2023年中南大学钢桥作业题库.doc
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钢桥主观题作业 作业一: 1、钢桥关键特点是什么?其合用范围怎样? 答:关键长处:和常见其他建筑材料相比,钢材是一种抗拉、抗压和抗剪强度均较高匀质材料,而其重量则相对较轻。因此,钢桥具有很大跨越能力;钢材有良好塑性和韧性,是理想弹塑性体,完全符合目前所采用计算措施和基础概念。因此,钢桥计算对的性好,可靠性高;钢桥构件重量轻,便于运送和拼装,加上便于机械化制造,因此钢桥施工期较短,可立即发挥投资经济效益;钢桥在受到破坏后,易于修复和更换;钢塑性和韧性好,适于承受冲击和 动力荷载,有很好抗震性能。(对于铁路桥梁尤为关键) 关键缺陷:钢材易锈蚀,需要常常除锈、油漆,养护费用高;铁路钢桥采用明桥面时噪声大,不适合用于人口密集 区。 合用范围:由于目前中国钢材紧缺,因此在一般状况下,大、中跨度桥梁才以采用钢桥为主。 2、铁路下承式简支桁架桥横向联结系作用是什么?常见几何图式有哪些? 答:横向联结系作用:承受并传播横向力,增长构造横向抗扭刚度,使桥跨形成空间稳定构造,并使两片主桁受力均匀。 常见几何图式有: 3、对简支梁桥,支座布署原则是什么? 答:一端设置固定支座,一端设置活动支座。对坡道上桥梁,固定支座应设在较低一端。 4、简述正交异性板概念。 答:在钢桥面板(或钢箱梁上翼缘)下布设纵向及横向、开口或闭口加劲肋而形成一种构造。由于加劲肋在平面纵横两个方向正交,又桥面板在两个方向抗弯刚度不同样,故得此名。正交异性板具有很高承载能力,可以明显减轻钢梁自重。 5、斜拉桥关键受力构件有哪些? 漂浮体系斜拉桥是什么意思? 答:斜拉桥关键受力构件有主梁、斜拉索和索塔。在竖向荷载作用下,梁以受弯为主,塔以受压为主,斜索则承受拉力。 对墩塔固结、塔梁分离斜拉桥,若将中间支点支承改为吊索,就称为漂浮体系斜拉桥。它可以减小索塔支点处梁负弯矩,但梁横向变位应加以约束。 6、图示阐明悬索桥构成及各构成部分作用。 答:悬索桥以主缆、桥塔和锚碇为关键承重构件,以加劲梁、吊索和鞍座等为辅助构件。 桥面荷载经加劲梁、吊索传给主缆,再由主缆传至桥塔和两端锚碇。受拉主缆为关键承重构件;桥塔受压,作用是支承大缆;锚碇受拉拔反力,作用是固定主缆端头、防止其走动;加劲梁关键起支承和传播荷载作用;吊索作用是将作用于加劲梁上恒载及活载向主缆传播;塔顶主鞍用作主缆跨过塔顶支承,承受主缆产生 巨大压力并传播给桥塔。 7、栓焊钢桥制造需通过哪些工艺过程? 答:常规钢桥制造包括下列工艺过程:作样、号料、切割、矫正、边缘加工、制孔、组焊、焊接、整形、检查、试装等。 8、已知某单线铁路简支栓焊桁架桥,跨度l = 64m,设计荷载为中活载,主桁尺寸图所示。试计算主桁斜杆A3E4在主力作用下杆件内力。 答:1、恒载内力计算 (1)恒载集度假定 参照已经有设计,取 主 桁 14.5 kN/m 联结系 2.8 kN/m 桥面系 6.8 kN/m 高强螺栓 0.5 kN/m 检查设备 1.0 kN/m 故每片桁梁重p1=(14.5+2.8+6.8+0.5+1.0)÷2 = 12.8 kN/m 桥面重(双侧设钢筋混凝土人行道板)p2=5 kN/m(每片主桁) 故每片主桁所受恒载集度p = p1+ p2=12.8 + 5.0 = 17.8 kN/m 可偏安全地取为p = 18 kN/m (2)影响线面积Ω计算 作出斜杆A3E4影响线,如下图所示。 则影响线最大纵距 影响线加载长度及顶点位置 因此,影响线面积 (3)由于恒载所生内力 2、列车活载内力计算 (1)求换算均布活载k 按加载长度及顶点位置查表求得每片主桁k值 (2)冲击系数 运行动力系数 (3)活载发展均衡系数η值计算 η = 1+(amax - a)/6 对简支桁架梁桥,跨中弦杆(此算例中为弦杆A3A3′)k值最小,故其a值最大。弦杆A3A3′加载长度l=64m,顶点位置α =0.5,查表得k = 45.6 kN/m,故 则对斜杆A3E4 (4)活载所生内力(包括冲击力)为: 3、主力作用下斜杆A3E4内力 计算疲惫时最大内力 作业二: 1、目前钢桥采用连接措施有哪些?