公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范鋼桁梁

9鋼桁梁吳沖同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系cwu@《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》

同濟(jì)大學(xué)吳沖

TongjiUniversity,WuChong1鋼桁梁的組成一、鋼桁梁的組成1、分類：按橋面位置的不同分為上承式桁梁橋、下承式桁梁橋、和雙層桁梁橋2、組成：由主桁、聯(lián)結(jié)系、橋面系及橋面組成

（一）主桁它是的主要承重結(jié)構(gòu)，承受豎向荷載。主桁架由上、下弦桿和腹桿組成。腹桿又分為斜桿和豎桿；節(jié)點(diǎn)分大節(jié)點(diǎn)和小節(jié)點(diǎn)；節(jié)間距指節(jié)點(diǎn)之間的距離。

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TongjiUniversity,WuChong2鋼桁梁的組成（二）聯(lián)結(jié)系

1、分類：縱向聯(lián)結(jié)系和橫向聯(lián)結(jié)系

2、作用：聯(lián)結(jié)主桁架，使橋跨結(jié)構(gòu)成為穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)，能承受各種橫向荷載

3、縱向聯(lián)結(jié)系分上部水平縱向聯(lián)結(jié)系和下部水平縱向聯(lián)結(jié)系；主要作用為承受作用于橋跨結(jié)構(gòu)上的橫向水平荷載、橫向風(fēng)力、車上橫向搖擺力及離心力。另外是橫向支撐弦桿，減少其平面以外的自由長度。

4、橫向聯(lián)結(jié)系分橋門架和中橫聯(lián)；主要作用為是增加鋼桁梁的抗扭剛度。適當(dāng)調(diào)節(jié)兩片主桁或兩片縱聯(lián)的受力不均。

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TongjiUniversity,WuChong3鋼桁梁的組成（三）橋面系1、組成：由縱梁、橫梁及縱梁之間的聯(lián)結(jié)系2、傳力途徑：荷載先作用于縱梁，再由縱梁傳至橫梁，然后由橫梁傳至主桁架節(jié)點(diǎn)。（四）橋面橋面是供車輛和行人走行的部分。橋面的形式與鋼梁橋及結(jié)合梁橋相似。9.1一般規(guī)定9.1.1主桁桿件截面可采用H形或箱形，上、下平面縱向聯(lián)結(jié)系和橫向聯(lián)結(jié)系構(gòu)件截面可采用I形、L形或T形主桁桿件縱向聯(lián)結(jié)系橫向聯(lián)結(jié)系構(gòu)件9.1一般規(guī)定焊接H形截面便于采用全自動(dòng)焊，矯正焊接變形較容易，

工地連接螺栓安裝方便缺點(diǎn)是截面繞X軸的剛度小，用作壓桿時(shí)

