鋼橋設(shè)計(jì)第一章

1、鋼橋設(shè)計(jì)鋼橋設(shè)計(jì)哈工大（威海）土木工程系哈工大（威海）土木工程系2014.5課程內(nèi)容課程內(nèi)容 鋼橋概述鋼橋概述 鋼橋的設(shè)計(jì)方法鋼橋的設(shè)計(jì)方法 鋼板梁橋設(shè)計(jì)鋼板梁橋設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn)：參考文獻(xiàn)：1.公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范 JTG D60-20042.公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ 025-863.鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范TB10002.14.鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范TB 10002.2-20055.公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范 （報(bào)批初稿）（報(bào)批初稿）6. Bjorn Akesson , Und

2、erstanding Bridge Collapses Taylor & Francis第一章第一章 鋼橋概述鋼橋概述1.1 我國(guó)鋼橋發(fā)展概況我國(guó)鋼橋發(fā)展概況 我國(guó)是最早修建鐵鏈懸橋的國(guó)家我國(guó)是最早修建鐵鏈懸橋的國(guó)家 秦末（公元前秦末（公元前206年左右）陜西褒城馬道驛寒溪鐵鏈懸橋年左右）陜西褒城馬道驛寒溪鐵鏈懸橋 東漢（公元東漢（公元60年左右）云南景東地區(qū)瀾滄江鍛鐵鏈懸橋年左右）云南景東地區(qū)瀾滄江鍛鐵鏈懸橋 1706年（請(qǐng)康熙年（請(qǐng)康熙45年）四川瀘定大渡河鐵鏈懸橋年）四川瀘定大渡河鐵鏈懸橋 103m跨跨 比美國(guó)建造的比美國(guó)建造的23m跨鐵索橋早近百年跨鐵索橋早近百年 比號(hào)稱(chēng)世界最

3、早的英國(guó)比號(hào)稱(chēng)世界最早的英國(guó)30m鑄鐵拱橋也早鑄鐵拱橋也早70多年多年 瀘定大渡河橋?yàn)o定大渡河橋橋長(zhǎng)橋長(zhǎng)103m 寬寬3m13根碗口粗鍛鐵鏈根碗口粗鍛鐵鏈9根做橋面根做橋面4根做護(hù)欄根做護(hù)欄兩端系于直徑兩端系于直徑20cm長(zhǎng)長(zhǎng)4m置于落井中的置于落井中的生鐵鑄成的錨樁上生鐵鑄成的錨樁上 舊中國(guó)鋼橋發(fā)展緩慢舊中國(guó)鋼橋發(fā)展緩慢 1865年發(fā)明平爐煉鋼，年發(fā)明平爐煉鋼，1870年軋出工字鋼后，國(guó)外鋼橋發(fā)展迅速。年軋出工字鋼后，國(guó)外鋼橋發(fā)展迅速。中國(guó)因處于半封建、半殖民地狀態(tài)，鋼橋發(fā)展緩慢，多為外國(guó)造。中國(guó)因處于半封建、半殖民地狀態(tài)，鋼橋發(fā)展緩慢，多為外國(guó)造。 1888年年 唐山唐山-胥各莊薊運(yùn)河鐵路

4、橋胥各莊薊運(yùn)河鐵路橋 英國(guó)設(shè)計(jì)，比利時(shí)施工英國(guó)設(shè)計(jì)，比利時(shí)施工 1896年年 哈爾濱松花江鐵路橋哈爾濱松花江鐵路橋 鋼梁由俄國(guó)和比利時(shí)制造鋼梁由俄國(guó)和比利時(shí)制造 1906年年 鄭州黃河鐵路橋鄭州黃河鐵路橋 比利時(shí)建造比利時(shí)建造 1937年年 浙贛鐵路錢(qián)塘江公鐵兩用橋浙贛鐵路錢(qián)塘江公鐵兩用橋 為我國(guó)著名橋梁專(zhuān)家茅以升負(fù)為我國(guó)著名橋梁專(zhuān)家茅以升負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和監(jiān)造。橋梁總長(zhǎng)責(zé)設(shè)計(jì)和監(jiān)造。橋梁總長(zhǎng)1453m，上層公路，下層鐵路。，上層公路，下層鐵路。 1937年年9月月26日建成，日建成，1937年年12月月23日炸橋，運(yùn)行不到日炸橋，運(yùn)行不到3個(gè)月個(gè)月 1953年年9月修復(fù)月修復(fù)錢(qián)塘江公鐵兩用橋錢(qián)塘江公

5、鐵兩用橋 上層雙通道公路橋上層雙通道公路橋橋?qū)挊驅(qū)?.1m,路寬路寬6.1m下層單線鐵路橋下層單線鐵路橋正橋由正橋由16孔孔65.8m簡(jiǎn)支鋼桁簡(jiǎn)支鋼桁梁和梁和2孔孔14.63m鋼板梁組成鋼板梁組成 解放初期鋼橋技術(shù)的發(fā)展解放初期鋼橋技術(shù)的發(fā)展 1956年年 武漢長(zhǎng)江大橋武漢長(zhǎng)江大橋 全長(zhǎng)全長(zhǎng)1670m 公鐵兩用公鐵兩用正橋由三聯(lián)正橋由三聯(lián)3128m連續(xù)鉚接鋼桁梁組成連續(xù)鉚接鋼桁梁組成借用蘇聯(lián)鋼材和技術(shù)借用蘇聯(lián)鋼材和技術(shù)材料材料A3鋼鋼 1968年年 南京長(zhǎng)江大橋南京長(zhǎng)江大橋公鐵兩用公鐵兩用含引橋含引橋鐵路橋全長(zhǎng)鐵路橋全長(zhǎng)6772m公路橋全長(zhǎng)公路橋全長(zhǎng)4589m主橋由主橋由一孔一孔128m鋼桁梁

