鋼橋 課件 第3章 鋼板梁橋

《鋼橋》——鋼板梁橋鋼板梁橋概況Contents.本章內(nèi)容提綱2023/6/12鋼板梁橋總體布置主梁設計聯(lián)結系的構造與計算《鋼橋》第3章

鋼板梁橋鋼板梁橋概況3《鋼橋》第3章

鋼板梁橋鋼板梁橋概況橫聯(lián)豎向加勁肋水平加勁肋橫梁主梁

縱平聯(lián)工廠連接翼板腹板工地連接上翼板3.14《鋼橋》第3章

鋼板梁橋鋼板梁橋組成上部結構主要由主梁、橫向聯(lián)結系、縱向聯(lián)結系和橋面系主梁：通常采用工字鋼、H型鋼、焊接工字形梁等結構形式；起到了整個橋梁的承重作用，把由橫向聯(lián)結系、縱向聯(lián)結系和橋面系傳來的荷載傳遞到支座橫聯(lián)豎向加勁肋水平加勁肋橫梁主梁

縱平聯(lián)工廠連接翼板腹板工地連接上翼板3.15《鋼橋》第3章

鋼板梁橋鋼板梁橋概況橫向聯(lián)結系：實腹式梁和空腹式桁架形式橫向聯(lián)結系的作用是把各個主梁連接成整體，起到荷載橫向分布、防止主梁側向失穩(wěn)的作用。實腹式梁——橫梁6《鋼橋》第3章

鋼板梁橋空腹式桁架——橫聯(lián)3.1鋼板梁橋概況縱向聯(lián)結系：分為上面水平縱向聯(lián)結系（簡稱上平縱聯(lián)）和下面水平縱向聯(lián)結系（簡稱下平縱聯(lián)），通常采用桁架式結構加強橋梁的整體穩(wěn)定性、與橫聯(lián)（梁）共同承擔水平荷載以及扭矩（偏心荷載產(chǎn)生）的作用3.17《鋼橋》第3章

鋼板梁橋鋼板梁橋概況橋面系：主要是提供橋梁的行車部分，把橋面荷載傳遞到主梁和橫聯(lián)（梁）；包括混凝土橋面系、鋼橋面系橫聯(lián)豎向加勁肋水平加勁肋橫梁主梁

縱平聯(lián)工廠連接翼板腹板工地連接上翼板3.1鋼板梁橋概況8《鋼橋》第3章

鋼板梁橋連續(xù)鋼板梁橋9《鋼橋》第3章

鋼板梁橋懸臂鋼板梁橋3.1鋼板梁橋概況鋼板梁橋的分類根據(jù)支承條件和受力特點分簡支鋼板梁橋根據(jù)橋面板的位置分：上承式鋼板梁橋和下承式鋼板梁橋3.1鋼板梁橋概況10《鋼橋》第3章

鋼板梁橋根據(jù)橋面板形式可以分：鋼橋面板鋼板梁橋與鋼筋混凝土橋面板鋼板梁橋（細分為結合梁與非結合梁）3.1鋼板梁橋概況11《鋼橋》第3章

鋼板梁橋鋼板梁橋總體布置12《鋼橋》第3章

鋼板梁橋3.213《鋼橋》第3章

鋼板梁橋鋼板梁橋總體布置立面布置根據(jù)建設條件、結構受力特性、耐久性、施工工期、經(jīng)濟性、景觀及養(yǎng)護等因素合理地確定結構形式和跨徑布置等簡支，連續(xù)，懸臂45m以下60m-70m等跨與變跨徑等高與變高度3.214《鋼橋》第3章

鋼板梁橋鋼板梁橋總體布置變截面受力效果3.2鋼板梁橋總體布置15《鋼橋》第3章

鋼板梁橋3.2鋼板梁橋總體布置橫斷面布置橫斷面布置主要確定主梁的根數(shù)與間距。主梁的根數(shù)與間距直接影響主梁的受力大小和截面尺寸。當橋面板支承于主梁時，主梁的間距決定橋面板的跨徑，主梁間距過大時，往往導致不得不設置縱梁或很密的橫隔板來減小橋面板的跨徑多主梁布置16《鋼橋》第3章

