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钢桥设计基本知识之钢桁架梁桥[全面]
(3)斜杆倾度 斜杆倾度影响到节点构造.斜度设置不当,不仅会影 响节点板的形状及尺寸,而且使斜杆位置难以布置在靠 近节点中心处,以致削弱节点平面外刚度,增加节点平面 内的刚度. 根据以往设计经验,斜杆轴线与竖直线的交角以在30 一50度范围内为宜.
(4)主桁的中心距 主桁的中心距与桁梁桥的横向刚度有关.为了保证桥 梁的横向刚度,主桁的中心距不应小于跨长的1/20. 对于下承式桁梁桥,主桁中心距还必须满足建筑限界 的要求;对于上承式桁梁桥,主桁中心距与桁梁桥的横 向倾覆的稳定性有关.
我国钢桁梁主桁杆件的宽
度b有460、600、720mm 等三种;高度h有260、 440、600、760、920、 l100mm等多种
•最小板厚限值; •H形腹板、翼缘厚度及二者的厚度比 ;
•局部稳定所需的板件宽厚比;
(四)主桁杆件的刚度要求 为了防止过大的挠度和振动,杆件有最大长细比限值.
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主桁的主要尺寸是指:主桁高度(简称桁高)、节间 长度;斜杆倾度及两主桁的中心距,这些尺寸的拟定对 桁梁桥的技术经济指标起着重要作用.
在拟定上述尺寸时,要综合考虑各种影响因素,相互协调,尽可能采用标准化 和模数化,目的在于使设计、制造、安装、养护和更换工作简化及方便.
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第一节 概述
三、连续桁梁及悬臂桁梁桥
1、连续桁架梁 跨度大于120m的多孔桥,采用连续桁梁桥较为合理 .
优点:比简支梁节省约8~10%的钢材 ;竖向及横向刚度均比简支梁大 ;内力 分布更趋合理 ,破坏性小易修复. 结构布置:每联跨数是两跨或三跨,极少超过五跨 ;二孔连续梁应做成等跨 的.三孔时为使各孔弯矩平衡,跨度的合理比例是7:8:7.但为了美观,特别 是遇到两联以上的长桥时,也常采用等跨布置 .
主桁的主要尺寸: 主桁高度(简称桁高)、节间长度、斜杆倾度及两主桁的 中心距.
(1)桁 高 从用钢量;挠度;满足建筑限界的要求.
(2)节间长度 节间长度对桁梁桥的用钢量有一定影响.节长较短, 纵梁、横梁数量增多;但梁的截面可小,主桁腹杆也相 应变短. 一 般 下 承 式 桁 梁 节 间 长 度 为 5.5—12m, 或 为 桁 高 的 0.8—1.2倍.
二、桥面系梁格构造与连结
纵梁平面
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第二节 桁梁桥构造
二、桥面系梁格构造与连结
纵梁 剖面
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第二节 桁梁桥构造
二、桥面系梁格构造与连结
横梁立面 铁路桥横梁的高度一般是其跨度的1/4~1/6
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第二节 桁梁桥构造
二、桥面系梁格构造与连结
纵、横梁的连接形式
横梁与主桁连接形式
(a)
(b)
(c)
(a)
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第一节 概述
(三)桥面系 1、组成:由纵梁、横梁及纵梁之间的联结系 2、传力途径:荷载先作用于纵梁,再由纵梁传至横梁,然后由横梁传至主桁架 节点. (四)桥面
桥面是供车辆和行人走行的部分.桥面的形式与钢梁桥及结合梁桥相似.
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桥面系由纵梁、横梁及纵梁间的联结系组成.
主桁是钢桁梁的主要承重结构,它由上弦杆 (chord)、下弦杆、腹杆(web member)及节点 (node或joint)组成.倾斜的腹杆称为斜杆,竖 直的腹杆称为竖杆.
钢桁梁的实际工作状况: 刚性节点的空间结构是高次静不定静结构.可采
用空间整体分析方法.
常用计算图式的假定-铰接平面结构: 将钢桁梁划分为若干个平面结构,铰接节点,每个
平面只承受作用于该平面内荷载的影响.
简化计算误差主要表现在下列几个方面:
①由于主桁弦杆变形所引起的平纵联杆件的内力.
②桥面系的纵、横梁和主桁弦杆的共同作用.
在两片主桁对应的弦杆之间,加设若干水平布置的 撑杆,并与主桁弦杆共同组成一个水平桁架,叫做水平 纵向联结系,简称平纵联.
在上弦平面的平纵联,称为上平纵联; 在下弦平面的平纵联,称为下平纵联;
下平纵联承担的横向水平力可直接通过支座传给墩台;
上平纵联两端则支承在桥门架(portal bracing)顶端(桥 门架由两根端斜杆及其间的撑杆组成),横向水平力先传 给桥门架,再经由桥门架传到支座和墩台.
钢桁梁的节点既是主桁杆件交汇的地方,也是纵、横联杆件及横梁连接于主桁的 地方,它连结位于主桁、纵联、横联三个正交平面内的杆件,构造比较复杂. (一)节点构造形式
1.外贴式节点
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第二节 桁梁桥构造
三、节点构造-节点构造形式
1.外贴式节点
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第二节 桁梁桥构造
三、节点构造-节点构造形式
2. 内插式节点
(5)主桁杆件的截面形式 主桁焊接杆件的截面形式主要有两类:H形截面和
箱形截面. H形截面构造简单,焊接容易,安装方便;截面两轴
的回转半径相差较大.适用内力不很大的杆件或长细比 相对较小的压杆.