什么是栓焊钢桥? 答:钢桥连接指:包括将型钢、钢板组合成杆件和部件,也包括将部件及杆件连接成钢桥整体。 连接措施有:铆接、焊接、栓接。 栓焊钢桥是指工厂(板件)连接采用焊接,工地(杆件)连接采用高强度螺栓连接。 2、下承式桁架桥桥面构造有哪多种形式? 答:有明桥面和道碴桥面两种。 3、钢支座及盆式橡胶支座活动机理分别是什么? 答:钢支座是靠钢部件滚动、摇动和滑动来完毕支座位移和转动功能。盆式橡胶支座是运用橡胶块在三向受力状态下具有流体性质(适度不均匀压缩)来实现转动,依托聚四氟乙烯板和不锈钢板之间低摩擦系数来实现水平位移。 4、主桁杆件截面形式有哪多种?各有何优缺陷? 答:主桁焊接杆件截面形式关键有两类:H形截面和箱形截面。 焊接H形截面由两块竖板(翼板)和一块水平板(腹板)焊接而成。这种截面长处是构造简朴,易于施焊,焊接变形较易控制,安装以便;局限性是截面对x-x轴回转半径比对y-y轴小诸多,当采用H形杆件作压杆时,基础许可应力折减相称大。因此,对内力不很大杆件或长细比相对较小压杆,采用H形截面才是比较合适。 焊接箱形截面由两块竖板和两块水平板焊接而成。其抗扭刚度大,且对两个主轴回转半径相近,在承受压力方面优于H形杆件。不过箱形截面杆件制造较费工,焊接变形也较难控制和修整,因此一般只用于内力较大和长细比较大压杆或拉—压杆件,一般在特大跨度钢桁梁桥中采用。 5、简述下弦杆截面设计环节。 答:下弦杆截面设计关键环节如下: 1)从静强度及疲惫强度入手,求所需净截面积Aj ; 2)根据已经有设计经验,取杆件净截面积Aj为毛截面积Am 0.85倍; 3)选定下弦杆截面形式,根据Am及决定杆件截面外廓尺寸原则,确定杆件宽度b、高度h和板厚δ; 4)计算杆件端部连接所需要螺栓数; 5)算出实际净截面积Aj,进行强度、刚度及疲惫验算,如不满足任一规定,则需重新设计。 6、下承式钢板梁桥合用范围? 答:下承式钢板梁桥由于增长了桥面系,用料较多,制造也费工,且其宽度大,无法整孔运送,更增添了装运和架梁工作量。因此当铁路桥梁需采用板梁桥时,应尽量不采用下承式而采用上承式。 不过,当桥面标高不适宜提高而对桥下净空有规定时,则应考虑采用下承式钢板梁桥。这是由于其有建筑高度h(自轨底至梁底)小长处。 7、和简支桁架桥相比,持续桁架桥有何长处? 答:便于采用伸臂法架设钢梁;具有较大竖向刚度和横向刚度;节省钢材;较易修复。 8、已知某单线铁路简支栓焊桁架桥,跨度l = 64m,主桁图式及尺寸同题63。试计算下弦杆E2E4在纵向制动力作用下杆件内力。 答:解:按对应于下弦杆E2E4在主力作用下时静活载计算。 静活载按最不利位置布署,如下图所示,根据构造力学所述措施, 当三角形影响线顶点左边活载之和Ra和顶点右边活载之和Rb满足下列等式时,即为产生最大杆件内力活载位置。 解得x =10.4m 故桥上静活载总重P =220×5 + 92×30 + 80×(10+10.4) =5492kN 制动力T=0.07P=0.07×5492 =384.4kN 下弦杆E2E4在纵向制动力作用下杆件内力为 作业三: 1、请写出中国已建成最大跨度拱桥、斜拉桥及悬索桥名称、主跨跨度。 答:拱桥:重庆朝天门长江大桥,552m; 斜拉桥:苏通长江公路大桥,1088m; 悬索桥:西堠门大桥,1650m。 2、何为桥面系?其作用是什么? 答:桥面系由纵梁、横梁及纵梁间联结系构成,其作用是支承桥面荷载并将其传给主桁架。 3、对简支桁架桥,为何需设置上拱度? 答:对桁梁桥挠度限制可以改善线路运行质量,但挠度限制过严会给桁梁桥设计带来困难,同步会使高强度钢材使用受到限制。假如在限制挠度同步,再把桁梁桥预先做成向上拱曲线,即预设了上拱度,则较易满足规定。 4、桁架桥怎样进行简化计算? 答:简化计算措施基础原理是:把较复杂空间构造简化为较简朴平面构造,近似考虑各平面构造之间互相作用,按平面构造进行内力计算。将平面内各杆件轴线所形成几何图形作为计算图式,并假定桁架各节点均为铰接。 5、在主桁弦杆附加力计算中采用有车风力还是无车风力?为何? 答:采用有车风力。对弦杆最不利组合一般所有是桥上有车时状况。 