钢桥的焊缝设计及焊缝尺寸
史永吉、方兴、王辉、史志强、曾志斌
(铁道科学研究院北京 100088)
内容摘要：焊接钢桥现已成为钢桥建设的主流，正确的焊缝设计不仅涉及钢桥的承载力和安全性，也极大的影响焊接变形，制造工期及材料消耗等经济性。基于目前焊缝设计思想的某些偏向，本文介绍了焊缝的受力类型，应力检验及各类焊缝尺寸的简便确定方法。
关键词：焊接钢桥，焊缝设计，焊缝尺寸
1．前言
焊接钢桥现已成为世界各国钢桥的主流。焊接钢桥是采用焊缝作为其连接的主要方式，正确的焊缝设计是确保钢桥安全性的关键。通常，应根据焊接接头的受力状态及焊缝抗力进行应力检算，来确定焊缝尺寸。然而，由于焊接接头及板厚等种类繁多，受力状态各不相同，为了减少设计工作量。急需制定简便的偏于安全的确定焊缝尺寸方法。而不必一一通过焊缝应力检验的方式来选定焊缝尺寸。
另一方面，目前存在着一种偏向，认为“焊缝尺寸宁大勿小”、“角焊缝宁可全熔透”才是安全的。
固然，焊缝作为钢结构的连接，连接强度应等于或大于被连接构件的强度，否则将影响结构的极限承载力和安全性。但是，也应认识到，过大的焊缝尺寸非但无益，一定程度上是有害的，例如：对接焊缝的凸起高度，过去误称为“加强高”，现在则称为“余高”，而且，需根据焊缝宽度对余高加以限制，以免产生过大的应力集中；过大的角焊缝将产生较大的焊接变形，影响结构的几何形态，同时，需增加焊道，增多焊接材料的消耗，延长工期，降低了经济性，而且，易产生焊接缺陷。
所以，合理的确定各种接头的焊缝尺寸具有重要意义。本文概要介绍了焊接接头的焊缝受力类型、焊缝有效断面和有效长度、焊缝应力检算，以及设定的焊缝尺寸的经验方法，供广大设计和制造工程师参考。
2．焊缝的受力类型
作为钢结构连接方式，焊缝依据接头的受力状态大体可分为以下三种基本类型。
2.1 传力焊缝
把焊接接头一侧构件的内力（或应力）通过焊缝传递给另一侧构件，主要有以下基本形式。
a)横向对接焊缝 b)搭接焊缝 c)受拉角焊缝 d)受剪焊缝
图1：传力焊缝的基本形式
2.2 受力焊缝
当焊缝平行于应力方向时，焊缝与母材承受同样大小的应力，主要有以下基本形式。
图
2：受力焊缝的基本形式
2.3 非受力焊缝
垂直于受力方向的加劲肋或横隔板角焊缝，主要基本形式如下。
图3： 非受力焊缝主要形式
3．焊缝的有效厚度及有效长度
焊缝的有效断面A w 是计算焊缝应力的参数，A w 按下式计算：
A w ＝a ×l e （或S a ×l e ） （1）
a)平行于受力方向的纵向
对接焊缝
b)平行于受力方向的角焊缝 c)承受弯曲应力和剪应力
力的受弯构件角
a)工字型板梁竖向加劲角焊缝
b)箱型构件横隔板角焊缝
a=t
a)等厚板对接
焊缝
a=t1
b)不等厚板对接焊缝
a=d
d--坡口深度c)隅角焊缝a—取等腰三角形的高度顶点取坡口深度
d)部分熔透角焊缝
a=t
t—板厚
e)全熔透角焊缝式中，a——焊缝的有效厚度
S a——角焊缝的有效喉高
l e——焊缝的有效长度
3.1 焊缝的有效厚度
3.1.1 坡口焊缝的有效厚度a
图4 坡口焊缝有效厚度的代表例
3.2 角焊缝的有效喉高Sa
3.2.1 等肢角焊缝
a)凸型角焊缝b)凹型角焊缝
3.2.2 不等肢角焊缝
a)凸型不等肢角焊缝b)凹型不等肢角焊缝
图5 角焊缝喉高举例
3.3 焊缝的有效长度le
3.3.1 焊缝的有效长度为具有有效厚度的焊缝长度。
例如，起熄弧处因焊缝断面不完整不得记入有效长度。传力和受力焊缝原则上必须设引弧板把起熄弧引到主构件之外。
图6 焊缝的有效长度
3.3.2 斜向全熔透对接焊缝的有效长度取垂直于应力方向的投影长度。
图7 斜向对接焊缝的有效长度
3.3.3 搭接接头角焊缝的有效长度
传力搭接接头应设周边角焊缝，也可仅在侧边或在端边设角焊缝，此时，应绕角部连续焊一段围角焊缝，围焊长度应大于2倍焊脚尺寸。
图8 搭接接头角焊缝的有效长度
4．焊缝的容许应力
基于焊缝金属与母材的等强度设计原则，焊缝容许应力按母材的容许应力考虑。工地焊接的焊缝，需经试验确认，可取母材的容许应力，否则，按0.9倍母材容许应力考虑。
表1 焊缝容许应力（Mpa ）
5．焊缝应力检算
5.1 承受轴力或剪力 焊接接头的焊缝应力检验 σ＝
∑e
al P
≤[σw ] （2） τ＝
∑e
a l S Q
≤[τw ] （3） 式中，σ、τ——轴力或剪力引起的焊接应力；
P 、Q ——作用在焊接接头上的轴力或剪力； a ——坡口焊缝的有效厚度； S a ——角焊缝的有效喉高； L e ——焊缝的有效长度。
5.2 承受弯矩焊接接头的焊缝应力检验
5.2.1 全熔透坡口焊缝 σ＝
1
y
M I ?≤[σw ] （4） 5.2.2 角焊缝
τ＝
2
y
M I ?≤[τw ] （5） 式中，σ、τ——弯矩引起的焊缝弯曲应力和剪应力；
I 1——全断面惯性矩；
I 2——焊缝喉高展开断面的惯性矩； y ——中性轴至焊缝的距离。
5.3 承受轴向力、弯矩和剪力焊接接头的焊缝应力检验
5.3.1 全熔透坡口焊缝
[][]???
? ??+???? ??w s w ττσσ≤1.2 （6） 5.3.2 角焊缝
[][]???
