9 钢桥面板计算理论【精品课件】.ppt

现代钢桥-桥面结构
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克

• 联结系
2.1 钢板梁桥的类型及构造特点 上承式钢板梁桥上部结构
• 联结系
2.1 钢板梁桥的类型及构造特点 上承式钢板梁桥上部结构：桥面
• 一般采用明桥面
• 由桥枕、护木、正轨、护轨等组成
2.1 钢板梁桥的类型及构造特点 下承式钢板梁桥上部结构
• 主梁
• 联结系
• 桥面系 • 桥面及支座
• 结合梁截面上在混凝土板重心处的内力
NT ,b T TEb Fb
• 在此内力作用下，钢梁的应力
T , st
1 ab yi N T ,b F I i i
3.5 结合梁徐变、温差及收缩产生附加应力 混凝土随着时间的推移产生干燥收缩，在结合 梁中产生收缩应力。
• 箱形截面梁的顶板由纵、横肋加强。这种用互相垂 直的纵肋和横肋加强的钢板，在纵、横两个方向上 具有不同的抗弯刚度，其力学性质和在两个垂直方 向上具有不同弹性模量的板相似，这种具有”正交异 性”的板称为正交异性板。
4.4 正交异性钢桥面板 正交异性板
• 纵肋截面的基本形式为开口式和闭口式两种
4.6 扁平钢箱梁 抗扭、抗弯惯矩大，抗风能力好，过去主要用 于悬索桥。
顶板和底板通常均采用U形纵肋加强
箱室内不设中间腹板，横隔板间距较小 横隔板通常采用实腹式 连接板、隔板、竖向加劲肋、横向加劲肋
4.7 钢箱梁结构分析方法概述 在竖向荷载和横向荷载作用下，箱形梁是按空 间结构承受外力。 箱梁截面采用正交异性钢桥面板和带加劲肋的 薄钢板组成，充分发挥薄钢板的力学性能特点， 有利于焊接。

3.5 结合梁徐变、温差及收缩产生附加应力 混凝土承受应力，会产生徐变，从而使结合梁 内力产生重分布

桥梁设计与建设程序
1. “预可”阶段 •着 重 研 究 建 桥 的 必 要 性 和 宏 观 经 济 上 的 合 理 性 。
2. “工可”阶段 •研究制订技术标准,提出多个桥型方案 ,并估算造价,基本落实资金来源和投资回 报等问题。
3. 方案设计____确定设计方案。 4. 技术设计
•对重大技术问题进行探讨 ,完善桥型方案,修正概算。 5. 施工图设计
计算得： ① D9-1.OUT (输入数据、恒载作用下主梁的位移、单元杆端力数据等) ② D9-1.FIG (图形文件) ③ D9-1.DED (恒载内力数据文件) ④ D9-1.DA2 (影响线数据文件)
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桥梁计算示例（结构自重效应计算）
➢ 利用WORD、EXCEL软件对计算结果进行整理。 ➢ 采用图形和表格的形式进行整理，如：主梁结构自重效应的计算结果。
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斜拉索张拉计算
➢ 第6种荷载可以用于斜拉桥中已知斜拉索的张拉延伸量的张拉计算中。
➢ 这时,q值为已知的张拉延伸量。
•
输入格式为：i,6,-q,0,0
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斜拉索张拉计算
➢ 如果已知张拉力增量(PV),要计算结构在该索力增量作用下的位移和内力增 量,
➢ 可把它作为一种非结点荷载的形式来考虑。
•进行详细的结构计算,绘制施工详图, 编制预算。
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毕业设计的步骤
配 筋 计 算
方案比选
尺寸拟定
结构自重效应计算
汽车、人群荷载内力计算
作用效应组合
否 验算是否满足要
求是 绘制施工图纸
整理设计计算书 第2页/共40页
一、桥梁设计方案的比选
➢ 桥梁设计方案的比选和确定可按下列步骤进行。 1. 明确各种标高的要求 2. 桥梁分孔和初拟桥型方案草图 3. 方案初筛 4. 详绘桥型方案 5. 编制估算或概算 6. 方案选定和文件汇总

跨学科合作
与结构工程、材料科学、计算机科学等多学 科交叉融合。
智能化制造
数字化设计、自动化生产和智能化运营。
挑战
技术创新、成本控制、环境保护和社会接受 度等。
THANKS
感谢观看
经济合理
在满足防腐要求的前提下 ，应考虑成本效益，选择 性价比高的防腐方法。
防腐材料与涂装工艺
防腐涂料
选择具有良好耐候性、防 腐蚀性能的防腐涂料，如 环氧富锌底漆、聚氨酯面 漆等。
涂装工艺
根据防腐要求和实际情况 ，制定合理的涂装工艺流 程，包括预处理、涂装、 固化等环节。
涂层结构
根据腐蚀环境和使用条件 ，设计合理的涂层结构， 包括底漆、中间漆和面漆 等层次。
实例
南京长江大桥、上 海卢浦大桥、美国 金门大桥等。
技术创新与改进
高强度钢材的应用
提高桥梁的承载能力和耐久性。
新型连接技术的研发
如焊接、栓接和混合连接方式。
防腐与防火技术的进步
提高钢结构桥梁的使用寿命和安全性 。
智能化监测和维护系统
实时监测桥梁状态，实现预防性维护 。
未来发展趋势与挑战
绿ห้องสมุดไป่ตู้环保
降低能耗和材料消耗，推广可再生资源利用 。
02
钢结构桥梁的设计与构造
设计原则与流程
总结词
设计原则、流程
详细描述
钢结构桥梁的设计应遵循安全、经济、适用、美观的原则，同时要满足结构、施 工和使用等方面的要求。设计流程一般包括初步设计、技术设计和施工图设计三 个阶段，每个阶段都有相应的设计内容和要求。
结构分析方法
总结词：分析方法
详细描述：钢结构桥梁的结构分析方法主要有有限元法和有限差分法等数值分析 方法，以及试验和观测等实验方法。这些方法可以对桥梁的整体和局部进行详细 的结构分析和评估，为设计提供依据和优化建议。

