2016年-2017年二學(xué)期西南交大鋼橋5問答題

1、鋼橋第1次作業(yè)6 .鋼橋的主要特點(diǎn)是什么？具適用范圍如何答：主要優(yōu)點(diǎn)：與常用的其它建筑材料相比，鋼材是一種抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度 均較高的勻質(zhì)材料，而其重量則相對較輕。因此，鋼橋具有很大的跨越能力; 鋼材有良好的塑性和韌性，是理想的彈塑性體，完全符合目前所采用的計(jì)算 方法和基本概念。因此，鋼橋計(jì)算準(zhǔn)確性好，可靠性高；鋼橋構(gòu)件重量輕， 便于運(yùn)輸和拼裝，加上便于機(jī)械化制造，因此鋼橋的施工期較短，可盡快發(fā) 揮投資的經(jīng)濟(jì)效益；鋼橋在受到破壞后，易于修復(fù)和更換；鋼的塑性和韌性 好，適于承受沖擊和動(dòng)力荷載，有較好的抗震性能。（對于鐵路橋梁尤為重 要）主要缺點(diǎn)：鋼材易銹蝕，需要經(jīng)常除銹、油漆，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用高；鐵路

2、鋼橋 采用明橋面時(shí)噪聲大，不適用于人口密集 區(qū)。適用范圍：由于目前我國鋼材緊缺，因此在一般情況下，大、中跨度的橋梁 才以采用鋼橋?yàn)橹鳌? .鐵路下承式簡支桁架橋的橫向聯(lián)結(jié)系的作用是什么？常用的幾何圖式有 哪些？答：并使兩片主桁受力均勻橫向聯(lián)結(jié)系的作用：承受并傳遞橫向力，增加結(jié)構(gòu)的橫向抗扭剛度，使橋跨 形成空間的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，常用幾何圖式有：8 .對簡支梁橋，支座的布置原則是什么?一端設(shè)置固定支座，一端設(shè)置活動(dòng)支座。對坡道上的橋梁，固定支座應(yīng)設(shè)在 較低一端。9 .簡述正交異性板的概念。在鋼橋面板（或鋼箱梁上翼緣）下布設(shè)縱向及橫向的、開口或閉口的加勁肋 而形成的一種構(gòu)造。由于加勁肋在平面縱橫兩個(gè)方向正

3、交，又橋面板在兩個(gè) 方向的抗彎剛度不同，故得此名。正交異性板具有很高承載能力，可以顯著 減輕鋼梁的自重。10 .斜拉橋的主要受力構(gòu)件有哪些？漂浮體系的斜拉橋是什么意思?斜拉橋的主要受力構(gòu)件有主梁、斜拉索和索塔。在豎向荷載作用下，梁以受 彎為主，塔以受壓為主，斜索則承受拉力。對墩塔固結(jié)、塔梁分離的斜拉橋，若將中間支點(diǎn)的支承改為吊索，就稱 為漂浮體系的斜拉橋。它可以減小索塔支點(diǎn)處梁的負(fù)彎矩，但梁的橫向變位 應(yīng)加以約束。11 .圖示說明懸索橋的組成及各組成部分的作用。答：懸索橋以主纜、橋塔和錨碇為主要承重構(gòu)件，以加勁梁、吊索和鞍座等為輔 助構(gòu)件。橋面荷載經(jīng)加勁梁、吊索傳給主纜，再由主纜傳至橋塔和兩端

4、的錨碇。 受拉的主纜為主要的承重構(gòu)件；橋塔受壓，作用是支承大纜；錨碇受拉拔反 力，作用是固定主纜端頭、防止其走動(dòng)；加勁梁主要起支承和傳遞荷載的作 用；吊索的作用是將作用于加勁梁上的恒載及活載向主纜傳遞；塔頂主鞍用 作主纜跨過塔頂?shù)闹С校惺苤骼|產(chǎn)生的巨大壓力并傳遞給橋塔。12 .栓焊鋼橋的制造需經(jīng)過哪些工藝過程？常規(guī)鋼橋制造包括下列工藝過程：作樣、號料、切割、矯正、邊緣加工、制孔、組焊、焊接、整形、檢驗(yàn)、試裝等。13 .已知某單線鐵路簡支栓焊桁架橋，跨度l = 64m,設(shè)計(jì)荷載為中活載, 主桁尺寸如圖所示。試計(jì)算主桁斜桿 A3E4在主力作用下的桿件內(nèi)力。1、恒載內(nèi)力計(jì)算(1)包載集度的假定 參

