鋼橋的連接方式分類(lèi)及相應(yīng)設(shè)計(jì)方法講解

授課老師：?jiǎn)螕舸颂幪砑訕?biāo)題文字鋼橋的連接方式分類(lèi)及相應(yīng)設(shè)計(jì)方法講解內(nèi)容一、鋼橋的連接方式二、焊縫連接三、角焊縫的設(shè)計(jì)與計(jì)算四、高強(qiáng)螺栓連接一、鋼橋的連接方式鋼橋中部件的連接方式焊接螺栓連接鉚釘連接接焊接1優(yōu)點(diǎn)焊接剛度較大，密封性較好對(duì)鋼材從任何方位、角度和形狀相交都能方便使用1一般不需要附加連接板、連接角鋼等零件2一般不需要在鋼材上開(kāi)孔，不使截面受削弱3缺點(diǎn)焊接塑性和韌性較差，脆性較大，疲勞強(qiáng)度較低焊接附近鋼材因焊接的高溫作用而形成熱影響區(qū)，其金相組織和機(jī)械性能發(fā)生變化，某些部位材質(zhì)變脆1焊接過(guò)程中鋼材受到不均勻的高溫和冷卻，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力和殘余變形，影響結(jié)構(gòu)的承載力、剛度和使用性能2焊接可能出現(xiàn)氣孔、夾渣、咬邊、弧坑裂紋、根部收縮、接頭不良等，影響結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度3優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)螺栓連接2連接類(lèi)型擰緊方式傳力方式普通螺栓普通扳手通過(guò)螺桿受剪力和桿件孔壁承受壓力傳力或螺桿受拉傳力高強(qiáng)螺栓特制的、能控制扭矩或螺栓拉力的扳手通過(guò)部件接觸間的摩擦力傳力或被連接板件間的預(yù)壓力傳力優(yōu)點(diǎn)普通螺栓便于拆卸。適用于需要裝拆的結(jié)構(gòu)連接和臨時(shí)性連接。高強(qiáng)螺栓強(qiáng)度高、對(duì)螺孔加工精度要求較低、連接構(gòu)件間不宜產(chǎn)生滑動(dòng)、剛度大。適合構(gòu)件間的工地現(xiàn)場(chǎng)安裝連接。安裝方便，特別適用于工地安裝連接12缺點(diǎn)需要在板件上開(kāi)孔和拼裝時(shí)對(duì)孔，增加制造工作量螺栓孔會(huì)削弱構(gòu)件截面被連接板件需要互相搭接或另加角鋼或拼接板等連接件，多費(fèi)鋼材123（1）普通螺栓連接螺栓等級(jí)鋼材牌號(hào)尺寸優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)使用范圍A級(jí)45號(hào)鋼或35號(hào)鋼直徑d≤24mm,長(zhǎng)度l

≤150mm和10d加工精度高、尺寸準(zhǔn)確和桿壁接觸緊密；可承受較大的剪力、拉力；抗疲勞性能較好；連接變形較小制造、安裝較費(fèi)工，價(jià)格昂貴在鋼橋中很少采用B級(jí)直徑d>24mm,長(zhǎng)度l

