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钢桥的主要结构形式与受力特点
优质油漆和耐候钢
钢桥的技术问题
1)薄壁结构 为了提高截面效率,钢桥一般做成薄壁结构,应力计算
应该考虑剪力滞、扭转(自由扭转、约束扭转)、翘曲等影响。
2)稳定(stability) 钢桥结构刚度小,稳定问题突出。作为薄壁结构,为了
防止板件的局部失稳需要设置加劲肋和限制板件的宽厚比。
3)刚度(stiffness) 刚度小,设计中通过限制杆件的长细比(slenderness ratio)、
(2)钢桥的构件最适合用工业化方法来制造,便于运输,便于 无支架施工,工地的安装速度也快。因此,钢桥的施工期限 较短。
(3)韧性、延性好,可提高抗震性能。 (4)钢桥在受到破坏后,易于修复和更换。 (5)旧桥可回收,资源可再利用,有利于环保。
钢桥的主要缺点
钢材的主要缺点是易于腐蚀,需要经常检查和按期油漆。 钢桥对温度以及动载效应都较为敏感。 解决方法:
胜利黄河大桥是我国修 建的第一座钢斜拉桥, 位于垦利县城东北侧。
大桥全长2817.46米,由主桥、南北引桥组成。主桥为5孔 跨径,主桥长682米,为新型钢箱斜拉索桥结构,用57段钢 箱梁连接而成,为连续双箱正交异性板钢斜拉桥,引桥为 跨径30米预应力混凝土箱梁,桥面宽19.5米。桥两端为造 型优雅的桥头堡和花园式绿化带。
斜拉桥可以通过调整斜拉索的初始索力达到调整主梁弯 矩,桥面标高和提高索及桥梁整体刚度的目的.
设计中可以根据受力需要计算确定斜拉索的初始索力, 施工中通过施工控制调整索力,使之达到设计值。
斜拉桥是一种高次超静定结构,索力控制较为困难,是 设计和施工的一个关键问题。
南京长江第二大桥 位于南 京长江大桥下游11公里处, 于2001年3月建成通车。
四渡河特大桥位于湖 北省恩施市巴东县野三 关镇四渡河,大桥主跨 900米,桥面与峡谷谷 底高差达560米,相当 于200层楼高,是目前 国内在深山峡谷里修建 的最大跨度悬索桥。
大桥全长1365米,由长1105米的大桥和长228.9米的路基组成。
其中大桥为四渡河特大桥,跨径布置为900+5×40米,主跨为
二、拱桥
拱桥是以曲线形拱作为 主体结构的桥梁,具有 外形美观、受力合理、 跨越能力大、适用范围 广等诸多优点,在钢桥、 混凝土桥、污工桥梁以 及钢与混凝土组合结构 桥梁中都得到广泛应用。
拱不仅外形与梁不同,受力与梁也有 很大的区别。
拱桥在受力上最大的区别是,在竖向 荷载作用下,在拱的两端支承处除有 竖向反力外,还有水平推力,使得拱 内弯矩和剪力大大减小,主要以受压 为主。
在桥墩连续,在桥孔内中断,线路在桥孔内过渡到另一 根梁上的称为悬臂梁桥(cantilever bridge) 。 支承在悬臂上的简支梁称为挂梁 (hanger span);伸出有悬 臂的梁称为锚梁(anchor span);
梁式桥的梁身可以做成实腹的,也可以做成空腹的。
钢梁式桥按主梁形式还可以分为: 钢板梁桥(steel plate girder bridge) 钢箱梁桥(steel box girder bridge) 钢桁梁桥(steel truss girder bridge)
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一座新的大桥于1987年建成通车大桥全长844.2m,两个主
拱跨度各为158.5m,桥梁宽度为16.5m。通航孔航道宽度为
64m,从梁底到水面净空45.4m,桥面到水面高48.8m。
钢箱梁桥
钢箱梁崇启大桥全长52公里,其中上海段接线道路长28.52 公里,长江大桥长2.48公里,江苏段长江大桥长4.67公里,接 线道路长18.52公里。全线设计双向6车道,大桥于2008年8月1 日奠基,12月26日上海段正式开工建设,2009年2月28日江苏 段开工建设,于2011年12月24日建成通车。
三、刚构桥
梁体与桥墩或桥台连为一体者,称为刚构桥。刚构桥的 受力兼有梁桥与拱桥的一些特点,主要承重结构为偏心 受压和受弯。
目前钢刚构桥的最大跨度是1972年建成的意大利斯法拉 萨桥。跨度达到376m;我国1976年建成的陕西安康江汉 大桥,跨径达到176 m,为我国钢斜腿刚构桥之首。
1972年意大利建成的斯 法拉沙桥,跨径达376 米,是目前世界上跨径 最大的钢斜腿刚架桥。
安康汉江桥位于陕西省安 康水电站的专用线上,主 跨为176米斜腿刚构,在目 前世界上同类型的铁路钢 桥中,跨度领先。本桥附 近河段顺直,平时河面宽 约180米,水深13米左右, 水流平稳。
四、斜拉桥
斜拉桥是将梁用若干根斜拉索拉在索塔上的结构形式.斜 拉索不仅为梁提供弹性支承,而目其水平分力对梁产生 很大的轴力。
挠度(deflection)和钢桥的宽跨比保证桥梁的刚度。
4)疲劳(fatigue) 构件和连接的疲劳强度受材质、连接方法与方式、荷载
性质、应力状态、应力幅和应力比的影响。
(5)连接(connection) 钢桥构件一般由钢板和型钢等焊接而成,用高强螺栓
(high-strength bolt)或工地焊接拼装。
五、悬索桥
桥面支承于悬索或用吊索挂在悬索(通常称主缆)上的桥称 为悬索桥。也被称为吊桥。和拱肋相反,悬索的截面只 承受拉力。
只供人、畜行走用的简陋悬索桥常把桥面直接铺在悬索 上。
通行现代交通工具的悬索桥,为了保持桥面具有一定的 平直度,将桥面用吊索挂在悬索上。和拱桥不同的是:作 为承重结构的拱肋是刚性的,而作为承重结构的悬索则 是柔性的。
目前梁式桥最大跨度的是1917年建成的加拿大魁北克公路铁路 两用悬臂钢桁梁桥,跨度达到548. 8 m。
钢板梁桥
史密斯大道高桥(The Smith Avenue High Bridge),是一 座两车道的街道跨河钢板梁 桥。 原桥建于1895年,在1905年 被一场风暴摧毁。最南端的 五跨曾被重建。由于年久失 修,旧桥在1985年被拆除。。
第二节 钢桥的主要结构形式与受力特点
钢桥的主要结构形式
钢桥根据主要承重结构的受力体系可以分为: 梁式桥(girder bridge) 拱桥(arch bridge) 刚构桥(frame bridge) 斜拉桥(cable-stayed bridge) 悬索桥(suspension bridge) 混合体系桥梁(hybrid structure bridge)
900米单跨双铰钢桁架加劲梁悬索桥。享有“世界第一高桥”
美誉!