不太經(jīng)濟(jì)當(dāng)H形桿件平置時(shí)，腹板上必須開泄水孔適用于適用于腹桿焊接箱形截面截面剛度較大，適用于內(nèi)力和長度較大的壓桿組裝、焊接、矯正焊接變形和在工地安裝連接螺栓都比H形截面費(fèi)工費(fèi)事腹板內(nèi)設(shè)有間距不大于3m的隔板，為防銹，端隔板必須密封焊接(d)、(e)截面適用于工廠焊制的上弦、下弦桿件(c)截面可以通用于各種桿件，需要坡口焊，(b)截面適用于腹桿(i)、(j)截面適用于鉚接上、下弦桿(g)、(h)截面適用于鉚接的下弦桿和腹桿，節(jié)點(diǎn)板是貼于其豎板外側(cè)9.1一般規(guī)定9.1.2可將桁梁結(jié)構(gòu)劃分為若干個(gè)平面系統(tǒng)分別計(jì)算，但應(yīng)考慮各個(gè)平面系統(tǒng)間的共同作用和相互影響。9.1一般規(guī)定9.1.3對(duì)構(gòu)造復(fù)雜的桁架結(jié)構(gòu)，宜采用空間計(jì)算模型進(jìn)行分析。DD1.3PDD9.2桿件9.2.1主桁桿件的計(jì)算應(yīng)符合以下規(guī)定：構(gòu)件節(jié)點(diǎn)可假定為鉸接進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)主桁桿件截面高度與其節(jié)點(diǎn)中心間距之比，非整體節(jié)點(diǎn)的簡支桁梁大于1/10，連續(xù)梁支點(diǎn)附近的桿件及整體節(jié)點(diǎn)鋼桁梁桿件大于1/15時(shí)，應(yīng)計(jì)算其節(jié)點(diǎn)剛性的影響；由該節(jié)點(diǎn)剛性引起的次力矩應(yīng)乘以0.8，與軸向力一并進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)的強(qiáng)度檢算9.2桿件9.2.2作為橋門架腿桿的主桁斜桿或豎桿，應(yīng)計(jì)算橋門架受橫向力時(shí)產(chǎn)生的軸向力和彎矩。計(jì)算時(shí)應(yīng)視橋門架為下端固定的框架。由于風(fēng)力作用使橋門架斜腿所產(chǎn)生的軸向力的水平分力，應(yīng)計(jì)入下弦桿桿力之內(nèi)。9.2桿件9.2.3多腹桿桿系桁桁架中中的豎豎桿兼兼作橫橫向聯(lián)聯(lián)結(jié)系系的組組成桿桿件時(shí)時(shí)，在在桁高高中部部的連連接部部分應(yīng)應(yīng)滿足足橫向向聯(lián)結(jié)結(jié)系平平面內(nèi)內(nèi)所需需的抗抗彎剛剛度要要求9.3節(jié)點(diǎn)板板三、節(jié)節(jié)點(diǎn)構(gòu)構(gòu)造－－節(jié)點(diǎn)構(gòu)構(gòu)造形形式1.外貼式式節(jié)點(diǎn)點(diǎn)9.3節(jié)點(diǎn)板板2.內(nèi)插式式節(jié)點(diǎn)點(diǎn)9.3節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板板3.全焊焊節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)9.3節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板板9.3.1節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板板應(yīng)應(yīng)與與桿桿件件的的接接觸觸面面全全部部密密貼貼。。在在支支承承處處，，節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板板宜宜低低于于桁桁梁梁下下弦弦10～15mm，下下緣緣應(yīng)應(yīng)磨磨光光與與支支承承墊墊板板頂頂緊緊。。9.3節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板板9.3.2節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板板的的撕撕裂裂強(qiáng)強(qiáng)度度、、水水平平和和豎豎直直截截面面上上的的剪剪應(yīng)應(yīng)力力和和法法向向應(yīng)應(yīng)力力應(yīng)應(yīng)按按附附錄錄E計(jì)算算在斜桿桿與與節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板板連連接接處處，，驗(yàn)驗(yàn)算算節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板板的的撕撕裂裂應(yīng)應(yīng)力力；；驗(yàn)算算腹桿桿與與弦弦桿桿之之間間的的節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板板水水平平截截面面的的剪剪應(yīng)應(yīng)力力；；驗(yàn)算算節(jié)點(diǎn)點(diǎn)中中心心處處節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板板豎豎向向截截面面上上的的法法向向應(yīng)應(yīng)力力。。