《钢桥设计》1 钢桥概述

一、钢桥的特点
用钢材作为主要建造材料的桥梁。

具有强度高，刚度大的特点，相对于混凝土桥可减小梁高和自重。

且由于钢材的各向同性，质地均匀及弹性模量大，使桥的工作情况与计算图示假定比较符合，另外钢桥一般采用工厂预制，工地拼接，施工周期短，加工方便且不受季节影响。

但钢桥的耐火性，耐腐蚀性差，需要经常检查，维修，养护费用高。

优点：强度高，重量轻，跨越能力强；
制造精度高，运输、连接方便；
上下部结构同步施工，架设方便，工期短；（平行作业）
跨越能力大，工厂化程度高；
安装速度快，钢桥构件易于修复和更换。

缺点：不耐腐蚀，维护费用高；
有些情况下不经济。

二、现在钢桥采用的主要技术有：
1、高强度低合金钢、预应力钢筋、高标号混凝土、聚合物
等新材料的应用;
2、桥梁上部结构采用正交异性刚桥面板和钢与混凝土的组
合结构，箱型梁、高次超静定结构（多为连续梁、斜腿钢架、斜拉桥、各种组合体系等）；
3、结构设计方面可以针对不同情况，按需要进行非线性（材
料非线性、集合非线性）分析、空间分析、动力分析、可靠性分析；
4、施工工艺方面用钻孔桩机械（土层及岩层）、大直径桩、
双臂钢围堰、自升式平台等修建深水基础，用焊接、高强度螺栓、预应力等方式进行连；用悬臂施工（混凝土灌注及各种预制件的拼装）及整体架设等方法减低造价并压缩工期。

三、钢桥技术的发展趋势：
1、大跨度钢桥将向更长、更大、更柔的方向发展；
2、轻质高性能、耐久新型钢材品种的研制开发和应用；
3、大型工厂化高精度制造钢桥节段和大型施工设备的整
体化安装将成为钢桥施工方法的主流；
4、公路钢桥设计和硬件能力达到国际先进水平。

第一章绪论1钢桥分类：根据主要承重结构的受力体系可以分：梁式桥，拱桥，刚构桥，斜拉桥，悬索桥和混合体系桥梁。

梁式桥：竖向荷载作用，只产生竖向反力按受力体系：简支梁、连续梁、悬臂梁按结构形式：钢板梁、钢箱梁、钢桁梁、结合梁拱桥：竖向荷载作用，除产生竖向反力外，还产生水平推力按有无推力：有推力拱——设置坚固基础无推力拱（系杆拱）——于拱两端设置拉索或梁刚构桥：主要承重结构为偏心受压和受弯构件斜拉桥：高次超静定结构，关键在高塔施工和索力控制悬索桥：（吊桥），以主揽为主要承重结构，主揽只受拉力2 钢桥优缺点：优点：*钢材抗拉、抗压、抗剪强度高，重量轻，跨越能力大。

钢材可加工性能好，可用于复杂桥型和景观桥。

*材质均匀，实际应力与计算值接近，安全可靠*适合工业化方法制造，质量可靠，便于运输，便于无支架施工，工地安装速度也快。

*韧性延性好，可提高抗震性能。

*寿命长，易于修复和更换，可回收利用。

缺点：动载作用下，疲劳问题突出。

易腐蚀，需要经常检查和按期油漆，维护费用高。

铁路钢桥行车时噪声与振动均比较大。

3钢桥设计的一般要求和原则必须有足够的整体刚度、具有必要的横向刚度、满足使用阶段的受力和工作性能要求，在施工过程中满足应力和变形的要求、防腐、疲劳设计、不应有未栓合或未焊合的接触部分、应尽可能减少构件和零件的种类，钢结构的构件计尽可能标准化，使同型构件能互换、钢桥在安装或检修支座时在结构上应预设可供顶起用的结构4结构内力计算原则结构构件的内力按弹性受力阶段确定。