6、上承式钢板梁桥主梁采用变截面形式有哪些? 答:跨度较大时,常做成变截面形式,即翼缘在跨中区段变宽或变厚,或采用多层盖板。在截面变化处,沿厚度及宽度方向做成斜坡。 7、已知下弦杆E2E4所受轴力为:主力作用下NⅠ= 3340 kN,横向附加力作用下Nw= 498.9 kN,制动力作用下NT=192.2 kN,试确定E2E4杆件计算内力。 答:解:主力+横向附加力:NⅡ= NⅠ+ Nw=3340+498.9=3838.9 kN (主力控制) 主力+纵向附加力: NⅢ= NⅠ+ NT=3340+192.2=3532.2 kN (主力控制) 所如下弦杆E2E4计算内力取为3340 kN。 作业四: 1、图示铁路下承式简支桁架桥主桁架常见类型,并论述其关键特性。 答:图(a)表达几何图式称为三角型腹杆体系,构造简朴,部件类型较少,适应设计定型化,有助于制造和安装;图(b)桁架称为豪式桁架。在竖向荷载作用下,图(b)竖杆较图(a)竖杆受力大,受压斜杆数量也较多,并且弦杆内力在每个节间所有有变化,因此图(b)采用相对较少;图(c)~图(e)为多种上承式桁梁几何图式。对于中等跨度上承式桁梁桥,其主桁图式常见图(c)而较少采用图(d),这是由于图(d)端竖杆要传播较大支承反力,因此端竖杆用料较多。对于小跨度桁梁桥,也可做成图(e)所示构造型式;对于大跨度(跨度在80 m以上)下承式铁路桁梁桥,曾经采用过上弦为折线形主桁图式,见图(f)。但由于上弦为折线形,杆件和节点类型多,不利于制造、安装和修复,因此,这种图式在中国早已不用了。大跨度下承式桁梁桥,主桁仍可采用图(a)所示三角型腹杆体系;对于特大跨度桁梁,主桁常采用图g)所示再分式或图(h)所示米字型图式。为了兼顾桥梁工厂既有设备(节间长度仍能采用8 m),且斜杆仍需具有合适倾度,则采用图(g)或图(h)可以增大桁高。 2、桥面系纵梁和横梁是怎样连接? 答:在纵梁腹板上设一对连接角钢,和横梁腹板相连,在纵梁上下翼缘上各设一块鱼形板,和横梁及相邻纵梁翼缘相连。 3、支座关键作用是什么?常见支座类型有哪些? 答:支座作用是固定桥跨构造对的位置,将上部构造多种荷载传播到墩台上,并能适应活载、温度变化、混凝土收缩和徐变等原因所产生变位(位移和转角),使上、下部构造实际受力状况符合设计计算图式。 常见支座类型有:钢支座及盆式橡胶支座。 4、什么是横向框架效应? 答:横向框架由横梁、主桁竖杆和横向联结系楣部杆件构成。横向框架效应是指当横梁在竖向荷载作用下梁端发生转动时,竖杆上端和下端均将产生力矩。 5、引入活载发展均衡系数作用是什么? 答:为了保证铁路钢桥在较长时期内能适应机车车辆重量增长需要,设计时必需为现今使用列车活载预留一种发展系数。预留措施是让设计许可应力低于实际能许可应力,也就是有一种预留活载发展倍数n。n=0.2a+1.2,其中a= NP /[(1+μ )Nk ]。 为了使所有杆件n达到相似,就引入了活载发展均衡系数η ,对不同样杆件通过对活载加大不同样η 倍,使各杆均具有相似amax, 相似nmax 。 η=1+(amax-a)/6, 其中: amax 为主桁所有杆件a值中最大者 a = NP /[(1+μ )Nk ] 6、简述竖杆截面设计环节。 答:竖杆又分为立杆和吊杆。 在下承式桁架桥中,立杆不需计算,而采用和吊杆相似截面尺寸;吊杆除受到轴向拉力外,还受到横向框架作用产生弯矩,故吊杆为拉弯构件。其截面设计环节为: 先按主力作用下中心受拉杆件计算出所需截面积及截面尺寸,然后按(主力+附加弯矩)作用下拉弯构件去检算所选截面疲惫强度和刚度。 7、吊杆A3E3和横梁及横向联结系楣杆构成横向框架如下图所示。已知吊杆A3E3截面惯性矩 Is=38200 cm4,横梁截面惯性矩Ib=651000cm4,纵梁作用于横梁上竖向荷载R=873kN,钢弹性模量E=2.06×105MPa。试计算吊杆A3E3下端弯矩值。 