鋼板梁橋雙主梁布置3.2鋼板梁橋總體布置17《鋼橋》第3章

鋼板梁橋鋼橋面板鋼板梁橋橫斷面布置：主梁間距較大，需要橫聯(lián)支撐橋面系3.218《鋼橋》第3章

鋼板梁橋鋼板梁橋總體布置鐵路鋼板梁橋多為單線橋，橋?qū)捿^小，多采用雙主梁的結構形式3.2鋼板梁橋總體布置19《鋼橋》第3章

鋼板梁橋a)橫梁式橫向聯(lián)結系（橫梁）20《鋼橋》第3章

鋼板梁橋b)桁架式橫向聯(lián)結系（橫聯(lián)）3.2鋼板梁橋總體布置平面布置主要是確定橫向聯(lián)結系的結構形式、數(shù)量和間距，以及縱向聯(lián)結系的形式與布置。橫向聯(lián)結系布置關于橫向聯(lián)結系的受力分析及其構造要求見3.4節(jié)3.2鋼板梁橋總體布置橫向聯(lián)結系布置對于為防止主梁側向失穩(wěn)而布置的橫聯(lián)，因其僅對主梁的側向變形起到支承約束作用，可采用剛度相對小一些的桁架式橫向聯(lián)結系。而用于荷載橫向分布作用的橫梁要求有足夠剛度，可采用橫梁式橫向聯(lián)結系。21《鋼橋》第3章

鋼板梁橋縱向聯(lián)結系布置縱向聯(lián)結系對于防止鋼板梁橋施工時的失穩(wěn)和抵抗橫向力及扭矩有很大的作用，必須保證有足夠的強度和剛度。在外側主梁和端橫梁處需要設置。關于其受力分析及其構造要求見3.4節(jié)22《鋼橋》第3章

鋼板梁橋3.2鋼板梁橋總體布置主梁設計23《鋼橋》第3章

鋼板梁橋結構的空間性：由若干平面結構組成(豎向主梁平面，縱聯(lián)平面，橫聯(lián)平面)空間結構平面化：明確各平面?zhèn)鬟f什么樣的力，各力是通過什么平面?zhèn)鬟f到支座的。24《鋼橋》第3章

鋼板梁橋主梁設計3.3設計總論空間結構平面化受力的空間性：豎向荷載（自重，車輛）；橫向荷載（橫風，搖擺力）主要荷載及傳遞模式——決定了各個平面模型的受力主梁平面受力——豎向恒載+車輛活載3.325《鋼橋》第3章

鋼板梁橋主梁設計縱聯(lián)平面受力——水平力（1）若存在上下平縱聯(lián)，橫風分上下兩部分，分別從上下平縱聯(lián)傳到梁端；上平縱聯(lián)把橫向力傳到端橫聯(lián)上部，再通過端橫聯(lián)，傳給支座；下平縱聯(lián)把橫向力傳到端橫聯(lián)下部，直接傳給支座。上、下平縱聯(lián)平面結構3.326《鋼橋》第3章

鋼板梁橋主梁設計縱聯(lián)平面受力——水平力（2）若僅存在上平縱聯(lián)，橫風全部從從上平縱聯(lián)傳到梁端；再通過端橫聯(lián)，傳給支座；但是下半部分風力由臨近中間橫聯(lián)傳到上平縱聯(lián)。上平縱聯(lián)平面結構3.327《鋼橋》第3章

鋼板梁橋主梁設計橫聯(lián)平面受力——傳遞梁端的橫向力（1）若存在上下平縱聯(lián)，只關心端橫聯(lián)的傳力。上平縱聯(lián)平面結構（2）若只存在上平縱聯(lián)，還要關心中間橫聯(lián)傳力。3.328《鋼橋》第3章

鋼板梁橋主梁設計確定主梁的彎矩與剪力分布qxPK

kq

=10.5kN/m主梁內(nèi)力計算主梁承受豎向荷載；平縱聯(lián)承受橫向荷載作用在主梁的荷載：恒載+活載(鐵路或公路荷載)Pk=270-360kN29《鋼橋》第3章

鋼板梁橋3.3主梁設計3.330《鋼橋》第3章

鋼板梁橋主梁設計主梁截面設計（高度，腹板厚度，翼緣板寬厚度）普通焊接板梁應采用三塊鋼板焊接而成。當板厚不能用其他方法解決時可采用外貼翼緣鋼板的形式，外貼翼緣板宜用一塊鋼板。H型鋼：跨徑≤20m，制作費低焊接工形鋼梁：跨徑≤50m，制作費較高he