6、鋼桁梁和三聯(lián)和三聯(lián)3160m連連續(xù)鉚接鋼桁梁組成續(xù)鉚接鋼桁梁組成鋼材鋼材16Mn由我國(guó)自主建成由我國(guó)自主建成1964年年 廣西柳州浪江鐵路橋廣西柳州浪江鐵路橋我國(guó)第一座栓焊鋼桁梁橋我國(guó)第一座栓焊鋼桁梁橋跨長(zhǎng)跨長(zhǎng)61.44m鋼材鋼材16Mnq高強(qiáng)螺栓高強(qiáng)螺栓40B較鉚接較鉚接A3鋼橋每米省鋼鋼橋每米省鋼12%19641970年成昆鐵路建設(shè)中年成昆鐵路建設(shè)中共有共有44座不同結(jié)構(gòu)形式栓焊橋座不同結(jié)構(gòu)形式栓焊橋其中瀘沽安寧河大橋、桐模甸其中瀘沽安寧河大橋、桐模甸2號(hào)大橋等均為號(hào)大橋等均為112m跨系桿拱栓焊鋼橋跨系桿拱栓焊鋼橋公路鋼橋也有較大發(fā)展公路鋼橋也有較大發(fā)展1955年年 武漢漢水橋武漢漢水橋

7、主跨主跨88m 剛性梁柔性系桿拱體系剛性梁柔性系桿拱體系1966年年 四川渡口二號(hào)橋四川渡口二號(hào)橋主跨主跨180m 鋼拱橋鋼拱橋1972年年 山東北鎮(zhèn)黃河橋山東北鎮(zhèn)黃河橋主跨主跨112.7m 連續(xù)鋼桁梁橋連續(xù)鋼桁梁橋1984年年 拉薩河達(dá)孜懸索橋拉薩河達(dá)孜懸索橋 主跨主跨500m 改革開(kāi)放后鋼橋獲得大發(fā)展改革開(kāi)放后鋼橋獲得大發(fā)展 結(jié)構(gòu)形式多樣化、設(shè)計(jì)方法更先進(jìn)、鋼材高強(qiáng)高性能化結(jié)構(gòu)形式多樣化、設(shè)計(jì)方法更先進(jìn)、鋼材高強(qiáng)高性能化 1987年年 東營(yíng)黃河斜拉橋東營(yíng)黃河斜拉橋 主跨主跨288m 1991年年 南浦公路斜拉橋南浦公路斜拉橋 主跨主跨423m 1993年年 楊浦公路斜拉橋楊浦公路斜拉橋 主

8、跨主跨602m 1993年年 九江長(zhǎng)江公鐵兩用橋九江長(zhǎng)江公鐵兩用橋 主跨主跨216m 1996年年 長(zhǎng)江西陵峽公路懸索橋長(zhǎng)江西陵峽公路懸索橋 主跨主跨900m 1997年年 香港青馬公鐵兩用懸索橋香港青馬公鐵兩用懸索橋 主跨主跨1377m 1999年年 江陰長(zhǎng)江公路懸索橋江陰長(zhǎng)江公路懸索橋 主跨主跨1385m 2000年年 南京長(zhǎng)江公路斜拉橋南京長(zhǎng)江公路斜拉橋 主跨主跨628m 2002年年 上海盧浦中承式鋼箱拱橋上海盧浦中承式鋼箱拱橋 主跨主跨550m 2008年年 蘇通長(zhǎng)江公路大橋蘇通長(zhǎng)江公路大橋 總長(zhǎng)總長(zhǎng)2088m 主跨主跨1088m 雙塔雙索面斜拉橋雙塔雙索面斜拉橋 列當(dāng)年世界第二位列

9、當(dāng)年世界第二位 總投資總投資64.5億億 1.2 鋼橋的主要特點(diǎn)鋼橋的主要特點(diǎn)1. 跨越能力大跨越能力大2. 最適合工業(yè)化制造最適合工業(yè)化制造3. 便于運(yùn)輸和安裝便于運(yùn)輸和安裝 、工期短、工期短4. 鋼橋構(gòu)件易于修復(fù)和更換鋼橋構(gòu)件易于修復(fù)和更換5. 鋼材易銹蝕鋼材易銹蝕 、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用高、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用高6. 車(chē)輛通過(guò)噪音大車(chē)輛通過(guò)噪音大7. 應(yīng)重視穩(wěn)定、應(yīng)重視穩(wěn)定、 疲勞疲勞 、冷脆和風(fēng)振問(wèn)題、冷脆和風(fēng)振問(wèn)題1.3 鋼橋的主要類(lèi)型和受力特點(diǎn)鋼橋的主要類(lèi)型和受力特點(diǎn)1. 梁橋梁橋 1）板梁橋）板梁橋 鋼板梁廣泛地應(yīng)用于鐵路橋以及鋼混凝土組合橋梁，常見(jiàn)的樣式鋼板梁廣泛地應(yīng)用于鐵路橋以及鋼混凝土組合橋梁，常

10、見(jiàn)的樣式有上承式板梁橋，下承式板梁橋和組合板梁橋。以受彎為主。有上承式板梁橋，下承式板梁橋和組合板梁橋。以受彎為主。主梁上平縱聯(lián)端橫聯(lián)橫撐橫撐2）桁梁橋）桁梁橋 桁梁橋按橋面位置可分為上承式、下承式和雙承式桁梁橋。一般在桁梁橋按橋面位置可分為上承式、下承式和雙承式桁梁橋。一般在橋下凈空不受限制時(shí)采用上承式，反之采用下承式，雙層桁梁橋是在橋下凈空不受限制時(shí)采用上承式，反之采用下承式，雙層桁梁橋是在桁高范圍內(nèi)布置兩個(gè)橋面，上層為公路橋，下層為鐵路橋。桁高范圍內(nèi)布置兩個(gè)橋面，上層為公路橋，下層為鐵路橋。 桁梁橋以桿件承受軸力為主（整體受彎），桿力在節(jié)點(diǎn)處平衡。桁梁橋以桿件承受軸力為主（整體受彎），桿