? ??+???? ??w s w b ττττ≤1.0 （7） 式中，σ——轴向力P 或弯矩M 引起的正应力，或两者之和；
τb ——轴力P 或弯矩M 引起的剪应力，或两者之和； τs ——剪力Q 引起的剪应力；
[σw ]、[τw ]——焊缝容许拉压应力、容许剪应力。
6. 焊缝尺寸 6.1 对接焊缝
对接焊缝（垂直于受力方或平行于受力方向）应满足：
（1） 不得未填满。
（2） 焊缝余高不得超过以下规定
表2 对接焊缝余高的限定
焊缝宽度（mm ）
余高（mm ）
示意图
B<15 ≤3
15≤B ≤25 ≤4 25≤B
≤
25
B
4 6.2 角焊缝
这里所指的角焊缝是T 型、I 型和口字型构件连接翼缘和腹板的角焊缝，包括非坡口角焊缝、坡口角焊缝和坡口隅角焊缝。
6.2.1 角焊缝的设计尺寸
主要构件的传力或受力角焊缝，原则上焊脚尺寸（s ）应满足：
非坡口角焊缝：21t 2S t ≥≥，且≥6mm （8） 坡口角焊缝：，2a 1t 2S t ≥≥且≥6mm （9） 式中：t 1——较薄板厚；
t 2——较厚板厚；
1.刚结构的特点：材料的强度高，塑性和韧性好；材质均匀，和力学计算的假定比较符合；钢结构制造简便，施工周期短；钢结构的质量轻；钢材耐腐蚀性差；钢材耐热但不耐火（钢结构对缺陷较为敏感；钢结构的变形有时会控制设计；钢结构对生态环境的影响小） 2. 钢结构应用范围：（技术角度）大跨度结构；重型厂房结构；受动力荷载影响的结构；可拆卸的结构；高耸结构和高层建筑；容器和其他构筑物；轻型钢结构 3.钢结构的极限状态：承载能力极限状态，正常使用极限状态 4.压应力是使构件失稳的原因 5.超静定梁或跨框架可以允出现许在受力最大的截面全面塑性，形成所谓塑性铰 6.索和拱配合使用，常称为杂交结构 7. 钢材的基本的性能：①较高的强度：屈服点fy抗拉强度fu 级较高②足够的变形能力：塑性和韧性性能好③良好的加工性能：具有良好的可焊性 8. 钢材三个重要的力学性能指标（1）屈服点（2）抗拉强度（3）伸长率 9.冷弯性能是鉴定钢材在弯曲状态下的塑性应变能力和钢材质量的综合指标 10.与抵抗冲击作用有关的钢材的性能是韧性 11.碳含量在0.12%~0.20%范围内的碳素钢，可焊性最好（钢：C<2%；铸铁：C>2%） 12.反映钢材质量的主要力学指标是屈服强度、抗拉强度、伸长率、冲击韧性、冷弯性能 13.有益元素：Mn、Si；有害元素：S、P、O、P 14.250?C附近有兰脆现象，260~320?C时有徐变现象 15.钢材的主要破坏形式：塑性破坏（延性破坏）脆性破坏（脆性断裂）损伤累积破坏疲劳破坏 16.A级钢不提供冲击韧性保证，B、C、D、E分别提供20?/0?、-20?、-40?的冲击韧性 17.选材考虑因素：荷载性质、应力状态、连接方法、工作环境、供货价格 18.热轧H型钢：宽翼缘H型钢（HW）、中翼缘H型钢（HM）窄翼缘H型钢（HN） 19.钢梁：型钢梁、组合梁 20.荷载较大高度受限的梁，可考虑采用双腹板的箱型梁，有较大的抗扭刚度 21.承载能力极限状态计算内容：截面强度、构件的整体稳定、局部稳定 22.吊车梁应力循环次数n>50000时要进行疲劳验算 23.单跨简支梁中截面出现塑性铰，即发生强度破坏；超静定梁出现塑性铰后，仍能继续承载 24.单轴对称截面有实腹式和格构式 25.塑形设计只用于不直接承受动力荷载的固端梁和连续梁 26.计算拉弯（压弯）时3种强度计算准则：边缘纤维屈服准则、全截面屈服准则、部分发展塑性准则 27.横梁对柱的约束作用取决于横梁的线刚度I0/L和柱的线刚度I/H的比值K0,即K0=I0H/IL 28.超出正常使用极限状态：影响正常使用或外观的变形、影响正常使用或耐久性能的局部破坏、影响正常使用或耐久性能的震动、影响正常使用或耐久性能的其他特定状态 29.连接的要求：足够的强度、刚度和延性 30.连接方法：焊接、铆接和普通螺栓连接、高强度螺栓连接 31. 常用焊接方法：电弧焊、电渣焊、气体保护焊和电阻焊等 32. 焊缝连接的优缺点：优点：省工省材、任何形状的构件均可直接连接、密封性好，刚度大缺点：材质劣化、残余应力、残余变形、一裂即坏、低温冷脆 33. 焊缝等级分三级：三级焊缝：外观检查；二级焊缝：在外观检查的基础上再做无损检验，；一级焊缝：在外观检查的基础上用超声波检验每条焊缝全部长度，以便揭示焊缝内部缺陷 34. 焊缝型式：对接焊缝和角焊缝 35. 施焊分类（位置）：俯焊（最好）、立焊、横焊和仰焊（最差） 36.角焊缝的焊脚尺寸h f应不小于1.5t^0.5,t为较厚焊件的厚度（mm）；hf应不大于较薄焊件厚度的1.2倍 37. 残余应力对结构性能的影响：对结构静力强度的影响、对结构刚度的影响、对压杆稳定的影响4、对低温冷脆的影响、对疲劳强度的影响 38.高强度螺栓连接的性能等级：10.9级、8.8级
页脚内容1 《钢结构设计原理》 三. 连接 3.8 试设计如图所示的对接连接（直缝或斜缝）。轴力拉力设计值N=1500kN ，钢材Q345-A ，焊条E50型，手工焊，焊缝质量三级。 解： 三级焊缝 查附表1.3：2w t N/mm 265=f ，2w v N/mm 180=f 不采用引弧板：m m 4801025002w =?-=-=t b l 3 2w 2t w 150010312.5N/mm 265N/mm 48010 N f l t σ?===>=?，不可。 改用斜对接焊缝： 方法一：按规范取θ=56°，斜缝长度： m m 58320)829.0/500(20)56sin /500(2)sin /(w =-=-?=-='t b l θ 32w 2t w sin 1500100.829213N/mm 265N/mm 58310 N f l t θσ??===<='? 32w 2w cos 1500100.559144N/mm 180N/mm 58310 v N f l t θτ??==≈<='? 设计满足要求。 方法二：以θ作为未知数求解所需的最小斜缝长度。此时设置引弧板求解方便些。 3.9 条件同习题3.8，受静力荷载，试设计加盖板的对接连接。
