1、桥梁工程下承式简支桁架桥桥梁工程下承式简支桁架桥下承式桁架桥桥面系下承式桁架桥桥面系一、桥面系的构造一、桥面系的构造1、桥面系一般构造1、桥面系一般构造钢桁梁的桥面系结构指列车行驶部分的结构系统，由纵梁、横梁及纵梁之间的联结系所组成。钢桁梁的桥面系结构指列车行驶部分的结构系统，由纵梁、横梁及纵梁之间的联结系所组成。钢桥宜优先采用有碴桥面，当钢桥采用明桥面时，其明桥面的纵梁中心距不得小于2m。钢桥宜优先采用有碴桥面，当钢桥采用明桥面时，其明桥面的纵梁中心距不得小于2m。纵梁、横梁为采用钢板焊接成I字形梁，纵梁的联结系杆件一般采用角钢，其结构比较简单。纵梁与横梁的连接，纵梁联结系的连接采用高强度螺
2、栓。桁梁的每个节间都设有横梁，纵梁必须在横梁处断开，纵梁长度与节间长度相同，纵梁与纵梁是通过鱼形板、角钢（等高）或鱼形板加牛腿（不等高）连接起来。纵梁、横梁为采用钢板焊接成I字形梁，纵梁的联结系杆件一般采用角钢，其结构比较简单。纵梁与横梁的连接，纵梁联结系的连接采用高强度螺栓。桁梁的每个节间都设有横梁，纵梁必须在横梁处断开，纵梁长度与节间长度相同，纵梁与纵梁是通过鱼形板、角钢（等高）或鱼形板加牛腿（不等高）连接起来。桥梁工程桥梁工程桥面系构造桥梁工程桥梁工程桥面系桥面系纵梁横梁纵梁间联结系纵梁横梁纵梁间联结系桥梁工程桥梁工程纵梁横梁纵梁间联结系纵梁横梁纵梁间联结系桥面系桥面系桥梁工程桥梁工程2
3、、横梁与纵梁的连接2、横梁与纵梁的连接(1)横梁与纵梁等高的连接(1)横梁与纵梁等高的连接单线铁路桁梁，常把纵、横梁做成一样高，使纵梁梁端连接构造简单一些。在纵梁腹板上设一对连接角钢，与横梁腹板相连。在纵梁上下翼缘上各设一块鱼形板，与横梁及相邻的纵梁的翼缘相连。这种构造简单，传力较好，目前常采用这种构造。见下图。单线铁路桁梁，常把纵、横梁做成一样高，使纵梁梁端连接构造简单一些。在纵梁腹板上设一对连接角钢，与横梁腹板相连。在纵梁上下翼缘上各设一块鱼形板，与横梁及相邻的纵梁的翼缘相连。这种构造简单，传力较好，目前常采用这种构造。见下图。角钢纵梁横梁鱼形板纵梁与横梁等高的连接角钢纵梁横梁鱼形板纵梁与
4、横梁等高的连接纵梁纵梁桥梁工程桥梁工程2、横梁与纵梁的连接2、横梁与纵梁的连接(2)横梁与纵梁不等高连接对于双线铁路或节间长度较大的钢桁梁，其横梁受力较大要求较大的梁高。若把纵、横梁做成一样高，对用钢量来说是不经济的。因此，在这种情况下，纵梁、横梁常采用不等高的形式。(2)横梁与纵梁不等高连接对于双线铁路或节间长度较大的钢桁梁，其横梁受力较大要求较大的梁高。若把纵、横梁做成一样高，对用钢量来说是不经济的。因此，在这种情况下，纵梁、横梁常采用不等高的形式。纵横梁不等高时连接方式有下列几种：纵梁与横梁上翼缘平齐用鱼形板连接，纵梁下翼缘与横梁用牛腿连接；如要求线路的建筑高度较低，纵梁顶面不能与横梁顶
5、面平齐，而只能低于横梁顶面时，纵梁间的连接可通过在横梁腹板上挖扁孔，让纵梁鱼形板从此孔中通过。纵横梁不等高时连接方式有下列几种：纵梁与横梁上翼缘平齐用鱼形板连接，纵梁下翼缘与横梁用牛腿连接；如要求线路的建筑高度较低，纵梁顶面不能与横梁顶面平齐，而只能低于横梁顶面时，纵梁间的连接可通过在横梁腹板上挖扁孔，让纵梁鱼形板从此孔中通过。桥梁工程桥梁工程纵梁与横梁上翼缘平齐用鱼形板连接，纵梁下翼缘与横梁用牛腿连接纵梁间的连接可通过在横梁腹板上挖扁孔，让纵梁鱼形板从此孔中通过鱼形板纵梁横梁纵梁与横梁上翼缘平齐用鱼形板连接，纵梁下翼缘与横梁用牛腿连接纵梁间的连接可通过在横梁腹板上挖扁孔，让纵梁鱼形板从此孔中
6、通过鱼形板纵梁横梁鱼形板纵梁横梁鱼形板纵梁横梁牛腿牛腿桥梁工程桥梁工程纵梁与横梁的连接纵梁与横梁的连接桥梁工程桥梁工程纵梁与横联的连接纵梁与横联的连接横梁纵梁鱼形板横梁纵梁鱼形板桥梁工程桥梁工程纵梁与横梁的连接横梁纵梁纵梁与横梁的连接横梁纵梁横梁与纵梁的连接角钢鱼形板横梁与纵梁的连接角钢鱼形板桥梁工程桥梁工程横梁纵梁横梁纵梁与纵梁连接的角钢肢与横梁连接的角钢肢与纵梁连接的角钢肢与横梁连接的角钢肢桥梁工程桥梁工程纵梁与横梁不等高的连接横梁纵梁纵梁与横梁不等高的连接横梁纵梁牛腿牛腿鱼形板鱼形板横梁与纵梁连接角钢横梁与纵梁连接角钢桥梁工程第九章 下承式简支桁架桥桥梁工程第九章 下承式简支桁架桥纵梁与