>150mm和10dC級(jí)Q235BF尺寸不很準(zhǔn)確，孔徑比螺栓直徑大1~2mm結(jié)構(gòu)裝配和螺栓裝拆方便，比較適用于承受拉力受剪性能較差，各個(gè)螺栓受力較不均勻承受拉力的安裝螺栓連接、次要結(jié)構(gòu)和可拆卸結(jié)構(gòu)的受剪性能、安裝時(shí)的臨時(shí)連接（2）高強(qiáng)螺栓連接螺栓類(lèi)型尺寸抵抗外載方式設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)摩擦型孔徑比螺栓直徑大1.5~2mm螺栓擰緊力所提供的摩擦力。產(chǎn)生急劇變形（主滑動(dòng)）時(shí)的荷載整體性和剛度好、變形小、受力可靠、耐疲勞螺栓的高強(qiáng)度沒(méi)被充分利用承壓型孔徑比螺栓直徑大1~1.5mm被連接板件間的預(yù)壓力桿身剪切或孔壁承壓破壞時(shí)的荷載作為連接受剪的極限承載力螺栓的高強(qiáng)度得到充分利用，設(shè)計(jì)承載力>摩擦型整體性和剛度差，變形大根據(jù)高強(qiáng)螺栓的設(shè)計(jì)破壞判斷標(biāo)準(zhǔn)對(duì)高強(qiáng)螺栓進(jìn)行分類(lèi)鉚釘連接3預(yù)制鉚釘桿徑比孔徑小1~1.5mm。優(yōu)點(diǎn)：鉚釘連接的塑性、韌性和整體性好；連接變形?。粋髁煽?；承受動(dòng)力荷載時(shí)的疲勞性能好；缺點(diǎn)：鉚釘連接的構(gòu)造復(fù)雜，用鋼量大，施工麻煩，打鉚時(shí)噪聲大。使用情況：早期鋼橋的主要連接形式，目前已很少采用，已被焊接或高強(qiáng)螺栓連接取代。1二、焊縫連接分類(lèi)按焊體鋼材的連接方式進(jìn)行分類(lèi)對(duì)接接頭搭接接頭T形接頭角接接頭按焊縫本身的構(gòu)造進(jìn)行分類(lèi)角焊縫全熔透

坡口焊縫部分熔透坡口焊縫角焊縫的截面形式普通形

（凸形）等邊凹形平坡凸形各種焊縫的特點(diǎn)、適用范圍角焊縫：主要用于應(yīng)力方向平行于焊縫軸線(xiàn)（側(cè)焊縫）的情況全熔透焊縫：主要用于鋼板對(duì)接和焊縫受拉應(yīng)力時(shí)部分熔透焊縫：在鋼橋中較少采用。在斜拉橋、懸索橋的鋼塔中，板件全斷面受壓，并且板厚很大不宜完全焊透時(shí)采用坡口焊縫的各種形式直邊縫（Ⅰ形）V形K形單邊V形X形U形單邊U形按焊縫施焊時(shí)的姿態(tài)進(jìn)行分類(lèi)平焊橫焊立焊仰焊三、角焊縫的設(shè)計(jì)與計(jì)算1角焊縫的布置和受力性能按受力方向?qū)呛缚p進(jìn)行分類(lèi)側(cè)角焊縫端角焊縫（正面角焊縫）斜向角焊縫周?chē)呛缚p角焊縫垂直于受力方向角焊縫傾斜于受力方向幾個(gè)方向混合使用的角焊縫角焊縫平行于受力方向斜向角焊縫各類(lèi)角焊縫的受力性能側(cè)角焊縫主要承受剪力，應(yīng)力狀態(tài)比端角焊縫單純彈性受力階段塑性受力階段側(cè)角焊縫塑性較好，受力增大進(jìn)入塑性狀態(tài)時(shí)，剪應(yīng)力分布將漸趨均勻，破壞時(shí)可按全長(zhǎng)均勻受力考慮側(cè)面角焊縫的剪切破壞位置端角焊縫（正面角焊縫）角焊縫垂直于受力方向沿焊縫長(zhǎng)度的應(yīng)力分布較均勻在兩個(gè)焊腳和有效厚度面上有復(fù)雜和不均勻的正應(yīng)力和剪應(yīng)力，應(yīng)力集中嚴(yán)重在焊縫根部有很大的高峰正應(yīng)力端角焊縫的破壞位置：焊腳或有效厚度面，屬于正應(yīng)力和剪應(yīng)力的綜合破壞端角焊縫的剛度較大，變形較小，塑性較差，性質(zhì)較脆，疲勞強(qiáng)度低，不適用于對(duì)疲勞要求較高的鋼橋連接。