页脚内容 2 解：依题意设计加盖板的对接连接，采用角焊缝连接。 查附表1.3：2w f N/m m 200=f 试选盖板钢材Q345-A ，E50型焊条，手工焊。设盖板宽b =460mm ，为保证盖板与连接件等强，两块盖板截面面积之和应不小于构件截面面积。所需盖板厚度： 1250010 5.4mm 22460 A t b ?≥==?，取t 2=6mm 由于被连接板件较薄t =10mm ，仅用两侧缝连接，盖板宽b 不宜大于190，要保证与母材等强，则盖板厚则不小于14mm 。所以此盖板连接不宜仅用两侧缝连接，先采用三面围焊。 1) 确定焊脚尺寸 最大焊脚尺寸：t h t ==m ax m m 6f ，mm 最小焊脚尺寸：7.4105.15.1min f =?==t h mm 取焊脚尺寸h f =6mm 2）焊接设计： 正面角焊缝承担的轴心拉力设计值： N 94281620022.146067.027.02w f f f 3=?????=?=f b h N β 侧面角焊缝承担的轴心拉力设计值： N 557184942816101500331=-?=-=N N N 所需每条侧面角焊缝的实际长度（受力的一侧有4条侧缝）： mm 172620067.045571847.04f w f f 1f w =+???=+?=+=h f h N h l l 取侧面焊缝实际长度175mm L=175×2+10(盖板距离)=360mm 。
钢结构设计原理重点 1、什么是柱子曲线？现行规范采用几条？为什么采用此数目？（1）根据设计中经常采用的住的不同截面形式并考虑初弯矩和残余应力影响的稳定系数9 -正则化-广义长细比曲线 （2）4条 （3）初弯矩和残余应力不同 2、轴心构件的屈曲形式，什么截面发生此种屈曲？ 弯曲屈曲单轴对称截面绕非对称轴失稳扭转屈曲双轴对称屈曲（十字形）弯扭屈曲单轴对称截面绕对称轴失稳 3、影响轴压构件初始缺陷的因素有哪些？残余应力、初弯曲、初弯矩、初偏心 4、构件翼缘腹板局部稳定各简化为什么条件上的板？其计算原则是什么？ （1）构件翼缘-三边简支，腹板-四边简支（2）局部不失于整体失稳5、格构式受压构件需要对那些进行验算？（1）构件在弯矩作用平面内失稳（2）构件在弯矩作用平面外失稳（3）单肢验算（4）缀材验算 6、格构式受压构件对虚轴为何采用换算长细比？它的缀件有什么作用？计算模型？ （1）两分肢向缀材抗剪强度比实腹式构件弱得多，绕虚轴稳定承载力有所降低，故采用加大的长细比（2）缀材承受剪力，而且能接受分肢计算长度（3）缀条为腹板，缀板为梁
7、轴压设计原则（1）等稳定性：使构件两个主轴方向的稳定承载力相同，以达到经济的效果，长细比应尽量接近，入x=入y（等稳定性原则）。（2）宽肢薄壁（3）连接方便，便于施工（4）制造省工 8.轴心受压正常使用极限状态如何保证？控制长细比 9.梁强度需验算哪些方面？弯曲正应力，剪应力，局部压应力，折算 应力。 10.抗弯强度验算塑性发展系数的要求？陈绍蕃、顾强钢结构设计原 理第二版p79 页，对直接承受动力荷载的梁，不考虑塑性发展，11?梁翼缘局部设计稳定的保证措施：限制宽厚比a弹性设计v根号 下235/fy; b塑性设计v 9倍的；c部分塑性v 13倍的。 12.梁腹板加劲肋作用 横向:承受剪力&局部压应力纵向:承受弯矩。 短加劲肋:承受局部压应力。 13.支撑加劲肋作用及如何计算? 承受集中力和支座反力 14.影响梁整体稳定性的因素有哪些？ a抗弯刚度，抗扭刚度，翘曲刚度，提高M cr,稳定性增加，b受压区侧向支撑长度增加，临界弯矩M cr增加，C荷载性质（纯弯曲时最低，其次是均布荷载，再次是集中力） d 荷载作用位置，作用于翼缘M cr 降低，作用于下翼缘M cr增加f支座多余约束条件越强；M cr增加e 加强受压翼缘比加强受拉翼缘有效，M ”增加。 15.何时无需进行梁整体稳定？ a有铺板密铺在梁受压翼缘上并与其牢固连接，能阻止受压翼缘侧向位
钢结构的特点： 1.钢材强度高、塑性和韧性好 2.钢结构的重量轻 3.材质均匀，和力学计算的假定比较符合 4.钢结构制作简便，施工工期短 5.钢结构密闭性好 6.钢结构耐腐蚀性差 7.钢材耐热但不耐火 8.钢结构可能发生脆性断裂 钢结构的破坏形式 钢材有两种性质完全不同的破坏形式，即塑性破坏和脆性破坏。钢结构所用材料虽然有较高的塑性和韧性，但一般也存在发生塑性破坏的可能，在一定条件下，也具有脆性破坏的可能。 塑性破坏是由于变形过大，超过了材料或构件可能的应变能力而产生的，而且仅在构件的应力达到了钢材的抗拉强度fu 后才发生。破坏前构件产生较大的塑性变形，断裂后的断口呈纤维状，色泽发暗。在塑性破坏前，构件发生较大的塑性变形，且变形持续的时间较长，容易及时被发现而采取补救措施，不致引起严重后果。另外，塑性变形后出现内里重分布，使结构中原先受力不等的部分应力趋于均匀，因而提高了结构的承载能力。 构件应力超过屈服点，并且达到抗拉极限强度后，构件产生明显的变形并断裂。常温及静态荷载作用下，一般为塑性破坏。破坏时构件有明显的颈缩现象。常为杯形，呈纤维状，色泽发暗。在破坏前有很明显的变形，并有较长的变形持续时间，便于发现和补救。 脆性破坏前塑性变形很小，甚至没有塑性变形，计算应力可能小于钢材的屈服点fy ，断裂从应力集中处开始。冶金和机械加工过程中产生的缺陷，特别是缺口和裂缝，常是断裂的发源地。破坏前没有任 何预兆，破坏时突然发生的，断口平直并呈有光泽的晶粒状。由于脆性破坏前没有明显的预兆，无法及时察觉和采取补救措施，而且个别构件的断裂常会引起整体结构塌毁，后果严重，损失较大，因此，在设计，施工和使用过程中，应特别注意防止钢结构的脆性破坏。 在破坏前无明显变形，平均应力也小（一般都小于屈服点），没有任何预兆。局部高峰值应力可能使材料局部拉断形成裂纹；冲击振动荷载；低温状态等可导致脆性破坏。平直和呈有光泽的晶粒。突然发生的，危险性大，应尽量避免。 低碳钢的应力应变曲线： 1.弹性阶段：OA 段：纯弹性阶段εσE = A 点对应应力：p σ（比例极限） AB 段：有一定的塑性变形，但整个OB 段卸载时0=ε B 点对应应力：e σ（弹性极限） 2.屈服阶段：应力与应变不在呈正比关系，应变增加很快，应力应变曲线呈锯齿波动，出现应力不增加而应变仍在继续发展。其最高点和最低点分别称为上屈服点和下屈服点；下屈服点稳定，设计中以下屈服点为依据。 3.强化阶段：随荷载的增大，应力缓慢增大，但应变增加较快。当超过屈服台阶，材料出现应变硬化，曲线上升，至曲线最高处，这点应力fu 称为抗拉强度或极限强度。 4.颈缩阶段：截面出现了横向收缩，截面面积开始显著缩小，塑像变形迅速增大，应力不断降低，变形却延续发展，直至F 点试件断裂。 疲劳破坏：钢材的疲劳断裂是微观裂纹在连续反复荷载作用下不断扩展直至断裂的脆性破坏。 钢材的疲劳强度取决于构造状况（应力集中程度和残余应力）、作用的应力幅、反复荷载的虚幻次数，而和钢材的静力强度无明显关系。 钢结构的连接方法：焊接连接：不削弱构件截面，构造简单，节约钢材，焊缝处薄。弱铆钉连接：塑性和韧性极好，质量容易检查和保证，费材又费工。螺栓连接：操作简单便于拆卸。 焊接连接的优点：1.焊件间可以直接相连，构造简单，制作加工方便2.不削弱截面，节省材料3.连接的密闭性好，结构的刚度大4.可实现自动化操作，提高焊接结构的质量。 缺点：1.焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改变，导致局部材质变脆2.焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低3.焊接结构对裂纹很敏感，局部裂纹一旦发生，容易扩展至整个截面，低温冷脆问题也比较突出。 焊接连接通常采用的方法为电弧焊（包括手工电弧焊）自动（半自动）埋弧焊和气体保护焊。 侧面角焊缝主要承受剪力，塑性较好，应力沿焊缝长度方向的分布不均匀，呈两端打而中间小的状态。焊缝越长，应力分布不均匀性越显著，但临界塑性工作阶段时，产生应力重分布，可使应力分布的不均与现象渐趋缓和。 焊脚不能过小：否则焊接时产生的热量较小，而焊件厚度较大，致使施焊是冷却速度过快，产生淬硬组织，导致母材开裂。 焊脚不能过大：1.较薄焊件容易烧穿或过烧2.冷却时的收缩变形加大，增大焊接应力，焊件容易出现翘曲变形 计算长度不能过小：1.焊件的局部加热严重，焊缝起灭狐所引起的缺陷相距较近，及可能的其他缺陷使焊缝不够可