7、横梁不等高的连接纵梁与横梁不等高的连接桥梁工程桥梁工程3、纵梁断开的连接3、纵梁断开的连接钢桁梁桥面系和弦杆在荷载作用下其受力有共同作用，见下图所示。为了减小横梁与弦杆的共同作用所产生的水平弯距，因此，在主桁跨度大于80m时，必须把主桁中间的纵梁断开，设置活动纵梁。活动纵梁的结构见下图所示。钢桁梁桥面系和弦杆在荷载作用下其受力有共同作用，见下图所示。为了减小横梁与弦杆的共同作用所产生的水平弯距，因此，在主桁跨度大于80m时，必须把主桁中间的纵梁断开，设置活动纵梁。活动纵梁的结构见下图所示。桥梁工程桥梁工程活动纵梁的构造活动纵梁的构造桥梁工程桥梁工程4、横梁与主桁的连接4、横梁与主桁的连接标准设
8、计中横梁与主桁的连接标准设计中横梁与主桁的连接如下图如下图所示，横梁端是用一对连接角钢以螺栓与主桁相连。所示，横梁端是用一对连接角钢以螺栓与主桁相连。桥梁工程桥梁工程当横梁梁端的反力甚大时(例如顶梁)，则梁端连接螺栓的数量需要较多。如梁端连接构造仍有时会感到连接角钢过短，螺栓难于布置。此时可在横梁端部加焊一块肱板，使连接角钢得以增长，横梁梁端连接形式当横梁梁端的反力甚大时(例如顶梁)，则梁端连接螺栓的数量需要较多。如梁端连接构造仍有时会感到连接角钢过短，螺栓难于布置。此时可在横梁端部加焊一块肱板，使连接角钢得以增长，横梁梁端连接形式见下图。见下图。桥梁工程桥梁工程横梁与主桁连接横梁与主桁连接桥
9、梁工程桥梁工程横梁与主桁连接横梁与主桁连接桥梁工程桥梁工程二、纵梁和横梁的计算二、纵梁和横梁的计算1、纵梁的计算1、纵梁的计算每片纵梁在其梁端处，用连接角钢和鱼形板与横梁及相邻的纵梁相连。各片纵梁连接成为一支承在横梁上的连续梁。因此，纵梁的受力状态实际上类似弹性支承上的连续梁。而且这种弹性支承有很大的随机性。它的下沉决定于横梁与主桁的下挠，它的转角决定于横梁的扭转，纵、横梁连接的松动以及主桁节点的转动，其计算十分复杂。在实际设计工作中，为了简化计算，每片纵梁在其梁端处，用连接角钢和鱼形板与横梁及相邻的纵梁相连。各片纵梁连接成为一支承在横梁上的连续梁。因此，纵梁的受力状态实际上类似弹性支承上的连
10、续梁。而且这种弹性支承有很大的随机性。它的下沉决定于横梁与主桁的下挠，它的转角决定于横梁的扭转，纵、横梁连接的松动以及主桁节点的转动，其计算十分复杂。在实际设计工作中，为了简化计算，不是把纵梁当作弹性支承的连续梁来分析，而是把它看为简支梁。规定：不是把纵梁当作弹性支承的连续梁来分析，而是把它看为简支梁。规定：栓、铆接纵梁在竖面内的弯矩、剪力和反力，应按跨径等于两横梁中心距的简支梁计算；栓、铆接纵梁在竖面内的弯矩、剪力和反力，应按跨径等于两横梁中心距的简支梁计算；桥梁工程桥梁工程当设有鱼形板、牛腿或其他能承受支点弯矩的结构时，则纵梁与横梁的连接应能承受全部纵梁纵向力和支点弯矩，该弯矩可按纵梁跨中
11、弯矩的当设有鱼形板、牛腿或其他能承受支点弯矩的结构时，则纵梁与横梁的连接应能承受全部纵梁纵向力和支点弯矩，该弯矩可按纵梁跨中弯矩的0.6倍计算，而连接纵横梁腹板的角钢肢上的栓倍计算，而连接纵横梁腹板的角钢肢上的栓(钉钉)数量应按简支反力增加数量应按简支反力增加10；疲劳计算时，铁路纵梁和横梁布置在同一平面，当纵梁与横梁用鱼形板连接，纵梁可以承受支点弯矩时，则纵梁跨中弯矩取；疲劳计算时，铁路纵梁和横梁布置在同一平面，当纵梁与横梁用鱼形板连接，纵梁可以承受支点弯矩时，则纵梁跨中弯矩取,支点弯矩取支点弯矩取(为按简支梁计算的跨中弯矩为按简支梁计算的跨中弯矩)。纵梁的设计计算如下：纵梁的设计计算如下：
12、(1)纵梁的内力计算(同上承式板梁桥内力计算相同)(1)纵梁的内力计算(同上承式板梁桥内力计算相同)纵梁跨中弯矩和梁端剪力影响线见下图纵梁跨中弯矩和梁端剪力影响线见下图085.0M06.0 M0M桥梁工程桥梁工程纵梁跨中弯矩和梁端剪力影响线见下图纵梁跨中弯矩和梁端剪力影响线见下图跨中恒载弯矩：梁端恒载剪力：跨中活载弯矩：梁端活载剪力：(2)纵梁的应力计算包括：弯曲应力、疲劳强度、剪应力跨中恒载弯矩：梁端恒载剪力：跨中活载弯矩：梁端活载剪力：(2)纵梁的应力计算包括：弯曲应力、疲劳强度、剪应力1=pMp2=pQp11)1(+=KMk22)1(+=KQk桥梁工程桥梁工程二、纵梁和横梁的计算二、纵梁
13、和横梁的计算2、纵梁与横梁的连接计算2、纵梁与横梁的连接计算纵梁端既需传递剪力，也需传递弯矩，计算时假设纵梁端既需传递剪力，也需传递弯矩，计算时假设剪力剪力全部由纵梁与横梁的全部由纵梁与横梁的连接角钢传递连接角钢传递，弯矩弯矩由由鱼形板传递鱼形板传递。规定：规定：当设有鱼形板、牛腿或其他能承受支点弯矩的结构时，则纵梁与横梁的连接应能承受全部纵梁纵向力和支点弯矩，该弯矩可按纵梁跨中弯矩的当设有鱼形板、牛腿或其他能承受支点弯矩的结构时，则纵梁与横梁的连接应能承受全部纵梁纵向力和支点弯矩，该弯矩可按纵梁跨中弯矩的0.6倍计算，而连接纵横梁腹板的角钢肢上的栓倍计算，而连接纵横梁腹板的角钢肢上的栓(钉钉