解:简支横梁跨中最大弯矩 M=873×1.875=1636.9kN·m μ=(a+b)/B=(5750-1875)/5750=0.674 β=h′/h=5775/(5775+4580)=0.558 横梁在框架面内刚度系数 ib=EIb/B=2.06×1011×651000×10﹣8/5.75=2.33×108N·m 吊杆在框架面内刚度系数 is=EIs/h′=2.06×1011×38200×10﹣8/5.775=1.36×107N·m 故吊杆A3E3下端弯矩值为 作业五: 1、 怎样定义钢桥? 答:一般是指一座桥梁桥跨构造用钢(钢板、型钢、铸件、钢丝作为基础构件)制成,而墩台、索塔等则可用其他材料建造。 2、简支桁架桥怎样实现上拱度设置? 答:上拱度曲线取为恒载和二分之一静活载所生挠度曲线(但方向相反)。上拱度设置时,是让各节间下弦杆长度不变(则纵梁长度就可不变)、腹杆长度不变、斜杆和上弦杆交角不变,而只让上弦杆理论长度加长一点。 3、简述上弦杆截面设计环节。 答:上弦杆截面设计关键环节如下: 1)选定截面形式并估算杆件长细比λ(包括λx 、λy)值; 2)根据估算λx 及λy值,取其较大者查表得到整体稳定许可应力折减系数φ1,则选择杆件毛截面积为 3)根据选择Am,选配构成杆件各板件尺寸,确定杆件宽度b、截面高度h和板件厚度δ值;4)计算所选截面截面特性,进行总体稳定、局部稳定及刚度验算。 4、论述钢箱梁桥关键构造特点。 答:1)为增强钢梁整体性,提高梁体抗失稳能力,沿梁长每隔一定距离需设置横隔板。多数状况下中间横隔板不是一块实心板,而是和箱梁四壁连为一体横向框架。 2)当横隔板间距较大时,为防止受压翼缘局部失稳而需设置横向加劲肋。 3)为保证受压翼缘及腹板局部稳定,在受压区还需设置纵向加劲肋。 5、现代斜拉桥为何要采用密索距? 答:采用密索距有如下长处:主梁中弯矩小;锚固点构造简朴;伸臂施工时所需辅助支撑较少;每根斜索截面较小,斜索制造更换较轻易。 6、简述悬索桥主缆类型及施工措施。 答:悬索桥主缆可采用钢丝绳和平行钢丝束两种形式,前者一般见于小跨度悬索桥,后者则适合用于多种跨度悬索桥。钢丝绳由钢丝捻成股,再由股捻成绳;平行钢丝束先由平行钢丝构成丝股,再由若干丝股构成密实主缆,根据其架设措施可分为空中送丝法和预制平行丝股法。 7、已知某单线铁路简支栓焊桁架桥,跨度l = 64m,主桁图式及尺寸同题63,桥门架图式及尺寸如下图所示。桥上无车时风荷载强度为W =1250 Pa,试计算主桁斜杆A1E0及下弦杆E2E4在横向风力作用下杆件内力。 解: 1、求平纵联弦杆内力 桥上有车时风荷载强度为W ′ = 0.8W =1000 Pa 上、下平纵联所受横向风力分布集度(单位长度上横向风力)分别为ω风上 =[0.5×0.4×H+0.2(h+3.0) ×(1-0.4)] ×W ′(kN/m) ω风下 =[0.5×0.4×H+1.0 (h+3.0) ×(1-0.4)] ×W ′(kN/m) 取 h = 纵梁高+钢轨枕木高 = 1.29 + 0.40 = 1.69m 故 ω风上=[0.5×0.4×11+0.2×(1.69+3.0)×0.6]×1000= 2762.8N/m=2.76kN/m ω风下=[0.5×0.4×11+(1.69+3.0)×0.6]×1000 = 5014N/m=5.01kN/m 则在横向风力作用下下弦杆E2E4内力为 2、桥门架效应 作用在桥门架上风力 腿杆反弯点位置 端斜杆A1E0所受附加弯矩为 端斜杆A1E0所受附加轴力为 下弦杆E2E4所受附加轴力为 第一章绪论 1钢桥分类: 根据关键承重构造受力体系可以分: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、持续梁、悬臂梁 按构造形式: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——设置结实基础 无推力拱(系杆拱)——于拱两端设置拉索或梁 刚构桥:关键承重构造为偏心受压和受弯构件 斜拉桥:高次超静定构造,关键在高塔施工和索力控制 悬索桥:(吊桥),以主揽为关键承重构造,主揽只受拉力 2 钢桥优缺陷: 长处: *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,实际应力和计算值靠近,安全可靠 *适合工业化措施制造,质量可靠,便于运送,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,可回收运用。 