钢桥及结构用钢

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。

钢结构桥梁的耐久性设计与材料选择一、引言:钢结构桥梁因其优良的机械性能、高强度、轻质化和耐久性而被广泛应用于现代交通建设。

然而，随着桥梁使用寿命的延长和交通负荷的日益增大，桥梁的耐久性设计和材料选择对于保障桥梁的安全和可靠运行变得尤为重要。

二、桥梁的耐久性设计：1. 耐久性设计的概念和意义：耐久性指的是材料和结构在使用环境下长期承受的各种力学、化学和物理影响的能力。

对于钢结构桥梁而言，耐久性设计的核心是确保桥梁在设计寿命内（通常为50年或更长）不发生超限荷载、断裂或失效的情况。

2. 耐久性设计的基本原则：（1）合理的荷载设计：根据桥梁所处位置和运输需求，合理确定桥梁的设计荷载。

同时考虑气候、地震、风载等因素对桥梁的影响，进行综合考虑。

（2）合理的结构设计：通过合理的结构配置和几何形式设计，使得桥梁能够承受预期荷载并保持平衡。

考虑桥梁的刚度、变形和稳定性等方面的设计要求。

（3）适当的材料选择：选择高强度、耐腐蚀和耐久性良好的材料，以确保桥梁在使用寿命内能够保持稳定性和可靠性。

3. 钢结构桥梁的耐久性设计方法：（1）使用寿命设计：通过对桥梁使用寿命进行评估和预测，确定合理的检修和维护计划，以延长桥梁的使用寿命和保持功能完整性。

（2）材料寿命设计：通过对材料的耐久性和寿命进行评估，选择合适的材料。

例如，选用耐腐蚀性能好的钢材，采取防腐措施等。

（3）耐久性监测：对桥梁的结构和材料进行定期监测，通过实时监测和数据分析，及时发现和解决潜在的问题，以确保桥梁的耐久性。

三、钢结构桥梁材料选择：1. 高强度结构钢：高强度结构钢具有优异的抗拉强度和承载能力，能够减少桥梁自重，提高桥梁的承载能力和整体性能。

常用的高强度结构钢包括Q345、Q390、Q420等牌号，其抗拉强度能够达到500MPa以上。

2. 耐蚀钢：钢结构桥梁常处于潮湿、高盐度以及大气污染等环境下，容易出现腐蚀问题。

因此，钢结构桥梁材料的选择要考虑到耐蚀性能。

钢便桥构件介绍
钢便桥，也称为贝雷桥或装配式公路钢桥，是一种临时性或半永久性的桥梁，主要用于军事、土木工程和应急救援中，以快速搭建跨越沟壑、河流等障碍。

钢便桥的主要特点是结构简便、拆装方便、承载能力强，并且能够适应不同的地形和气候条件。

以下是钢便桥的主要构件介绍：
1. 主梁：主梁是钢便桥的主要承重构件，通常由高强度钢材制成，具有较好的抗弯和抗扭性能。

主梁的设计通常采用贝雷桁架系统，这种系统由多个贝雷单元组成，每个单元都可以快速拼接。

2. 横梁：横梁用于连接两侧的主梁，增强桥梁的整体稳定性。

横梁通常也是由钢材制成，其尺寸和间距会根据桥梁的宽度和设计载荷来确定。

3. 纵梁：纵梁安装在主梁上，用于支撑桥面，传递车辆和行人的重量至主梁。

纵梁的布置间距会影响到桥面的平整度和整体的承载能力。

4. 桥面板：桥面板是直接承受交通荷载的部分，通常由钢板、木板或其他材料制成。

桥面板需要有足够的强度和耐磨性，以保证在各种天气条件下都能提供稳定可靠的行车表面。

5. 栏杆：为了确保过桥人员和车辆的安全，钢便桥通常会在两侧设置栏杆。

栏杆不仅起到防护作用，还可以作为信号标志的依托。

6. 连接件：连接件包括螺栓、销钉、锚固装置等，用于将各个构件牢固地连接在一起，确保桥梁结构的稳定性和安全性。