斜向角焊縫周?chē)呛缚p角焊縫傾斜于受力方向幾個(gè)方向混合使用的角焊縫常用在桿件傾斜相交的情況，受力方向和焊縫軸線(xiàn)成傾斜角度，應(yīng)力情況復(fù)雜，受力性能介于側(cè)角焊縫和端角焊縫之間。把板件交搭處的所有交搭線(xiàn)盡可能多地加以焊接，成為開(kāi)口或封閉的周?chē)呛缚p。封閉的周?chē)呛缚p2角焊縫尺寸的構(gòu)造要求兩個(gè)主要尺寸實(shí)際長(zhǎng)度焊腳尺寸：焊縫計(jì)算長(zhǎng)度：板厚《公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》角焊縫的焊腳尺寸：焊件邊緣的角焊縫：如果焊件邊緣的厚度為角焊縫兩焊腳的夾角一般為90°，夾角>120°或<60°的斜角焊縫不宜用作受力焊縫《鋼結(jié)森構(gòu)設(shè)半計(jì)規(guī)容范》的一些怖有關(guān)規(guī)崗定角焊縫描的焊腳尺內(nèi)寸角焊縫娛的最小計(jì)越算長(zhǎng)度側(cè)面宏角焊爬縫的最大惰計(jì)算涂長(zhǎng)度搭接鏈連接雖中的搭接長(zhǎng)貍度次要構(gòu)沉件或次篩要焊縫堤連接中斷續(xù)完角焊叮縫的應(yīng)靜用及晴規(guī)定角焊妻縫連夏接的芹計(jì)算3按照《鋼結(jié)構(gòu)遍設(shè)計(jì)規(guī)擦范》規(guī)定決的角趕焊縫盜設(shè)計(jì)鍬方法訊進(jìn)行隸計(jì)算認(rèn)為直瘋角角焊捆縫的破險(xiǎn)壞總是喬沿其最瓶小截面宮，即45°方向厘的有慨效截善面有效截守面上的賓應(yīng)力狀曾態(tài)：將三個(gè)男應(yīng)力近似采魄用折算狂應(yīng)力表達(dá)焊縫熔敷金屬抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值四、高眨強(qiáng)螺栓幸連接高強(qiáng)撓螺栓肺連接覺(jué)的構(gòu)獨(dú)造1螺栓的滿(mǎn)直徑與店孔徑粗制、精制、高強(qiáng)螺栓等鋼種、直徑、孔徑等同一結(jié)構(gòu)中同類(lèi)型螺栓宜采用一種統(tǒng)一規(guī)格當(dāng)結(jié)雕構(gòu)螺炸栓數(shù)喜眾多姨且各百部分鼠桿件桌截面萬(wàn)和受討力相醒差較悲大時(shí)滑，可夾考慮稼用2~3種螺栓直勒徑標(biāo)準(zhǔn)螺栓直徑為M12、14、16、18、20、22、24、27、30mm。常用考慮螺紋對(duì)螺栓桿截面的削弱，受拉時(shí)一般按螺紋處的有效截面面積螺栓的礦長(zhǎng)度高強(qiáng)度遲螺栓的銅長(zhǎng)度應(yīng)填為緊固掙連接板鄭厚度加沖上一個(gè)暑螺母和慮螺栓連送接副墊膏圈的厚絨度。按最下式計(jì)襖算，并召取5m副m的整倍數(shù)連接板妻層總厚須度附加長(zhǎng)勺度。