六、组合体系桥梁
承重结构系由两种或多种结构形式组合而成的桥梁称为 混合体系桥梁。
实腹梁与桁架的组合
梁与拱的组合
梁与拱的组合 梁与悬吊系统的组合
梁与斜拉索的组合 悬索与斜拉索的组合
钢桥的主要优点
(1)高强匀质材料:钢材是一种抗拉、抗压、抗剪强度高的 匀质材料,承受拉、压、弯、剪均可。并且与混凝土等 材料相比自重小(通常用重量强度比来一表示两种材料在 结构意义上的相对轻重),所以钢桥具有很大的跨越能力。 桥梁跨度非常大、荷载非常重,采用别的材料来造桥将 遇到困难时,一般采用钢桥。钢材可加工性能好,可用 于复杂桥型和景观桥。
朝天门长江大桥 工程全长4.881公里, 由主桥、东西引桥 及黄桷湾、弹子石、 对山、五里店等4座 立交组成。
其中,大桥主体工程全长1741米,主桥为932米,有两座主墩, 主跨达552米。建成后的大桥,分为上下两层。上层为双向六 车道,行人可经两侧人行道上桥;下层则是双向轻轨轨道,并 在两侧预留了2个车行道,可保证今后大桥车流量增大时的需 求。
推力拱
系杆拱
仅供人、畜行走的拱桥可以把桥面直接铺在拱肋上。而 通行现代交通工具的拱桥,桥面必须保持一定的平直度, 不能直接铺在曲线形的拱肋上。因此要通过立柱或吊杆 将桥面间接支承在拱肋上。由此分为上承式拱桥(桥面在 拱肋的上方)、中承式拱桥(桥面一部分在拱肋上方、一部 分在拱肋下方)和下承式拱桥(桥面在拱肋下方)。
钢桁梁桥
永宁黄河特大桥是 新建3942.08m,孔跨布置为 2 孔 32m+4 孔 24m+38 孔 32m 单线简支 T 梁、18 孔 48m 单线简支箱梁、13 孔 96m 简支钢桁结合梁、5 孔 48m 单线简支箱梁、4 孔 32m 单线简支 T 梁。
汛期洪水来势汹涌,水位猛涨暴落,河床冲淤严重,覆盖层
很不稳定。桥址位于汉江上游峡谷,两岸陡峻,河床断面呈 梯形。初步设计提出三个桥式方案进行比选:
第一方案主跨采用64+192+64米钢斜腿刚构,全长521.95 米,桥墩均在岸上,明挖基础,墩身最高约60米; 第二方案主跨为64+112+64米钢桥,中跨为112米柔性拱刚 性桁梁组合体系,全长528.50米,有深水桥墩2个,墩身最高 约7l米; 第三方案主跨用64米+3×80米三跨连续+64米钢桁梁,全 长532.08米,有深水桥墩3个,墩身最高约79米。 三个方案相比,第一方案不仅用钢量省,造价较低,而且可 避免修建深水基础及70米以上的高墩,因此作为推荐方案。
与门式刚架相比,斜腿刚架的腿是斜置的,两腿和梁中部的轴线 大致呈拱形,这样,斜腿和梁所受的弯矩比同跨度的门式刚架显 著减小,而轴向压力有所增加。 同上承式魁桥相比,这种桥不需要拱上结构,构件数目较少;当桥 面较窄(如单线铁路桥)而跨度较大时,可将其斜腿在桥的横向放 坡,以保证桥的横向稳定。 意大利的斯法拉沙桥虽己建成近40年,但其简洁明快的桥型,其 梁的底缘线呈现的微弯曲线表现着刚里有柔,特别是至今仍保持 的同桥型世界第一的跨径。
一、梁式桥(GIRDER BRIDGE)
梁式桥在竖直荷载作用下,主梁的截面只有弯矩和 剪力,不产生轴力,支座只承受竖直方向的力,不 承受水平力。 多孔梁桥的梁在桥墩上不连续的称为简支梁桥(simply supported bridge)。
在桥墩上连续的称为连续梁桥(continuous bridge)。
矮寨特大悬索桥位于 湖南湘西。矮寨悬索桥 桥距吉首市区约20公里, 跨越矮寨镇附近的山谷, 德夯河流经谷底,桥面 设计标高与地面高差达 330米左右。