桥梁工程钢桥与钢混组合桥梁62简支钢桁梁桥课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,4/25/2010,#,2.1,钢桁梁概述,最早出现的钢（铁）桥结构形式;,早期的钢桥为了达到更大跨度，通常采用桁架形式,2.1 钢桁梁概述最早出现的钢（铁）桥结构形式;早期的钢桥为,1,2.1,钢桁梁概述,2.1 钢桁梁概述,2,2.1,钢桁梁概述,2.1 钢桁梁概述,3,2.1,钢桁梁概述,2.1 钢桁梁概述,4,2.1,钢桁梁概述,2.1 钢桁梁概述,5,2.1,钢桁梁概述,2.1 钢桁梁概述,6,2.1,钢桁梁概述,2.1 钢桁梁概述,7,2.1,钢桁梁概述,由大量杆件拼接成三角形结构体系，其组成杆件主要受拉、,或受压,早期，杆件主要是铆接格构式杆件,桁架还可作为其它类型桥梁的加劲梁,结构分析方法：,简化：主桁杆件轴线所组成的铰接桁架,将空间桁架分解为若干个平面，按纵梁、横梁、主桁,架、上下平联、横向连接系等分别进行计算，各平面,结构只承受该平面内荷载,桁梁桥结构特点：,2.1 钢桁梁概述由大量杆件拼接成三角形结构体系，其组成杆,8,2.1,钢桁梁概述,桁梁桥受力特点：,钢桁梁桥可以看作是将实腹的钢板梁桥按照一定规则空腹化的结,构形式，结构整体上为梁的受力方式，即主要承受弯矩和剪力的结构。,2.1 钢桁梁概述 桁梁桥受力特点：钢桁梁桥可以看作是,9,2.1,钢桁梁概述,桁梁桥结构特点：,铆接,栓焊,整体节,点,全焊,2.1 钢桁梁概述铆接栓焊整体节点全焊,10,2.1,钢桁梁概述,桁梁桥结构特点：,2.1 钢桁梁概述 桁梁桥结构特点：,11,2.1,钢桁梁概述,桁梁桥结构特点：,2.1 钢桁梁概述 桁梁桥结构特点：,12,2.1,钢桁梁概述,桁梁桥结构特点：,2.1 钢桁梁概述 桁梁桥结构特点：,13,桥面位,置,上承式,2.1,钢桁梁概述,钢桁梁桥的分类：,中承式,下承式,桥面位上承式2.1 钢桁梁概述下承式,14,结构,体系,简支,2.1,钢桁梁概述,钢桁梁桥的分类：,连续,悬臂,结构简支2.1 钢桁梁概述悬臂,15,2.1,钢桁梁概述,钢桁梁桥的分类：,梁高,等高,变高,2.1 钢桁梁概述梁高等高变高,16,2.1,钢桁梁概述,钢桁梁桥的分类：,上弦,平行,曲弦,2.1 钢桁梁概述上弦平行曲弦,17,2.1,钢桁梁概述,钢桁梁桥的分类：,按腹杆形式,2.1 钢桁梁概述 钢桁梁桥的分类：按腹杆形式,18,2.1,钢桁梁概述,钢桁梁桥的分类：,斜杆交叉受拉压，无竖杆也稳定,适合中等跨度,斜杆受压，竖杆受拉,适合中小跨,斜杆受拉，竖杆受压,适合中大跨,端斜杆受压，中间斜杆受拉，竖杆受压，桥门架较强,适合中大跨,适合大跨,减少杆件自由长度，增加桁高,适合更大跨,三角形桁,(Werren),斜压腹杆,(Howe),斜拉腹杆,(Pratt),带端斜压杆的中间斜拉腹杆,(Parker),交叉斜杆,K,形、米字形、菱形、三角形再,分,2.1 钢桁梁概述斜杆交叉受拉压，无竖杆也稳定三角形桁,19,2.1,钢桁梁概述,钢桁梁桥的分类：,桥面,形式,明桥面,道砟桥,面,2.1 钢桁梁概述桥面明桥面道砟桥,20,2.1,钢桁梁概述,钢桁梁桥的优点：,构件受力明确，构件以受轴,向力为主(杆件)，,计算方便，充分利用材力,结构轻型，跨越能力强,构件轻小，方便制造、架设,2.1 钢桁梁概述 钢桁梁桥的优点：构件受力明确,21,2.2,钢桁梁构造,钢桁梁由主桁、联结系、桥面系及桥面组成。,2.2 钢桁梁构造钢桁梁由主桁、联结系、桥面系及桥面组成。