变形按构件毛截面计算，不考虑钉（栓）孔削弱的影响。

为简化计算，可将桥跨结构划分为若干个平面系统计算，但应考虑各个平面系统的共同作用和相互影响。

平面计算方法中，可以采用荷载横向分布系数考虑桥梁结构空间作用的影响。

5钢桥设计计算方法：容许应力法和半概率极限状态设计法σ≤γ[σ]σ—结构标准荷载的计算应力，荷载组合系数为1γ—不同荷载组合的容许应力提高系数[σ]—容许应力，为屈服强度/1.76疲劳验算方法：拉-拉或拉-压（以拉为主）的构件压-拉（以压为主）的构件第三章桥面结构1钢桥桥面构造组成及各部分作用：*桥面梁格，桥面板，桥面铺装，排水防水系统，人行道或护轮带，栏杆，照明灯具和伸缩缝等组成。

1、钢结构设计原则以及规范要求？在钢结构设计中贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，设计钢结构时，应从工程实际情况出发，合理选用材料、结构方案和构造措施，满足结构在运输、安装和使用过程中的强度、稳定性和刚度要求，宜优先采用定型的和标准化的结构和构件，减少制作、安装工作量，符合防火要求，注意结构的抗腐蚀性能。

2、钢桥按受力体系分为几类？梁式桥拱桥钢构桥：主要承受结构为偏心受压和受弯，并兼有梁桥和拱桥的一些受力特点。

斜拉桥：将梁用若干根斜拉索拉在索塔上，斜拉索不仅为梁提供弹性支撑，而且其水平分离对梁内产生很大的轴力悬索桥。

组合体系梁桥3、结构型钢材主要性能指标？强度屈服点冷弯性能韧性可焊性耐久性：耐腐蚀性耐老化(时效硬化) 耐长期高温耐疲劳4、钢结构失稳，按失稳性质分为哪几种？分支点失稳(1)稳定分岔失稳（屈曲）(2)不稳定分岔失稳（屈曲）极值性失稳，跳跃性失稳5、钢结构连接形式有哪几种,各自的优缺点分别是？1.螺栓联接结构简单、型式多样、接可靠装拆方便、成本低缺点：在交变荷载下,易松动。

制孔精度较高。

2.焊接设备简单、生产效率高、焊缝强度高、密封性能好。

缺点:拆卸不方便3.铆接联接强度高. 密封性能好。

缺点:.拆卸不方便、制孔精度高7、降低焊接残余应力，残余变形的主要措施？（1）预留收缩变形量（2）反变形法三（3）选择合理的焊接顺序（4）锤击焊缝法（5）加热减应区法（6）焊前预热和焊后缓冷（7）合理的焊接工艺方法（8）刚性固定法8、焊缝常见缺陷？焊缝的常见缺陷有裂纹、气孔、焊瘤、弧坑、咬边、夹渣、未焊透。

二1普通螺栓抗剪连接工作原理和破坏形式？1）当螺栓直径较细而被连接钢材较厚时，可能发生螺栓杆剪切破坏2)当螺栓直径较粗而被连接钢材较薄时，孔壁可能在螺栓杆局部承压或挤压下产生较大挤压应力和塑性变形，最终导致螺栓孔拉长而使钢板在孔间剪切断裂3）当构件开孔较多使截面削弱较大时，可能发生构件沿净截面的强度极限（拉或压）破坏4）当螺栓孔距板端距离较小时，导致板端沿最大剪应力方向剪断5）当螺栓杆较长（被连接钢材总厚度较大）较细时，可能发生螺栓杆弯曲破坏工作原理：普通抗剪螺栓连接在受外力后，节点连接板即产生滑动，外力通过螺栓杆受剪和连接板孔壁承压来传力。