14、)数量应按简支反力增加数量应按简支反力增加10；当不设承受支点弯矩的结构时，在连接于纵梁的竖角钢肢上的栓钉数量应按简支反力增加；当不设承受支点弯矩的结构时，在连接于纵梁的竖角钢肢上的栓钉数量应按简支反力增加20计算；在连接于横梁的竖角钢肢上的栓钉数量应按简支反力增加计算；在连接于横梁的竖角钢肢上的栓钉数量应按简支反力增加40计算。计算。桥梁工程桥梁工程连接计算连接计算(设承受支点弯矩的结构设承受支点弯矩的结构)纵梁连接角钢的螺栓数量计算式中纵梁连接角钢的螺栓数量计算式中高强度螺栓的容许承载力；高强度螺栓的容许承载力；Q纵梁端剪力纵梁端剪力(KN)；高强度螺栓数；高强度螺栓数；1.1连接纵横梁腹
15、板的角钢肢上的高强度螺栓数量比按简支反力增加连接纵横梁腹板的角钢肢上的高强度螺栓数量比按简支反力增加10。鱼形板的应力验算和连接螺栓计算计算鱼形板的应力时，按简支纵梁跨中弯矩的。鱼形板的应力验算和连接螺栓计算计算鱼形板的应力时，按简支纵梁跨中弯矩的0.6倍计算，若上、下两鱼形板之间的距离为，则每块鱼形板所受之拉力为倍计算，若上、下两鱼形板之间的距离为，则每块鱼形板所受之拉力为PQn1.1=Pn000hMN=0M0h桥梁工程桥梁工程若计算鱼形板的疲劳强度时，其最大拉力和最小拉力的计算时；分别取按简支纵梁跨中最大弯矩若计算鱼形板的疲劳强度时，其最大拉力和最小拉力的计算时；分别取按简支纵梁跨中最大弯
16、矩0.6倍和最小弯矩的倍和最小弯矩的0.6倍。鱼形板应力计算和疲劳强度的验算如下：式中倍。鱼形板应力计算和疲劳强度的验算如下：式中鱼形板的净截面面积；鱼形板的净截面面积；鱼形板的容许应力；鱼形板的容许应力；疲劳容许应力幅。疲劳容许应力幅。00=AN)(0tminmaxnd0A0桥梁工程桥梁工程每块鱼形板与纵梁翼缘连接所需的螺栓数：纵梁的腹板稳定验算纵梁的腹板稳定验算主要是为了考虑是否需要设置竖向加劲肋。同上承式板梁桥的腹板稳定的规定相同。每块鱼形板与纵梁翼缘连接所需的螺栓数：纵梁的腹板稳定验算纵梁的腹板稳定验算主要是为了考虑是否需要设置竖向加劲肋。同上承式板梁桥的腹板稳定的规定相同。2、横梁及
17、梁端连接计算2、横梁及梁端连接计算计算原则计算原则横梁与相连的主桁竖杆及横向联结系的楣杆形成横向框架，当纵梁的外力加载于横梁上时，横梁梁端不仅有剪力，而且还有负弯矩。但在实际设计中，偏于安全地将横梁截面按跨度等于两主桁中到中的简支梁内力进行验算。计算时，由于横梁自重对其内力的总值影响甚微，可忽略不计。在设计梁端连接时。应考虑由于闭合框架作用而产生的负弯矩的影响。横梁与相连的主桁竖杆及横向联结系的楣杆形成横向框架，当纵梁的外力加载于横梁上时，横梁梁端不仅有剪力，而且还有负弯矩。但在实际设计中，偏于安全地将横梁截面按跨度等于两主桁中到中的简支梁内力进行验算。计算时，由于横梁自重对其内力的总值影响甚
18、微，可忽略不计。在设计梁端连接时。应考虑由于闭合框架作用而产生的负弯矩的影响。PNn0=桥梁工程桥梁工程横梁内力分析横梁设计分端部横梁和中间横梁两种，横梁的截面形式为工字形梁。横梁内力分析横梁设计分端部横梁和中间横梁两种，横梁的截面形式为工字形梁。中间横梁的计算中间横梁的计算a、作用在中间横梁的外力、作用在中间横梁的外力横梁的受力情况如下图所示作用在横梁上的外力横梁的受力情况如下图所示作用在横梁上的外力N等于两跨纵梁反力之和，等于两跨纵梁反力之和，N的影响线见下图所示。的影响线见下图所示。横梁所受的力横梁所受的力N N 的影响线的影响线桥梁工程桥梁工程纵梁上的恒载产生的内力：纵梁上的活载产生的
19、内力：作用在横梁上的外力：纵梁上的恒载产生的内力：纵梁上的活载产生的内力：作用在横梁上的外力：b、横梁的内力计算、横梁的内力计算横梁的内力计算见右图所示横梁的内力计算见右图所示恒载产生的剪力：恒载产生的弯矩：恒载产生的剪力：恒载产生的弯矩：lpNp=lkNk+=)1(kpNNN+=横梁受力计算图横梁受力计算图PpNQ=)2(bBNMpp=桥梁工程桥梁工程活载产生的剪力：活载产生的弯矩：横梁的内力为：活载产生的剪力：活载产生的弯矩：横梁的内力为：弯曲应力、剪应力、疲劳强度及换算应力验算验算的内容同上承式板梁桥的主梁，内容有：横梁上、下翼缘的弯曲应力；横梁剪应力；横梁下翼缘的疲劳强度；纵梁梁端与横