5、照已有設(shè)計(jì)，取 主桁 14.5 kN/m聯(lián)結(jié)系 2.8 kN/m橋面系 6.8 kN/m高強(qiáng)螺栓 0.5 kN/m檢查設(shè)備 1.0 kN/m故每片桁梁重 pi= （14.5+2.8+6.8+0.5+1.。+2 = 12.8 kN/m橋面重（雙側(cè)設(shè)鋼筋混凝土人行道板） P2=5 kN/m （每片主桁） 故每片主桁所受恒載集度 p = P1+ p2=12.8 + 5.0 = 17.8 kN/m 可偏安全地取為p = 18 kN/m（2）影響線面積Q的計(jì)算作出斜桿A3E4的影響線，如下圖所示。則影響線最大縱距4 13.6=0.618y - * 1X理sin ri sind 811it，/7Z_1S

6、_ 4_1 13,6v =x = 0.46411/2sind影響線加載長度及頂點(diǎn)位置,mnd 4x8x8 上+ J =36.57fi-1 8-1；3657-4x836.570,125彳+ 二淚(4+/J = 8x8 36.57 = 27.43卻=?？谒?，影響線面積Q = - (ZL+/2) y=-x3&57x0.618=11.3022Q' = - (7： + E)，= -；x 27.43x 0.464 = -6.36ZQ = + ' = 1130+(-6,36) =4.94(3)由于恒載所生內(nèi)力% = p£Q = 18x4.94 = 88.92kV2、列車活

7、載內(nèi)力計(jì)算(1)求換算均布活載k1：+I： = 27,43,'=0.125, = 56.SkN/m 24 +4 =36.57,a= 0.125,竽= 53WU按加載長度及頂點(diǎn)位置查表求得每片主桁的k值(2)沖擊系數(shù)l + /z = l +40 +Z3-7 2740 + 8x8 '運(yùn)營動(dòng)力系數(shù)IS181+4f 1 +- 1 += 1.17吃 40 + Z 40 + 8x8(3)活載發(fā)展均衡系數(shù)"值的計(jì)算=1+(amax - a)/6對簡支桁架梁橋，跨中弦桿(此算例中為弦桿 A3A3,)的k值最小，故 其a值最大。弦桿A3A3,的加載長度l=64m,頂點(diǎn)位置a =0.5,

8、查表得k = 45.6 kN/m,故N.18(l+)地。+研一(1+4廬 1.27x45.6-0.311則對斜桿A3E488.92Q+/)M L27x53.1xlL3-0.117°-311-01171,032H 5=Q + )M88.92=-0.1941,27x56.8x6,36nr = 1+ ±(.口 一 ")= 1+b"山。出To的(4)活載所生內(nèi)力(包括沖擊力)為：江1 +閨砥=L032xl.27x 53.1x113= 7864i2V+=-1.084x1.27x56.8x6.36=-197.3/W3、主力作用下斜桿A3E4的內(nèi)力此=Np + r/(

9、l+ /i)Nk = 88,92 + 786,4 = 875.3fcVM = Np +爐 Q += 88.92 - 497.3 = -408.4kV計(jì)算疲勞時(shí)的最大內(nèi)力Nn=Np + (1 + 勺)此= 88.92 + L17x 53.1xlL3 = 79L(WN；二也 + (1 + /)M = 88.92-L17x 56.8x 636 = -333.7JWV鋼橋第2次作業(yè)6 .目前鋼橋采用的連接方式有哪些？什么是栓焊鋼橋？答：鋼橋連接指：包括將型鋼、鋼板組合成桿件與部件，也包括將部件及桿件連 接成鋼橋整體。連接方式有：怫接、焊接、栓接。栓焊鋼橋是指工廠（板件的）連接采用焊接，工地（桿件的）連

