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钢桥设计基本知识II-钢桁架梁桥课件
;;;;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。
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。
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。
为增加桥跨结构横向刚度,并使两主桁架受力均匀,常在两主桁竖杆的上部加设若干垂直于桥纵向的撑杆(称为楣杆),组成中间横联,其几何图式与桥门架相似。;;;6;;; 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。
(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 ;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。
; (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. ;(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。
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
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