缺陷: 动载作用下,疲惫问题突出。 易腐蚀,需要常常检查和按期油漆,维护费用高。 铁路钢桥行车时噪声和振动均比较大。 3钢桥设计一般规定和原则 必需有足够整体刚度、具有必需横向刚度、满足使用阶段受力和工作性能规定,在施工过程中满足应力和变形规定、防腐、疲惫设计、不应有未栓合或未焊合接触部分、应尽量减少构件和零件种类,钢构造构件计尽量原则化,使同型构件能互换、钢桥在安装或检修支座时在构造上应预设可供顶起用构造 4构造内力计算原则 构造构件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)孔减弱影响。为简化计算,可将桥跨构造划分为若干个平面系记录算,但应考虑各个平面系统共同作用和互相影响。平面计算措施中,可以采用荷载横向分布系数考虑桥梁构造空间作用影响。 5钢桥设计计算措施: 许可应力法和半概率极限状态设计法 σ<=γ[σ] σ—构造原则荷载计算应力,荷载组合系数为1 γ—不同样荷载组合许可应力提高系数 [σ]—许可应力,为屈服强度/1.7 6疲惫验算措施: 拉-拉或拉-压(以拉为主)构件 压-拉(以压为主)构件 第三章桥面构造 1钢桥桥面构造构成及各部分作用: *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构成。 *桥道梁:把桥面板上何在传播给主梁作用。 桥面板:直接承受活载并传播给桥道梁或主梁关键构造。 桥面铺装:提供主轮摩擦力,分散荷载,保护主梁。 2桥面板分类: 公路钢桥桥面板构造形式: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 铁路桥桥面形式:明桥面、道碴桥面 3钢桥桥面标高调整措施有哪些: *调整墩台顶面标高。 *钢梁腹板采用不同样截面高度。 *采用变厚度桥面或设置三角垫层。 *根据桥面标高需要桥面板设置不同样高度倒梯形梗肋。 4为何钢桥桥面板强度和裂缝宽度比混凝土桥规定高: *直接承受车轮作用冲击作用,活载比例大,轻易疲惫破坏 *钢桥刚度小,纵梁和主梁刚度差异大,桥面板受力不匀 *板厚和梁高比值小,尺寸误差影响大 *直接承受超重车辆车轮集中荷载,使承受实际荷载不小于设计荷载。 *钢桥易腐蚀 5钢桥面板三个基础构造体系 构造系I:由顶板和纵肋构成构造系当作是主梁(桥梁关键承载构件)一种构成部分,参与主梁共同受力,称为主梁体系。 构造系Ⅱ:由纵肋、横肋和顶板构成构造系,顶板被当作纵肋、横肋上翼缘一部分。构造系H 起到了桥面系构造作用,把桥面上荷载传播到主梁和刚度较大横梁,称为桥面体系 构造系Ⅲ :本构造系把设置在肋上顶板当作是各向同性持续板,这个板直接承受作用于肋间轮荷载,同步把轮荷载传播到肋上,称为盖板体系。 第四章钢板梁桥 1钢板梁构成及各部分作用: *构成:主梁、横向联结系,纵向连接系,桥面系构成,形成格子梁体系。 *主梁:整个桥梁承重作用,把荷载传播给支座。 *横向联结系:把各个主梁连接成整体,起到荷载横向分布、防止主梁侧向失稳作用。有实腹式梁和空腹式桁架形式。 *纵向联结系:桁架式构造,作用是加强桥梁整体稳定性、和横梁共同承担横向力和扭矩作用。 *桥面系:把桥面荷载传播到主梁和横梁。 2铁路桥确定主梁中心距d时考虑原因: *桥枕或RC桥面合理跨度—d为1.8~2.5m *桥跨构造横向抗倾覆规定,d不能太小。 *桥梁横向刚度规定:d>=L/20 *下承式板梁桥下净空规定(4.88m) *整孔施工架设时宽度规定。 3铁路梁高制定时考虑原因: 主梁梁高设计规定: *用钢量最省 *主梁竖向挠度满足规定 *腹板宽度为常规轧制钢板尺寸,防止拼接或裁剪 *桥跨建筑高度最小 *满足运送规定 *相近跨度尺寸原则化(即采用相似腹板厚度) 4提高腹板稳定临界应力关键措施有: *设加劲肋:更有效 *增长板厚:效果不明显 5纵横向连接系作用: 横向连接系作用: *防止主梁侧倾试问 *起到荷载分派作用 *和主梁及纵向连接系构成空间桁架抵御水平荷载 *桥梁安装架设是主梁定位 *抵御桥梁扭矩 *在桥面板端部起到横向支承作用。 