10、接采用 高強(qiáng)度螺栓連接。7 .下承式桁架橋的橋面構(gòu)造有哪幾種形式？答：有明橋面與道磴橋面兩種。8 .鋼支座及盆式橡膠支座的活動(dòng)機(jī)理分別是什么？鋼支座是靠鋼部件的滾動(dòng)、搖動(dòng)和滑動(dòng)來完成支座的位移和轉(zhuǎn)動(dòng)功能的。盆 式橡膠支座是利用橡膠塊在三向受力狀態(tài)下具有流體的性質(zhì)（適度不均勻壓 縮）來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，依靠聚四氟乙烯板與不銹鋼板之間的低摩擦系數(shù)來實(shí)現(xiàn)水 平位移。9 .主桁桿件的截面形式有哪幾種？各有何優(yōu)缺點(diǎn)？主桁焊接桿件的截面形式主要有兩類：H形截面和箱形截面。焊接H形截面由兩塊豎板（翼板）和一塊水平板（腹板）焊接而成。這 種截面的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡單，易于施焊，焊接變形較易控制，安裝方便；不足 的是截面對x

11、-x軸的回轉(zhuǎn)半徑比對y-y軸的小很多，當(dāng)采用H形桿件作壓桿 時(shí)，基本容許應(yīng)力的折減相當(dāng)大。因此，對內(nèi)力不很大的桿件或長細(xì)比相對 較小的壓桿，采用H形截面才是比較適宜的。焊接箱形截面由兩塊豎板和兩塊水平板焊接而成。其抗扭剛度大，且對兩個(gè)主軸的回轉(zhuǎn)半徑相近，在承受壓力方面優(yōu)于H形桿件。但是箱形截面的桿件制造較費(fèi)工，焊接變形也較難控制和修整，因此通常只用于內(nèi)力較大和 長細(xì)比較大的壓桿或拉一壓桿件，一般在特大跨度鋼桁梁橋中采用。10 .簡述下弦桿的截面設(shè)計(jì)步驟。下弦桿截面設(shè)計(jì)的主要步驟如下：1） 從靜強(qiáng)度及疲勞強(qiáng)度入手，求所需的凈截面積Aj ；2） 根據(jù)已有的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，取桿件的凈截面積 Aj為毛截面積

12、Am的0.85 倍；3）選定下弦桿的截面形式，根據(jù) Am及決定桿件截面外廓尺寸的原則，確定桿件的寬度b、高度h以及板厚6 ;4）計(jì)算桿件端部連接所需要的螺栓數(shù)；5）算出實(shí)際的凈截面積Aj,進(jìn)行強(qiáng)度、剛度及疲勞的驗(yàn)算，如不滿足任 一要求，則需重新設(shè)計(jì)。11 .下承式鋼板梁橋的適用范圍？下承式鋼板梁橋由于增加了橋面系，用料較多，制造也費(fèi)工，且其寬度大，無法整孔運(yùn)送，更增添了裝運(yùn)與架梁的工作量。因此當(dāng)鐵路橋梁需采用板梁橋時(shí)，應(yīng)盡可能不采用下承式而采用上承式。但是，當(dāng)橋面標(biāo)高不宜提高而對橋下凈空有要求時(shí)，則應(yīng)考慮采用下承式鋼板梁橋。這是由于具有建筑高度h （自軌底至梁底）小的優(yōu)點(diǎn)。12 .與簡支桁架橋

13、相比，連續(xù)桁架橋有何優(yōu)點(diǎn)？答：便于采用伸臂法架設(shè)鋼梁；具有較大的豎向剛度和橫向剛度；節(jié)約鋼材；較易修復(fù)。13 .已知某單線鐵路簡支栓焊桁架橋， 跨度l = 64m,主桁圖式及尺寸同題6 3。試計(jì)算下弦桿 日日在縱向制動(dòng)力作用下的桿件內(nèi)力。解：按相應(yīng)于下弦桿&曰在主力作用下時(shí)的靜活載計(jì)算。靜活載按最不利位置布置，如下圖所示，根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)所述方法,當(dāng)三角形影響線頂點(diǎn)左邊的活載之和Ra與頂點(diǎn)右邊的活載之和 R滿足下列等式時(shí)，即為產(chǎn)生最大桿件內(nèi)力的活載位置。a b220 x 5 + 92工92（30 - 工）+ 80 QO + 工）2440解得x =10.4m故橋上靜活載總重 P =220X5