2011年课程考试复习题及参考答案 钢结构设计原理 一、填空题： 1.钢结构计算的两种极限状态是和。 2.提高钢梁整体稳定性的有效途径是和。 3.高强度螺栓预拉力设计值与和有关。 4.钢材的破坏形式有和。 5.焊接组合工字梁，翼缘的局部稳定常采用的方法来保证，而腹板的局部稳定则 常采用的方法来解决。 6.高强度螺栓预拉力设计值与和有关。 7.角焊缝的计算长度不得小于 40 ，也不得小于 8hf ；侧面角焊缝承受静载时，其 计算长度不宜大于 60hf 。 8.轴心受压构件的稳定系数φ与、和有关。 9.钢结构的连接方法有、和。 10.影响钢材疲劳的主要因素有、和。 11.从形状看，纯弯曲的弯矩图为，均布荷载的弯矩图为，跨中 央一个集中荷载的弯矩图为。 12.轴心压杆可能的屈曲形式有、和。 13.钢结构设计的基本原则是、、 和。 14.按焊缝和截面形式不同，直角焊缝可分为、、 和等。 15.对于轴心受力构件，型钢截面可分为和；组合截面可分为 和。 16.影响钢梁整体稳定的主要因素有、、、 和。 1.承载能力极限状态，正常使用极限状态 2.加强受压翼缘，减少侧向支承点间的距离（或增加侧向支承点） 3.螺栓材质，螺栓有效面积 4.塑性破坏，脆性破坏 5.限制宽厚比，设置加劲肋 6.性能等级，螺栓直径
7.8h f，40mm，60 h f 8.钢号，截面类型，长细比 9.焊接连接，铆钉连接，螺栓连接 10.应力集中，应力幅（对焊接结构）或应力比（对非焊接结构），应力循环次数 11.矩形，抛物线，三角形 12.弯曲屈曲，扭转屈曲，弯扭屈曲 13.技术先进，经济合理，安全适用，确保质量 14.普通缝，平坡缝，深熔缝，凹面缝 15.热轧型钢，冷弯薄壁型钢，实腹式组合截面，格构式组合截面 16.荷载类型，荷载作用点位置，梁的截面形式，侧向支承点的位置和距离，梁端支承条件 二、问答题： 1.高强度螺栓的8.8级和10.9级代表什么含义？ 2.焊缝可能存在哪些缺陷？ 3.简述钢梁在最大刚度平面内受荷载作用而丧失整体稳定的现象及影响钢梁整体稳定的主要因素。 4.建筑钢材有哪些主要机械性能指标？分别由什么试验确定？ 5.什么是钢材的疲劳？ 6.选用钢材通常应考虑哪些因素？ 7.在考虑实际轴心压杆的临界力时应考虑哪些初始缺陷的影响？ 8.焊缝的质量级别有几级？各有哪些具体检验要求？ 9.普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接，在抗剪连接中，它们的传力方式和破坏形式有何不同？ 10.在计算格构式轴心受压构件的整体稳定时，对虚轴为什么要采用换算长细比？ 11.轴心压杆有哪些屈曲形式？ 12.压弯构件的局部稳定计算与轴心受压构件有何不同？ 13.在抗剪连接中，普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接的传力方式和破坏形式有何不同？ 14.钢结构有哪些连接方法？各有什么优缺点？ 15.对接焊缝的构造有哪些要求？ 16.焊接残余应力和焊接残余变形是如何产生的？焊接残余应力和焊接残余变形对结构性能有何影 响？减少焊接残余应力和焊接残余变形的方法有哪些？ 17.什么叫钢梁丧失整体稳定？影响钢梁整体稳定的主要因素是什么？提高钢梁整体稳定的有效措施 是什么？ 18.角焊缝的计算假定是什么？角焊缝有哪些主要构造要求？ 19.螺栓的排列有哪些构造要求？ 20.什么叫钢梁丧失局部稳定？怎样验算组合钢梁翼缘和腹板的局部稳定？
填空 1.极限状态的分类：承载能力极限状态，正常使用极限状态。 2.普通碳素钢的等级：A,B,C,D 3.钢材是根据什么命名的：质量等级，脱氧方法，屈服点数值，代表屈服点的字母Q。 4.有害元素有哪些：O,S,N,P,H 5.焊缝按连接计算分哪几类：对接焊缝，角焊缝。或者承受轴心力作用时角焊缝连接计算，复杂受力时角焊缝连接计算。 6.角焊缝的分类：正面角焊缝，斜焊缝，侧面角焊缝，直角角焊缝，斜角角焊缝。 7.角钢肢背和肢尖的内力分配：等肢K1=0.7 K2=0.3不等肢（长肢水平）K1=0.75 K2=0.25不等肢（长肢垂直）K1=0.65 K2=0.35 8.螺栓的排列分类：并列，错列。 9.高强度螺栓8.8级10.9级的含义:螺栓性能等级。 10.轴心受力构件常用的截面形式：按其截面组成形式（实腹式构件，格构式构件）按常见的有（热轧型钢截面，冷弯型钢截面，轻型刚或钢板连接而成的组合截面）。 11.轴心受力构件校核的内容：刚度验算，整体稳定验算，局部稳定验算，强度验算。 12.压弯构件整体破坏形式有哪些：弯曲屈曲，弯扭屈曲，弯扭失稳。 13.节点厚度根据什么确定：梯形（最大腹杆内力），三角形（弦杆最大内力）。 14.上弦横向水平支撑间距：不大于60m。 15.拉杆压杆按什么设计：拉：强度，压：稳定性。 16.刚性杆能受什么：受拉，受压。 17.平面外的计算长度怎么取：有支撑就取支撑间距，没有就取实长。 选择 1.标准值和设计值的转换分项系数不一致 标准值X分项系数=设计值 2.低温下的钢材强度塑性会怎样？ 强度提高，塑性韧性降低 3.钢材符号含义Q235AF 代表屈服点为235的A级沸腾钢 4.塑性韧性好的钢材要用到什么结构上？ 多用于焊接结构 5.衡量冲击荷载能力的指标是什么？ 韧性（也叫冲击韧性） 6.焊脚尺寸用什么表示？ 指焊缝根角至焊缝外边的尺寸，表示为hf 7.单个普通螺栓受剪承载力的取值 140fv 8.残余应力对静力强度刚度疲劳强度的影响 9.组合梁翼缘部稳定通过什么控制？ 通过宽厚比控制 10.弹性受压杆件的界性，临界力 临界力随抗弯刚度的增加和构件长度的减小而增大 11.绕虚轴受弯时设计准则是什么？ 以截面边缘纤维屈服为设计准则
