2016年-2017年二学期西南交大钢桥1-5问答题..

钢桥第1次作业

6. 钢桥的主要特点是什么？其适用范围如何

答：

主要优点：与常用的其它建筑材料相比，钢材是一种抗拉、抗压和抗剪强度均较高的匀质材料，而其重量则

相对较轻。因此，钢桥具有很大的跨越能力;

钢材有良好的塑性和韧性，是理想的弹塑性体，完全符合目前所采用的计算方法和基本概念。因此，钢桥计

算准确性好，可靠性高；钢桥构件重量轻，便于运输和拼装，加上便于机械化制造，因此钢桥的施工期较短，

可尽快发挥投资的经济效益；钢桥在受到破坏后，易于修复和更换；钢的塑性和韧性好，适于承受冲击和动

力荷载，有较好的抗震性能。（对于铁路桥梁尤为重要）

主要缺点：钢材易锈蚀，需要经常除锈、油漆，养护费用高；铁路钢桥采用明桥面时噪声大，不适用于人口密集区。

适用范围：由于目前我国钢材紧缺，因此在一般情况下，大、中跨度的桥梁才以采用钢桥为主。

7. 铁路下承式简支桁架桥的横向联结系的作用是什么？常用的几何图式有哪些？

答：

横向联结系的作用：承受并传递横向力，增加结构的横向抗扭刚度，使桥跨形成空间的稳定结构，并使两片

主桁受力均匀。

常用几何图式有：

答:

一端设置固定支座，一端设置活动支座。对坡道上的桥梁，固定支座应设在较低一端。

9.简述正交异性板的概念。

答：

在钢桥面板（或钢箱梁上翼缘）下布设纵向及横向的、开口或闭口的加劲肋而形成的一种构造。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的抗弯刚度不同，故得此名。正交异性板具有很高承载能力，

可以显著减轻钢梁的自重。

10. 斜拉桥的主要受力构件有哪些？漂浮体系的斜拉桥是什么意思？答：

斜拉桥的主要受力构件有主梁、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、塔梁分离的斜拉桥，若将中间支点的支承改为吊索，就称为漂浮体系的斜拉桥。它可以减小索塔支点处梁的负弯矩，但梁的横向变位应加以约束。

11. 图示说明悬索桥的组成及各组成部分的作用。

答：

悬索桥以主缆、桥塔和锚碇为主要承重构件，以加劲梁、吊索和鞍座等为辅助构件。

I

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的锚碇。受拉的主缆为主要的承重构件；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；加劲梁主要起支承和传递荷载的作用；吊索的作用是将作用于加劲梁上的恒载及活载向主缆传递；塔顶主鞍用作主缆跨过塔顶的支承，承受主缆产生的巨大压力并传递给桥塔。

12.栓焊钢桥的制造需经过哪些工艺过程？

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、检验、试装等。

13.已知某单线铁路简支栓焊桁架桥，跨度I = 64m，设计荷载为中活载, 主桁尺寸如图所示。试计算主桁斜杆A3E4在主力作用下的杆件内力。

E

答：

1、恒载内力计算

（1）恒载集度的假定参照已

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 p i = （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） P 2=5 kN/m （每片主桁）

故每片主桁所受恒载集度 p = P 1+ p 2=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Q 的计算

作出斜杆A 3E 4的影响线，如下图所示。

m m 1 4 13.6 亠小 y = ------- - ---------- - —x ---- = 0,618 Yi sind 8 11 it — ZTZ — 1 S — 4—1 13.6 x - = 0.464 11 影响线加载长度及顶点位置

4x8x8 = 3657

H-1 8-1

V -- ------------ //sind

斜忏

则影响线最大纵距

2

=^-(^+7.) = 8x8-36.57-27.43

所以，影响线面积 Q = -(Z L +/2)y=-x3&57x0.618=11.30 2 2

ZQ = □ + □' = 1130+(-6.36) =4.94

(3)由于恒载所生内力

N p = pEQ = 18x4.94 = 88.92iV

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的 k 值

(2)冲击系数!：+】：=2743, & = 0.12% k' = ^ = 56.S kN/m & +A =36,57,

a= 0.125, k= I"” = 53AkN/m

"亠严7-4叫心 W ■

36.57

m

+ r;w = 27.43x0.464 = -6.36

1

1 + U = 1 +

40+Z

运营动力系数

18

1+均二1 +二^二1+—-—= 1.17 「40 + Z

40 + 8x8

(3)活载发展均衡系数n值的计算

n = 1+(a max - a)/6

对简支桁架梁桥，跨中弦杆(此算例中为弦杆A3A3')的k值最小，故其a值最大。弦杆A3A3'的加载长度l=64m，顶点位置a =0.5,查表得k = 45.6 kN/m，故