當(dāng)鋼高強(qiáng)螺貿(mào)栓公稱(chēng)筆直徑確惑定后，邊可查表2-沾5-思2高強(qiáng)謀度螺胃母公掃稱(chēng)厚誼度墊圈個(gè)交數(shù)高強(qiáng)溉度墊激圈公盆稱(chēng)厚塑度螺紋螺呀距螺栓壺的排慕列和虛間距端距中距邊距兩種情況切割邊或高強(qiáng)度螺栓普通螺栓或鉚釘、軋制邊并列錯(cuò)列構(gòu)件受姜壓力構(gòu)件受疲拉力內(nèi)排和敬有邊緣呆型鋼外嚇排的中竊距外排萍中距邊距社端距高強(qiáng)螺壘栓的受涂力性能步和承載阿力2摩擦型翅高強(qiáng)螺譽(yù)栓（1）抗剪性能和疲承載力需要計(jì)論算一個(gè)診螺栓的抗剪承載殺力設(shè)由計(jì)值（2）抗拉性能和辱承載力需要計(jì)棵算一個(gè)秘螺栓的抗拉承載怕力設(shè)碌計(jì)值（3）同歐時(shí)抗剪和抗拉的承載塌力需要凍計(jì)算恥一個(gè)霸螺栓拉同時(shí)笑承受住拉力察和剪疲力時(shí)惡的抗剪承載儲(chǔ)力設(shè)抬計(jì)值外拉力余使構(gòu)件乖接觸面殘的夾緊中力降低符，直接憂(yōu)降低了婆摩擦力弦，因而貢高強(qiáng)螺竿栓的抗仁剪承載銳力降低受剪受拉承壓型噴高強(qiáng)螺午栓（1）抗剪性能和嚷承載力需要計(jì)杜算一個(gè)倍螺栓的抗剪承載力聾設(shè)計(jì)值（2）抗拉性能胞和承器載力需要丈計(jì)算詞一個(gè)眼螺栓吸的抗拉承載力嚇設(shè)計(jì)值麗，計(jì)算段方法與加摩擦型爸相同（3）同謎時(shí)抗剪和抗拉的承裂載力需要吩計(jì)算損一個(gè)柄螺栓斤同時(shí)軌承受喉拉力稱(chēng)和剪葵力時(shí)冶的承困載力寒設(shè)計(jì)太值規(guī)范規(guī)殘定，承岸壓型高寇強(qiáng)螺栓求只適用蔑于承受靜力或間接錄動(dòng)力荷載夏結(jié)構(gòu)恭中的冠連接高強(qiáng)螺胖栓連接劉的設(shè)計(jì)相計(jì)算3螺栓腐的直徑和數(shù)量，根慢據(jù)接頭瞞承載濕力的要求絮確定。根據(jù)接選頭設(shè)計(jì)春承載力烈的不同恨要求，銳有全承喪載力、最小承跑載力、綜合錄承載勞力三種噸設(shè)計(jì)波方法全承角載力耍設(shè)計(jì)幻玉方法娃（全止強(qiáng)設(shè)吉計(jì)法寒）要求接頭透的設(shè)箭計(jì)承廈載力≥母繳材構(gòu)緣瑞件的峽承載勾力。受壓積構(gòu)件挨的連鬼接，縮慧上述填能滿(mǎn)寶足。受拉構(gòu)柄件的連戚接，接頭的判設(shè)計(jì)承池載力<母材構(gòu)廉件的承旁載力。當(dāng)母材躺構(gòu)件的圍實(shí)際應(yīng)劣力很小姿時(shí)，此倡法很不蘆經(jīng)濟(jì)。最小承庸載力設(shè)在計(jì)方法要求接頭抹的設(shè)挑計(jì)承期載力≥桿件制實(shí)際承品受的荷喊載大小都。此法翁最為追經(jīng)濟(jì)桑。當(dāng)母員材構(gòu)神件的貪實(shí)際蜘應(yīng)力并很小桐時(shí)，旗接頭防承載訊力有翻可能點(diǎn)與母每材構(gòu)峰件的銹承載勉力相氣差懸律殊，胸接頭甚成為勤整體披構(gòu)件稈的薄箏弱點(diǎn)合，對(duì)供構(gòu)件黑整體討受力股產(chǎn)生幣不利蹦影響搖。綜合承猜載力設(shè)刺計(jì)方法既不使類(lèi)得接頭姑承載消力降低過(guò)辰多，又曲不過(guò)分料追求接折頭承載慶力。此法同時(shí)考芹慮母材云構(gòu)件的露承載力和構(gòu)件的丘實(shí)際受僵力大小戒，綜窮合確阿定接銳頭承撿載力泉。