焊接国家标准总汇标准号标准名称 焊接基础通用标准 GB/T3375--94焊接术语 GB324--88焊缝符号表示法 GB5185--85金属焊接及钎焊方法在图样上的表示代号 GB12212--90技术制图焊缝符号的尺寸、比例及简化表示法 GB4656--84技术制图金属结构件表示法 GB985--88气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式和尺寸 GB986--88埋弧焊焊缝坡口的基本形式与尺寸 GB/T12467.1—1998焊接质量要求金属材料的熔化焊第1部分：选择及使用指南GB/Tl2468.2--1998焊接质量保证金属材料的熔化焊第2部分：完整质量要求 GB/Tl2468.3--1998焊接质量保证金属材料的熔化焊第3部分：一般质量要求 GB/Tl2468.4--1998焊接质量保证金属材料的熔化焊第4部分：基本质量要求 GB/T12469--90焊接质量保证钢熔化焊接头的要求和缺陷分级 GBl0854--90钢结构焊缝外形尺寸 GB/T16672—1996焊缝----工作位置----倾角和转角的定义焊接材料标准焊条 GB/T5117--1995碳钢焊条 GB/T5118--1995低合金钢焊条 GB/T983—1995不锈钢焊条 GB984--85堆焊焊条 GB/T3670--1995铜及铜合金焊条 GB3669--83铝及铝合金焊条 GBl0044--88铸铁焊条及焊丝 GB/T13814—92镍及镍合金焊条 GB895--86船用395焊条技术条件 JB/T6964—93特细碳钢焊条 JB/T8423—96电焊条焊接工艺性能评定方法 GB3429--82碳素焊条钢盘条 JB/DQ7388--88堆焊焊条产品质量分等 JB/DQ7389--88铸铁焊条产品质量分等 JB/DQ7390--88碳钢、低合金钢、不锈钢焊条产品质量分等 JB/T3223--96焊接材料质量管理规程焊丝 GB/T14957—94熔化焊用钢丝 GB/T14958--94气体保护焊用钢丝 GB/T8110--95气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝 GBl0045--88碳钢药芯焊丝 GB9460--83铜及铜合金焊丝 GBl0858--89铝及铝合金焊丝 GB4242--84焊接用不锈钢丝
焊接件制作质量标准 1、范围 本标准适用于抛丸清理产品所有焊接件外观的质量要求。 2、规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。 JB/T7949-1999 钢结构焊缝外形尺寸 JB/T5943-1991 工程机械焊接件通用技术条件 GB/T5117-1995 碳钢焊条 HB/Z5134-1979 结构钢和不锈钢熔焊工艺 3、质量标准 3.1焊件的质量要求 3.1.1所用组焊料必须符合图纸规定的规格、型号。下料尺寸必须符合图纸要求。若发现下料尺寸与组焊件尺寸不符时，应及时通知车间负责人或检验部门，由车间负责人或检验部门及时与设计部门进行联系处理。 3.1.2组焊成型 组焊前组焊料必须按图纸要求进行整形，各面必须达到平整，并去除组焊料的飞边、毛刺，表面氧化皮及加工后的毛刺，气割件要加工或打磨掉锯齿纹，保证表面光滑，棱角及直角要打磨，保证达到圆滑过渡。需打坡口焊接的组件，必须按图纸要求尺寸打坡口。组焊时，应根据组焊件所用材料选择合适的焊条焊料，根据组焊件的壁厚及材料及时调整焊机，选择合适的的焊接电流强度。 3.1.2焊缝的表观要求 3.1.3..1焊接件焊缝外观应均匀、平滑、波纹度小于0.5mm。焊道与焊道、焊道
与基本金属之间应平滑过渡，不得有气孔、裂纹、弧坑和夹渣等缺陷。 3.1.3.2角焊缝焊角高度应达到图纸要求，且两侧要均匀、美观，无内部缺陷，无缺焊、漏焊、缺焊肉等缺陷。 3.1.3.3焊接完工必须全部清除焊渣与内外飞溅物，并对焊道进行修磨。外观焊道原则上达到不扎手、不粘连棉纱为准。 3.1.4焊缝的外形尺寸控制 3.1. 4.1焊缝最大宽度Cmax与最小宽度Cmin的差值，在任意50mm焊缝长度范围内不得大于1mm，整个焊缝长度范围内不得大于2mm。 3.1. 4.2焊缝边缘直线度f：在任意300mm连续焊缝内，焊缝边缘沿焊缝轴向的直线度f如图1所示其值控制在<1mm内。 3.1. 4.3焊缝余高h应控制在0～1mm范围内。焊缝表面凹凸，在焊缝任意25mm长度范围内，焊缝余高hmax、hmin的差值（及波度）不得大于0.8mm，见图2. 3.1. 4.4角焊的焊角尺寸k值应严格按图样执行，其k值的偏差应符合表1的规定。 3.1. 4.5焊缝咬边尺寸△δ的值小于0.05δ但不得大于0.5mm，累计长度不得超
《钢结构设计原理》教学大纲 一、课程说明 1、课程简介 本课程是土木工程专业的必修课，其性质属于专业基础课。本课程是一门理论性与应用性并重的课程。通过本课程的学习，着重讲授钢结构的基本理论与基本知识，使学生了解钢结构的特点、历史、现状及发展前景；掌握钢结构材料的工作性能及影响钢材性能的主要因素，能正确选用结构钢材；掌握钢结构连接的性能、受力分析与设计计算；掌握各种钢结构基本构件的设计计算等，并为学习后续课程和钢结构课程设计打下必要的基础。 2、教学目的及要求 本课程是土木工程专业的专业基础课，是一门理论性与应用性并重的课程。在教学方法上，采用课堂讲授为主，课后自学，课堂练习等教学形式。 (一)课堂讲授 本课程在讲述的过程中，教师应尽量联系生产实际，注重物理意义，不要陷入到繁复的数学推导之中。在教学中要求同学重点掌握基本概念、基本方法和基本规律，并详细讲授每章的重点、难点内容，着重培养学生分析问题和解决问题的能力。讲授中应注意理论联系实际，启迪学生的思维。为便于学生对构造的理解，可组织教学参观、观摩教学模型或采用多媒体辅助教学。 （二）课后自学 为了培养学生整理归纳，综合分析和处理问题的能力，每章都安排一部分内
容，课上教师只给出自学提纲，不作详细讲解，课后学生自学。 （三）课外作业 平时布置典型习题，以加强学生对所学知识的深入理解。 3、教学重点及难点 钢结构的连接，受弯构件、轴心受压构件、压弯构件及节点设计的计算原理。 4、教学手段及教学方法建议 主要采用传统课堂为主辅以前沿课题讲解。 5、考核方式 （一）考核方式：笔试（闭卷） （二）成绩评定标准： 考试主要采用闭卷方式，考试范围应涵盖所有讲授及自学的内容，考试内容应能客观反映出学生对本门课程主要概念的记忆、掌握程度，对有关理论的理解、掌握及综合运用能力。考试题型包括：选择题、概念题、判断题、计算题等。 总评成绩：百分制，平时成绩占30%，闭卷考试成绩占70%。 6、选用教材 [1] 张耀春主编.《钢结构设计原理》.北京：高等教育出版社，2004 [2] 钟善桐.《钢结构稳定设计》.建筑工业出版社，2001 7、教学参考书 [1] 全国高等教育自学考试指导委员会组编.《钢结构》.武汉大学出版社出版.2000 [2] 黄呈伟主编.《钢结构基本原理》.重庆大学出版社.21世纪高等学校本科系列教材，2001 [3] 魏明钟主编.《钢结构》.武汉理工大学出版社.普通高校土木工程专业新编系列教材，2001 8、教学环节及学时安排