20、梁连接处的横梁截面其所承受的剪力与弯矩均相当大，在此处还应验算换算应力。弯曲应力、剪应力、疲劳强度及换算应力验算验算的内容同上承式板梁桥的主梁，内容有：横梁上、下翼缘的弯曲应力；横梁剪应力；横梁下翼缘的疲劳强度；纵梁梁端与横梁连接处的横梁截面其所承受的剪力与弯矩均相当大，在此处还应验算换算应力。kkNQ=)2(bBNMkk=kllpQ)1(+=)2()1()2(bBklbBlpM+=桥梁工程桥梁工程横梁端连接螺栓计算横梁与主桁连接的强度，计算应符合下列规定：横梁端连接螺栓计算横梁与主桁连接的强度，计算应符合下列规定：a.当不设承受支点弯矩的结构时，在连接于横梁的竖角钢肢上的螺栓数，按简支反力增
21、加当不设承受支点弯矩的结构时，在连接于横梁的竖角钢肢上的螺栓数，按简支反力增加10计算，在连接于主桁的竖角钢肢上的螺栓数量，按支点反力增加计算，在连接于主桁的竖角钢肢上的螺栓数量，按支点反力增加20计算。计算。b.当设有承受支点弯矩的结构时，则全部弯矩由该结构承受；而连接横梁和主桁的竖角钢肢上的螺栓数量，仍按支点反力增加当设有承受支点弯矩的结构时，则全部弯矩由该结构承受；而连接横梁和主桁的竖角钢肢上的螺栓数量，仍按支点反力增加10计算。计算。桥梁工程桥梁工程横梁端连接螺栓计算横梁与主桁连接的强度，计算应符合下列规定：横梁端连接螺栓计算横梁与主桁连接的强度，计算应符合下列规定：a.当不设承受支点
22、弯矩的结构时，在连接于横梁的竖角钢肢上的螺栓数，按简支反力增加当不设承受支点弯矩的结构时，在连接于横梁的竖角钢肢上的螺栓数，按简支反力增加10计算，在连接于主桁的竖角钢肢上的螺栓数量，按支点反力增加计算，在连接于主桁的竖角钢肢上的螺栓数量，按支点反力增加20计算。计算。b.当设有承受支点弯矩的结构时，则全部弯矩由该结构承受；而连接横梁和主桁的竖角钢肢上的螺栓数量，仍按支点反力增加当设有承受支点弯矩的结构时，则全部弯矩由该结构承受；而连接横梁和主桁的竖角钢肢上的螺栓数量，仍按支点反力增加10计算。计算。不设承受支点弯矩的结构时，竖角钢肢上的螺栓数：不设承受支点弯矩的结构时，竖角钢肢上的螺栓数：横
23、梁梁端连接角钢与横梁腹板相连的螺栓数；横梁梁端连接角钢与横梁腹板相连的螺栓数；横梁梁端连接角钢与主桁连接的螺栓数；横梁梁端连接角钢与主桁连接的螺栓数；高强度螺栓的容许承载力。高强度螺栓的容许承载力。1.11=PQn2.12=PQn1n2nP桥梁工程桥梁工程端横梁计算端横梁的作用有二：一是运行时承受纵梁传来的外力，此时所承受的力较中间横梁为小；二是钢梁安装或运营中常需要将整孔梁顶起，这时端横梁就作为顶梁使用，顶梁的千斤顶就放在端横梁的下面。通常端横梁截面与中间截面相同，只有在验算顶梁作用的强度不足时，才加大截面，每台千斤顶支承的压力等于一个支座支承的恒载反力。但在验算顶梁时，考虑到两台千斤顶可能
24、发生顶力不均或其他因素。为安全起见，端横梁计算端横梁的作用有二：一是运行时承受纵梁传来的外力，此时所承受的力较中间横梁为小；二是钢梁安装或运营中常需要将整孔梁顶起，这时端横梁就作为顶梁使用，顶梁的千斤顶就放在端横梁的下面。通常端横梁截面与中间截面相同，只有在验算顶梁作用的强度不足时，才加大截面，每台千斤顶支承的压力等于一个支座支承的恒载反力。但在验算顶梁时，考虑到两台千斤顶可能发生顶力不均或其他因素。为安全起见，规定应将顶起荷载增加规定应将顶起荷载增加30检算。强度验算方法与中间横梁相同，此时的容许应力应将基本容许应力提高检算。强度验算方法与中间横梁相同，此时的容许应力应将基本容许应力提高20
25、。桥梁工程桥梁工程端横梁作顶梁用的加强加劲肋端横梁作顶梁用的加强加劲肋桥梁工程桥梁工程端横梁受力计算见下图端横梁受力计算见下图端横梁受力计算图端横梁受力计算图桥梁工程桥梁工程下承式桁架桥联结系下承式桁架桥联结系一、平纵联一、平纵联1、平纵联腹杆体系1、平纵联腹杆体系主桁架的平纵联是由主桁相同弦杆平面及其间的腹杆所组成平纵联的腹杆体系很多，常见的几种图式：交叉式腹杆体系、菱形体系、有横撑的三角形腹杆体系。而菱形体系和有横撑的三角形腹杆体系，当弦杆变形时由于斜杆和横撑的作用使弦杆受到侧向弯曲，所以这两种腹杆体系应用较少。而主桁架的平纵联是由主桁相同弦杆平面及其间的腹杆所组成平纵联的腹杆体系很多，常