钢桥考点整理TYYGROUP system office room 【TYYUA16H-TYY-TYYYUA8Q8-第一章概论1、钢桥的主要结构形式：梁式桥、拱桥、刚构桥、斜拉桥、悬索桥、混合体系桥梁2、钢桥的主要优缺点优点：钢材是一种高强匀质材料，可加工性能好，可用于复杂桥型和景观桥；钢桥自重小，跨越能力大；构件便于运输和无支架施工，工地安装速度快，故钢桥施工工期短；韧性、延性好，可提高抗震性能；钢桥破坏后，易于修复和更换；旧桥可回收，资源可再利用，有利于环保。

缺点：主要缺点——易于腐蚀，需要经常检查和按期油漆。

铁路钢桥行车噪声与振动均比较大。

3、钢桥设计的一般要求和原则必须有足够的整体刚度、具有必要的横向刚度、满足使用阶段的受力和工作性能要求，在施工过程中满足应力和变形的要求、防腐、疲劳设计、不应有未栓合或未焊合的接触部分、应尽可能减少构件和零件的种类，钢结构的构件计尽可能标准化，使同型构件能互换、钢桥在安装或检修支座时在结构上应预设可供顶起用的结构4、钢桥的设计方法：容许应力设计法、半概率极限状态设计法5、结构内力计算原则结构构件的内力按弹性受力阶段确定。

变形按构件毛截面计算，不考虑钉（栓）孔削弱的影响。

为简化计算，可将桥跨结构划分为若干个平面系统计算，但应考虑各个平面系统的共同作用和相互影响。

平面计算方法中，可以采用荷载横向分布系数考虑桥梁结构空间作用的影响。

第二章钢桥连接1、钢桥中部件的连接方法主要有：铆钉连接、螺栓连接、焊接连接2、焊接方法：手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊、栓钉焊3、焊缝连接形式分类：对接接头、搭接接头、T 形接头、角接接头4、高强螺栓连接设计方法：全承载力设计法、最小承载力设计法和综合承载力设计法第三章桥面连接1、钢桥桥面结构组成：桥面梁格、桥面板、桥面铺装、排水防水系统、人行道或护轮带、栏杆、照明灯具和伸缩缝2、公路钢桥桥面板的结构形式：钢筋混凝土桥面板（RC桥面板）、预应力混凝土桥面板（PC 桥面板）、钢桥面板3、铁路桥桥面的形式：明桥面、道碴桥面4、钢桥面板三个基本结构体系结构系I：由顶板和纵肋组成的结构系看成是主梁（桥梁主要承载构件）的一个组成部分，参与主梁共同受力，称为主梁体系。