14、 + 92X30 + 80X（10+10.4） =5492kN 制動(dòng)力 T=0.07P=0.07< 5492 =384.4kN下弦桿艮E4在縱向制動(dòng)力作用下的桿件內(nèi)力為T 3844=土一- = ±192.2fcV,22鋼橋第3次作業(yè)11 .請寫出我國已建成的最大跨度的拱橋、斜拉橋及懸索橋的名稱、主跨 跨度。拱橋：重慶朝天門長江大橋，552m；斜拉橋：蘇通長江公路大橋，1088m； 懸索橋：西猴門大橋，1650m。12 .何為橋面系？具作用是什么？ 橋面系由縱梁、橫梁及縱梁間的聯(lián)結(jié)系構(gòu)成，其作用是支承橋面荷載并將 其傳給主桁架。13 .對簡支桁架橋，為何需設(shè)置上拱度?對桁梁橋撓度

15、的限制可以改善線路的運(yùn)行質(zhì)量，但撓度限制過嚴(yán)會(huì)給桁梁 橋的設(shè)計(jì)帶來困難，同時(shí)會(huì)使高強(qiáng)度鋼材的使用受到限制。如果在限制撓 度的同時(shí)，再把桁梁橋預(yù)先做成向上拱的曲線，即預(yù)設(shè)了上拱度，則較易 滿足要求。14 .桁架橋如何進(jìn)行簡化計(jì)算？答：簡化計(jì)算方法的基本原理是：把較復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)簡化為較簡單的平面結(jié) 構(gòu)，近似考慮各平面結(jié)構(gòu)之間的相互作用，按平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。將 平面內(nèi)各桿件軸線所形成的幾何圖形作為計(jì)算圖式，并假定桁架各節(jié)點(diǎn)均為較接。15 .在主桁弦桿附加力計(jì)算中采用有車風(fēng)力還是無車風(fēng)力？為什么？答：采用有車風(fēng)力。對弦桿最不利的組合一般都是橋上有車時(shí)的情況。16 .上承式鋼板梁橋的主梁采用變截面

16、的形式有哪些？跨度較大時(shí)，常做成變截面形式，即翼緣在跨中區(qū)段變寬或變厚，或者采 用多層蓋板。在截面變化處，沿厚度及寬度方向做成斜坡。17 .已知下弦桿E2E4所受軸力為：主力作用下 N： = 3340 kN,橫向附加 力作用下N= 498.9 kN,制動(dòng)力作用下Nr=192.2 kN,試確定E2E4桿件 的計(jì)算內(nèi)力。解：主力+橫向附加力：Nn = Ni + Nw=3340+498.9=3838.9kN叫二也= 3»8£ = 3199 北w < 3340 kN121.2（主力控制）主力+縱向附加力：N產(chǎn) Ni + NT=3340+192.2=3532.2kNN 3532

17、2已匹二三絲二282176函< 334。枚1251.25力控制）因此下弦桿E2E4的計(jì)算內(nèi)力取為3340 kN鋼橋第4次作業(yè)11.圖示鐵路下承式簡支桁架橋的主桁架的常用類型，并敘述其主要 特征。7f cu r立科tn E圖（a）表示的幾何圖式稱為三角型腹桿體系，構(gòu)造簡單，部件類型 較少，適應(yīng)設(shè)計(jì)定型化，有利于制造與安裝；圖（b）桁架稱為豪式 桁架。在豎向荷載作用下，圖（b）的豎桿較圖（a）的豎桿受力大，受 壓斜桿的數(shù)量也較多，而且弦桿內(nèi)力在每個(gè)節(jié)間都有變化，因而圖（b） 采用相對較少；圖（c）圖（e）為幾種上承式桁梁的幾何圖式。對 于中等跨度的上承式桁梁橋，其主桁圖式常用圖（c）而較少采