11、力在節(jié)點(diǎn)處平衡。中間橫聯(lián)橋面縱梁橋門(mén)架主桁架下弦縱向聯(lián)結(jié)系縱梁橫梁端橫梁上弦縱向聯(lián)結(jié)系 組合桁梁橋通過(guò)焊釘連接件把鋼桁架上弦桿與混凝土橋面板相連，使組合桁梁橋通過(guò)焊釘連接件把鋼桁架上弦桿與混凝土橋面板相連，使兩者成為一個(gè)整體共同工作，達(dá)到利用混凝土橋面板支援鋼桁架上弦兩者成為一個(gè)整體共同工作，達(dá)到利用混凝土橋面板支援鋼桁架上弦承擔(dān)壓力的目的承擔(dān)壓力的目的,也達(dá)到省去上橫聯(lián)、簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)體系、節(jié)省造價(jià)的目也達(dá)到省去上橫聯(lián)、簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)體系、節(jié)省造價(jià)的目的。的。2013年10月13日，廬山西海景區(qū)碼頭棧橋垮塌。3）箱梁橋）箱梁橋 箱梁橋包括全鋼截面和組合截面。鋼箱梁是典型的閉口薄壁結(jié)構(gòu)，箱梁橋包括全鋼截面

12、和組合截面。鋼箱梁是典型的閉口薄壁結(jié)構(gòu)，整體抗彎、抗扭性能好。因箱壁較薄，須設(shè)置一定數(shù)量的加勁構(gòu)件整體抗彎、抗扭性能好。因箱壁較薄，須設(shè)置一定數(shù)量的加勁構(gòu)件（加勁肋、橫隔板）保證其整體性和穩(wěn)定性。（加勁肋、橫隔板）保證其整體性和穩(wěn)定性。 箱形梁在偏心荷載作用下的變形有三種基本狀態(tài)：縱向彎曲，橫箱形梁在偏心荷載作用下的變形有三種基本狀態(tài)：縱向彎曲，橫向彎曲及扭轉(zhuǎn)變形。在彎扭作用下箱梁的橫截面上將產(chǎn)生縱向正應(yīng)力向彎曲及扭轉(zhuǎn)變形。在彎扭作用下箱梁的橫截面上將產(chǎn)生縱向正應(yīng)力和剪應(yīng)力，各板中會(huì)產(chǎn)生橫向彎曲應(yīng)力與剪應(yīng)力。箱形梁在彎曲時(shí)剪和剪應(yīng)力，各板中會(huì)產(chǎn)生橫向彎曲應(yīng)力與剪應(yīng)力。箱形梁在彎曲時(shí)剪力流在橫向

13、傳遞過(guò)程中有滯后現(xiàn)象，翼緣板的應(yīng)力沿橫向的分布是不力流在橫向傳遞過(guò)程中有滯后現(xiàn)象，翼緣板的應(yīng)力沿橫向的分布是不均勻的，這種現(xiàn)象稱(chēng)之為均勻的，這種現(xiàn)象稱(chēng)之為“剪力滯效應(yīng)剪力滯效應(yīng)”。 下圖是波紋鋼腹板組合梁橋。其優(yōu)勢(shì)在于波紋鋼腹板具有較高的抗下圖是波紋鋼腹板組合梁橋。其優(yōu)勢(shì)在于波紋鋼腹板具有較高的抗剪切屈曲能力，可使腹板厚度減薄而無(wú)須增加加勁肋，節(jié)省了鋼材和剪切屈曲能力，可使腹板厚度減薄而無(wú)須增加加勁肋，節(jié)省了鋼材和焊接工作量。焊接工作量。 由于波紋鋼腹板在橋梁縱向剛度很小，使上下混凝土翼緣板縱向變由于波紋鋼腹板在橋梁縱向剛度很小，使上下混凝土翼緣板縱向變形較為自由，徐變、收縮、溫差等的影響減小

14、，并大幅度提高了截面形較為自由，徐變、收縮、溫差等的影響減小，并大幅度提高了截面的預(yù)應(yīng)力效率。研究表明，同傳統(tǒng)的混凝土箱梁相比波紋鋼腹板橋的的預(yù)應(yīng)力效率。研究表明，同傳統(tǒng)的混凝土箱梁相比波紋鋼腹板橋的自重大約可以減輕自重大約可以減輕20%。1970年6月2日位于英國(guó)威爾士的Cleddau 橋在建設(shè)中垮塌。該橋?qū)儆谙淞簶颉?. 拱橋拱橋 拱橋以受壓為主，拱圈承受壓彎作用。拱橋以受壓為主，拱圈承受壓彎作用。 結(jié)構(gòu)形式多種多樣：結(jié)構(gòu)形式多種多樣： 根據(jù)行車(chē)道的位置，可以做成上承式、中承式或下承式；根據(jù)行車(chē)道的位置，可以做成上承式、中承式或下承式； 按照有無(wú)水平推力可分為：有推力拱橋、無(wú)推力拱橋；按照

15、有無(wú)水平推力可分為：有推力拱橋、無(wú)推力拱橋； 按照主拱圈所使用的材料：有鋼拱橋、鋼管混凝土拱橋等。按照主拱圈所使用的材料：有鋼拱橋、鋼管混凝土拱橋等。1）鋼拱橋）鋼拱橋 鋼拱橋的結(jié)構(gòu)形式多樣，如鋼桁拱和箱形肋拱。鋼拱橋自重輕，易鋼拱橋的結(jié)構(gòu)形式多樣，如鋼桁拱和箱形肋拱。鋼拱橋自重輕，易于運(yùn)輸和安裝（如可采用懸臂施工），在要求工期短、施工受到外界于運(yùn)輸和安裝（如可采用懸臂施工），在要求工期短、施工受到外界氣候條件干擾大的橋梁施工中比較適用。氣候條件干擾大的橋梁施工中比較適用。 鋼拱橋一般水平推力相對(duì)較小，承載力高，但剛度較弱。鋼拱作為鋼拱橋一般水平推力相對(duì)較小，承載力高，但剛度較弱。鋼拱作為壓彎

