轨和桥枕给纵梁再传给横梁，横梁会出现过大的水平挠曲。为使这种纵向力水平力直接传给主桁节点，再传往固定支座，以减少横梁所受的水平弯矩，需设置制动联结系制动联结系一般宜设在跨中(或在纵梁断开点与桥梁支点间的中部)。因为在该处横梁在弦杆变形时不发生弯曲，其相邻节间的纵梁与纵向联结系斜杆的纵向相对位移也较小，在该处设置制动联结系，可以减少制动联结系参与桥面系和弦杆的共同作用。制动联结系往往在纵横梁交点及纵向联结系斜杆交点间加设四根短斜杆即可形成制动联结系公路钢桥车辆在桥上制动的纵向力比起列车的制动纵向力要小得多，常可不设制动联结系。