18、用圖（d）,這是因?yàn)閳D（d）的端豎桿要傳遞較大的支承反力，因而端豎 桿用料較多。對于小跨度的桁梁橋，也可做成圖（e）所示的結(jié)構(gòu)型 式；對于大跨度（跨度在80 m以上）的下承式鐵路桁梁橋，曾經(jīng)采 用過上弦為折線形的主桁圖式，見圖（f）。但由于上弦為折線形， 桿件和節(jié)點(diǎn)的類型多，不利于制造、安裝與修復(fù)，因此，這種圖式在 我國早已不用了。大跨度的下承式桁梁橋，主桁仍可采用圖（ a）所 示的三角型腹桿體系；對于特大跨度的桁梁，主桁常采用圖g）所示的再分式或圖（h）所示的米字型圖式。為了兼顧橋梁工廠現(xiàn)有的設(shè) 備（節(jié)間長度仍能采用8 m）,且斜桿仍需具有適當(dāng)?shù)膬A度，則采用 圖（g）或圖（h）可以增大桁高。

19、12 .橋面系的縱梁與橫梁是如何連接的？答：在縱梁腹板上設(shè)一對連接角鋼，與橫梁腹板相連，在縱梁上下翼緣上 各設(shè)一塊魚形板，與橫梁及相鄰的縱梁的翼緣相連。13 .支座的主要作用是什么？常用的支座類型有哪些？支座的作用是固定橋跨結(jié)構(gòu)的正確位置， 將上部結(jié)構(gòu)的各種荷載傳遞 到墩臺(tái)上，并能適應(yīng)活載、溫度變化、混凝土收縮與徐變等因素所產(chǎn) 生的變位(位移和轉(zhuǎn)角)，使上、下部結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況符合設(shè)計(jì) 的計(jì)算圖式。常用的支座類型有：鋼支座及盆式橡膠支座。14 .什么是橫向框架效應(yīng)？答：橫向框架由橫梁、主桁豎桿和橫向聯(lián)結(jié)系的楣部桿件構(gòu)成。 橫向框架 效應(yīng)是指當(dāng)橫梁在豎向荷載作用下梁端發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 豎桿的上端和

20、下 端均將產(chǎn)生力矩。15 .引入活載發(fā)展均衡系數(shù)的作用是什么？為了保證鐵路鋼橋在較長的時(shí)期內(nèi)能適應(yīng)機(jī)車車輛重量增長的需要 ， 設(shè)計(jì)時(shí)必須為現(xiàn)今使用的列車活載預(yù)留一個(gè)發(fā)展系數(shù)。 預(yù)留的方法是 讓設(shè)計(jì)容許應(yīng)力低于實(shí)際能容許的應(yīng)力，也就是有一個(gè)預(yù)留的活載發(fā) 展倍數(shù) n。n=0.2a+1.2其中 a= Np /(1+ QNk 。為了使所有桿件的n達(dá)到相同，就引入了活載發(fā)展均衡系數(shù) ”， 對不同桿件通過對活載加大不同的 4倍,使各桿均具有相同的amax相 同的nmax。7 =1+(miax-a)/6, 其中：amax為主桁所有桿件的a值中最大者 a = Np /(1+ QNk 16 .簡述豎桿的截面設(shè)計(jì)

21、步驟。豎桿又分為立桿和吊桿。在下承式桁架橋中，立桿不需計(jì)算，而采用與吊桿相同的截面尺 寸；吊桿除受到軸向拉力外，還受到橫向框架作用產(chǎn)生的彎矩，故吊 桿為拉彎構(gòu)件。其截面設(shè)計(jì)的步驟為：先按主力作用下的中心受拉桿件計(jì)算出所需的截面積及截面尺 寸，然后按(主力+附加彎矩)作用下的拉彎構(gòu)件去檢算所選截面的 疲勞強(qiáng)度和剛度。17 .吊桿A3日與橫梁及橫向聯(lián)結(jié)系的楣桿構(gòu)成的橫向框架如下圖所 示。已知吊桿A3&的截面慣性矩Is=38200 cm4,橫梁的截面慣性矩I b=651000cml,縱梁作用于橫梁上的豎向荷載 R=873kN,鋼的彈性模量E=2.06X 105MPa。試計(jì)算吊桿A3日下端的彎

