钢桥设计基本知识II-钢桁架梁桥
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钢桥施工技术——钢桁梁桥钢桁梁(图6.3.1)的出现来自钢板梁的演变,人们根据梁的截面在中性轴附近应力最小的理论,研究从板梁的腹板中挖掉若干方格以节省钢料和减轻梁的自重的办法,并逐步演变为用三角形组成的桁架来代替板梁。
钢桁梁和板梁的主要区别是:桁架以腹杆(斜杆和竖杆)代替板梁,在竖向荷载作用下,桁架中的所有杆件都顺着杆件轴向承受压力或拉力,杆件截面上的材料都发挥相同的效能。
与板梁相比,桁梁的主要优点:一是跨越能力较大;二是当跨度较大时,自重也较轻,节省钢材,一般使用跨度都大于30 m。
钢桁梁主要类型有上承式简支钢桁梁、下承式简支钢桁梁、下承式连续钢桁梁等。
其主要由桥面、桥面系、主桁、连接系及支座等 5 个部分组成。
列车作用于钢桁梁的荷载,首先通过桥面的基本轨传送给桥枕,桥枕传给桥面系的纵梁,纵梁传给横梁,横梁传给主桁,主桁传给支座,支座传给墩台。
一、主桁主桁(图6.3.2)是钢桁梁桥的主要承重结构。
钢桁梁桥有两片主桁架,每片桁架一般由上弦杆、下弦杆、斜杆及竖杆等组成,斜杆和竖杆统称为腹杆。
两片主桁架的作用相当于板梁的两片主梁。
铁路钢桁梁桥一般采用下承式。
图6.3.1 钢桁梁图6.3.2 下承式钢桁梁组成示意图1. 主桁形式我国中等跨度(48~80 m)的下承式桁梁桥,其主桁结构常采用图6.3.3(a)中的几何图示,而不采用图6.3.3(b)。
二者的斜杆方向不同,基于此,在竖向荷载作用下,图式6.3.3(a)的竖杆较图式(b)受力较小,受压斜杆的数量也较少,而且图式6.3.3(a)的弦杆内力不像图式6.3.3(b)那样在每个节间都得变化一次,因而图式 6.3.3(a)的弦杆截面,易于选择得较为经济合理。
由于这些原因,使图式6.3.3(a)比图式6.3.3(b)更为节省钢料。
具有图6.3.3(a)这种形式的桁梁桥,其构造简单,部件类型较少,适应设计定型化,有利于制造与安装,宜于选作标准设计桁梁桥的主桁图式。
钢桁梁桥可以看作是将实腹的钢板梁桥按照一定规则空腹化的结构形式,结构整体上为梁的受力方式,即主要承受弯矩和剪力的结构。
组成
钢桁梁桥由主桁、联结系、桥面系、制动联结系、桥面、支座及桥墩(桥台)组成。
主桁
钢桁梁桥的主要承重结构,最常采用的是平面桁架,在竖向荷载作用下其受力实质是格构式的梁。
主桁由上弦杆、下弦杆和腹杆组成。
联结系
联结系分为纵向联结系和横向联结系,将两榀主桁架联成坚强的空间桁架结构,能承受任何方向的荷载并可靠地传递到支座。
桥面系
采用纵横梁体系作为其桥面系,由横梁、纵梁及纵梁之间的联结系组成。
其作用是承受由桥面传来的竖向和纵向荷载,并传递给主桁节点。
制动联结系
也称为制动撑架,设置在于桥面系相邻的平纵联的中部,通常由四根杆件组成。
作用是将纵梁上的纵向水平制动力传至主桁,以减小制动力对横梁的不利影响。
桥面、支座及墩台与其它桥梁相似。
分类
按照主桁的支承方式不同,分为简支钢桁梁桥、连续钢桁梁桥和悬臂钢桁梁桥;
按照桥面位置不同,分为上承式钢桁梁桥、下承式钢桁梁桥。
特点
钢桁梁桥由桁架杆件组成,尽管整体上看钢桁梁桥以受弯和受剪为主,但具体到每根桁架杆件则主要承受轴向力。
与实腹梁相比是用稀疏的腹杆代替整体的腹板,从而节省钢材和减轻结构自重,又由于腹杆钢材用量比实腹梁的腹板有所减少,钢桁梁可做成较大高度,从而具有较大的刚度及更大的跨越能力。
但是,钢桁梁的杆件和节点较多,构造较为复杂,制造较为费工。
钢桁架梁桥施工要点钢桁架梁桥是目前公路桥梁建设中广泛采用的桥式结构。
在施工过程中,需要注意以下要点:施工方案设计:施工前需要针对实际现场情况和桥梁结构特点,编制详细的施工方案和工作计划。