26、见的几种图式：交叉式腹杆体系、菱形体系、有横撑的三角形腹杆体系。而菱形体系和有横撑的三角形腹杆体系，当弦杆变形时由于斜杆和横撑的作用使弦杆受到侧向弯曲，所以这两种腹杆体系应用较少。而交叉形的腹杆体系交叉形的腹杆体系，当弦杆伸长或缩短时，弦杆变形比较均匀，弦杆只受轴向力，不会使弦杆受到侧向弯曲。因此，我国的桁架桥标准设计都采用这种形式，见下图所示。，当弦杆伸长或缩短时，弦杆变形比较均匀，弦杆只受轴向力，不会使弦杆受到侧向弯曲。因此，我国的桁架桥标准设计都采用这种形式，见下图所示。桥梁工程桥梁工程交叉形的腹杆体系交叉形上平纵联交叉形的腹杆体系交叉形上平纵联桥梁工程桥梁工程2、平纵联的计算简支桁架桥
27、的平纵联的计算图式2、平纵联的计算简支桁架桥的平纵联的计算图式是水平放置的简支铰接桁架，其计算跨度或等于主桁跨度，或等于主桁上弦端节点之间的距离。是水平放置的简支铰接桁架，其计算跨度或等于主桁跨度，或等于主桁上弦端节点之间的距离。平纵联所受的荷载包括：平纵联所受的荷载包括：横向风力，列车横向摇摆力，离心力(若是弯道桥)，由于弦杆变形所引起的力。横向风力，列车横向摇摆力，离心力(若是弯道桥)，由于弦杆变形所引起的力。交叉形的腹杆体系交叉形的腹杆体系桥梁工程桥梁工程(1)计算横向风力作用时的内力(1)计算横向风力作用时的内力交叉形斜杆所产生的内力，假设节间剪力由交叉斜杆各承受一半，随着风向的不同每
28、一根斜杆均可能受压或受拉。下承式钢桁梁的平纵联风力计算。交叉形斜杆所产生的内力，假设节间剪力由交叉斜杆各承受一半，随着风向的不同每一根斜杆均可能受压或受拉。下承式钢桁梁的平纵联风力计算。主桁和桥面系(包括桥面)的风力应是全跨加载，列车上的风力则应按斜杆内力影响线之最不利的情况加载主桁和桥面系(包括桥面)的风力应是全跨加载，列车上的风力则应按斜杆内力影响线之最不利的情况加载，如下图所示。，如下图所示。桥梁工程桥梁工程(2)弦杆变形所产生的内力(2)弦杆变形所产生的内力纵向联结系斜杆内力在交叉形的纵向联结系中，应计算由于主桁弦杆变形或横梁变形所引起的联结系杆件的内力。纵向联结系斜杆内力在交叉形的纵
29、向联结系中，应计算由于主桁弦杆变形或横梁变形所引起的联结系杆件的内力。由于主桁弦杆变形或横梁变形所引起的联结系杆件的内力，可按下列公式计算：由于主桁弦杆变形或横梁变形所引起的联结系杆件的内力，可按下列公式计算：交叉形斜杆因弦杆变形而生的内力：交叉形，当横梁兼作撑杆：交叉形斜杆因弦杆变形而生的内力：交叉形，当横梁兼作撑杆：3d3pd2ddcossin21cosAAAAAANN+=3d3bd2b2ddcossin41)sin6.0cos(AAAAANAN+=桥梁工程桥梁工程纵向联结系撑杆内力当各节间的斜杆内力求出后，根据节点内力的平衡条件得出撑杆内力,纵向联结系撑杆内力当各节间的斜杆内力求出后，根
30、据节点内力的平衡条件得出撑杆内力,式中、式中、弦杆的内力弦杆的内力(MN)；毛截面积；毛截面积(m3)；、；、联结系斜杆的内力联结系斜杆的内力(MN)；毛截面积；毛截面积(m2)；、；、联结系撑杆的内力联结系撑杆的内力(MN)；毛截面积；毛截面积(m2)；横梁毛截面积横梁毛截面积(m2)；弦杆对竖轴的毛截面惯性矩弦杆对竖轴的毛截面惯性矩(m4)；联结系斜杆与弦杆的交角；联结系斜杆与弦杆的交角；主桁中距主桁中距(m)；横梁按竖向荷载和毛截面计算的最大纤维应力横梁按竖向荷载和毛截面计算的最大纤维应力(MPa)。当和的符号相反时，可按不利的内力组合，假定求的式中的或等于零。当和的符号相反时，可按不利
31、的内力组合，假定求的式中的或等于零。pNsin)(右左ddpNNN+=NAdNdApNpAbAIBbbNdNbN桥梁工程第九章 下承式简支桁架桥桥梁工程第九章 下承式简支桁架桥内力组合及容许应力最不利的荷载组合应考虑桥上有车及桥上无车的情况，内力组合有：a.内力组合及容许应力最不利的荷载组合应考虑桥上有车及桥上无车的情况，内力组合有：a.桥上无车风力+恒载共同作用力；桥上无车风力+恒载共同作用力；b.b.桥上有车时的(恒载+活载)共同作用力；桥上有车时的(恒载+活载)共同作用力；c.c.桥上有车风力+(恒载+活载)共同作用力。桥上有车风力+(恒载+活载)共同作用力。容许应力a.仅计算主桁弦杆和