9.3節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板板E.0.2如圖圖E.0.1a)，當(dāng)當(dāng)斜斜桿桿受受力力沿沿1-2-3-4截面面或或5-2-3-6截面面撕撕裂裂且且撕撕裂裂截截面面與與斜斜桿桿內(nèi)內(nèi)力力垂垂直直時(shí)時(shí)，，采采用用鋼鋼材材強(qiáng)強(qiáng)度度設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)值值fd；當(dāng)當(dāng)破破裂裂線線與與斜斜桿桿內(nèi)內(nèi)力力的的交交角角小小于于90°°或平平行行時(shí)時(shí)，，采采用用0.75fd。9.3節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板板E.0.3作用用于于節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板板上上的的水水平平剪剪力力，，截截面面7-7的剪剪應(yīng)應(yīng)力力按按以以下下公公式式計(jì)計(jì)算算：：Z=（S1+S2）cosθa———計(jì)計(jì)算算水水平平截截面面7-7上節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板板長長度度（（應(yīng)應(yīng)減減去去栓栓、、釘釘孔孔的的長長度度））(mm)；δ———節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板板的的厚厚度度（（mm）；；Z———相相鄰鄰二二腹腹桿桿的的水水平平力力的的代代數(shù)數(shù)和和；；S1、S2、θ見圖圖E.0.1b)。9.3節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板板E.0.4節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板板上上、、下下緣緣的的法法向向應(yīng)應(yīng)力力按按以以下下公公式式計(jì)計(jì)算算：：N=S1cosθ+μ1Aj———節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板板和和拼拼接接板板的的凈凈截截面面積積(mm2)；Ij———節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板板和和拼拼接接板板的的凈凈截截面面慣慣性性矩矩(mm4)；N———作用用在在豎豎向向截截面面8-8的力力的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)值值(N)；y1、y2———截面面上上、、下下緣緣距距節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板板和和拼拼接接板板所所組組成成的的截截面面重重心心軸軸的的距距離離(mm)。9.3節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板板9.3.3主桁桁拼拼接接板板的的總總凈凈截截面面面面積積應(yīng)應(yīng)較較被被拼拼接接桿桿件件的的凈凈截截面面面面積積大大10％。。被被拼拼接接的的兩兩弦弦桿桿的的截截面面不不等等時(shí)時(shí)，，拼拼接接板板應(yīng)應(yīng)按按截截面面較較大大的的弦弦桿桿來來計(jì)計(jì)算算。。9.3.4節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板板在在受受壓壓斜斜腹腹桿桿作作用用下下，，其其不不設(shè)設(shè)加加勁勁肋肋的的自自由由邊邊長長度度bg與厚厚度度之之比比不不應(yīng)應(yīng)大大于于。。式式中中為為節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板板的的屈屈服服強(qiáng)強(qiáng)度度。。9.3節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板板9.3.5拼接接式式節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板板構(gòu)構(gòu)造造應(yīng)應(yīng)滿滿足足以以下下要要求求：：對(duì)焊焊接接H形截截面面桿桿件件，，當(dāng)當(dāng)采采用用高高強(qiáng)強(qiáng)度度螺螺栓栓或或鉚鉚釘釘固固接接于于節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板板上上時(shí)時(shí)，，應(yīng)應(yīng)栓栓接接或或鉚鉚接接于于翼翼緣緣板板。。拼拼接接用用高高強(qiáng)強(qiáng)度度螺螺栓栓或或鉚鉚釘釘?shù)牡臄?shù)數(shù)量量，，應(yīng)應(yīng)考考慮慮腹腹板板面面積積。。