16、結(jié)構(gòu)，由于其跨徑的不斷增大，面外的穩(wěn)定性成為橋梁運(yùn)營(yíng)及施壓彎結(jié)構(gòu)，由于其跨徑的不斷增大，面外的穩(wěn)定性成為橋梁運(yùn)營(yíng)及施工安全的主要控制因素。下圖為上海盧浦大橋總體布置圖。工安全的主要控制因素。下圖為上海盧浦大橋總體布置圖。 盧浦大橋，雙片提籃式拱，主跨盧浦大橋，雙片提籃式拱，主跨550m，鋼箱拱肋寬，鋼箱拱肋寬5米，拱腳處高米，拱腳處高9米，漸變至拱頂處高米，漸變至拱頂處高6米，是目前世界上最大的鋼箱拱肋截面，也是米，是目前世界上最大的鋼箱拱肋截面，也是跨徑最大的鋼拱橋，拱肋截面如下圖所示?？鐝阶畲蟮匿摴皹颍袄呓孛嫒缦聢D所示。2）鋼管混凝土拱橋）鋼管混凝土拱橋 鋼管混凝土拱橋結(jié)成功的利用了鋼材

17、與混凝土兩種材料的優(yōu)點(diǎn)，鋼管混凝土拱橋結(jié)成功的利用了鋼材與混凝土兩種材料的優(yōu)點(diǎn)，可以首先架設(shè)自重輕，強(qiáng)度、剛度均較大的鋼管骨架，然后再澆注混可以首先架設(shè)自重輕，強(qiáng)度、剛度均較大的鋼管骨架，然后再澆注混凝土形成鋼管混凝土拱?；炷猎阡摴艿奶坠孔饔孟?，其強(qiáng)度和塑性凝土形成鋼管混凝土拱。混凝土在鋼管的套箍作用下，其強(qiáng)度和塑性性能得到大大提高，內(nèi)置混凝土增強(qiáng)了鋼管壁的穩(wěn)定性。性能得到大大提高，內(nèi)置混凝土增強(qiáng)了鋼管壁的穩(wěn)定性。 拱肋橫截面型式通常分為：?jiǎn)卫咝?、雙肢啞鈴型、四肢格構(gòu)型、拱肋橫截面型式通常分為：?jiǎn)卫咝?、雙肢啞鈴型、四肢格構(gòu)型、三角形格構(gòu)型和集束型。三角形格構(gòu)型和集束型。 單肋斷面主要用于跨徑

18、單肋斷面主要用于跨徑80m以下的城市橋梁和人行天橋中。以下的城市橋梁和人行天橋中。 雙肢啞鈴形截面適用于跨徑雙肢啞鈴形截面適用于跨徑80m-120m的拱橋。的拱橋。宜賓南門(mén)橋，混凝土拱，鋼吊桿。1990年11月通車(chē)，2001年11月7日發(fā)生吊桿腐蝕斷裂。3. 斜拉橋斜拉橋斜拉橋?qū)儆诶|索承重的組合體系，上部結(jié)構(gòu)由主梁、索塔和斜拉斜拉橋?qū)儆诶|索承重的組合體系，上部結(jié)構(gòu)由主梁、索塔和斜拉索組成，它是一種橋面體系以主梁受壓（密索體系）或受彎（稀索體索組成，它是一種橋面體系以主梁受壓（密索體系）或受彎（稀索體系）為主、支承體系以斜拉索受拉及索塔受壓為主的橋梁。系）為主、支承體系以斜拉索受拉及索塔受壓為主

19、的橋梁。 索塔索塔斜拉索主梁 斜拉橋是由梁、塔、索三種基本構(gòu)件組成的橋梁結(jié)構(gòu)體系，塔梁斜拉橋是由梁、塔、索三種基本構(gòu)件組成的橋梁結(jié)構(gòu)體系，塔梁是主要承重構(gòu)件，借助斜拉索組合成整體結(jié)構(gòu)。是主要承重構(gòu)件，借助斜拉索組合成整體結(jié)構(gòu)。1）索塔）索塔 索塔除受自身重力及斜拉索傳遞的主梁橋面系重力引起的軸向荷索塔除受自身重力及斜拉索傳遞的主梁橋面系重力引起的軸向荷載外，還受由風(fēng)荷載或地震力引起的彎矩作用。載外，還受由風(fēng)荷載或地震力引起的彎矩作用。 索塔在順橋向的形式有單柱式、索塔在順橋向的形式有單柱式、A字形和倒字形和倒Y形等幾種。后兩種形形等幾種。后兩種形式構(gòu)造復(fù)雜，較少采用。式構(gòu)造復(fù)雜，較少采用。 索

20、塔在橫橋向形式有單柱式、雙柱式、門(mén)架式或索塔在橫橋向形式有單柱式、雙柱式、門(mén)架式或H形、形、A字形、字形、花瓶形、鉆石形及倒花瓶形、鉆石形及倒Y形等幾種。形等幾種。 柱式索塔構(gòu)造簡(jiǎn)單，但其承受水平荷載的能力較差。單柱式都用柱式索塔構(gòu)造簡(jiǎn)單，但其承受水平荷載的能力較差。單柱式都用于單索面，雙柱式用于雙索面。于單索面，雙柱式用于雙索面。 門(mén)架式或門(mén)架式或H形索塔在兩塔柱之間設(shè)有橫梁，抵抗橫向水平荷載的形索塔在兩塔柱之間設(shè)有橫梁，抵抗橫向水平荷載的能力較強(qiáng)，一般用于橋面寬度不大的雙索面斜拉橋。能力較強(qiáng)，一般用于橋面寬度不大的雙索面斜拉橋。 A字形、花瓶形、鉆石形及倒字形、花瓶形、鉆石形及倒Y形索塔橫

