钢桥与组合结构桥梁-1

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。

钢桥与组合结构桥梁(2016)5 钢板梁和钢箱梁任课教师: 卫星西南交通大学土木学院5 钢板梁和钢箱梁5.1 钢板梁桥特点5.2 钢板梁桥计算5.3 钢箱梁桥特点✓定义：钢板梁桥是指由钢板焊接、栓接或铆接，形成工字型的实腹式钢梁作为主要承重结构的桥梁。

✓适用范围：中小跨径(铁路：<40m、公路: 50～80m)钢板梁桥的特点构造简单架设方便、快速(可整孔架设)养护量大、噪音大钢板梁桥的分类1.从行车方式分：上承式板梁和下承式板梁；从连接方式：铆接板梁、全焊板梁和栓焊板梁。

2.铁路钢板梁标准设计：上承式钢板梁跨度为24m、32m，是全焊梁设计；40m的是栓焊梁设计；下承式栓焊钢板梁跨度为20m、24m、32m、40m四种。

简支钢板梁桥的经济跨径一般在40m以下,连续钢板梁桥的经济跨径可以达到60m 。

钢板梁桥的分类3 按主梁截面形式•工字钢和H形钢：构造简单，造价低、尺寸小、跨度小。

•焊接工形梁：上下翼板和腹板焊接而成。

结构简单、受力明确，连接方便、单个构件重量轻。

焊接工字钢的抗扭刚度和横向抗弯刚度小，横向失稳问题突出。

钢板梁截面形式5.1 钢板梁桥特点与构造铁路上承式板梁桥的组成和构造承重结构（主梁）、桥面、联接系、支座；没有道桥结构（桥面系）。

其中：承重结构（主梁）：两片工字钢组成；桥面：桥枕、正轨、护轨、护木、钩螺栓组成；联接系：上平纵联、下平纵联、横联、横撑组成。

上承式板梁桥的组成和构造上承式板梁分解几个平面主梁、上平纵联、下平纵联上承式板梁桥面（桥枕、正轨、护轨、钩螺栓、护木）上承式板梁桥面的钩螺栓与主梁的连接,主梁竖向加劲肋与主梁上翼缘和腹板的连接上承式板梁构造要求主梁（两片）由翼缘、腹部以及加劲肋组成；两主梁的中心矩不小于跨度的1/15，且不小于2.2m。

对翼缘腹板加劲肋构造要求如下：①翼缘主梁截面承受弯矩能力大致符合弯矩图，节省钢材，主梁做成变截面，可以采用一块或两块钢板，通过调整翼缘的宽度和厚度实现主梁的变截面，截面变化时应采用斜坡过渡。

2014.7.18 靖江钢桥与组合结构桥梁吴冲同济大学桥梁工程系Tel.021－65981817cwu@同济大学课程2014.7.18 靖江同济大学吴冲Tongji University, Wu Chong 11. 总体设计☞横截面布置槽形钢梁组合梁桥◆可采用较大的主梁间距，大跨度组合梁可采用1～2根主梁的结构形式。

◆当主梁腹板间距大于6m 时，混凝土桥面板可支承于横梁或横隔板之上。

◆陆路运输时，钢梁宽度控制在3.6m 以内，不得以时不超过6m ，否则需要将主梁分成便于制作和运输的构件单元，并且桥址现场需要具备拼装和焊接的条件。

2014.7.18 靖江小跨径组合梁应用☞上部结构22014.7.18 靖江32014.7.18 靖江4 2014.7.18 靖江51.2014.7.18 靖江同济大学吴冲Tongji University, Wu Chong6第一节2014.7.18 靖江同济大学吴冲Tongji University, Wu Chong7第一节2014.7.18 靖江同济大学吴冲Tongji University, Wu Chong8第一节2014.7.18 靖江同济大学吴冲Tongji University, Wu Chong9第一节2014.7.18 靖江同济大学吴冲Tongji University, Wu Chong10第一节☞横断面布置2014.7.18 靖江同济大学吴冲Tongji University, Wu Chong11第一节☞纵梁2014.7.18 靖江同济大学吴冲Tongji University, Wu Chong12第一节☞边纵梁2014.7.18 靖江同济大学吴冲Tongji University, Wu Chong13第一节☞横梁2014.7.18 靖江同济大学吴冲Tongji University, Wu Chong14第一节☞支座2014.7.18 靖江同济大学吴冲Tongji University, Wu Chong15第二节☞钢箱主梁构造由顶板、底板、腹板焊接成闭口截面，箱内设置横隔板和纵横加2014.7.18 靖江同济大学吴冲Tongji University, Wu Chong163.☞槽形截面组合梁梁高与用钢量的关系2014.7.18 靖江2014.7.18 靖江3. 2017/1/1318槽形截面组合梁梁高与挠度的关系应力控制设计时，活载挠度均满足要求。