,22,钢桁梁,主桁,2.2,钢桁梁构造,上、下弦,腹杆,节点,上、下平联,联接系,横联,纵梁,横梁,桥面系,桥面,制动连接系,钢桁梁主桁2.2 钢桁梁构造腹杆节点横联桥面系,23,2.2,钢桁梁构造,主桁,主桁架，是钢桁架桥的主要承重结构，主要承受竖向荷载。,典型的主桁架由左右两幅桁架组成，每幅桁架中有上弦杆、下,弦杆及腹杆等杆件。,杆件交汇处称为节点，有斜杆交汇的节点称为大节点，仅有竖,杆和弦杆交汇的节点，称为小节点。,节点之间的距离称为节间长度，一般也是钢桁架桥面系横梁的,间距及纵梁的跨度。,2.2 钢桁梁构造主桁 主桁架，是钢桁架桥的主要承重,24,2.2,钢桁梁构造,联接系,联接系使主桁架联结形成空间稳定结构，承受横向荷载。,纵向联结系：设在主桁架的上、下弦杆平面内,承受横向水平荷,载，减小弦杆平面外自由长度，由上平纵联和下平纵联组成。,横向联结系：设在桥跨结构的主桁架的竖杆横向平面内，如没,有竖杆可设在中间斜杆平面内。位于桥跨结构中部的叫中间横,联，位于桥跨结构端部的叫端横联。在下承式钢桁架桥上，端,横联也叫桥门架。中间横联的作用是增加钢桁架桥的抗扭刚度，,当受到不对称的竖向荷载和横向荷载时，中间横联还可以适当,调节主桁或纵向联结系的受力不均匀性,2.2 钢桁梁构造联接系 联接系使主桁架联结形成空间,25,2.2,钢桁梁构造,2.2 钢桁梁构造,26,2.2,钢桁梁构造,桥面系,由纵梁、横梁及纵梁之间的联结系组成，主要承受并传递竖向,荷载和纵向荷载。,纵桥之间的联结系将两片纵梁联成整体，纵梁间距通常为2m。,下承式钢桁架桥的桥面系位于主桁的下平纵联平面上，为了争,取较小的建筑高度，下承式钢桁架桥的纵梁和横梁通常布置在,同一平面上。,支座,主桁,主桁节,点,横梁,纵梁,2.2 钢桁梁构造支座主桁主桁节横梁纵梁,27,2.2,钢桁梁构造,制动联接系,制动连接系或称制动撑架，它的作用是使作用于纵梁上的纵向水平制,动力通过制动联结系传至主桁架，再由主桁架传给支座，从而减小纵,向荷载对桥面系杆件特别是横梁的不利影响。,制动联结系通常由四根短杆组成，设置在与桥面系相邻的平纵联的中,部。,2.2 钢桁梁构造制动联接系制动连接系或称制动撑架，它的作用,28,1.1,桥梁基本概念,1.1 桥梁基本概念,29,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,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,30,桥梁工程钢桥与钢混组合桥梁62简支钢桁梁桥课件,31,桥面系,纵梁与横梁的连接,桥面系纵梁与横梁的连接,32,上平纵联,上平纵联,33,下平纵联,下平纵联,34,桥梁工程钢桥与钢混组合桥梁62简支钢桁梁桥课件,35,桥梁工程钢桥与钢混组合桥梁62简支钢桁梁桥课件,36,荷载传递路径,竖向荷载：主要是列车竖向荷载，包括列车的动力荷载,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。,荷载传递路径竖向荷载：主要是列车竖向荷载，包括列车的动力荷载,37,桥梁工程钢桥与钢混组合桥梁62简支钢桁梁桥课件,38,桥型,铁路桥,公路桥,平行弦,多边形,平行弦,多边形,上承式,1/7L,(1/5-1/6.5)L,(1/7-1/10)L,(1/5.5-1/8)L,下承式,(1/7-1/8)L,(1/8-1/10)L,2.2,钢桁梁构造,主桁尺寸,主桁高度,h,由净空、竖向刚度、用钢量决定,单线下承铁路钢桁梁经济桁高为跨度的,(1/51/6.5),，双线增,20%,公路桥梁荷载小，公路主桁经济高度比铁路桥小。