方案设计要充分考虑施工工艺、施工方法、安全措施等因素。
材料准备:施工前要认真核对所有钢桁架梁桥材料的数量、尺寸、型号等要求,确保所有材料的质量、规格和数量满足施工要求。
对于材料的运输、储存和保护,也需要采取必要的措施。
场地清理:在施工前,需要对桥梁建设的现场进行清理和整理,将所有垃圾、杂物等予以清除。
桥梁建设的现场应保持干燥、洁净,以便后续施工作业的顺利展开。
基础施工:在完成场地清理后,需要对桥梁基础进行施工。
根据实际情况,在桥梁基础底板上预留钢板位置,在地下导杆上设置固定洞孔,以便于后续的钢桁架梁安装。
钢构件加工:钢构件是梁桥施工的重要组成部分,其数量、型号、构造必须符合设计要求,极限偏差应在允许范围内。
对于所有钢构件的加工、制造和检验,都需要按照相关标准和规范进行操作。
钢桁架梁安装:在预先设计好的施工方案的指导下,对钢桁架梁进行安装。
需要注意每个组件的定位和固定,在组装全桥体系时需要注意各组件的平面和空间相互关系。
安装完成后,需进行可靠性和安全性检验。
防腐漆涂装:在钢桁架梁安装后,需要对桥梁进行防腐涂装。
防腐漆的施工要求严格,涂层必须充分涂抹并保证平稳,以提高钢结构的耐腐蚀能力和寿命。
调校和对接:在钢构件安装完成后,对整个桥梁进行调校和对接。
通过对桥梁的实测和估算,对各组件进行校正和调整,保证整座桥梁安全、稳定、可靠。
桥面铺装:在钢构支撑体系和防护措施达标后,进行桥面铺装。
将预制的混凝土砖铺设在桥面支离体和固定罩板之间,铺设顺序应符合施工图要求。
验收和投用:当桥梁建设完成后,需要经过相关部门的验收和检验。
确保所有相关条件和参数达到设计要求。
验收合格后,方可进行通车使用。
总之,钢桁架梁桥的施工需要各环节之间精确配合、模块化组装及精细化管理。
钢桁架桥的结构设计与分析1、概述钢桁架桥以其跨越能力强、施工速度快、承载能力强、耐久性好普遍应用于铁路桥梁。
长期以来,由于钢材价格高,材料养护费用高,钢桁架桥梁在公路领域应用较少。
近年来,随着我国炼钢水平的提高,国产的钢材品质已经完全能满足结构安全的需要,同时随着钢结构防腐技术的提高,钢结构桥梁越来越多的在公路工程领域得到应用。
相比较我国当前100m左右中等跨径常用的桥型如连续梁、系杆拱、矮塔斜拉桥等结构,钢桁架桥梁虽然建筑成本高,但刨去成本控制的因素,钢桁架桥具有以下的几点优越性:1.建筑高度低,由于钢桁架结构主桁主要由拉杆和压杆构成,对杆件界面的抗弯刚度要求不大,因此钢桁架的建筑高度由横梁控制,在桥梁宽度不是非常大时可极大的降低桥梁建筑高度,尤其适用于对桥梁建筑高度有严格限制的桥梁;2.施工周期短,速度快。
钢桁架施工可在工厂制作杆件,运到现场拼装成桥,可采用顶推和支架拼装等方法,这使它在很多工期较紧的工程(如重要道路的桥梁改建)和跨越重要道路的跨线桥上成为桥型首选之一;3.随着钢结构防腐技术的提高,钢桁架桥的耐久性大为提高,同时钢材作为延性材料,结构安全性较混凝土桥梁高。
正因为钢桁架桥梁的这几方面的优点,桁架桥梁成为特定条件下的经济而合理的桥型选择。
2、结构设计公路桥位于江苏省境内,正交跨越京杭大运河,河口宽95m,通航净空要求90x7m,桥梁主跨采用97m,由于桥梁中心至桥头平交处距离仅140余米,若采用其他结构纵坡将达到5%以上,经综合考虑,主桥采用97m下承式钢桁架结构。
2.1主桁主桁采用带竖杆的华伦式三角形腹杆体系,节间长度5.35m,主桁高度8m,高跨比为1/12.04。
两片主桁中心距为8.6m,宽跨比为1/11.2,桥面宽度为8m。
图1主桁一般构造图主桁上下弦杆均采用箱形截面,截面宽度500mm,高度均为540mm,板厚20~24mm,工厂焊接,在工地通过高强度螺栓在节点内拼接。