73Wx

30(cm)經(jīng)濟梁高：見經(jīng)驗公式通常鋼板梁的梁高約為跨徑L的1/12~1/25h5

Emin

nflfxW

M主梁高度（腹板高度）最大梁高：容許建筑凈空（線路標高，橋下凈空）最小梁高：豎向剛度要求（L/900）,強度31《鋼橋》第3章

鋼板梁橋3.3主梁設計表

5.3.3鋼板梁腹板最小厚度鋼材品種Q235

鋼Q345

鋼備注不設橫向加勁肋及縱向加勁肋時

hw70

hw60僅設橫向加勁肋，但不設縱向加勁肋時

hw160

hw140設橫向加勁肋和

1

段縱向加勁肋時

hw280

hw240縱向加勁肋位于距受壓翼緣0.2hw

附近設橫向加勁肋和

2

段縱向加勁肋時

hw310

hw310縱向加勁肋位于距受壓翼緣0.14hw

和

0.36hw

附近腹板厚度（抗剪，局部穩(wěn)定）vdwIt

VS

f抗剪最小腹板厚度要求當跨徑小于40m時，腹板厚度一般為9~12mm3.332《鋼橋》第3章

鋼板梁橋主梁設計f w wwh 6A

Wx

1

t h翼緣板（抗彎，局部穩(wěn)定）xfW

Mx抗彎3.333《鋼橋》第3章

鋼板梁橋主梁設計受壓翼緣:受拉翼緣:翼緣板的面外慣矩分別為受壓翼緣和受拉翼緣對豎軸的慣性矩b

40cmb

12t

f345f

yb

16t

f345f

y0.1

Iyc

10I

ytI

yc I

yt翼緣構造規(guī)定考慮殘余變形與振動，由經(jīng)驗確定受拉翼緣板34《鋼橋》第3章

鋼板梁橋3.3主梁設計要解決的問題：怎么設置？做哪些檢算？3.335《鋼橋》第3章

鋼板梁橋主梁設計主梁加勁肋設置（局部穩(wěn)定，局部承壓等）局部穩(wěn)定——橫向（豎向）、縱向（水平）加勁肋要解決的問題：怎么設置？不配加勁肋

hwtw

60(Q345)60

hw

tw

140(Q345)140

hw

tw

240(Q345)240

hw

tw

310(Q345)橫肋，其間距應滿足。。。橫肋+1縱肋，橫肋間距應滿足。。。橫肋+2縱肋，橫肋間距應滿足。。。僅設置1根縱向加勁肋時，宜布置在距受壓翼緣0.2hw處；僅設置2根縱向加勁肋時，宜布置在距受壓翼緣0.14hw和0.36hw處最為有效3.3主梁設計36《鋼橋》第3章

鋼板梁橋要解決的問題：設置間距是否合理？橫肋，其間距應滿足。。。60

hw

tw

140(Q345)上式中的應力如何確定？腹板橫向加勁肋的間距a不得大于腹板高度的1.5倍37《鋼橋》第3章

鋼板梁橋3.3主梁設計腹板兩側對稱設置橫向加勁肋時，橫向加勁肋截面對腹板中線的慣性矩腹板單側設置橫向加勁肋時，橫向加勁肋截面對腹板與加勁肋的焊接線的慣性矩橫向加勁肋w wI

t

≥

3h

t3縱向加勁肋I ≥

ξ

h t3l l w w

a

2

a

38《鋼橋》第3章

鋼板梁橋

l

h

2.5

0.45

h

1.5

w

w

式中，tw為腹板的厚度；hw為腹板凈高度；a為橫向加勁肋間距。加勁肋自身剛度要求（P121）3.3主梁設計小跨徑橋梁縱向自由滑動避免形成積水區(qū)較大支承反力要解決的問題：支承加勁肋的計算？何為支承加勁肋？在承受較大固定集中荷載N作用處（包括支座處），設置的橫向加勁肋39《鋼橋》第3章

鋼板梁橋3.3主梁設計要解決的問題：支承加勁肋的計算？計算哪些內(nèi)容？(1)支承墊板處腹板和加勁肋的直接承壓應力（局部承壓）cd≤ f0

A +

B ts eb

wRVγ3.340《鋼橋》第3章

鋼板梁橋主梁設計(2)