,刚度：钢桁梁静活载挠度不大于跨度的,1/900,。,下承式应满足桥梁建筑限界,(9m),，上承式应满足容许建筑高度,桥型铁路桥公路桥平行弦多边形平行弦多边形上承式1/7L(1/,39,2.2,钢桁梁构造,主桁尺寸,节间长度,d,影响纵梁的跨度和斜腹杆的倾角；,节间长，则纵梁跨度大，用钢量多，但横梁少，横梁用钢量少；,节间短，则相反；,节间,d(0.8-1.2)h,，中小跨，上承桁架,节间长,36m,；下承桁架节间,长,610m,；大跨度，下承式节间长,1215m,。,标准设计中采用,8m,，非标准设计常采用,4m,、,6m,、,12m,。,2.2 钢桁梁构造主桁尺寸 节间长度 d 影响纵梁的,40,2.2,钢桁梁构造,主桁尺寸,斜杆倾角,由主桁高度与节间长度的比值确定；,倾角过小，腹杆数量少，腹杆长，内力大；,倾角过大，腹杆数量多，腹杆短，内力小；,过小或过大，使斜杆无法伸入节点中心，使节点板过长或过高,有竖杆时，合理斜杆倾角为,50,无竖杆时，合理斜杆倾角为,60,2.2 钢桁梁构造主桁尺寸 斜杆倾角 由主桁高度与,41,2.2,钢桁梁构造,主桁尺寸,主桁架中心距,B,横向刚度要求：过小可能引起桥梁横向振幅过大，特殊桥梁应,进行车桥耦合振动计算分析；横向刚度要求,L/20,桥梁建筑限界要求：（,4.88m,单线；,8.88m,双线）,倾覆稳定性要求：抗倾覆稳定安全系数不小于,1.3,；,下承式单线标准钢桁梁,(4880m),原主桁中心距,5.75m,，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,。,2.2 钢桁梁构造主桁尺寸 主桁架中心距B 横向刚度,42,2.2,钢桁梁构造,主桁尺寸,桁高,桁宽,主桁尺,寸,节间,倾角,2.2 钢桁梁构造桁宽主桁尺倾角,43,主桁主要尺寸,主桁杆件的截面形式,主桁杆件的截面形式有H形、,王形,和箱形；,我国钢桥设计中，H形杆件：b有460、600、720mm几种；h有260、440、600、,760、920、1100mm。,主桁主要尺寸主桁杆件的截面形式主桁杆件的截面形式有H形、王,44,主桁主要尺寸,箱型杆件,主桁主要尺寸箱型杆件,45,6.3,钢桁梁计算方法,空间杆系,结构,薄壁闭口,截面梁,空间桁架,结构分析,桁架多,平面简,化分析,6.3 钢桁梁计算方法薄壁闭口空间桁架桁架多,46,2.2,钢桁梁构造,简化计算原理：把刚性、半刚性节点的空间桁架简化成多,个平面的铰接桁架或框架。,(1),构件内力=主内力(平面桁架内力)+次内力(空间作用+节点刚性),竖向荷载：纵梁、横梁、主桁,横向荷载：平纵联、桥门架,纵向荷载：制动撑架、主桁下弦杆,(2),结构行为,A,弦杆变形：使平纵联腹杆杆件产生次内力；,B,主桁与桥面系共同作用：纵梁受次拉力，横梁受弯曲次内力，,弦杆受次压力；,C,横联框架变形：竖杆受弯曲次内力；,D,节点刚性、半刚性：杆件受弯曲次内力。当简支桁梁h/d,(杆,件高/节间长),1/15,或连续桁梁h/d,1/10,时必须计算。,2.2 钢桁梁构造简化计算原理：把刚性、半刚性节点的空间桁架,47,(1)桁架桥杆件内力计算的基本原理,(2)主力作用下主桁杆件内力计算；,(3)横向附加力作用下的主桁杆件内力计算；,(4)制动力作用下的主桁杆件内力计算；,(5)主桁杆件计算内力的确定。