21、向剛度大，既適用于單形索塔橫向剛度大，既適用于單索面，也適用于雙索面，多用于大跨徑橋梁中。索面，也適用于雙索面，多用于大跨徑橋梁中。2）斜拉索）斜拉索 斜拉索包括鋼索和錨具兩大部分，鋼索承受拉力，設(shè)置在鋼索兩斜拉索包括鋼索和錨具兩大部分，鋼索承受拉力，設(shè)置在鋼索兩端的錨具用來(lái)傳遞拉力。通過(guò)調(diào)整拉索索力，可以使斜拉橋總體結(jié)構(gòu)端的錨具用來(lái)傳遞拉力。通過(guò)調(diào)整拉索索力，可以使斜拉橋總體結(jié)構(gòu)處于最理想的工作狀態(tài)。處于最理想的工作狀態(tài)。 鋼索應(yīng)采用高強(qiáng)度鋼筋、鋼絲或鋼絞線制作。拉索的主要形式有：鋼索應(yīng)采用高強(qiáng)度鋼筋、鋼絲或鋼絞線制作。拉索的主要形式有：平行鋼筋索、平行鋼絲束、平行鋼絞線、單股鋼絞纜、封閉式

22、鋼纜。平行鋼筋索、平行鋼絲束、平行鋼絞線、單股鋼絞纜、封閉式鋼纜。3）主梁）主梁 包括橋面系在內(nèi)的主梁，直接承受車(chē)輛荷載，是斜拉橋主要承重包括橋面系在內(nèi)的主梁，直接承受車(chē)輛荷載，是斜拉橋主要承重構(gòu)件之一。與很多其它體系橋梁相比，斜拉橋的主梁具有以下特點(diǎn)：構(gòu)件之一。與很多其它體系橋梁相比，斜拉橋的主梁具有以下特點(diǎn)： 跨越能力大。主梁相當(dāng)于多跨彈性支承連續(xù)梁。恒載彎矩顯著減小。跨越能力大。主梁相當(dāng)于多跨彈性支承連續(xù)梁。恒載彎矩顯著減小。梁的建筑高度小。梁的建筑高度小。借助斜拉索的預(yù)拉力，可以對(duì)主梁進(jìn)行內(nèi)力調(diào)整，使結(jié)構(gòu)在最終狀態(tài)借助斜拉索的預(yù)拉力，可以對(duì)主梁進(jìn)行內(nèi)力調(diào)整，使結(jié)構(gòu)在最終狀態(tài)具有最優(yōu)的彎

23、矩包絡(luò)圖。具有最優(yōu)的彎矩包絡(luò)圖?？刹捎脩冶凼┕し?，能借助斜拉索的聯(lián)合作用來(lái)減輕施工機(jī)具對(duì)結(jié)構(gòu)可采用懸臂施工法，能借助斜拉索的聯(lián)合作用來(lái)減輕施工機(jī)具對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。的影響。 斜拉橋的主梁形式有工字形鋼主梁、鋼箱梁、鋼桁梁以及鋼混斜拉橋的主梁形式有工字形鋼主梁、鋼箱梁、鋼桁梁以及鋼混凝土疊合梁等。凝土疊合梁等。 工字形鋼主梁一般采用兩根工字形鋼的工字形鋼主梁一般采用兩根工字形鋼的“雙主梁雙主梁”布置。鋼主梁布置。鋼主梁之間有鋼橫梁，鋼橋面板與鋼主梁及鋼橫梁相連接。鋼橋面板底面焊之間有鋼橫梁，鋼橋面板與鋼主梁及鋼橫梁相連接。鋼橋面板底面焊有縱向和橫向的加勁肋，形成正交異性鋼橋面系。拉索一般直接錨固有縱

24、向和橫向的加勁肋，形成正交異性鋼橋面系。拉索一般直接錨固在鋼主梁上，要盡量避免在外伸的托架上錨固。在鋼主梁上，要盡量避免在外伸的托架上錨固。 下圖為德國(guó)下圖為德國(guó)Knie橋工字形鋼主梁（尺寸單位：橋工字形鋼主梁（尺寸單位：m） 流線型扁平鋼箱梁抗彎、抗扭剛度大，抗風(fēng)性能好，現(xiàn)代斜拉橋流線型扁平鋼箱梁抗彎、抗扭剛度大，抗風(fēng)性能好，現(xiàn)代斜拉橋中采用的越來(lái)越多。中采用的越來(lái)越多。 杭州灣跨海大橋南航道獨(dú)塔斜拉橋扁平鋼箱梁截面（尺寸單位：杭州灣跨海大橋南航道獨(dú)塔斜拉橋扁平鋼箱梁截面（尺寸單位：mm） 泰國(guó)湄南河橋單索面鋼箱梁截面（尺寸單位：泰國(guó)湄南河橋單索面鋼箱梁截面（尺寸單位：mm）4. 懸索橋懸索