箱形截面对两个主轴的回转半径相近,承受压力方面 优于H形杆件,制造时比较费工,焊接变形也较难控制和 修整.用于内力较大和长细比较大的压杆或拉一压杆件 .
钢桁梁桥
第一节 概述
一、钢桁梁的组成 1、分类:按桥面位置的不同分为上承式桁梁桥、下承式桁梁桥、和双层桁梁桥 2、组成:由主桁、联结系、桥面系及桥面组成
(一)主桁 它是的主要承重结构,承 受竖向荷载. 主桁架由上、下弦杆和腹 杆组成.腹杆又分为斜杆 和竖杆; 节点分大节点和小节点; 节间距指节点之间的距离.
杆件交汇的地方称为节点,纵向两节点之间 称为节间,用节点板(gusset plate)及高强螺 栓连接各主桁杆件.
竖向荷载的传力途径是:
荷载通过桥面传给纵梁,由纵梁传给横梁,再由 横梁传给主桁节点,然后通过主桁的受力传给支座, 最后由支座传给墩台及基础.
钢桁梁除承受竖向荷载外,还承受横向水平荷载 (风力、列车横向摇摆力和曲线桥上的离心力).由水 平纵向联结系直接承担并向下传递.
四、联结系构造
(一)纵向联结系
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第二节 桁梁桥构造
四、联结系构造
(一)纵向联结系
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第二节 桁梁桥构造
四、联结系构造
(一)纵向联结系
制动联结系
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第二节 桁梁桥构造
四、联结系构造
(一)纵向联结系
图7.2.17 下平纵联上板铰示意图
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第二节 桁梁桥构造
四、联结系构造
(一)横向联结系
(a) 上承式
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第二节 桁梁桥构造
一、主桁杆件构造
(一)主桁杆件的截面形式
主桁杆件一般采用双壁式截面,有H形和箱形两种 (二)主桁杆件的外廓尺寸
应考虑下列因素:
•同一主桁中各杆件的宽度b必须一致; •上、下弦杆在各节间的高度应尽可能一致 ; •外廓尺寸不宜过大和过小; •制作和操作 空间以及标准化制造
(三)主桁杆件板件厚度
(b) 下承式
图7.2.18 桥门架与横联的几种图式
桥型 下承式 上承式
铁路桥 平行弦桁架
1/7L
多边形桁架
公路桥 平行弦桁架
(1/5~1/6.5)L
(1/71/10)L
(1/71/8)L
多边形桁架
(1/5.51/8)L (1/81/10)L
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第一节 概述
2、节间长度 铁路钢桥:中、小跨径的桁架,上承式桁架的节间长度一般为3~6m,下承式 桁架的节间长度一般为6~10m,跨径较大的下承式桁架节间可达12~15m.公 路钢桥:节间长度可适当增大. 3、斜杆倾角 斜杆倾角由主桁高度与节间长度的比值决定,有竖杆的桁架的合理倾角为50° 左右;无竖杆的桁架的合理倾角为60°左右.斜杆倾角与桁高、节长有矛盾 时,可在合理范围内进行调整. 4、主桁架中心距 主桁架的中心距离由横向刚度和稳定性决定 ;下承式钢桁梁桥的主桁中心距还应 满足桥梁建筑限界的要求,上承式桁梁桥的主桁中心距还要考虑横向倾覆稳定性 的要求,抗倾覆稳定安全系数不得小于1.3.
③横向框架. 横向框架由横梁、主桁竖杆和横向联结系的楣部杆 件所构成.当横梁在竖向荷载作用下梁端发生转动时, 竖杆的上端和下端均将产生力矩.在设计竖杆时,应考 虑此力矩的影响.
④次应力. 主桁各杆件是用高强度螺栓紧固在节点板上,相
当于刚性连接,杆端难以自由转动.当主桁在荷载作 用下发生变形而节点转动时,连接在同一节点的各 杆件之间的夹角不能变化,迫使杆件发生弯曲, 由 此在主桁杆件内产生附加的应力,这就是次应力 (secondary stress).
(b)
(c)
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第二节 桁梁桥构造
二、桥面系梁格构造与连结
纵梁断缝
对于跨度大于80m的简支桁梁,一般在跨中的一个节间内应设有纵梁断缝.
II
安装时临时连接孔 I
活动纵梁
活动纵梁
板
纵梁短伸臂
铰
I
(a)未设断缝时纵横梁变形
纵梁短伸臂
(b)设置断缝后纵横梁变形
≤80m
≤80m 14
第二节 桁梁桥构造
三、节点构造
影响节点板的形状及尺寸,而且使斜杆位置难以布置 在靠近节点中心处,以致削弱节点平面外刚度,增加节 点平面内的刚度.根据以往设计经验,斜杆轴线与竖直 线的交角以在30一50度范围内为宜.
(4)主桁的中心距 主桁的中心距与桁梁桥的横向刚 度有关.为了保证桥梁的横向刚度,主桁的中心距不应 小于跨长的1/20. 对于下承式桁梁桥,主桁中心距 还必须满足建筑限界的要求; 对于上承式桁梁桥,主桁 中心距与桁梁桥的横向倾覆的稳定性有关
(1)桁 高 从用钢量; 挠度; 满足建筑限界的要求. (2)节间长度 节间长度对桁梁桥的用钢量有一定影响.节长较短, 纵梁、横梁数量增多;但梁的截面可小,主桁腹杆也相 应变短.一般下承式桁梁节间长度为5.5—12m,或为桁 高的0.8—1.2倍.
(3)斜杆倾度 斜杆倾度影响到节点构造.斜度设置不当,不仅会
内力计算.