,(1)桁架桥杆件内力计算的基本原理(3)横向附加力作用下的主,48,1、桁架内力计算的基本原理,将桥跨的空间桁架结构分成若干个平面桁架结构：主,桁、纵梁、横梁、平纵联、横向联结系和桥门架。,2.3,主桁内力计算,1、桁架内力计算的基本原理将桥跨的空间桁架结构分成若干个平,49,将平面桁架结构中各杆件的轴线所形成的图形作为计算图,式。,将节点（刚性连接）视为铰接。,当同一杆件是几个平面结构所共有时，需先将它在各个平,面桁架内的内力求出，然后求代数和，作为其计算内力。,2.3,主桁内力计算,将平面桁架结构中各杆件的轴线所形成的图形作为计算图将节点,50,当由于将实际结构转化为各个平面计算模型产生的误差较,大时，需要进行必要的校正：,a.由于主桁弦杆变形所引起的平纵联杆件的内力,b.桥面系的纵、横梁和主桁弦杆的共同作用产生的内力,c.由横梁、主桁竖杆和横向联结系的眉杆所构成的横向框架,d.节点刚性连接引起的主桁杆件附加应力（次应力），设计,时，主桁杆件截面高度与其长度之比在连续桁梁中大于,1/15,时，简支桁梁中大于,1/10,时，应计算由于节点刚性所产生的,次应力。,2.3,主桁内力计算,当由于将实际结构转化为各个平面计算模型产生的误差较a.由于,51,2、作用在主桁杆件的力,使主桁杆件产生内力有：主力和附加力,主力：包括恒载、列车竖向活载、列车横向摇摆力、弯道,桥的离心力。,附加力：包括风力、制动力或牵引力。,铁桥规规定：桥梁设计时仅考虑主力与一个方向的附,加力相结合。,2.3,主桁内力计算,2、作用在主桁杆件的力使主桁杆件产生内力有：主力和附加力主力,52,恒载包括桥跨自重,P,1,（主桁、联结系、桥面系）和桥面重量,P,2,（桥枕、钢轨、,人行道等）。,a.桥跨自重,方法1：根据已有的设计资料估算（,设计手册,）；,方法2：根据已有的设计资料推算，推算方法如下：,2.3,主桁内力计算,3、主力作用下主桁杆件内力计算,（1）恒载假定,恒载包括桥跨自重P1（主桁、联结系、桥面系）和桥面重量P2（,53,2.3,主桁内力计算,2.3 主桁内力计算,54,（2）主桁杆件影响线及面积计算,利用结构力学知识分别绘出上下弦杆、斜杆、竖杆及支点反力,影响线，然后根据影响线求出影响线面积。,a.影响线的绘制,2.3,主桁内力计算,（2）主桁杆件影响线及面积计算利用结构力学知识分别绘出上下弦,55,a.影响线的绘制,2.3,主桁内力计算,a.影响线的绘制2.3 主桁内力计算,56,a.影响线的绘制,2.3,主桁内力计算,a.影响线的绘制2.3 主桁内力计算,57,a.影响线的绘制,2.3,主桁内力计算,a.影响线的绘制2.3 主桁内力计算,58,a.影响线的绘制,2.3,主桁内力计算,a.影响线的绘制2.3 主桁内力计算,59,a.影响线的绘制,2.3,主桁内力计算,a.影响线的绘制2.3 主桁内力计算,60,b.影响线面积计算,根据影响线求出影响线面积：,2.3,主桁内力计算,b.影响线面积计算根据影响线求出影响线面积：2.3 主桁内力,61,（3）恒载作用下主桁杆件内力计算,（4）活载作用下主桁杆件内力计算,2.3,主桁内力计算,（3）恒载作用下主桁杆件内力计算（4）活载作用下主桁杆件内力,62,2.3,主桁内力计算,2.3 主桁内力计算,63,2.3,主桁内力计算,2.3 主桁内力计算,64,2.3,主桁内力计算,2.3 主桁内力计算,65,4、,主桁杆件计算内力的确定,在算出主力荷载产生的杆件内力及附加力产生的附加,力后，要将它们按,主力,及,主力+附加力,进行组合。,2.3,主桁内力计算,4、主桁杆件计算内力的确定在算出主力荷载产生的杆件内力及附,66,