XX 工学院 课程实训 课程名称：钢结构设计原理专业层次：土木工程（卓越）
1、设计资料 1）某厂房跨度为24m，总长90m，柱距6m，屋架下弦标高为18m。 2）屋架铰支于钢筋混凝土柱顶，上柱截面400×400，混凝土强度等级为C30。 3）屋面采用1.5×6m的预应力钢筋混凝土大型屋面板（屋面板不考虑作为支撑用）。 4）该车间所属地区西安。 5）采用梯形钢屋架。 考虑静载：①预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝）1400N/m2 ②二毡三油防水层400N/m2 ③20mm厚水泥砂浆找平400N/m2 ④支撑重量70N/m2 考虑活载：活载700N/m2
6）钢材选用Q345钢，焊条为E50型。 2、屋架形式和几何尺寸 屋面材料为大型屋面板，故采用无檩体系平破梯形屋架。 屋面坡度 i=1/10； 屋架计算跨度L 0＝24000－300＝23700mm ； 端部高度取H=1990mm ，中部高度取H=3190mm （为L 0/7.4）。 屋架几何尺寸如图1所示： 1拱50 图1：24米跨屋架几何尺寸
三、支撑布置 由于房屋长度有6米，故在房屋两端及中间设置上、下横向水平支撑和屋架两端及跨中三处设置垂直支撑。其他屋架则在垂直支撑处分别于上、下弦设置三道系杆，其中屋脊和两支座处为刚性系杆，其余三道为柔性系杆。 上弦平面支撑布置
屋架和下弦平面支撑布置
垂直支撑布置 4、设计屋架荷载 屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，从资料可知屋面活荷载大于雪荷载，故取屋面活荷载计算。由于风荷载为0.35kN/m2 小于0.49kN/m2，故不考虑风荷载的影响。沿屋面分布的永久荷载乘以1/cosα=√1+102/10=1.005换算为沿水平投影面分布的荷载。桁架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式（ P=0.12+0.011 跨度）计 w 算，跨度单位为m。 标准永久荷载： 二毡三油防水层
焊接国家标准总汇 标准号标准名称 焊接基础通用标准 GB/T3375--94 焊接术语 GB324--88 焊缝符号表示法 GB5185--85 金属焊接及钎焊方法在图样上的表示代号 GB12212--90 技术制图焊缝符号的尺寸、比例及简化表示法 GB4656--84 技术制图金属结构件表示法 GB985--88 气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式和尺寸 GB986--88 埋弧焊焊缝坡口的基本形式与尺寸 GB/T12467.1—1998 焊接质量要求金属材料的熔化焊第1部分：选择及使用指南 GB/Tl2468.2--1998 焊接质量保证金属材料的熔化焊第2部分：完整质量要求 GB/Tl2468.3--1998 焊接质量保证金属材料的熔化焊第3部分：一般质量要求 GB/Tl2468.4--1998 焊接质量保证金属材料的熔化焊第4部分：基本质量要求 GB/T12469--90 焊接质量保证钢熔化焊接头的要求和缺陷分级 GBl0854--90 钢结构焊缝外形尺寸 GB/T16672—1996 焊缝----工作位置----倾角和转角的定义 焊接材料标准 焊条 GB/T5117--1995 碳钢焊条 GB/T5118--1995 低合金钢焊条 GB/T983—1995 不锈钢焊条 GB984--85 堆焊焊条 GB/T3670--1995 铜及铜合金焊条 GB3669--83 铝及铝合金焊条 GBl0044--88 铸铁焊条及焊丝 GB/T13814—92 镍及镍合金焊条 GB895--86 船用395焊条技术条件 JB/T6964—93 特细碳钢焊条 JB/T8423—96 电焊条焊接工艺性能评定方法 GB3429--82 碳素焊条钢盘条 JB/DQ7388--88 堆焊焊条产品质量分等 JB/DQ7389--88 铸铁焊条产品质量分等 JB/DQ7390--88 碳钢、低合金钢、不锈钢焊条产品质量分等 JB/T3223--96 焊接材料质量管理规程 焊丝
1、钢筋与混凝土两种力学性能不同的材料,能结合在一起有效地共同工作的理由？ (1)混凝土与钢筋之间有着良好的粘结力,使两者能可靠的结合成一个整体,在荷载作用下能够很好地共同变形,完成其结构功能。 (2)钢筋与混凝土的温度线膨胀系数也较为接近,因此,当温度变化时,钢筋与混凝土之间不致产生较大的相对变形而破坏两者之间的粘结。 (3)质量良好的混凝土,可以保护钢筋免遭锈蚀,保证钢筋与混凝土的共同作用。 2、钢筋与混凝土之间的粘结力就是怎样产生的？为保证钢筋与混凝土之间的粘结力要采取哪些措施？ (1)光圆钢筋与混凝土之间的粘结力主要有摩擦力与咬合力提供;带肋钢筋与混凝土之间的粘结力主要就是钢筋表面凸起的肋纹与混凝土的机械咬合作用。(2)提高混凝土强度或使用高强混凝土;使用钢纤维混凝土。 3、什么叫混凝土的徐变？影响混凝土徐变的有哪些因素？ 在荷载的长期作用下,混凝土的变形将随时间而增加,即在应力不变的情况下,混凝土的应变随时间持续增长,这种现象称为混凝土的徐变。 影响因素:(1)混凝土在长期荷载作用下产生应力的大小(2)加载时混凝土的龄期(3)混凝土的组成成分与配合比(4)养生及使用条件下的温度与湿度 4、什么就是承载能力极限状态？哪些状态认为就是超过了承载能力极限状态？ 承载能力极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形或变位的状态。超过了承载能力极限状态:(1)整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡(2)结构构件或连接处因超过材料强度而破坏(包括疲劳破坏),或因过度的变形而不能继续承载(3)结构转变成机动结构(4)结构或结构构件丧失稳定(5)结构因局