前三作用当横联设置于跨间时有效,后2设置于支撑处有效 纵向连接系作用: *将地震荷载风荷载等水平力传播到支座 *防止主梁下翼缘侧向变形和横向振动 *和主梁及纵向连接系构成空间桁架抵御水平荷载及扭矩 *桥梁安装架设是主梁定位 第五章钢箱梁桥 1钢箱梁关键受力特点: *箱梁受力特点:经典闭口薄壁构造 2钢箱梁构成及各部分作用: 因其横向刚度大,可不设纵连 *关键由主梁,横向连接系和桥面系构成。 *主梁:整个桥梁承重作用,把荷载传播给支座。 *横向联结系:把各个主梁连接成整体,起到荷载横向分布、防止主梁侧向失稳作用。 *桥面系:把桥面荷载传播到主梁和横梁。 纵梁:1主梁间距较大时,减小砼桥面跨径,2提高钢桥面板刚度 横梁:1对于双箱或多箱,使主梁受力均匀,2支承纵梁或桥面板,3端横梁有效提高桥梁整体抗扭能力和分散支点反力 3横隔板作用及关键形式: *减少钢箱梁畸变和横向弯曲变形,增长整体刚度,分散局部荷载作用。 *类型:中间横隔板:实腹式,框架式,桁架式。 支点横隔板:一般采用实腹式,分为两支座形式和单支座形式 第六章组合梁桥 1剪力连接件分类: *构造形式:刚性:一般采用角钢或槽钢,伸入砼中制止板对梁剪移; 柔性:采用斜钢筋或螺旋钢筋,防止砼板向上脱开; 焊钉:焊接于钢梁翼缘大头螺钉; PBL(开孔钢板连接器)孔中混凝土承担钢梁和混凝土板间错动剪应力。 2连接件承受关键外荷载: *恒载,活载,预应力,混凝土干燥收缩,混凝土板和钢梁间温差等。 第七章刚桁梁桥 1桁梁构成及各部分作用: *构成:主桁、联结系、桥面系、桥面 *主桁作用:关键承重构造,承受竖向荷载,将荷载通过支座传给墩台 *联结系作用:使主桁架联结形成空间稳定构造,承受横向荷载。 分为纵向连接系(上平纵连,下平纵连) 横向连接系(端横联,中横联) *桥面系作用:传播荷载,将两片纵梁连成整体、 *桥面作用:供车辆和行人走行部分 2持续桁梁桥特点: *持续梁最大弯矩比等跨简支梁小,可节省8%~10%钢材; *桥墩上只有一种支座,墩帽所需尺寸较简支梁小; *持续梁横向及横向刚度均比简支梁大,故行车平顺,或同刚度下,持续梁梁高可小部分; *是超静定构造,可调整支座标高来调整杆件内力,使受力均匀 *适合于悬臂拼装或采用纵向拖拉及顶推法安装就位; *局部破坏时,损害相对较小,修复较轻易; *每联常采用两跨或三跨,一般不超过五跨; *二孔持续梁做成等跨,三孔时最佳为7:8:7或做成等跨。 3主桁架几何特点 三角形桁架,适合用于大、中、小各跨径,构造简朴,施工以便、斜杆式形桁架杆件规格多,制造、施工不以便,现已不采、K形桁架杆件规格多连接多纵横梁多,杆件短小轻便、双重腹杆形桁架适合用于大跨径桥梁 4主桁架关键尺寸:桁架高度、节间长度、斜杆倾角、主桁架中心距 5主桁杆件截面形式 H形截面:组装简朴,采用全自动焊轻易矫正焊接变形,螺栓安装以便;截面绕X轴刚度小,用作压杆不经济,平置时腹板必需开泄水孔 箱形截面截面:对X、Y轴刚度大,板厚相对H形薄;组装、焊接、矫正焊接变形、安装螺栓比H形费工费事 6确定主桁杆件外轮廓尺寸需考虑原因 ①同一主桁中各杆宽度b必需一致,便于用节点板相连 ②上下弦杆在各节间高度应尽量一致 ③外轮廓尺寸应兼顾刚度和经济 ④应考虑自动电焊小车在竖板槽内行走 ⑤根据工厂组装胎型和机器样板原则栓线网络布署 7纵梁断缝:减少纵梁轴力,减少横梁水平弯矩。大跨钢桁梁宜将纵梁切断。两断缝间距,不不小于80m。 8桁架节点构造形式及特点: 外贴式节点:构造简朴、拼接以便、弦杆可以持续不停地通过节点 内插式节点:用钢量少、制造复杂,适合用于大跨度桁梁 全焊节点:工地焊缝太多,焊接变形不易控制 9节点强度检算:节点板撕破强度检算、节点板中心竖直截面法向应力和剪应力验算、腹杆和弦杆之间节点板水平截面法向应力和剪应力验算 10桥跨构造横向刚度规定 《铁路桥规》规定:下承式简支桁梁及持续桁梁边跨,其宽度和跨度之比不适宜不不小于1/20, 11节点受力规定及构造规定: 受力规定: *各杆件截面重心线应尽量在节点处交于一点; *主桁杆件所需螺栓数按杆件承载力计算;联结系杆件所需螺栓数按杆件内力计算; *有条件时,杆件进入节点板第一排螺栓数,可少布署多种; *弦杆在节点中心断开时,应用节点板和拼接板连接; *所有杆件尽量向节点中心靠拢,节点板尺寸小; *必需时,在节点板自由地段设置加劲角钢或隔板。 