1 2 2 tu E su G u dxdy 2 1 2 2 Vsb tb E sb G b dxdy 2 Vsu
1.3 变厚度长悬臂板计算示例(自学) 1.4 考虑箱梁畸变影响的长悬臂板变截面带边梁的悬臂行 车道板计算
通过引入考虑梁畸变影响的悬臂板根部的抗弯弹簧刚度 k3 及边 梁抗弯刚度 k1 及抗扭刚度 k2 解决长悬臂板变截面带边梁的悬臂行车 道板计算问题.
对于无边梁的情况,可得:
mx PA0
2.2.4 常截面与变截面畸变控制微分方程的推导
1.U的极值条件 l ' '' 如果总势能U的表达式为:U 0 F ( z, 2 , 2 , 2 )dF 根据欧拉-拉格朗日条件式,U取得极值的必要条件为:
F d F d 2 F ' dz2 '' 0 2 dz 2 2
2.示例(自学)
2.2 薄壁箱梁的畸变
2.2.1 畸变微分方程的基本未知量 用能量-变分法推导单室梯形箱梁畸变微分方程,并利用“板梁框 架” 的概念,此法只有一个基本未知量即截面角点的畸变角 2.2.2 畸变荷载的分解 作用在箱梁上的任何偏心荷载均可分解成对称荷载和反对称荷 载,而后者可以再分解为刚性周边不变形的纯扭转荷载和自相平衡的 畸变荷载.具体结果如下: M M Pa
4.边界条件的讨论
在工程上,常用的边界条件有: (1)支点为刚性固定支承 0, ' 0 (2)简支梁端部设置刚性横隔梁时,要求 0, '' 0 (3)自由悬臂端且无横隔梁时,要求 '' 0, ''' 0 5.几点建议 (1)常截面畸变应力可用弹性基础梁比拟法求解. (2)变截面畸变应力也可用弹性基础梁比拟法求解.但需结合加权残数 法的配点原理获得近似解. (3)根据不同边界条件,r2的取值可按建议的形式 2.2.5 用弹性地基梁比拟法求解常截面箱梁的畸变应力 '''' EJB 2 a1 sin P4 与弹性 由于常截面箱梁畸变控制微分方程 EJ A 2 地基梁挠曲的控制微分方程 EIb y '''' Ky ,q 具有完全相似的表达式,因此

单跨箱梁 960 Q345E
焊接 焊接
14 2000 芜湖长江大桥 公铁 低塔斜拉 三跨桁梁 312 14MnNbq 焊接 栓接
• 按力学图式分 本章内容: 我国钢桥的发展概况，钢桥的主要类型、钢桥所用材料，大跨度钢桥连接和疲劳问题。
屈服强度 340MPa，可焊接最大板厚 50 mm
影响钢桥疲劳强度的外因—疲劳应力幅
钢桁架桥
1890年苏格兰福思桥， 主跨520米的铁路悬臂桁架桥
钢桁架桥
港大桥（ ）
钢桁架桥
外白渡桥（上海）
钢桁架桥
三堆子金沙江桥 四川
钢箱梁桥 高强度钢、焊接技术、薄壁结构计算理论
截面形式：矩形、梯形
箱形梁：闭口的薄壁结构，薄壁结构理论计算
1850年英国建成第一座铁路钢箱梁桥Britinnia 桥
易于发生疲劳破坏的部位
• 钢桁梁主桁杆件栓接接头处 • 桥面系纵梁竖向加劲肋角焊缝下端焊趾处 • 钢板梁主梁变截面盖板端部焊缝处 • 主梁变截面附近竖向加劲肋角焊缝下端焊趾处 • 平纵联节点板与竖向加劲肋或腹板连接焊缝处
1.6 大跨度钢桥疲劳问题
影响钢桥疲劳强度的外因—疲劳应力幅
• 焊接受拉或以受拉为主构件：按应力幅控制设计 • 焊接受压或以受压为主构件：按最大应力控制设计 • 非焊接结构受拉构件：按应力幅控制设计 • 非焊接结构拉压构件：按最大应力控制设计
• 国标钢桥用钢
– Q235q、Q345q、Q370q、Q420q – A、B、C、D、E五个等级
1.4 钢桥所用材料 钢桥用材最多的是钢板，要求材料属性有
• 强度 • 塑性 • 低温冲击韧性 • 冷弯性能 • 可焊性 • 抗疲劳性能 (承受动荷载)
1.5 大跨度钢桥连接的若干问题 高强度螺栓连接转向焊接连接