腹板和加勁肋中的豎向應力（面外失穩(wěn)）d

0.5

fAs

Bevtw

0Rv3.341《鋼橋》第3章

鋼板梁橋主梁設計-1/3～+1/2倍板厚3.342《鋼橋》第3章

鋼板梁橋主梁設計主梁的截面變化變截面方式：改變梁高、板厚和翼緣板寬度變截面數(shù)量與位置3.3主梁設計43《鋼橋》第3章

鋼板梁橋橫聯(lián)豎向加勁肋水平加勁肋橫梁主梁

縱平聯(lián)工廠連接翼板腹板工地連接上翼板3.3

主梁設計44《鋼橋》第3章

鋼板梁橋主梁拼接工廠拼接：構件因鋼材的長度或?qū)挾炔粔蛐杞娱L或加寬，凡在鋼結構制造廠進行拼接。工地拼接：因構件的運輸條件或吊裝條件限制，需將構件分段制作，運到工地后在地面拼接或吊至高空在空中進行拼接。拼接設計基本原則各組成板件都必須有各自的拼接板件和拼接連接，使傳力均勻和直接工廠拼接時，應根據(jù)鋼材供應情況錯開分散在各截面處，而為了便于分段運輸或分段吊裝，拼接應集中在一個截面處或一個截面附近拼接設計的內(nèi)容包括：拼接位置的確定、拼接件的配置及截面尺寸的選定、拼接連接的布置及計算等。拼接設計中一種方法是按原截面的最大強度進行，使拼接與原截面等強度；另一種方法是按拼接所在的截面的實際最大內(nèi)力設計值進行45《鋼橋》第3章

鋼板梁橋考慮施工的方便：如工廠焊接，工地栓接3.3

主梁設計焊接拼接翼緣板、腹板接長：對接焊，錯開距離工廠連接一般要求錯開100mm以上工地連接時由于需要設置過焊孔，最好錯開200mm以上翼緣板與腹板之間的焊接：角焊縫，連續(xù)設置，加勁肋開過焊孔加勁肋的焊接：角焊縫46《鋼橋》第3章

鋼板梁橋3.3

主梁設計翼緣板高強螺栓連接方式腹板螺栓連接拼接板，填板高強螺栓拼接螺栓連接特點47《鋼橋》第3章

鋼板梁橋3.3

主梁設計翼緣板高強螺栓連接方式要點：翼緣板連接傳遞軸力。48《鋼橋》第3章

鋼板梁橋3.3

主梁設計腹板螺栓連接——分離式腹板連接要點：設計認為腹板彎矩完全由靠近翼緣板的彎矩拼接板承擔，剪力由中間部分剪力拼接板承擔。彎矩拼接板剪力拼接板3.3

主梁設計49《鋼橋》第3章

鋼板梁橋腹板螺栓連接——一體式腹板連接要點：對于腹板彎矩越遠的螺栓分擔越大；對于腹板剪力平均分攤——彎剪螺栓群50《鋼橋》第3章

鋼板梁橋3.3

主梁設計翼緣板受軸力作用主梁高強螺栓連接承載力設計：（各螺栓群傳遞什么力？）翼緣板螺栓群承受軸力腹板受剪，受彎 腹板螺栓群承受彎矩與剪力軸力，彎矩，剪力到底取多大來設計螺栓？51《鋼橋》第3章

鋼板梁橋3.3

主梁設計軸力，彎矩，剪力到底取多大來設計螺栓？52《鋼橋》第3章

鋼板梁橋解決思路：1）按設計荷載計算相應內(nèi)力2）按等承載力的原則確定螺栓群的設計荷載（實例：局部與整體穩(wěn)定；桿端螺栓數(shù)）3.3

主梁設計翼緣板受力Nf=?腹板受力Mw=?Q=?

(等承載力設計原則)vdxI tQS

fvdQ

Ixt

fSfwM

fN

M

fhw

(tfc

tft

)

/

2 hII

fIwMI maxMf

M

max;