22、矩值。解：簡支橫梁跨中最大彎矩M=873X 1.875=1636.9kN m產(chǎn)(a+b)/B=(5750-1875)/5750=0.674B= h' /h=5775/(5775+4580)=0.558橫梁在框架面內(nèi)的剛度系數(shù)ib=Eb/B=2.06X 1011 X 651000X 10 - 8/5.75=2.33X 108N - m吊桿在框架面內(nèi)的剛度系數(shù)is= EIs/h' =2.06X 1011X38200X 10- 8/5.775=1.36X 107N m故吊桿A3E3下端的彎矩值為3Mb =："0(2-0.5/J) + 3(2 - 0.5x0558) x2.3

23、3x108L36X107x 0.674x1636.9=101.89西山鋼橋第5次作業(yè)11 .如何定義鋼橋?答：一般是指一座橋梁的橋跨結(jié)構(gòu)用鋼（鋼板、型鋼、鑄件、鋼絲作為 基本構(gòu)件）制成，而墩臺(tái)、索塔等則可用其它材料建造。12 .簡支桁架橋如何實(shí)現(xiàn)上拱度的設(shè)置？答：上拱度曲線取為恒載與一半靜活載所生的撓度曲線（但方向相反）。上 拱度設(shè)置時(shí)，是讓各節(jié)問下弦桿的長度不變（則縱梁長度就可不變）、 腹桿的長度不變、斜桿和上弦桿的交角不變，而只讓上弦桿的理論長度 加長2一'點(diǎn)。13 .簡述上弦桿的截面設(shè)計(jì)步驟。答：上弦桿截面設(shè)計(jì)的主要步驟如下：1）選定截面形式并估算桿件的長細(xì)比 入（包括入x、入y

24、）的值；2）根據(jù)估算的4及2y值，取其較大者查表得到整體穩(wěn)定容許應(yīng)力 折減系數(shù)也，則選取桿件的毛截面積為F3） 根據(jù)選取的Am,選配組成桿件的各板件的尺寸，確定桿件寬度b、截面高度h以及板件厚度6值；4）計(jì)算所選截面的截面特性，進(jìn)行總體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定及剛度的驗(yàn) 算。14 .敘述鋼箱梁橋的主要構(gòu)造特點(diǎn)。答：1）為增強(qiáng)鋼梁的整體性，提高梁體抗失穩(wěn)的能力，沿梁長每隔一定距離 需設(shè)置橫隔板。多數(shù)情況下中間橫隔板不是一塊實(shí)心板，而是與箱梁四 壁連為一體的橫向框架。2）當(dāng)橫隔板間距較大時(shí)，為防止受壓翼緣局部失穩(wěn)而需設(shè)置橫向加 勁肋。3）為保證受壓翼緣及腹板的局部穩(wěn)定，在受壓區(qū)還需設(shè)置縱向加勁 肋。15 .現(xiàn)代斜拉橋?yàn)楹我捎妹芩骶?？答：采用密索距有以下?yōu)點(diǎn)：主梁中的彎矩小；錨固點(diǎn)的構(gòu)造簡單；伸臂施 工時(shí)所需輔助支撐較少；每根斜索的截面較小，斜索制造更換較容易。 16.簡述懸索橋的主纜類型及施工方法。答：懸索橋的主纜可采用鋼絲繩和平行鋼絲束兩種形式，前者一般用于小跨 度的懸索橋，后者則適用于各種跨度的懸索橋。鋼絲繩由鋼絲捻成股， 再由股捻成純；平行鋼絲束先由平行鋼絲組成絲股，再由若干絲股組成 密實(shí)的主纜，根據(jù)其架設(shè)方法可分為空中送絲法和預(yù)制平行絲股法。17.已知某單線鐵路簡支栓焊桁架橋，跨度l = 64m,主桁