美國(guó)AA養(yǎng)SH件TO規(guī)定：構(gòu)件腔實(shí)際勁受力<構(gòu)件皆承載勢(shì)力的75%時(shí)，接頭承袋載力按母揀材構(gòu)徹件承蔬載力獻(xiàn)的75駛%設(shè)計(jì)肺；構(gòu)件浪實(shí)際膛受力≥構(gòu)件釣承載必力的75%時(shí)，接頭承絡(luò)載力按母憐材構(gòu)圓件承狗載力肉與實(shí)呆際受第力的筆平均裂值設(shè)艘計(jì)。我國(guó)《鐵路橋唱梁鋼結(jié)泰構(gòu)設(shè)計(jì)躬規(guī)范》規(guī)定（1）主桁桿驅(qū)件及板梁劉翼板用高會(huì)強(qiáng)螺亦栓或習(xí)鉚接惕時(shí)，余其螺丹栓數(shù)漿量應(yīng)需按連狹接桿件的照承載力計(jì)算，隸即：主桁桿挺件及板梁項(xiàng)翼板的連香接強(qiáng)卻度≥被連接桿耗件的承義載力。全承載郊力設(shè)計(jì)品方法（儀全強(qiáng)設(shè)胡計(jì)法）（2）桁梁腹慰桿，當(dāng)內(nèi)粉力較小腔、由構(gòu)強(qiáng)造要求值的最小銹截面控蓬制設(shè)計(jì)綢時(shí)，其恥螺栓數(shù)藥量可按1.語(yǔ)1倍的桿件皮內(nèi)力與75磚%的桿件渡凈截面急積強(qiáng)度的較大液值進(jìn)行穩(wěn)計(jì)算。綜合承騰載力設(shè)暑計(jì)方法（3）板梁識(shí)腹板螺栓渣群的癢強(qiáng)度≥拼接處擁腹板凈背截面抗吧彎強(qiáng)度山與該處魂最大剪耍力的組合膊強(qiáng)度。即：造對(duì)于企彎矩悶來(lái)講氏，按游腹板盾的全濫強(qiáng)設(shè)微計(jì)；對(duì)于剪跡力來(lái)講歡，按拼彼接所在駁位置的梯最大剪方力考慮追。鋼橋典型受菜力構(gòu)件的摩擦惡型高強(qiáng)遙螺栓連悲接的設(shè)淺計(jì)計(jì)算（1）軸心趕受力構(gòu)候件的高孕強(qiáng)螺栓陷連接鋼橋中，代表性的軸心受力構(gòu)件主要有：桁架桿件、主梁橫向聯(lián)系平聯(lián)構(gòu)件、各種橫撐與斜撐構(gòu)件、兩端鉸接的柱受力較大的鋼橋構(gòu)件連接，通常需要采用多根螺栓的螺栓群；受力較小時(shí)，往往采用角鋼、T型鋼、槽鋼等型鋼結(jié)構(gòu)。接頭設(shè)計(jì)必須考慮螺栓群各螺栓受力的不均勻性和接頭偏心的影響。123受力方向的連接長(zhǎng)度為，高強(qiáng)螺栓承載力為：4，孔徑為00.250.50.751.020406080長(zhǎng)連接貍抗剪螺搞栓的強(qiáng)滋度折減慢系數(shù)我國(guó)兵規(guī)范歐洲規(guī)架范試驗(yàn)服曲線(xiàn)長(zhǎng)接頭用螺栓假設(shè)桿件截面積為A，軸向應(yīng)力為，母材的容許應(yīng)力為高強(qiáng)螺栓的根數(shù)m可按下式計(jì)算：5單根螺宋栓的單劈燕面摩擦押承載力傳力按摩擦截面數(shù)傭目全承載力設(shè)計(jì)法：最小承載力設(shè)計(jì)法：（2）彎蚊剪受卡力構(gòu)欠件的搏高強(qiáng)數(shù)螺栓殘連接彎剪受力構(gòu)件的高強(qiáng)螺栓連接計(jì)算：鋼梁橋中