构造规定(制造、安装和养护规定): *节点板形状简朴端正,不得有凹角; *原则节点板,螺栓位置应按机器样板原则栓线网格布署; *同一杆件两端螺栓排列应尽量一致; *工地安装螺栓,均应考虑施工以便; *立柱和上弦杆连接及端节点构造应考虑施工临时荷载; *节点内不得有积水、积尘死角及难于油漆和检查地方。 12活载发展系数n,活载均衡发展系数,定义计算(n,a概念公式): 定义:按设计许可应力[σ]和现行《铁路桥规》中“中—活载”设计钢桥,实际上能承受更高等级活载(一般称为检定活载等级)。这个实际上能承担高等级活载(检定活载)和设计活载比值,称为该桥预留活载发展系数。 1、简述中国外钢桥发展现实状况及特点? 答:目前钢桥采用关键技术有:(1)高强度低合金钢、预应力钢筋、高标号混凝土、聚合物等新材料应用; (2)桥梁上部构造采用正交异性刚桥面板和钢和混凝土组合构造,箱型梁、高次超静定构造(多为持续梁、斜腿钢架、斜拉桥、多种组合体系等); (3)构造设计方面可以针对不同样状况,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、预应力等措施进行连;用悬臂施工(混凝土灌注及多种预制件拼装)及整体架设等措施减低造价并压缩工期. 2、简述钢桥设计计算基础措施和关键计算内容? 答:中国外钢桥设计关键采用许可应力法和半概率极限状态设计法。(1)许可应力法,以弹性设计理论为基础,但该措施不能充足反应不同样荷载记录特性,较大程度依托经验,它将逐渐被一概率记录和可靠度理论为基础概率极限设计法所替代。(2)办概率极限设计法,根据不同样荷载和材料和构件记录特性采用分项安全系数表达。 3、简述钢桥关键材料种类、表达措施和关键特点? 答:钢桥关键材料有构造钢、高强钢丝、高强螺栓、优质钢、锻钢、铸钢、焊条和焊丝等材料;表达措施是:(1)钢板,表达措施为”PL-宽*厚*长”,(2)型钢:(a)角钢,表达措施为L肢宽*肢厚*长度和L长肢宽*短肢宽*肢厚*长度,(b)工字钢,一般工字钢为I号数(界面高度cm和腹板厚度a、b、c),轻型工字钢OI号数(界面高度cm和腹板厚度a、b、c),(c)一般槽钢,[号数(界面高度cm和腹板厚度a、b、c),轻型槽钢,Q[号数(界面高度cm和腹板厚度a、b、c) 4、简述焊接残存应力和残存变形关键特点和对钢桥影响? 答:钢材焊接时,在焊件上产生局部高温不均匀温度场,使得钢材内部产生焊接应力,焊接应力较高部位将达到钢材屈服强度而发生塑性变形,因此钢材冷却后将有残存和焊件内应力,为焊接残存应力。 在焊接和冷却过程中由于焊件受热和冷却所有不均匀除产生内应力外,还产生变形,这种变形成为焊接残存变形。焊接残存变形影响构造尺寸精度和外观,导致构件初弯曲、初扭曲、初偏心等,。使受力时产生附加弯矩、扭矩和变形,从而减低其强度和稳定承载力。 5、简述减少焊接残存应力和残存变形措施? 答:(1)、设计措施(a)尽量减少焊缝数量和尺寸(b)防止焊缝过度集中或多方向焊缝相交和一点(c)焊缝尽量堆成布署,连接过渡尽量平滑,防止应力突变和应力集中(d)搭接长度不小于最小值(e)合理选择施焊位置,(2)焊接工艺措施(a)采用合适焊接次序和方向(b)先焊收缩量较大焊缝,后焊收缩量小焊缝,先焊错开短焊缝,后焊直通长焊缝(c)先焊使用时受力较大焊缝,后焊受力较次要焊缝(d)预变形(e)预热、后热(f)高温回火(g)用头部带小圆弧小锤轻击焊缝,是焊缝得到延展,减低焊机残存应力。 6、简述钢桥桥面构造形式和特点? 答:构造形式为公路钢桥桥面和铁路钢桥桥面;根据承重构造关键材料可分为钢桥面、混凝土桥面和木桥面----该答案不甚对的,自己斟酌 7、简述桥面系梁格构成和连接形式? 答:构成由横梁和纵梁,形式(1)横梁直接支承于主梁上-上承式(2)横梁在主梁中间(3)横梁设置于主梁下端-下承式(4)横梁有吊杆直接悬吊和主梁之下-下承式拱桥(5)由立柱吧横梁支承于主梁之上。 