25、橋 懸索橋的主要構(gòu)件為橋塔、主纜、加勁梁、吊索、鞍座和錨固構(gòu)造。懸索橋的主要構(gòu)件為橋塔、主纜、加勁梁、吊索、鞍座和錨固構(gòu)造。根據(jù)錨固形式，懸索橋可分為：根據(jù)錨固形式，懸索橋可分為： 地錨式地錨式 主纜拉力通過(guò)錨碇傳給地基主纜拉力通過(guò)錨碇傳給地基 矢跨比矢跨比1:10 自錨式自錨式 主纜拉力的水平分力傳遞給加勁梁，豎直分力由端支點(diǎn)支承，主纜拉力的水平分力傳遞給加勁梁，豎直分力由端支點(diǎn)支承，適于地基承載力較差的橋位適于地基承載力較差的橋位 矢跨比矢跨比1:6根據(jù)加勁梁形式，懸索橋可分為：根據(jù)加勁梁形式，懸索橋可分為： 鋼桁架式鋼桁架式 適應(yīng)于交通量較大或公鐵兩用的雙層橋面懸索橋適應(yīng)于交通量較大或公

26、鐵兩用的雙層橋面懸索橋 扁平鋼箱梁式扁平鋼箱梁式 抗風(fēng)性能較好，耗鋼量少，適用于單層橋面懸索橋抗風(fēng)性能較好，耗鋼量少，適用于單層橋面懸索橋 1）橋塔在橫橋方向多為剛架式、桁架式或混合式。在恒載下軸向受壓）橋塔在橫橋方向多為剛架式、桁架式或混合式。在恒載下軸向受壓為主，活載下以壓彎為主。為主，活載下以壓彎為主。 2）加勁梁由吊索掛在主纜上，主要起傳力作用，所受縱向彎矩很小。）加勁梁由吊索掛在主纜上，主要起傳力作用，所受縱向彎矩很小。 3）主纜、吊索只承受拉力；主纜除承受自身恒載外，還通過(guò)吊索承受）主纜、吊索只承受拉力；主纜除承受自身恒載外，還通過(guò)吊索承受活載和加勁梁的恒載。現(xiàn)代懸索橋的主纜截面多

27、由活載和加勁梁的恒載。現(xiàn)代懸索橋的主纜截面多由5mm左右的鋼絲左右的鋼絲組成鋼絲束股，再由若干根鋼絲束股組成一根主纜。組成鋼絲束股，再由若干根鋼絲束股組成一根主纜。美國(guó)美國(guó)Tacoma Narrows大橋于大橋于1940年年7月開(kāi)始月開(kāi)始服役。于同年服役。于同年11月月7日日因風(fēng)振而倒塌。因風(fēng)振而倒塌。 主纜是幾何可變體，矢跨比越小，拉力越大，對(duì)于地錨式懸索橋，主纜是幾何可變體，矢跨比越小，拉力越大，對(duì)于地錨式懸索橋，結(jié)構(gòu)的整體剛度也越大。恒載所占比例越大，主纜的形狀越穩(wěn)定，局結(jié)構(gòu)的整體剛度也越大。恒載所占比例越大，主纜的形狀越穩(wěn)定，局部活載引起的變形越小，稱(chēng)為重力剛度。懸索橋的跨度越大，恒載

28、比部活載引起的變形越小，稱(chēng)為重力剛度。懸索橋的跨度越大，恒載比例越大，豎向活載引起的變形也越小，此時(shí)，增加加勁梁的抗彎剛度例越大，豎向活載引起的變形也越小，此時(shí)，增加加勁梁的抗彎剛度對(duì)減小懸索橋豎向變形的作用不大。對(duì)減小懸索橋豎向變形的作用不大。 4）鞍座是支承主纜的重要構(gòu)件。通過(guò)它可使主纜中的拉力以垂直力和）鞍座是支承主纜的重要構(gòu)件。通過(guò)它可使主纜中的拉力以垂直力和不平衡水平力的方式均勻地傳給塔頂或錨碇處。不平衡水平力的方式均勻地傳給塔頂或錨碇處。 懸索橋目前是跨度最大的橋梁形式，日本明石海峽大橋?yàn)樽畲罂鐟宜鳂蚰壳笆强缍茸畲蟮臉蛄盒问?，日本明石海峽大橋?yàn)樽畲罂鐝綐蛄?，跨度為徑橋梁，跨度?6

29、0+1990+960m。1.4 鋼橋的選材鋼橋的選材 應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)形式、受力狀態(tài)、連接方法及所處環(huán)境合理選擇用材。應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)形式、受力狀態(tài)、連接方法及所處環(huán)境合理選擇用材。1. 主體結(jié)構(gòu)用鋼主體結(jié)構(gòu)用鋼 根據(jù)根據(jù)GB/T 714-2000橋梁用結(jié)構(gòu)鋼，目前主要為低碳鋼和低橋梁用結(jié)構(gòu)鋼，目前主要為低碳鋼和低合金鋼：合金鋼： 鋼材牌號(hào)鋼材牌號(hào) 質(zhì)量等級(jí)質(zhì)量等級(jí) 相當(dāng)牌號(hào)相當(dāng)牌號(hào) Q235q C、D A3q、16q Q345q C、D、E 16Mnq Q370q C、D、E 14MnNbq 厚板可焊性好厚板可焊性好 Q420q C、D、E 15MnVNq 厚板可焊性好厚板可焊性好鋼橋鋼材的沖擊韌性的最

30、低要求鋼橋鋼材的沖擊韌性的最低要求鋼材牌號(hào)鋼材牌號(hào) Q235q Q345q Q370q Q420q質(zhì)量等級(jí)質(zhì)量等級(jí) C D C D EC D EC D E試驗(yàn)溫度試驗(yàn)溫度（） 0 -200 -20 -400 -20 -400 -20 -40沖擊韌性（沖擊韌性（J） 27 27 34 34 2734 34 2734 34 27鐵路橋用鋼鐵路橋用鋼 （27） （34） （41）（）（41） （41）（）（41） 當(dāng)溫度低于常溫時(shí)，隨著溫度的降低，鋼材的強(qiáng)度提高，而塑性當(dāng)溫度低于常溫時(shí)，隨著溫度的降低，鋼材的強(qiáng)度提高，而塑性和韌性降低，逐漸變脆，稱(chēng)為鋼材的低溫冷脆。鋼材的沖擊韌性對(duì)溫和韌性降低，逐漸