32、横梁变形的内力时，容许应力为其基本容许应力；b.仅计算风力荷载的内力时，容许应力为基本容许应力；c.主桁弦杆变形与风力组合时，容许应力为。容许应力a.仅计算主桁弦杆和横梁变形的内力时，容许应力为其基本容许应力；b.仅计算风力荷载的内力时，容许应力为基本容许应力；c.主桁弦杆变形与风力组合时，容许应力为。特别规定：特别规定：位于压力弦杆平面内的平纵联斜杆除按以上方法检算外，还应以两弦杆内力之和的3作为节间剪力予以检算，其容许应力与基本容许应力相同。位于压力弦杆平面内的平纵联斜杆除按以上方法检算外，还应以两弦杆内力之和的3作为节间剪力予以检算，其容许应力与基本容许应力相同。2.1桥梁工程桥梁工程平
33、纵联杆件的长细比平纵联杆件的长细比交叉形平纵联的斜杆的自由长度在平面内为其对角线全长的一半，平面外则为对角线的全长，容许最大长细比为130。交叉形平纵联的斜杆的自由长度在平面内为其对角线全长的一半，平面外则为对角线的全长，容许最大长细比为130。平纵联的斜杆由单根型钢组成的拉杆，可不考虑杆件连接的偏心弯矩，但其计算截面应为：a.平纵联的斜杆由单根型钢组成的拉杆，可不考虑杆件连接的偏心弯矩，但其计算截面应为：a.由单个角钢组成的杆件等于连接肢截面积与50非连接肢的截面积之和。由单个角钢组成的杆件等于连接肢截面积与50非连接肢的截面积之和。b.b.由单个槽形杆件(轧制的或组合的)用腹板连接及T形杆
34、件用翼缘连接的计算截面积均减少10。由单个槽形杆件(轧制的或组合的)用腹板连接及T形杆件用翼缘连接的计算截面积均减少10。c.c.计算由单个角钢组成的联结系压杆应力，如仅以一个肢与节点板相连，当采用最小回转半径计算其长细比时，可不考虑杆件连接的偏心影响。计算由单个角钢组成的联结系压杆应力，如仅以一个肢与节点板相连，当采用最小回转半径计算其长细比时，可不考虑杆件连接的偏心影响。桥梁工程桥梁工程二、横向联结系及桥门架二、横向联结系及桥门架1、图式及布置方法1、图式及布置方法横向联结系及桥门架的作用在于承受并传递横向力，加强桁架桥的整体性；桁架桥承受偏载时分配荷载。横向联结系随桁架高度的不同可以有各
35、种不同的图式见下图(a)，图(b)所示，图(b)可用于下承式桥的几种图式。我国单线铁路钢桥中常用图(b)中的第2种形式。横向联结系及桥门架的作用在于承受并传递横向力，加强桁架桥的整体性；桁架桥承受偏载时分配荷载。横向联结系随桁架高度的不同可以有各种不同的图式见下图(a)，图(b)所示，图(b)可用于下承式桥的几种图式。我国单线铁路钢桥中常用图(b)中的第2种形式。桥梁工程桥梁工程单线铁路中间横联单线铁路中间横联桥梁工程桥梁工程单线铁路桥门架单线铁路桥门架桥梁工程桥梁工程双线铁路横联构造桥梁工程桥梁工程为保证桥跨的整体作用，中间横向联结系至少应每隔两个节间设置一个。中间横向联结系均为竖直的设在立
36、杆或吊杆上，一般设在上弦大节点处，在上弦小节点处设横撑即可。在栓焊梁标准设计中，在跨中的各个节点处均设有横联，以增强桥跨结构的整体刚度。为保证桥跨的整体作用，中间横向联结系至少应每隔两个节间设置一个。中间横向联结系均为竖直的设在立杆或吊杆上，一般设在上弦大节点处，在上弦小节点处设横撑即可。在栓焊梁标准设计中，在跨中的各个节点处均设有横联，以增强桥跨结构的整体刚度。桥门架桥门架通常采用和横向联结系同样的形式，为使上平纵联所受的风力有效地经由桥门架直接传给支座，下承式桁架桥的桥门架一般设置在端斜杆平面。通常采用和横向联结系同样的形式，为使上平纵联所受的风力有效地经由桥门架直接传给支座，下承式桁架桥
37、的桥门架一般设置在端斜杆平面。2、桥门架楣杆的计算2、桥门架楣杆的计算前面讲主桁杆件内力计算时已经求出桥门架在水平风力作用下斜杆反弯点的位置以及桥门架效应引起的斜杆内力，现分析桥门架楣杆的内力。前面讲主桁杆件内力计算时已经求出桥门架在水平风力作用下斜杆反弯点的位置以及桥门架效应引起的斜杆内力，现分析桥门架楣杆的内力。桥梁工程桥梁工程如右图所示，取一截面所截取的左侧部分结构为分离体，对I点取力矩可得：如右图所示，取一截面所截取的左侧部分结构为分离体，对I点取力矩可得：即即取节点G为隔离体，可得杆件CG、GH、DH在横向力作用下均为不受力的杆件，设置这些杆件是为了减少楣杆IE、IF的自由长度。取节
38、点G为隔离体，可得杆件CG、GH、DH在横向力作用下均为不受力的杆件，设置这些杆件是为了减少楣杆IE、IF的自由长度。0)(22)(00=+llHBBllHeSwwGH0=GHS0=CGS桥梁工程桥梁工程如右图所示，取一截面所截取的左侧部分结构为分离体，对C点取力矩可得：如右图所示，取一截面所截取的左侧部分结构为分离体，对C点取力矩可得：根据平衡条件：根据平衡条件：sin)()(210clSeSllHIEIEw=sin)(2)(0clllHSwIE=0sin2=+IEwwICSHHS)1(2)sinsin)(2)(2()sin2(00clllHclllHHSHSwwwIEwIC+=+=+=桥梁