定义：钢桥是指上部承重结构采用钢结构的桥梁，与之对应的有木桥、坞工桥、钢筋混凝土桥、预应力钢筋混凝土桥等。

对于钢-混凝土组合结构桥梁、钢-混凝土混合结构桥梁，根据其施工和计算的特点，也可归类为钢桥。

材料特点：钢材拉压同性，同时具有更高的抗拉、抗压强度和弹性模量，钢材有较高的强重比。

结构特点：1.钢梁的抗剪设计则通过设置横向加劲肋，以防止剪力引起的斜向主压应力导致腹板发生剪切失稳。

2.钢桥设计的重点是解决好结构、构件和板件的稳定问题。

3.钢桥活载所占比重较高，且局部构造较为复杂，因此，钢桥的受拉问题主要是解决活载或其他反复荷载作用下的疲劳问题，以及低温断裂问题。

施工特点：钢桥施工包括制造、运输、二次拼装与桥位现场安装等工序。

1.钢桥工业化程度高，构件制作加工精度高，质量易于控制，施工速度快，工期短。

2.由于钢材拉压同性、轻质高强，钢桥可以灵活地适应各种施工方法，节约大量的施工临时措施费。

运营维护特点：1.混凝土桥梁的养护重点是裂缝，而钢桥的养护重点是锈蚀。

2.混凝土桥梁一旦裂缝宽度超限，进一步出现钢筋锈蚀及锈胀开裂，其养护加固的难度较大；相比而言，钢桥锈蚀后，可除锈后再涂装，其养护更易处理和控制。

3.钢桥构件在受到损伤后易于修复、更换和回收。

运输：构件节段的划分一般取决于桥位与钢结构制造厂之间的运输和吊装能力，大节段一般采用水路运输，在交通不便的山区通常采用公路运输。

适用范围：钢材不仅具有很高的强度，而且拉压同性，因此不但适用于以受压为主的拱桥，也适用于以受拉为主的索桥和拉压组合受力的梁桥。

钢材的高强重比使得钢桥跨越能力在各种结构体系中均最强。

第二章失效概率：作用效应S和结构抗力R都可理解为随机变量，因此，结构是否满足功能要求的事件也是随杌的。

一般把结构不满足功能要求这一事件的概率称为结构失效概率，把结构满足功能要求的概率称为结构可靠概率。

汽车荷载的离心力：汽车何载对桥梁的离心力是一种伴随着车辆在弯道行驶时所产生的惯性力，其以水平力的形式作用于桥梁，是弯桥横向受力与抗扭计算所考虑的主要因素。

1.1.3 钢桥的主要类型钢桥可以根据不同的地形环境条件要求建成多种不同的形式，由于钢构件施工方便，自重轻，安全性高，其建造的桥梁种类比其他材料制造的更多。

桥梁按照受力体系分类可分为梁、拱、索三大基本体系。

梁桥主要承受弯矩为主，其应用也最为广泛；拱桥以承受压力为主，对于桥墩或桥台要求较高；悬索桥以承受拉力为主，常见于大跨度桥梁；组合体系桥是将基本体系进行结构组合形成的桥型，如斜拉桥等。

1、钢桥按主梁的构造形式分类有钢板梁桥、钢桁梁桥、钢箱梁桥以及钢——混凝土结合梁桥；结构体系包括简支梁、连续梁和悬臂梁（见图1.1）。

主梁是主要的承重结构，梁桥受力明确，传力简单，在竖向荷载作用下，支承处（支座）不产生水平反力，只有垂直反力，竖向荷载与主梁的轴线几乎垂直，作为受弯构件，与相同跨径的其他结构体系桥梁相比，主梁内产生的弯矩是最大的。

(a)简支钢桁梁(b)连续钢桁梁(c)悬臂钢桁梁图 1.1 梁氏体系桥2、钢拱桥按拱肋的构造形式分有钢箱拱（箱板拱、箱肋拱）、钢桁拱和钢管混凝土拱等；结构体系包括有推力拱桥和无推力拱桥（见图1.2）；拱圈或拱肋是拱桥的主要承重结构，拱桥在竖向荷载作用下，支点处将产生很大的水平向推力，所以拱桥对于桥墩或桥台的要求比较高；支点水平推力减小了跨中处的弯矩。

与同跨径梁桥相比，主要承重结构的弯矩和剪力要小很多，设计合理时，主拱在竖向荷载作用下，只承受压力。

(a)有推力拱桥(b)无推力梁桥图 1.2 拱式体系桥3、悬索桥和斜拉桥（见图1.3），其主要由高强钢索来承受拉力，自重轻，跨越能力大。

；悬索桥在竖向荷载作用下，主缆将承受很大的拉力，悬索将力传给桥塔，大大减小了主梁的内力，其加劲梁受到的力也相对较小，对加劲梁的要求较低。

悬索桥按分跨情况又可分为：单跨、两跨和三跨悬索桥；按照加劲梁的构造又可分为钢板梁、钢桁梁、钢箱梁以及结合梁等。

在组合体系中，斜拉桥最为常见，以斜拉桥为例，斜拉桥由桥塔、主梁和拉索组成，斜拉索承受拉力，主梁承受压力，相互结合，共同受力。