此此時(shí)時(shí)桿桿件件腹腹板板伸伸入入節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板板中中的的長長度度，，不不應(yīng)應(yīng)小小于于腹腹板板寬寬度度的的1.5倍。。連連接接桿桿件件的的高高強(qiáng)強(qiáng)度度螺螺栓栓或或鉚鉚釘釘應(yīng)應(yīng)和和桿桿件件的的軸軸線線相相對(duì)對(duì)稱稱。。按軸軸向向力力和和節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)剛剛性性彎彎矩矩共共同同作作用用進(jìn)進(jìn)行行驗(yàn)驗(yàn)算算時(shí)時(shí)，，應(yīng)應(yīng)驗(yàn)驗(yàn)算算僅僅受受軸軸向向力力作作用用下下桿桿件件的的受受力力。。直接接承承受受荷荷載載的的弦弦桿桿，，當(dāng)當(dāng)在在節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)外外作作用用有有豎豎向向荷荷載載時(shí)時(shí)，，除除作作為為桁桁架架的的桿桿件件承承受受軸軸向向力力外外，，還還應(yīng)應(yīng)同同時(shí)時(shí)作作為為桿桿件件計(jì)計(jì)算算豎豎向向荷荷載載所所產(chǎn)產(chǎn)生生的的彎彎矩矩，，此此時(shí)時(shí)應(yīng)應(yīng)考考慮慮該該弦弦桿桿的的節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)剛剛性性作作用用。。由由節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)間間豎豎向向荷荷載載產(chǎn)產(chǎn)生生的的彎彎矩矩可可近近似似地地假假定定為為，，為為跨跨徑徑等等于于節(jié)節(jié)間間長長度度的的簡簡支支梁梁跨跨中中最最大大彎彎矩矩。。9.3節(jié)點(diǎn)板9.3.6整體節(jié)點(diǎn)點(diǎn)構(gòu)造（（見圖9.3.6-1）應(yīng)滿足足以下要要求：節(jié)點(diǎn)板圓圓弧半徑徑宜大于于二分之之一弦桿桿高度；；節(jié)點(diǎn)板與與弦桿豎豎板對(duì)接接焊縫宜宜在弧端端以外100mm以上，見見圖9.3.6-2，該對(duì)接接焊縫與與相鄰橫橫隔板的的間距也也應(yīng)在100mm以上；節(jié)點(diǎn)內(nèi)應(yīng)應(yīng)設(shè)置橫橫隔板，，當(dāng)存在在橫梁時(shí)時(shí)應(yīng)與橫橫梁腹板板相對(duì)應(yīng)應(yīng)。9.4聯(lián)結(jié)系9.4.1鋼桁梁應(yīng)應(yīng)設(shè)置上上、下平平面縱向向聯(lián)結(jié)系系。縱向向聯(lián)結(jié)系系不宜采采用三角角形或菱菱形桁架架。當(dāng)橋橋面置于于縱、橫橫梁體系系上時(shí)，，平面內(nèi)內(nèi)可不設(shè)設(shè)縱向聯(lián)聯(lián)結(jié)系。。9.4.2上承式桁桁梁應(yīng)在在兩端及及跨間設(shè)設(shè)橫向聯(lián)聯(lián)結(jié)系。。下承式式桁梁應(yīng)應(yīng)在兩端端設(shè)橋門門架，跨跨間設(shè)門門架式橫橫向聯(lián)結(jié)結(jié)系，其其間距不不宜超過過兩個(gè)節(jié)節(jié)間。開開口式桁桁架應(yīng)在在每個(gè)橫橫梁豎向向平面內(nèi)內(nèi)設(shè)置半半框架。。9.4.3當(dāng)橋面板板置于縱縱橫梁體體系上時(shí)時(shí)，應(yīng)考考慮橋面面板與桁桁架最大大溫差效效應(yīng)及縱縱向水平平力的影影響（縱向水平力含含建造安安裝時(shí)橋橋面板橫橫向焊縫縫所產(chǎn)生生的縱向力））9.4.4直接承受受汽車荷荷載的橫橫梁，其其下翼緣緣宜在距距離節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板10cm處切斷。。9.4聯(lián)結(jié)系9.4.1鋼桁梁應(yīng)應(yīng)設(shè)置上上、下平平面縱向向聯(lián)結(jié)系系?？v向向聯(lián)結(jié)系系不宜采采用三角角形或菱菱形桁架架。當(dāng)橋橋面置于于縱、橫橫梁體系系上時(shí)，，平面內(nèi)內(nèi)可不設(shè)設(shè)縱向聯(lián)聯(lián)結(jié)系。。9.4.2上承式桁桁梁應(yīng)在在兩端及及跨間設(shè)設(shè)橫向聯(lián)聯(lián)結(jié)系。。下承式式桁梁應(yīng)應(yīng)在兩端端設(shè)橋門門架，跨跨間設(shè)門門架式橫橫向聯(lián)結(jié)結(jié)系，其其間距不不宜超過過兩個(gè)節(jié)節(jié)間。開開口式桁桁架應(yīng)在在每個(gè)橫橫梁豎向向平面內(nèi)內(nèi)設(shè)置半半框架。。9.4聯(lián)結(jié)系9.4.2上承式桁桁梁應(yīng)