7. 基础：根据地面条件，钢便桥可能需要适当的基础来支撑桥梁的重量，基础可以是临时的也可以是永久的，常见的基础类型有木桩、钢桩或混凝土块。

钢便桥的设计和建造考虑到了快速部署和拆卸的需求，因此在救灾、军事操作以及临时交通需求出现时，它是一个非常宝贵的资源。

公路桥涵钢结构设计规范第一节总则第1.1.1条本章适用于一般的公路工程钢结构设计。

对本规范未涉及的港结构，可参考国家批准的专门规范或有关的先进技术资料进行设计。

第1.1.2条采用规范进行设计时，荷载按《公路桥涵设计通用规范》的规定执行。

有关抗震的计算和规定，按《公路工程抗震设计规范》执行。

第1.1.3条钢结构设计要与架设方案统筹考虑，应以经济合理，便于加工，方便运输安装和检查养护为准。

第1.1.4条钢结构一般采用工厂焊接（或铆接）构件，工地现场拼装（高强螺栓连接）而成。

第1.1.5条由汽车荷载（不计冲击力）所引起的竖向挠度，不应超过表1.1.4所列的容许值。

用平板挂车或履带车验算时容许竖向挠度可以增加20%。

如车辆荷载在一个桥跨内移动，因而产生正负两个方向的挠度时计算挠度应为其正负挠度的最大绝对值之和。

对于临时或特殊结构，其竖向挠度容许值，可与有关部门协商确定。

第1.1.6条桥跨结构应设预拱度，其值等于结构重力和1/2静活载产生的竖向挠度和，起拱应做成平顺曲线。

如桥面在竖曲线上，预拱度应与竖曲线纵坡一致。

当结构重力和静活载产生的竖向挠度不超过跨经的1/1600时，可不设预拱度。

第1.1.7条设计钢梁时，应分析施工吊装和调整支座等受力状况，起顶设施及结构本身都应按起顶重力增加30%验算。

表1.1.4 容许挠度值结构形式容许挠度值简支或连续桁架L/800简支或连续板梁L/600梁的悬臂端部L/300悬索桥L/400第二节一般规定（Ⅰ）材料第1.2.1条钢桥所用的主要材料为：一、主体结构符合国标（GB）1591-79要求的16锰钢(16Mn)或其他使用于桥梁的普通低合金钢。

符合国标（GB）1591-79要求的3号钢(A3)或其他使用于桥梁的普通碳素结构钢。

二、铸件符合国标（GB）1591-67要求且不小于铸钢-25II（ZG25II）的碳素钢。

16锰钢(16Mn)或其他使用于桥梁的普通低合金钢。

三、第1.2.2条用以制造高强螺栓、粗制螺栓和铆钉的主要钢材为：第1.2.3条用以焊接的材料为：第1.2.4条钢材的弹性模量规定如下：弹性模量E 2.1x105Mpa剪切模量G 0.81x105MPa悬索桥的钢丝绳弹性模量，当缺乏资料时，可取1.6x105Mpa（Ⅱ）材料的允许应力及其提高系数第1.2.5条钢材的容许应力规定如表1.2.5。

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。

钢结构桥梁钢箱梁的计算与应用分析摘要：随着我国国民经济的迅速发展，在国家的大力支持下钢铁冶炼技术在逐步的提高，加上设计、施工水平的提升，带动了钢材在公路、市政桥梁方面应用与普及，带动了钢结构桥梁制造技术的进步。

本文对钢箱梁主梁纵向体系和横向体系的分析验算以及钢箱梁尺寸的拟定分别进行了简要的说明分析，针对钢结构桥梁的特点和发展方向进行了论述。

关键词：钢结构；钢箱梁；计算；模型；应用引言：钢材在我国土建及交通工程上的应用已经有一百多年的历史，而国内从90年代便逐渐涌现了一些知名的钢结构桥梁，如坐落于天津的解放桥建成于1902年，上海的白渡桥于1907年建成通车，以及于1937年由知名桥梁大师茅以升主持建造的钱塘江大桥。