广州大学2010~2011 学年第 1 学期考试卷 课程钢结构设计原理考试形式（开卷/闭卷，考试/考查）学院土木工程系建工专业班级学号姓名_ （改题需注意：每个小题处仅写扣分，即负分，如-1，不能写加分，如+1，大题（如一、二）前写得分，如20，不能写+20，小题（如1，2）前不能写得分，另外，改完后需核准每一小题扣分、每一大题得分；而且每一大题得分应与上表中的分数统计一致，最后还要把上表的总分核准，卷子改完后，需找另一人按照上述程序复核一下，分数有修改处需相应改题老师签字，否则在考卷的评估中，改卷老师就要领取相应的教学事故，会影响以后的聘任） 一、选择题：（每题1分，共10分） 1. 承重结构用钢材应保证的基本力学性能内容应是（c ） a抗拉强度、伸长率b抗拉强度、屈服强度、冷弯性能 c抗拉强度、屈服强度、伸长率d屈服强度、伸长率、冷弯性能 2. 钢材牌号Q235、Q345、Q390是根据材料的___a__进行命名。 a 屈服点 b 设计强度 c 标准强度 d 含碳量 3. 在钢材所含化学元素中，均为有害杂质的一组是__ c _。 a 碳磷硅 b 硫磷锰 c 硫氧氮 d 碳锰矾 4．轴心压杆整体稳定公式 N f A ? ≤的意义为__d____。 a 截面平均应力不超过材料的强度设计值； b 截面最大应力不超过材料的强度设计值； c 截面平均应力不超过构件的欧拉临界应力值； d 构件轴心压力设计值不超过构件稳定极限承载力设计值。 5. 为提高梁的整体稳定性，从用钢量的角度，经济的做法是（ c ） a加强两个翼缘b加强受拉翼缘 c受压翼缘设侧向支承d加高腹板 6. 摩擦型高强度螺栓连接与承压型高强度螺栓连接的主要区别是__d____。 a 摩擦面处理不同 b 材料不同
毕业设计(论文)开题报告 题目: 茶庵铺互通式立体交叉K65+687跨线桥 方案比选与施工图设计 √论文□课题类别: 设计□ 学生姓名: 周伟其 学号: 18030222 班级: 桥土07-02班 专业( 全称) : 土木工程( 桥梁工程方向) 指导教师: 韩艳 3月
独塔双跨式斜拉桥也是一种较常见的孔跨布置方式, 由于它的主孔跨径一般比双塔三跨式的主孔跨径小, 适用于跨越中小河流和城市通道。 独塔双跨式斜拉桥的主跨跨径与边跨跨径之比一般为1.25～2, 但多数接近1.52, 两跨相等时, 由于失去了边跨及辅助墩对主跨变形的有效约束作用, 因而这种形式较少采用。 斜拉桥与悬索桥一样, 很少采用三塔四跨式或多塔多跨式。原因是多塔多跨式斜拉桥中的中间塔塔顶没有端锚索来限制它的变位。因此, 已经是柔性结构的斜拉桥或悬索桥采用多塔多跨式将使结构柔性进一步增大, 随之而来的是变形过大。 2.2.4斜拉桥的施工工艺及描述 主梁施工 主梁除钢主梁和叠合梁采用工厂加工制作, 现场起吊拼装形成外, 预应力混凝土主梁大多采用挂篮现浇或支架现浇, 少数也有采用预制拼装法完成。挂篮悬浇法由于其造价较低, 且主梁线形易于控制, 采用较为广泛。在中国, 挂篮悬浇从后支点发展大前支点(也称”牵索式挂篮”) , 从小节距发展到大节距, 从轻型发展到超轻型从节段施工周期15天发展到最快4天, 技术已经逐渐成熟。牵索式挂篮的采用提高了挂篮承载能力, 加快了施工速度。 索塔及索塔基础施工 当前中国斜拉桥无论采用H形, 倒Y形, 还是钻石形索塔, 均采用钢筋混凝土结构。钢筋混凝土索塔的形成, 主要取决于支架和模板工艺。近年来大多采用简易支架或无支架施工法; 索塔施工模板、提模、翻模及爬模工艺, 其中爬模造价较低, 浇注节段高达6～9米, 施工速度快, 外观较光滑。斜拉桥因为其跨径较大使得主塔墩基础竖向荷载相应较大, 从而基础工程相应较大。索塔基础一般采用桩基础、钢围堰、沉井、或围堰加桩基础施工方法。 拉索施工 拉索的加工一般采用热剂PE防护法在工厂或现场加工。拉索锚头有热铸和冷铸两种, 大多采用冷铸锚头。拉素大多系整束集中防护张拉, 但也有个别采用平行钢绞线分束防护张拉。斜拉索的张拉、牵引与张拉。随着斜拉桥的跨径增大, 拉索长度和质量随之增大, 其张拉、牵引及张挂的力度与难度随之增大。一般采用放盘法自下而上牵引到位或采用整盘吊装上梁后牵引上塔。
1、钢筋和混凝土两种力学性能不同的材料，能结合在一起有效地共同工作的理由？ （1）混凝土和钢筋之间有着良好的粘结力，使两者能可靠的结合 成一个整体，在荷载作用下能够很好地共同变形，完成其结构功能。 （2）钢筋和混凝土的温度线膨胀系数也较为接近，因此，当温度 变化时，钢筋与混凝土之间不致产生较大的相对变形而破坏两者之间的粘结。 （3）质量良好的混凝土，可以保护钢筋免遭锈蚀，保证钢筋与混 凝土的共同作用。 2、钢筋和混凝土之间的粘结力是怎样产生的？为保证钢筋与混凝土之间的粘结力要采取哪些措施？ （1）光圆钢筋与混凝土之间的粘结力主要有摩擦力和咬合力提供； 带肋钢筋与混凝土之间的粘结力主要是钢筋表面凸起的肋纹与混凝土的机械咬合作用。（2）提高混凝土强度或使用高强混凝土；使用钢纤维混凝土。 3、什么叫混凝土的徐变？影响混凝土徐变的有哪些因素？ 在荷载的长期作用下，混凝土的变形将随时间而增加，即在应力不变的情况下，混凝土的应变随时间持续增长，这种现象称为混凝土的徐变。 影响因素：（1）混凝土在长期荷载作用下产生应力的大小（2）加载时混凝土的龄期（3）混凝土的组成成分和配合比（4）养生及使用条件下的温度与湿度 4、什么是承载能力极限状态？哪些状态认为是超过了承载能力极限状态？ 承载能力极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形或变位的状态。超过了承载能力极限状态：（1）整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（2）结构构件或连接处因超过材料强度而破坏（包括疲劳破坏），或因过度的变形而不能继续承载
（3）结构转变成机动结构（4）结构或结构构件丧失稳定（5）结构因局部破坏而发生连续倒塌（6）结构或构件的疲劳破坏（7）地基丧失承载力而破坏 5、什么是正常使用极限状态？哪些状态认为是超过了正常使用极限状态？ 正常使用极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性的某项限制的状态。超过了正常使用极限状态：（1）影响正常使用或外观的变形（2）影响正常使用或耐久性能的局部损坏（3）影响正常使用的震动（4）影响正常使用的其他特定状态 6、钢筋混凝土梁和板内配置哪些钢筋，其作用是什么？梁内钢筋的配置通常有下列几种： 1）纵向受拉钢筋（主钢筋） 纵向受力钢筋的主要作用是承受外力作用下梁内产生的拉力。因此，纵向受力钢筋应配置在梁的受拉区。 2）弯起钢筋或斜钢筋 弯起钢筋通常是由纵向钢筋弯起形成的。其主要作用是除在梁跨中承受正弯矩产生的拉力外，在梁靠近支座的弯起段还用来承受弯矩和剪力共同作用产生的主拉应力。 3）架立钢筋 架立钢筋的主要作用是固定箍筋保证其正确位置，并形成一定刚度的钢筋骨架。同时，架立钢筋还能承受因温度变化和混凝土收缩而产生的应力，防止裂缝产生。架立钢筋一般平行纵向受力钢筋，放置在梁的受压区箍筋内的两侧。 4）箍筋 箍筋的主要作用是承受剪力。此外，箍筋与其他钢筋通过绑扎或焊接形成一个整体性良好的空间骨架。箍筋一般垂直于纵向受力钢筋。 5）水平纵向钢筋 主要的作用是在梁侧面发生混凝土裂缝后，可以减少混凝土裂缝宽度