39、工程桥梁工程随着风向的不同，杆件IE和IC可以受拉或受压，受压时较为不利，设计时应按受压杆件计算。计算楣杆的内力时，应采用按无车时的风力强度算出的。桥门架的楣杆内力一般均较小，多为刚度控制，随着风向的不同，杆件IE和IC可以受拉或受压，受压时较为不利，设计时应按受压杆件计算。计算楣杆的内力时，应采用按无车时的风力强度算出的。桥门架的楣杆内力一般均较小，多为刚度控制，桥门架杆件的最大长细比为130桥门架杆件的最大长细比为130。至于单线铁路钢桁梁中间横向联结系各楣杆，也为刚度控制，由容许长细比计算所需截面面积。横联顶部的横撑因兼作平纵联的横撑，应按所受内力进行检算。至于单线铁路钢桁梁中间横向联结
40、系各楣杆，也为刚度控制，由容许长细比计算所需截面面积。横联顶部的横撑因兼作平纵联的横撑，应按所受内力进行检算。中间横向联结系的杆件，最大长细比为150。中间横向联结系的杆件，最大长细比为150。桥梁工程桥梁工程三、制动联结系三、制动联结系1、制动联结系作用及其图式1、制动联结系作用及其图式列车在桥上行驶时因变速所引起的制动力或牵引力是一种纵向力，经由钢轨和桥枕传给纵梁，由纵梁传给横梁。此时横梁将因纵梁的推动而引起过大的水平挠曲，而横梁对水平挠曲的抵抗能力很弱，这将使横梁水平弯曲变形过大，甚至导致横梁破坏。如下图所示为使这种纵向水平力传给主桁节点，然后通过主桁弦杆传至固定支座，以减少横梁所受的水
41、平弯矩，设置制动联结系(或称制动撑架)。列车在桥上行驶时因变速所引起的制动力或牵引力是一种纵向力，经由钢轨和桥枕传给纵梁，由纵梁传给横梁。此时横梁将因纵梁的推动而引起过大的水平挠曲，而横梁对水平挠曲的抵抗能力很弱，这将使横梁水平弯曲变形过大，甚至导致横梁破坏。如下图所示为使这种纵向水平力传给主桁节点，然后通过主桁弦杆传至固定支座，以减少横梁所受的水平弯矩，设置制动联结系(或称制动撑架)。桥梁工程桥梁工程我国单线铁路简支桁架桥常采用在跨中设制动撑架，在纵横梁交点及平纵联斜杆交点问加设四根短斜杆即可形成制动撑架。由纵梁传来的制动力(或牵引力)将经由四根制动撑杆(附加的短斜杆)传至平纵联斜杆交点及而
42、后经平纵联斜杆(共八根)传给主桁。见下图所示。我国单线铁路简支桁架桥常采用在跨中设制动撑架，在纵横梁交点及平纵联斜杆交点问加设四根短斜杆即可形成制动撑架。由纵梁传来的制动力(或牵引力)将经由四根制动撑杆(附加的短斜杆)传至平纵联斜杆交点及而后经平纵联斜杆(共八根)传给主桁。见下图所示。T/8T/83T/83T/8T/2T/2桥梁工程桥梁工程我国双线铁路桁架桥常采用下列这种制动联结系。见下图所示。我国双线铁路桁架桥常采用下列这种制动联结系。见下图所示。2、制动联结系的计算2、制动联结系的计算制动力或牵引力应按列车竖向静活载的10计算。但当与离心力或列车竖向动力作用同时计算时，制动力或牵引力应按列
43、车竖向静活载的7计算。制动力或牵引力应按列车竖向静活载的10计算。但当与离心力或列车竖向动力作用同时计算时，制动力或牵引力应按列车竖向静活载的7计算。桥梁工程桥梁工程由制动力或牵引力引起四根制动撑杆(附加的短斜杆)、平纵联斜杆、主桁各杆件的内力计算。见下图所示。由制动力或牵引力引起四根制动撑杆(附加的短斜杆)、平纵联斜杆、主桁各杆件的内力计算。见下图所示。桥梁工程桥梁工程在制动力作用下，制动撑杆的内力值为在制动力作用下，制动撑杆的内力值为制动撑杆是专为传递制动力而设置的，故对该撑杆而言，制动力就是主力，计算时其容许应力用基本容许应力。制动撑杆是专为传递制动力而设置的，故对该撑杆而言，制动力就是
44、主力，计算时其容许应力用基本容许应力。平纵联斜杆因制动力作用所产生的内力值平纵联斜杆因制动力作用所产生的内力值此力在验算平纵联斜杆的应力时应予计及。其T值按相应于求平纵联斜杆主应力时的静活载的7计算，因为求平纵联斜杆的主应力时已考虑了冲击力的影响，故可予以降低。容许应力用。此力在验算平纵联斜杆的应力时应予计及。其T值按相应于求平纵联斜杆主应力时的静活载的7计算，因为求平纵联斜杆的主应力时已考虑了冲击力的影响，故可予以降低。容许应力用。cos141=TScos182=TS25.1桥梁工程桥梁工程在制动力作用下，弦杆因制动力T而引起的内力如下杆为0；杆为；杆为；杆为；见下图所示。在制动力作用下，弦