31、變脆，稱(chēng)為鋼材的低溫冷脆。鋼材的沖擊韌性對(duì)溫度十分敏感，下圖給出了沖擊韌性與溫度的關(guān)系。度十分敏感，下圖給出了沖擊韌性與溫度的關(guān)系。 為了工程實(shí)用，根據(jù)大量的使用經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)資料的統(tǒng)計(jì)分析，我為了工程實(shí)用，根據(jù)大量的使用經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)資料的統(tǒng)計(jì)分析，我國(guó)橋規(guī)對(duì)不同牌號(hào)和等級(jí)的鋼材，規(guī)定了在不同溫度下的沖擊韌性指國(guó)橋規(guī)對(duì)不同牌號(hào)和等級(jí)的鋼材，規(guī)定了在不同溫度下的沖擊韌性指標(biāo)，如上表所示。標(biāo)，如上表所示。 鋼材選擇不當(dāng)，鋼橋會(huì)發(fā)生低溫脆斷或疲勞斷裂破壞。如鋼材選擇不當(dāng)，鋼橋會(huì)發(fā)生低溫脆斷或疲勞斷裂破壞。如1938年年3月的某天凌晨，比利時(shí)的月的某天凌晨，比利時(shí)的Hasselt Roat 全焊剛構(gòu)橋因下弦

32、脆斷倒塌。全焊剛構(gòu)橋因下弦脆斷倒塌。溫度沖擊功T1(NDT)T2(FTP)T0斷口結(jié)晶區(qū)面積(%)050100該橋?yàn)槿笜?，所有桿件均為焊接箱型截面，豎腹桿通過(guò)橫向焊縫，與該橋?yàn)槿笜颍袟U件均為焊接箱型截面，豎腹桿通過(guò)橫向焊縫，與受拉弦焊接，所用鋼材含碳量高，板厚較大，在建成受拉弦焊接，所用鋼材含碳量高，板厚較大，在建成2年后的一個(gè)寒年后的一個(gè)寒冷的清晨脆斷冷的清晨脆斷疲勞和冷脆。疲勞和冷脆。1962年年6月月10日的寒冷的早晨日的寒冷的早晨，澳大利亞墨爾本的，澳大利亞墨爾本的Kings橋橋在投入使用在投入使用15個(gè)月之后，發(fā)生個(gè)月之后，發(fā)生脆斷。斷裂發(fā)生于下翼緣蓋板脆斷。斷裂發(fā)生于下翼緣

33、蓋板端部的焊縫處。端部的焊縫處。該橋使用高含碳量和含錳量的該橋使用高含碳量和含錳量的高強(qiáng)鋼材，可焊性很差。高強(qiáng)鋼材，可焊性很差。需驗(yàn)算疲勞的焊接構(gòu)件選材：需驗(yàn)算疲勞的焊接構(gòu)件選材： 當(dāng)橋梁工作溫度當(dāng)橋梁工作溫度 0t-20時(shí)選時(shí)選 Q235qC、Q345qC、Q370qD、Q420qD 當(dāng)橋梁工作溫度當(dāng)橋梁工作溫度 t-20時(shí)選時(shí)選 Q235qD、Q345qD、Q370qE、Q420qE需驗(yàn)算疲勞的非焊接構(gòu)件選材需驗(yàn)算疲勞的非焊接構(gòu)件選材: 當(dāng)橋梁工作溫度當(dāng)橋梁工作溫度 t-20時(shí)選時(shí)選 Q235qC、Q345qC、Q370qD、Q420qD當(dāng)焊接承重結(jié)構(gòu)為防止鋼材的層狀撕裂而采用當(dāng)焊接承重結(jié)

34、構(gòu)為防止鋼材的層狀撕裂而采用Z向鋼時(shí)，應(yīng)符合厚度向鋼時(shí)，應(yīng)符合厚度方向性能鋼板方向性能鋼板GB/T5313的規(guī)定的規(guī)定 2. 輔助結(jié)構(gòu)用鋼輔助結(jié)構(gòu)用鋼 Q235 B 碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼 （GB 700） 連接型鋼連接型鋼 Q345 C 低合金結(jié)構(gòu)鋼（低合金結(jié)構(gòu)鋼（GB1591）3. 支座及索鞍、索夾等用鑄鋼支座及索鞍、索夾等用鑄鋼 ZG230-450、ZG270-500、ZG310-570 （ 相當(dāng)于原相當(dāng)于原ZG25、ZG35、ZG45） 一般工程用鑄造碳鋼（一般工程用鑄造碳鋼（GB/T11325）4. 銷(xiāo)、鉸、軸、斜拉索錨具等用鋼銷(xiāo)、鉸、軸、斜拉索錨具等用鋼 35號(hào)鍛鋼、號(hào)鍛鋼、45號(hào)優(yōu)

35、質(zhì)碳素鋼號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（GB/T600）5. 緊固件緊固件 高強(qiáng)螺栓高強(qiáng)螺栓 20MnTiB、35VB 合金結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)條件（合金結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)條件（GB3077） 鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角頭螺栓、大六角頭螺母、墊圈技術(shù)條件鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角頭螺栓、大六角頭螺母、墊圈技術(shù)條件 （GB/T1231） 普通螺栓普通螺栓 BL2、BL3 六角頭螺栓六角頭螺栓 （GB/T5782） 鉚釘鉚釘 ML2 標(biāo)準(zhǔn)件用碳素?zé)彳垐A鋼（標(biāo)準(zhǔn)件用碳素?zé)彳垐A鋼（GB715） 錨栓錨栓 Q235、Q345 （GB 700）、（）、（GB1591） 6. 焊接材料焊接材料 圓柱頭焊釘（栓釘）圓柱頭焊釘