Mw

maxca

,

,

,

取f

M

min

ta

ca

ta

dI

ywc

t

fcIywt

t

ft

或Q

hwtw

fvd53《鋼橋》第3章

鋼板梁橋3.3

主梁設計翼緣板螺栓連接（拼接板，填板）拼接板強度計算：fsdAf

Nf/

2v54《鋼橋》第3章

鋼板梁橋Nb螺栓數(shù)量(接頭一側)：

m

N

f3.3

主梁設計腹板螺栓連接（兩種方式）分離式腹板連接55《鋼橋》第3章

鋼板梁橋一體式腹板連接3.3

主梁設計腹板螺栓連接（分離式腹板連接）3.3

主梁設計56《鋼橋》第3章

鋼板梁橋腹板螺栓連接（分離式腹板連接）（a）水平拼接板強度：wmwmNh

MwwmdA2

f

Nwmm57《鋼橋》第3章

鋼板梁橋v(b)水平螺栓數(shù)量：

mNb

Nwm3.3

主梁設計腹板螺栓連接（分離式腹板連接）（c）豎向拼接板強度：（腹板與拼接板等強）（d）豎向螺栓數(shù)量：sssst2h

twhws58《鋼橋》第3章

鋼板梁橋vNbm

QQ

?3.3

主梁設計腹板螺栓連接（分離式腹板連接）（e）剪力拼接板外緣螺栓檢算：（雙向受剪，Q,Mw共同作用）259《鋼橋》第3章

鋼板梁橋bbxbyvN

N 2

N

Nb3.3

主梁設計腹板螺栓連接（一體式腹板連接）3.3

主梁設計60《鋼橋》第3章

鋼板梁橋腹板螺栓連接（一體式腹板連接）螺栓數(shù)量:

解決單個螺栓的受力拼接板強度：抗彎與抗剪能力不低于腹板（等強度原則）sssst2h

twhwss61《鋼橋》第3章

鋼板梁橋ss2 ht

tw(hw

)33.3

主梁設計鋼號跨間無側向支承點的梁跨間受壓翼緣有側向支承點的梁不論荷載作用在何處荷載作用在上翼緣荷載作用在下翼緣Q23513.020.016.0Q34510.516.513.0Q39010.015.512.5Q4209.515.012.0（2）工字型截面簡支梁不需計算整體穩(wěn)定性的最大L1/B1表3-2（1）有鋪板（各種混凝土板與鋼板）密鋪在受壓翼緣上并與之牢固相連，能阻止受壓翼緣的側向位移62《鋼橋》第3章

鋼板梁橋3.3

主梁設計3.3.6主梁驗算主梁整體穩(wěn)定性主梁強度：抗彎，抗剪，復雜應力狀態(tài)——承載能力主梁剛度：活載作用下的撓度檢算——正常使用要求疲勞：受拉翼緣的孔洞削弱處或焊縫連接處都是應力集中比較嚴重的部位，是結構的疲勞薄弱環(huán)節(jié)，決定了結構的疲勞壽命63《鋼橋》第3章

鋼板梁橋3.3

主梁設計聯(lián)結系的構造與設計64《鋼橋》第3章

鋼板梁橋抵抗橋梁的扭矩，將扭矩和水平力傳遞到支座；在橋面板端部起到支承的作用等橫聯(lián)豎向加勁肋水平加勁肋橫梁主梁縱平聯(lián)工廠連接翼板腹板工地連接上翼板聯(lián)結系的構造與設計65《鋼橋》第3章

鋼板梁橋3.43.4.1橫向聯(lián)結系的作用與構造作用防止主梁側傾失穩(wěn)起到荷載分配的作用，使得各主梁受力較均勻與主梁及縱向聯(lián)結系構成空間桁架抵抗水平荷載；橋梁安裝架設時主梁的定位；端橫梁（加斜撐）端橫梁（不加斜撐）支承處桁架式橫向聯(lián)結系66《鋼橋》第3章

鋼板梁橋跨間桁架式橫向聯(lián)結系3.4聯(lián)結系的構造與設計構造（自己看書）3.467《鋼橋》第3章

鋼板梁橋聯(lián)結系的構造與設計3.4.2

橫向聯(lián)結系的設計計算（1）橫向聯(lián)結系設計思路①根據(jù)跨徑和主梁布置形式擬定橫向聯(lián)結系的數(shù)量與位置（在3.2.3節(jié)中已作介紹）；②根據(jù)格子剛度要求設定橫向聯(lián)結系需要的結構形式和最小斷面尺寸；③采用橋梁空間計算或平面簡化模型分析橫向聯(lián)結系的桿件內(nèi)力；④驗算橫向聯(lián)結系構件的強度、穩(wěn)定性及剛度等368《鋼橋》第3章

鋼板梁橋Il

Q1I

10Z

2a

IQ1＝

IQ式中：l——主梁跨長；a——主梁間距；IQ、I——分別為橫梁及主梁的慣矩；IQ1——換算為單根橫梁的換算剛度；β——中間橫梁根數(shù)修正系數(shù)，按下式計算橫梁根數(shù)為1、2根：β=1.0；橫梁根數(shù)為3、4根：β=1.6；橫梁根數(shù)為5、6根：β=2.6。（2）橫向聯(lián)結系格子剛度檢算格子剛度Z要求：3.4聯(lián)結系的構造與設計