《钢结构设计原理》
三. 连接
3.8 试设计如图所示的对接连接（直缝或斜缝）。轴力拉力设计值 N=1500kN，钢材
Q345-A，焊条 E50 型，手工焊，焊缝质量三级。
解： 三级焊缝
N
N
500
查附表 1.3：
f tw
?
265 N/mm 2 ，
f
w v
? 180 N/mm 2
10
不采用引弧板： lw ? b ? 2t ? 500 ? 2 ?10 ? 480 mm
?
?
N lwt
1500 ?103 ?
480 ?10
? 312.5N/mm2
?
ftw
?
265N/mm2 ，不可。
改用斜对接焊缝： 方法一：按规范取 θ=56°，斜缝长度：
lw? ? (b / sin? ) ? 2t ? (500 / sin 56?) ? 20 ? (500 / 0.829 ) ? 20 ? 583mm
?
?
N sin? lw? t
? 1500?103 ?0.829 583?10
? 213N/mm2
?
ftw
? 265N/mm2
?
?
N cos? lw? t
? 1500?103 ?0.559 583?10
? 144N/mm2
?
fvw
? 180N/mm2
设计满足要求。
方法二：以 θ 作为未知数求解所需的最小斜缝长度。此时设置引弧板求解方便些。
3.9 条件同习题 3.8，受静力荷载，试设计加盖板的对接连接。 解：依题意设计加盖板的对接连接，采用角焊缝连接。
查附表
1.3：
f
w f
?
200 N/mm
2
试选盖板钢材 Q345-A，E50 型焊条，手工焊。设盖板宽 b=460mm，为保证盖板与连
接件等强，两块盖板截面面积之和应不小于构件截面面积。所需盖板厚度：
t2
?
A1 2b
?
500 ?10 2? 460
?
5.4mm
，取
t2=6mm
由于被连接板件较薄 t=10mm，仅用两侧缝连接，盖板宽 b 不宜大于 190，要保证与母
材等强，则盖板厚则不小于 14mm。所以此盖板连接不宜仅用两侧缝连接，先采用三面
围焊。
1
摘要 XX大桥主孔斜拉桥是一座公铁两用的斜拉桥，跨度为504米。是国内首座上层为六车道公路桥面，下层为四线铁路的斜拉桥。 本文以该斜拉桥为工程背景。首先采用SAP90程序，建立全桥三维有限元模型，考虑了主桁、主塔和斜拉索的关系。三片桁架通过横梁联系，将混凝土桥面板、钢桥面板按恒载考虑。进行恒活载计算时，将横纵梁、桥面板、道碴、道碴槽、汽车活载、列车活载等转化为集中力施加到桁架节点上。并以刚度控制为标准确定斜拉索初张力。 在恒活载内力分析中，上层公路桥面用弹性支撑连续梁法，下层铁路桥面用杠杆法计算横向分布系数，从而确定中桁为最不利桁架。结构计算以跨中和支座处的断面为控制断面，绘出控制杆件的轴力影响线，利用影响线加活载并求内力。按照公路规范进行内力组合，对控制杆件进行强度、刚度和疲劳强度的检算。最后进行结构性能评定。关键词：斜拉桥，钢桁梁，初张力，内力分析，结构验算
ABSTRACT The main span of Tianxingzhou Bridge is a Cable-stayed Bridge in Wuhan, which is used for highway and railway. The main span is 504m．It is the first bridge that its up layer can hold 6 lanes of highway, and it’s down layer is used for 4 track railway in our country．The thesis takes this Cable-stayed Bridge for engineering background．First, three dimensional finite element model is set up using SAP90 program．Consider revising the connection of primary truss, main tower and cables，regarding concrete deck and steel deck as dead load．The three trusses are integrated through cross beams. In the process of load calculating, the gravity of cross beams, girders, deck, ballast, ballast trough are transformed into concentrated force which compel on the joints of trusses．Moreover, according to the stiffness norm, the initial prestress are added to the cables． In the process of internal force analysis, the middle truss is determined as the most dangerous truss through calculating cross subsection factor. The up layer adopts the method of continuous beams on elastic support，and the down layer use heaver method．Next, definite the most dangerous section, the influence line of the most dangerous member is made , and calculate the internal force．According to the highway bridge standard and railway, combine internal force．Check the strength, rigidity and fatigue initiation of the control member．Last, the structural performance is evaluated． Key words: Cable-stayed Bridge, steel truss girder, initial prestress, internal force analysis, structural check