36、（栓釘） 電弧螺柱焊用圓柱頭焊釘（電弧螺柱焊用圓柱頭焊釘（GB/T10433） 常用直徑：常用直徑：16、19、22 mm ,用于組合梁用于組合梁 焊條與焊劑焊條與焊劑 手工焊手工焊 碳素鋼焊條（碳素鋼焊條（GB/T5117）低合金鋼焊條（）低合金鋼焊條（GB/T5118） 自動(dòng)焊自動(dòng)焊 埋弧焊用碳鋼焊絲和焊劑（埋弧焊用碳鋼焊絲和焊劑（GB/T5293） 低合金鋼埋弧焊用焊絲和焊劑（低合金鋼埋弧焊用焊絲和焊劑（GB/T12470） 焊接材料應(yīng)與主體金屬相匹配，當(dāng)不同強(qiáng)度的鋼材相焊時(shí)，宜采焊接材料應(yīng)與主體金屬相匹配，當(dāng)不同強(qiáng)度的鋼材相焊時(shí)，宜采用低配置焊接材料。需驗(yàn)算疲勞的構(gòu)件宜采用低氫型堿性焊

37、條。用低配置焊接材料。需驗(yàn)算疲勞的構(gòu)件宜采用低氫型堿性焊條。鐵路鋼橋?qū)附咏宇^的沖擊韌性要求鐵路鋼橋?qū)附咏宇^的沖擊韌性要求 鋼材牌號(hào)鋼材牌號(hào) Q345q Q370q Q420q 質(zhì)量等級(jí)質(zhì)量等級(jí) D E D E D E 試驗(yàn)溫度試驗(yàn)溫度 -20 -40 -20 -40 -20 -40沖沖 整體節(jié)點(diǎn)焊接頭整體節(jié)點(diǎn)焊接頭 34 41 47擊擊韌韌散裝節(jié)點(diǎn)垂直于散裝節(jié)點(diǎn)垂直于應(yīng)力方向熔透接應(yīng)力方向熔透接頭頭 34 41 47性性 J散裝接頭順應(yīng)力散裝接頭順應(yīng)力方向沒(méi)熔透方向沒(méi)熔透T形角形角縫縫 29 35 407. 斜拉橋拉索、懸索橋主纜索股、吊索等所用線材斜拉橋拉索、懸索橋主纜索股、吊索等所用線

38、材 高強(qiáng)度鋼絲（優(yōu)先采用高強(qiáng)度鋼絲（優(yōu)先采用級(jí)松弛）級(jí)松弛） 橋梁纜索用熱鍍鋅鋼絲橋梁纜索用熱鍍鋅鋼絲 （GB/T17101） 斜拉橋熱擠聚乙烯高強(qiáng)鋼絲拉索技術(shù)條件（斜拉橋熱擠聚乙烯高強(qiáng)鋼絲拉索技術(shù)條件（GB/T18365） 鋼絞線鋼絞線 （優(yōu)先采用（優(yōu)先采用級(jí)松弛）級(jí)松弛） 預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線 （GB/T5224） 高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力熱鍍鋅鋼絞線高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力熱鍍鋅鋼絞線 （YB/T152） 鋼絲繩（應(yīng)選用鋼絲繩（應(yīng)選用級(jí)松弛）級(jí)松弛） 重要用途鋼絲繩重要用途鋼絲繩 （GB8918） 一般用途鋼絲繩一般用途鋼絲繩 （GB/T20118） 粗直徑鋼絲繩粗直徑鋼絲繩 （

39、GB/T20067）要重視鋼索的銹蝕問(wèn)題！攀枝花金沙江大橋95年通車(chē)，2003年曾更換全部吊桿，但2012年12月10日，一根吊桿在錨固出因嚴(yán)重腐蝕而斷裂，下橫梁脫落。主跨主跨175米的廣州海印大橋米的廣州海印大橋1988年年底建成通車(chē)，年年底建成通車(chē)，1995年年5月月25日日9號(hào)拉索因號(hào)拉索因腐蝕斷裂，經(jīng)檢查腐蝕斷裂，經(jīng)檢查15號(hào)索也號(hào)索也有松動(dòng)現(xiàn)象，被迫全部換索有松動(dòng)現(xiàn)象，被迫全部換索，用時(shí)半年，耗資，用時(shí)半年，耗資2000萬(wàn)。萬(wàn)。2002年年9月月12日又一根鋼索日又一根鋼索突然斷裂，打到一輛油罐車(chē)突然斷裂，打到一輛油罐車(chē)的后視鏡上。的后視鏡上。顯然鋼索的防腐問(wèn)題應(yīng)十分顯然鋼索的防腐問(wèn)題應(yīng)十分重視。重視。8. 懸索橋錨頭懸索橋錨頭 熱鑄錨頭鑄體材料應(yīng)優(yōu)先采用低熔點(diǎn)鋅銅合金。熱鑄錨頭鑄體材料應(yīng)優(yōu)先采用低熔點(diǎn)鋅銅合金。 冷鑄錨頭鑄體材料可由環(huán)氧樹(shù)脂、鐵砂、礦料、固化劑等組成，冷鑄錨頭鑄體材料可由環(huán)氧樹(shù)脂、鐵砂、礦料、固化劑等組成，配合比由試驗(yàn)確定。配合比由試驗(yàn)確定。9. 鋼材的彈性模量鋼材的彈性模量 E=2.110e5 Mpa G=0.8110e5 Mpa 當(dāng)缺乏試驗(yàn)資料時(shí)，鋼絲繩彈性模量可取當(dāng)缺乏試驗(yàn)資料時(shí)，鋼絲繩彈性模量可取1.610e5 Mpa1.5 鋼橋的發(fā)展展望鋼橋的發(fā)展展望 鋼橋應(yīng)向