N

18

Q — ---------- ----- 二—± ---------------- 二—±— = ---------------------------- = Q311 (1+“)傀(1+QAQ (1+“)片1.27x45.6 则对斜杆A3E4

N

88.92

二0.117

1.27x511x11.3

,1. . , 0.311-0.117

"二1 + 匸(％ -。)二1+ ------------------------ = 1-032

o

88.92

——____________________________ — .—O "I Q^l

—1,27x56.8x6.36 '

. 1. ①=0.311+0.194 ［介一

f

77 = 1+ —(口—￡7 ) = 1 -------------------------------- = 1.084

6 6

(4)活载所生内力(包括冲击力)为：

帀(1 + “)取=L032xl,27x 53.1x113= 7864i2V

r/Q + QM=-1.084x1.27x56.8x6.36=-197.3/W

3、主力作用下斜杆AE4的内力

N、=N p+ r/(l+ /i)N k=88.92 + 786.4 = 875.3fcV

N[ = NpFQ +肚)芯=88.92 - 497.3 = -408.4kV

计算疲劳时的最大内力

N n=N p+(1 + //J7V；= 88.92 + 1.17x53,1x113 = 79L0yWV

N；二代+ (1 + = 88.92-L17X 56.8x 636 = -333.7JWV

钢桥第2次作业

6. 目前钢桥采用的连接方式有哪些？什么是栓焊钢桥？

答：

钢桥连接指：包括将型钢、钢板组合成杆件与部件，也包括将部件及杆件连接成钢桥整体。

连接方式有：铆接、焊接、栓接。

栓焊钢桥是指工厂（板件的）连接采用焊接，工地（杆件的）连接采用高强度螺栓连接。

7. 下承式桁架桥的桥面构造有哪几种形式？

答：

有明桥面与道碴桥面两种。

8. 钢支座及盆式橡胶支座的活动机理分别是什么？

答：

钢支座是靠钢部件的滚动、摇动和滑动来完成支座的位移和转动功能的。盆式橡胶支座是利用橡胶块在三向受力状态下具有流体的性质（适度不均匀压缩）来实现转动，依靠聚四氟乙烯板与不锈钢板之间的低摩擦系数来实现水平位移。

9. 主桁杆件的截面形式有哪几种？各有何优缺点？

答：

主桁焊接杆件的截面形式主要有两类：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。这种截面的优点是构造简单，易于施焊，焊接变形较易控制，安装方便；不足的是截面对x-x 轴的回转半径比对y-y轴的小很多，当采用H形杆件作压杆时，基本容许应力的折减相当大。因此，对内力不很大的杆件或长细比相对较小的压杆，采用H形截面才是比较适宜的。

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，且对两个主轴的回转半径相近，在承受压力方面优于H 形杆件。但是箱形截面的杆件制造较费工，焊接变形也较难控制和修整，因此通常只用于内力较大和长细比较大的压杆或拉

—压杆件，一般在特大跨度钢桁梁桥中采用。

10. 简述下弦杆的截面设计步骤。

答：下弦杆截面设计的主要步骤如下：

1）从静强度及疲劳强度入手，求所需的净截面积A j；

2）根据已有的设计经验，取杆件的净截面积A j 为毛截面积A m 的

0.85 倍；

3）选定下弦杆的截面形式，根据A m 及决定杆件截面外廓尺寸的原则，确定杆件的宽度b、高度h以及板厚S ;

4）计算杆件端部连接所需要的螺栓数；

5）算出实际的净截面积A j,进行强度、刚度及疲劳的验算，如不满足任一要求，则需重新设计。

11. 下承式钢板梁桥的适用范围？答：下承式钢板梁桥由于增加了桥面系，用料较多，制造也费工，且其宽度大，无法整孔运送，更增添了装运与架梁的工作量。因此当铁路桥梁需采用板梁桥时，应尽可能不采用下承式而采用上承式。

但是，当桥面标高不宜提高而对桥下净空有要求时，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）小的优点。

12. 与简支桁架桥相比，连续桁架桥有何优点？答：便于采用伸臂法架设钢梁；具有较大的竖向刚度和横向刚度；节约钢材；较易修复。

13. 已知某单线铁路简支栓焊桁架桥，跨度I = 64m,主桁图式及尺寸同题6

3。试计算下弦杆EE4在纵向制动力作用下的杆件内力。答：解：按相应于下弦杆

E Z E A在主力作用下时的静活载计算。

静活载按最不利位置布置，如下图所示，根据结构力学所述方法，

二此

f

a b

当三角形影响线顶点左边的活载之和R a与顶点右边的活载之和f满足下列等式时，即为产生最大杆件内力的活载位置。