一、钢结构桥梁的特点1、钢桥的优点钢桥保留了大多钢材自身拥有的一些特性，比如材质均匀：钢材组织较为均匀，基本上接近于各向同性均质体，钢材为理想的弹塑性材料。

钢桥相比混凝土桥、石拱桥等桥型其自重较轻。

制造安装方便，工厂内并不需要大量的材料比如脚手架和模板等，也正是由于钢材的上述原因，故而可以减少钢桥施工的时间，相比钢筋混凝土桥梁减少了混凝土养护的时间，可以较为行之有效的缩短工程工期。

钢桥采用无支架施工，相比混凝土桥型众多的满堂支架施工，可以实现无障碍跨越铁路、高速公路、城市交叉口等。

其塑性和韧性好，具有可焊性和密封性，耐热性较好，污染少、环保；可重复利用有利于可持续发展。

2、钢桥的缺点由于钢材的特性，造成钢桥的耐火性及耐腐蚀性较差，钢结构在潮湿或者某些具有腐蚀介质的环境中，容易生锈，故而造成钢桥最为显著的特点之一，需要定期的养护，从而造成后期管理费用和工程造价的增加。

二、钢箱梁主梁纵向体系分析验算1、第一体系应力验算（主梁体系）可采用结构有限元计算程序Midascivil、桥梁博士等进行结构计算。

结构分析施工阶段按如下划分，第一阶段为在支架上焊接钢梁，完成天数为7天；第二阶段关于桥面铺装及护栏的施工，完成天数为14天；第三阶段，运营阶段完成天数为1000天；进行持久状况正常使用极限状态主梁验算。

桥梁钢-混凝土组合结构是用钢结构和混凝土结构相结合的建筑结构，在桥梁建设中得到了广泛应用。

这种结构把钢结构的高强度、刚度和施工方便性和混凝土结构的耐久性、防火性和隔音隔热性结合起来，形成了一种新型的桥梁结构体系。

下面，我将详细阐述桥梁钢-混凝土组合结构设计原理。

一、钢桥面板上的钢筋混凝土板的使用
采用钢性能优异，刚性好的钢板，把其的上下表面分别用钢筋混凝土板进行封闭，使其构成钢筋混凝土组合钢板，这样钢-混凝土组合结构既继承了钢板的刚性好、不劣化，变形小的优点，又有了钢筋混凝土中的防火，防腐蚀，抗冲击等优点。

二、桥梁梁身钢-混凝土组合结构方案
梁身钢-混凝土组合结构采用了钢筋混凝土板固定在钢板上构成组合梁，将钢结构和混凝土结构结合紧密，钢板的强度和刚度大、重量轻，使得混凝土梁体和斜撑等部件受到的荷载减小，起到一种很好的支撑作用。

三、桥梁下部基础设计
桥梁下部基础承受桥梁自重和行车荷载，应采用钢筋混凝土或普通混凝土构造，并用波形钢截面做基础柱底端斜向牵拉成底部耳板用高强度螺栓固定在铸铁墩上，加强局部破坏的稳定性。

四、桥墩外形与基础独立设计
桥墩外形开放式设计，立面采用平整和倾斜相间的线条，美观大方，基础是混凝土斜桩式墩或钢球墩，直径较小，占地面积小，经济性较强。

采用钢-混凝土组合梁连梁桥和中连拉桥为桥型，使得桥面平整、成型美观，且便于施工，同时还能起到一定的防震效果。

桥梁钢-混凝土组合结构的优点是强度、刚度好，重量轻，施工方便，且具有良好的抗震性能和安全性。

同时，该结构还具有防火、耐腐蚀、服役年限长等优点。

这种设计原则为桥梁建设提供了新思路，未来还将有更广泛的应用。

常用钢材牌号及用途我国钢材牌号表示方法概述：钢的牌号简称钢号，是对每一种具体钢产品所取的名称。

我国的钢号表示方法，根据国家标准《钢铁产品牌号表示方法》（GB221-79）中规定，采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。