較為典型的彎剪受力構(gòu)件：主梁、橫梁12翼板的螺拋栓數(shù)存量計(jì)漿算與檔拼接旨板厚徑與尺腹寸的奏設(shè)計(jì)腹板的螺栓嗎數(shù)量計(jì)漆算與拼桂接板厚道與尺寸號(hào)的設(shè)計(jì)全承載力設(shè)計(jì)方法（全強(qiáng)設(shè)計(jì)法）板梁翼板的連接螺栓數(shù)量應(yīng)按連接桿件的承載力計(jì)算，即：主桁桿件及板梁翼板的連接強(qiáng)度≥被連接桿件的承載力翼板連接的拼接板設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該使得拼接板的凈面積比被拼接部分翼板凈面積大10%拼接板布置于翼板兩側(cè)（高強(qiáng)螺栓為雙面摩擦n=2），在有腹板或加勁肋的一側(cè)，拼接板可分為多塊，在翼板外側(cè)通常做成與翼板同寬單塊拼接板全承肝載力察設(shè)計(jì)扔法：最小戰(zhàn)承載監(jiān)力設(shè)饑計(jì)法毛：?jiǎn)胃菀ǖ膯文好婺Σ裂沓休d力傳力摩泥擦面數(shù)鑄目高強(qiáng)螺栓的根數(shù)m可按下式計(jì)算：假設(shè)翼板的寬度×厚度=，母材的容許應(yīng)力為，彎曲應(yīng)力為板梁腹板螺栓群的強(qiáng)度≥拼接處腹板凈截面抗彎強(qiáng)度與該處最大剪力的組合強(qiáng)度對(duì)于彎矩來(lái)講，按腹板的全強(qiáng)設(shè)計(jì)；對(duì)于剪力來(lái)講，按拼接所在位置的最大剪力考慮。拼接板應(yīng)該對(duì)稱(chēng)布置于腹板的兩側(cè)；拼接板的總厚度應(yīng)大于被拼接腹板的厚度；拼接板的凈面積抵抗矩應(yīng)該大于被拼接腹板的凈面積抵抗矩。腹板的螺都栓數(shù)蘇量計(jì)季算與曲拼接論板厚倘與尺豈寸的臟設(shè)計(jì)例題45205201234302400230052024012411159根據(jù)我國(guó)《鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：板梁翼板用高強(qiáng)螺栓時(shí)，其螺栓數(shù)量應(yīng)按連接件的承載力計(jì)算，即采用全承載力設(shè)計(jì)法，板梁腹板螺栓群的強(qiáng)度不得小于拼接處腹板凈截面抗彎剛度與該處最大剪力的組合強(qiáng)度。即對(duì)于彎矩來(lái)講，按腹板的全強(qiáng)設(shè)計(jì)；對(duì)于剪力，按拼接所在位置的最大剪力考慮。根據(jù)全承載力設(shè)計(jì)法，拼接板的截面面積要比翼緣板的截面面積大10%，即：上翼緣板：拼接板板厚選用：如圖所示，已知彎矩M=9170kN.m，剪力Q=1250kN。設(shè)計(jì)連接的拼接板及高強(qiáng)螺栓。容許彎曲壓應(yīng)力下翼緣板：拼接板板厚選用：腹板拼接板板厚確定：由拼接板的抗彎慣性矩要大于腹板的抗彎慣性矩：拼接板板厚選用：計(jì)算全分強(qiáng)設(shè)計(jì)司時(shí)的彎漫矩主梁玻、腹陰板抗州彎慣輔性矩棵：首先課要計(jì)樹(shù)算主混梁的中性軸：如題椒目中的趨圖所示志。中性軸距下翼緣下邊緣的距離為：由：翼緣轉(zhuǎn)板和腹板各自承翠擔(dān)的彎慕