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。

钢桥、组合梁桥-midas操作例题资料-钢混组合梁Civil＆Civil Designer⼆、钢混组合梁操作例题资料1⼯程概况本桥为某⾼速路联络线匝道桥中的⼀联，桥宽6m。

上部结构采⽤38+33.5+37.5m钢混组合连续梁，下部结构桥墩为柱式。

主梁为单箱单室，梁⾼3.5m，预制⾼3.1m，钢箱底板厚50mm，上翼缘板厚50mm，腹板厚20mm，布置加劲肋。

钢材均采⽤Q345，分4段预制后现场采⽤⾼强螺栓拼接。

钢箱顶部混凝⼟桥⾯板厚0.2m，承托⾼0.2m，抗剪界⾯为c-c，采⽤C50混凝⼟现浇；横隔板等设置距离详见图2所⽰。

图1.1-1 钢箱梁构造图（⼀）钢混组合梁操作例题资料图1.1-2 钢箱梁构造图（⼆）2 建模步骤2.1定义材料特性>材料特性值>材料图2.1-1 材料定义图2.1-2 材料数据《公路钢混组合桥梁设计与施⼯规范》（JTG/T D64-01-2015）桥梁设计，需要定义组合材料，选择规范“JTG D64-2015(S)”。

2.2定义截⾯特性>截⾯特性值>组合梁截⾯组合梁截⾯⽀持“钢-箱型（Type1）”、“钢-I 型（Type1）、“钢-槽型（Type1）” 、“钢-箱型（Type2）、“钢-I 型（Type2）、“钢-槽型（Type2），共六种。

截⾯中可任意设置纵向加劲肋，⽀持“平板”、“T 形”、“U 肋”三种类型，截⾯特性值考虑了纵向加劲肋的影响。

图2.2-1 截⾯数据按照界⾯内辅助⽰意图，输⼊混凝⼟板和钢箱梁各段距离，顶底板、腹板厚度等。

输⼊Es/Ec（钢与混凝⼟弹性模量之⽐）、Ds/Dc（钢与混凝⼟容重之⽐）、Ps（钢梁泊松⽐）、Pc（混凝⼟板泊松⽐）、Ts/Tc（钢与混凝⼟线膨胀系数之⽐）。

点击“截⾯加劲肋”，进⾏加劲肋设置。

点击“定义加劲肋”，定义加劲肋尺⼨，设置加劲肋布置位置及间距。

图2.2-2 加劲肋布置数据图2.2-3加劲肋截⾯数据2.3 建⽴结构模型导⼊DXF⽂件：Civil图标>导⼊>AutoCAD DXF⽂件曲线桥梁可以通过导⼊CAD线形的⽅法建⽴单元节点。

2014上海钢桥与组合结构桥梁第七章钢桁梁桥吴冲同济大学桥梁工程系Tel.021－65981817cwu@同济大学桥梁系本科课程同济大学吴冲Tongji University, Wu Chong 12014上海第一节概述一、钢桁梁的组成1、分类：按桥面位置的不同分为上承式桁梁桥、下承式桁梁桥、和双层桁梁桥2、组成：由主桁、联结系、桥面系及桥面组成（一）主桁它是的主要承重结构，承受竖向荷载。

主桁架由上、下弦杆和腹杆组成。

腹杆又分为斜杆和竖杆；节点分大节点和小节点；节间距指节点之间的距离。

同济大学吴冲Tongji University, Wu Chong22014上海第一节概述（二）联结系1、分类：纵向联结系和横向联结系2、作用：联结主桁架，使桥跨结构成为稳定的空间结构，能承受各种横向荷载3、纵向联结系分上部水平纵向联结系和下部水平纵向联结系；主要作用为承受作用于桥跨结构上的横向水平荷载、横向风力、车上横向摇摆力及离心力。