8、钢桥面板设计计算和构造细节处理中应当尤其注意哪些问题? 答:(1)冲击荷载影响(2)桥面板温差影响(3)钢桥面板疲惫(4)钢桥面板刚度(5)闭口加劲肋防腐 9、简述失稳分类及形式? 分类: 1)平衡分支失稳:构造是温室,平衡形式已发生变化,丧失了第一类稳定 、2)极值点失稳:构造丧失稳定是其弯曲平衡形式不发生变化,只是由于构造本来弯曲变形增大到将不能正常工作、3)跃越失稳 失稳形式:1)整体失稳、2)局部失稳 10、斜拉桥构造形式? 1)漂浮体系、2)办漂浮体系、3)塔梁固结,塔墩分离、4)钢构体系 11、钢桥假设措施及使用条件? 1)悬臂拼装:使用于桥高,跨打和水流急,不适宜搭设脚手架河流,和有流水或有转移木排河流、2)纵向拖拉法假设钢梁:合用不搭设支架及有交通限制状况、3)整体假设、4)膺架法组装钢梁、5)横移法施工、浮运法施工、转体假设法 12、加劲肋作用是什么? 加劲肋分为横向加劲肋和纵向加劲肋,横向加劲肋又分为中间横向加劲肋和支承加劲肋。中间横向加劲肋关键用于防止腹板剪切失稳,支承加劲肋设置在主梁支承处,及外力集中处,除了防止腹板剪切失稳外尚有承受集中力,防止局部屈曲或盈利集中。 纵向加劲肋关键是防止腹板在弯曲压应力下弯压失稳 13、横向连接系作用是什么?有哪些常见构造形式,各有什么关键特点? 关键作用是1)关键防止主梁侧倾失稳2)起到荷载分派作用3)和主梁及纵向连接系构成空间桁架,抵御水平荷载4)桥梁安装架设时主梁定位5)抵御桥梁扭矩,将扭矩和水平力传播到支座6)在桥面板端部起到横向支承作用 构造形式及特点:有端横梁(加斜撑界面尺寸小,构造复杂,不加斜撑构造简朴),端横联(减轻自重,便于维修,但刚度小),中横梁(刚度打,荷载分派效果好),中横联(减轻自重,但荷载分派效果较差) 14、纵向连接系作用是什么?有哪些常见构造形式,各有什么关键特点? 关键作用是1)将地震荷载、风荷载等水平力传播到支座2)防止主梁下翼缘侧向变形和横向振动3)和主梁及纵向连接系构成空间桁架抵御水平还在和扭矩4)桥梁安装架设时主梁定位 构造形式及特点:上平联合下平联,上平联设置于上翼缘周围腹板,下平联设置于下翼缘周围腹板 15、简述钢箱梁桥构造形式和特点? 构造形式:单箱单室、双箱单室、倾斜腹板倒T型箱,三个以上腹板单箱多室箱、多箱多室、扁平钢箱梁。可采用钢筋混凝土桥面板和钢桥面板。根据受力体系可分为简支梁桥、持续梁桥、悬臂梁桥。 特点:跨径不不小于60米时采用钢筋混凝土桥面板较为经济,伴随跨径增长恒载弯矩增长较快,一般跨径不小于80米时采用刚桥面板。 16、钢箱梁桥支座及临时指点是怎样布署 ? 单箱钢梁桥梁端是指设置两个支座,才能保证构造稳定性和抵御扭矩作用,对于持续弯箱梁桥中间支座偏离主梁行心,偏心设置在曲率半斤较大 一侧,可以减小主梁恒载偏心扭矩,为了便于控制支座偏心距,中间支点可以采用单个支座构造形式。 多箱钢梁桥往往一种钢箱设置一种支座,箱梁之间用横梁连接,当一种钢箱设置多种支座时,由于支座高度设置误差会导致支座受力不均匀,会对箱梁产生不利影响。 17、简述钢箱梁桥关键受力特点和构造特点? 1)具有很大抗弯能力2)具有很大抗扭刚度,荷载横向分派均匀3)具有很大横向抗弯刚度,横向稳定性好4)单根箱梁整体稳定性好5)梁高小、适合于立交桥和建筑高度受限桥梁等6)横隔和加劲构造等所有在箱内,外形美观7)箱内为中空构造,便于布署电缆,水管,煤气罐等从属设施。 为了防止畸变很横向弯曲变形设置横隔板,为了防止局部失稳设足够加劲肋。 18、简述钢桁梁桥构成和各部分 作用? 构成:主桁、连接系、桥面系、桥面。作用:主桁:关键承受竖向荷载,将还在通过支座传播给墩台;连接系:使主桁架联络起来,是桥跨结构成为稳定空间构造,能承受多种横向荷载;桥面系:桥面传来荷载先作用于纵梁,再有纵梁传至横梁,然然后由横梁传至主桁架节点;桥面:是提供车辆和行人走行部分。 19.钢桥关键构造形式和受力特点? 钢桥根据关键承重构造受力体系可以分为,梁式桥,拱桥,钢构桥,斜拉桥,悬- 配套讲稿:
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