45、杆因制动力T而引起的内力如下杆为0；杆为；杆为；杆为；见下图所示。20EE32EE8/T32EE8/3T20EE2/Tcos141=TScos182=TS8/T8/3T2/T桥梁工程桥梁工程下承式桁架桥挠度上拱度及横向刚度下承式桁架桥挠度上拱度及横向刚度一、桁架挠度一、桁架挠度为了保证行车的安全平稳，桥梁应具有一定的竖向刚度，根据规范规定，为了保证行车的安全平稳，桥梁应具有一定的竖向刚度，根据规范规定，由静活载(不计冲击力)引起的竖向挠度简支板梁桥、简支桁架桥、连续桁架梁的边跨不应大于，连续桁梁的中跨不应大于。由静活载(不计冲击力)引起的竖向挠度简支板梁桥、简支桁架桥、连续桁架梁的边跨不应大于
46、，连续桁梁的中跨不应大于。简支桁架梁的跨中挠度按下式计算简支桁架梁的跨中挠度按下式计算单位荷载作用在跨中时各杆件所产生的内力；单位荷载作用在跨中时各杆件所产生的内力；作用下各杆件所产生的内力作用下各杆件所产生的内力(MN)；是，加载长度为跨度；是，加载长度为跨度L时的换算均布静活载，时的换算均布静活载，(MN/m)。900/L750/Lkf=m5.01EAlNNfkk1N5.0kN5.0k5.0=a桥梁工程桥梁工程二、上拱度二、上拱度列车通过时桥梁产生挠度，为使线路转折角尽量减小，列车能较平稳的通过，规定桥跨结构应预设上拱度。但当恒载和静活载产生的挠度不超过跨度的1/1600时，也可以不设上拱
47、度。列车通过时桥梁产生挠度，为使线路转折角尽量减小，列车能较平稳的通过，规定桥跨结构应预设上拱度。但当恒载和静活载产生的挠度不超过跨度的1/1600时，也可以不设上拱度。上拱度曲线应与恒载和半个静活载产生的挠度曲线基本相同而方向相反。上拱度曲线应与恒载和半个静活载产生的挠度曲线基本相同而方向相反。设为恒载所产生挠度，为静活载所产生的挠度，如右图所示，桁架梁跨中预设上拱度的矢度为设为恒载所产生挠度，为静活载所产生的挠度，如右图所示，桁架梁跨中预设上拱度的矢度为pfkffkp21fff+=桥梁工程桥梁工程钢梁架设后，恒载上拱度将因恒载的作用而消失钢梁架设后，恒载上拱度将因恒载的作用而消失。如果将上
48、拱度曲线做成圆弧形，则应该将上弦杆的理论长度做长。下弦杆的理论长度缩短，腹杆长度不变。但为使预留拱度后，各杆件的实际长度不变，所以。如果将上拱度曲线做成圆弧形，则应该将上弦杆的理论长度做长。下弦杆的理论长度缩短，腹杆长度不变。但为使预留拱度后，各杆件的实际长度不变，所以桁梁的上拱度是采取在节点板上留出伸长和缩短值的办法来实现。桁梁的上拱度是采取在节点板上留出伸长和缩短值的办法来实现。上承式桁架梁的桥面系在上弦杆，为使上承式桁架梁的桥面系在上弦杆，为使纵梁的实际长度和上弦杆的实际长度保持不变，将下弦杆的理论长度缩短，即在大节点处，每端缩短，在大节点板上第一排螺栓起线为纵梁的实际长度和上弦杆的实际
49、长度保持不变，将下弦杆的理论长度缩短，即在大节点处，每端缩短，在大节点板上第一排螺栓起线为，如右图。，如右图。a桥梁工程桥梁工程下承式桁梁的桥面系在下弦杆，为使纵梁的实际长度和下弦杆的实际长度保持不变，应将上弦杆的理论长度伸长，每端伸长，在节点板上第一排螺栓起线为，如右图。上拱度的计算以下承式桁梁为例，设计时是让下弦杆和腹杆理论长度不变，上弦杆每两个节长(2d)伸长如下图所示下承式桁梁的桥面系在下弦杆，为使纵梁的实际长度和下弦杆的实际长度保持不变，应将上弦杆的理论长度伸长，每端伸长，在节点板上第一排螺栓起线为，如右图。上拱度的计算以下承式桁梁为例，设计时是让下弦杆和腹杆理论长度不变，上弦杆每两
50、个节长(2d)伸长如下图所示+a2桥梁工程桥梁工程由几何关系可知，在确定了半径由几何关系可知，在确定了半径R之值后，桁架梁的实设上拱度为（根据几何关系：即）下弦任一节点m的上拱度为之值后，桁架梁的实设上拱度为（根据几何关系：即）下弦任一节点m的上拱度为)/()(/+=dHRdR=HdRRlf82=222)()2/(fRLR+=flfflR8/2/8/22+=Rlf82=)(22mXRRff=桥梁工程桥梁工程三、横向刚度三、横向刚度桥跨结构应具有必要的横向刚度，以避免通过列车时发生太大的摆动。桥跨的刚度与两片主桁的中心距离密切相关。桥跨结构应具有必要的横向刚度，以避免通过列车时发生太大的摆动。桥
陕公网安备 61072602000132号 违法和不良信息举报：0916-4228922