另外是横向支撑弦杆，减少其平面以外的自由长度。

4、横向联结系分桥门架和中横联；主要作用为是增加钢桁梁的抗扭刚度。

适当调节两片主桁或两片纵联的受力不均。

同济大学吴冲Tongji University, Wu Chong32014上海第一节概述（三）桥面系1、组成：由纵梁、横梁及纵梁之间的联结系2、传力途径：荷载先作用于纵梁，再由纵梁传至横梁，然后由横梁传至主桁架节点。

（四）桥面桥面是供车辆和行人走行的部分。

桥面的形式与钢梁桥及结合梁桥相似。

同济大学吴冲Tongji University, Wu Chong42014上海第一节概述二、主桁架的图式及特点（一）、主桁架的常用类型（二）主桁架的主要尺寸先确定桥梁跨度，再确定主桁架的主要尺寸包括：桁架高度、节间长度、斜杆倾角和两片主桁架的中心距。

1、主桁高度（1/8∼1/10）L（1/7∼1/8）L上承式（1/5.5∼1/8）L（1/7∼1/10）L（1/5~1/6.5）L1/7L下承式多边形桁架平行弦桁架多边形桁架平行弦桁架公路桥铁路桥桥型同济大学吴冲Tongji University, Wu Chong52014上海第一节概述3、斜杆倾角2、节间长度铁路钢桥：中、小跨径的桁架，上承式桁架的节间长度一般为3~6m ，下承式桁架的节间长度一般为6~10m ，跨径较大的下承式桁架节间可达12~15m 。

钢-混组合结构在各种桥梁应用分析引言最近的二十余年，全球发生了许多次大地震，造成了非常惨重的生命财产损失，地震灾害的共同特点是：由于桥梁工程遭到严重破坏，切断了震区交通生命线，造成救灾工作的巨大困难，使次生灾害加重，导致了巨大的经济损失。

据统计，在世界上发生7级以上毁灭性大地震灾害中，以热轧H型钢为主的钢结构建筑受害程度最小，因此若用于设计桥梁上部结构弹塑性减震限位阻尼器，具有很大的潜力和广阔的应用前景。

一、钢-混组合结构梁桥优势钢-混凝土组合梁，通过较为简单的处理方式综合了混凝土梁和钢梁的优势。

组合梁保留受压区的混凝土翼板，受拉区则只配置钢梁，二者之间通过抗剪连接件组合成整体。

这样，既不会产生混凝土受拉开裂的问题，也不会因钢梁受压侧刚度较弱而发生失稳，同时还具备较高的刚度和较轻的自重。

钢-混凝土结合梁桥在中等跨度（20～90m）桥梁中已在世界各地广泛应用。

它的主要优点是：组合结构桥梁可以充分合理地发挥钢与混凝土两种材料的各自优势，可以最大程度地实现工厂化制造，减少现场操作，场地清洁较有保证，钢材部分可回收利用，有利于环保、节能，且具有整体受力的经济性与工程质量的可靠性。

与钢桥相比有：节省钢材；降低建筑高度；减少冲击，耐疲劳；减少钢梁腐蚀；减少噪音；维修养护工作量较少等。

与混凝土桥相比有：重量较轻；制造安装较为容易；施工速度快、工期短等。

二、钢-混组合结构在各种桥梁中的应用钢混组合结构桥梁种类繁多，但总的来说可以分为两类：第一类是在同一截面内采用钢与混凝土两种材料，通过剪力连接件来实现钢与混凝土的共同作用，称为组合梁，也有学者称之为结合梁：另一类是在桥梁的各个部位分别采用混凝土梁、钢梁以及组合梁的两种或三种形式，通过结合段来连接不同材料的部位，一般称之为混合梁。

具体到各种桥型，则可以大致分为以下几种：1、组合钢板梁桥。

通过连接件把工字形钢板梁与混凝土桥面板组合起来，使钢板梁的抗弯刚度大幅度提高，从而能减小梁高，增大跨径。