即：1）钢号中化学元素采用国际化学符号表示，例如Si、Mn、Cr等。

混合稀土元素用RE或Xt表示；2）产品名称、用途、冶炼和浇注方法等，一般采用汉语拼音的缩写字母表示，见表：GB标准钢号中所采用的缩写字母及其涵义名称汉字符号字体位置屈服点屈 Q 大写头沸腾钢沸 F 大写尾半镇静钢半 b 小写尾镇静钢镇 Z 大写尾特殊镇静钢特镇 TZ 大写尾氧气转炉（钢）氧 Y 大写中碱性空气转炉（钢）碱 J 大写中易切削钢易 Y 大写头碳素工具钢碳 T 大写头滚动轴承钢滚 G 大写头焊条用钢焊 H 大写头高级（优质钢）高 A 大写尾特级特 E 大写尾铆螺钢铆螺 ML 大写头锚链钢锚 M 大写头矿用钢矿 K 大写尾汽车大梁用钢梁 L 大写尾压力容器用钢容 R 大写尾多层或高压容器用钢高层 gc 小写尾铸钢铸钢 ZG 大写头轧辊用铸钢铸辊 ZU 大写头地质钻探钢管用钢地质 DZ 大写头续表：电工用热轧硅钢电热 DR 大写头电工用冷轧无取向硅钢电无 DW 大写头电工用冷轧取向硅钢电取 DQ 大写头电工用纯铁电铁 DT 大写头超级超 C 大写尾船用钢船 C 大写尾桥梁钢桥 q 小写尾锅炉钢锅 g 小写尾钢轨钢轨 U 小写头精密合金精 J 大写中耐蚀合金耐蚀 NS 大写头变形高温合金高合 GH 大写头铸造高温合金 K 大写头3）钢中主要化学元素含量（%）采用阿拉伯数字表示。

2．2 我国钢材牌号表示方法分类具体说明：在此是以钢材的用途分类作为表示方法分类的基础：1）碳素结构钢：表示方法：Q+数字+（质量等级符号）+（脱氧方法符号）+（专门用途的符号）①钢号冠以“Q”，代表钢材的屈服点；②“Q”后面的数字表示屈服点数值，单位是MPa。

钢桥设计规范钢桥设计规范是指在设计钢构桥梁时，需要遵守的一系列标准和规范。

以下是一份简要的钢桥设计规范，共计1000字。

1. 强度设计规范钢桥的强度设计需要符合相关规范，如GB 50017-2017《钢结构设计规范》。

根据桥梁的不同使用要求和跨径，采用相应的强度设计方法，确保桥梁在使用过程中的稳定性和安全性。

2. 荷载设计规范在设计钢桥时，需要考虑各种荷载的作用，如自重、活载、风荷载、地震荷载等。

根据GB 50009-2012《建筑结构荷载规范》和JTG/T 3360-2018《公路桥梁及涵洞设计规范》，确定合理的荷载组合和荷载分布。

3. 断面设计规范钢桥的断面设计需要符合相关规范，如GB 50017-2017《钢结构设计规范》和JTG/T D11-2014《公路桥涵概要设计规范》。

根据荷载和跨径，选择合适的断面形式，同时考虑刚度、抗弯承载力、抗剪承载力等因素。

4. 防腐设计规范钢桥的防腐设计是非常重要的，可采用喷涂、热浸镀锌、热喷镀锌等方法进行防腐处理。

同时，应根据环境条件和使用要求，选择合适的防腐等级和防腐材料。

具体的规范参考GB 50017-2017《钢结构设计规范》和JTG/T D11-2014《公路桥涵概要设计规范》。

5. 桥面系设计规范桥面系是指桥梁的上部结构，包括桥面铺装、人行道、栏杆等。

钢桥的桥面系设计应符合相关规范，如JTG D60-2015《公路桥梁设计细则》和JTJ 041-97《公路桥面铺装设计规范》。

根据桥梁的使用要求和荷载，确定合适的桥面铺装材料和结构形式。

6. 疲劳设计规范钢桥在使用过程中，容易受到疲劳损伤的影响，因此需要进行疲劳设计，确保桥梁的抗疲劳性能。

疲劳设计规范可参考JTG/T 3360-2018《公路桥梁及涵洞设计规范》和GB/T 13793-2016《构筑物疲劳设计与评定规范》。

7. 桥墩设计规范钢桥的桥墩设计应符合相关规范，如GB 50009-2012《建筑结构荷载规范》和JTG/T D11-2014《公路桥涵概要设计规范》。