钢板梁桥-优化版
钢板梁桥-new
《钢桥》讲义第三章钢板梁桥宗周红博士东南大学土木工程学院第一节钢板梁桥的组成与总体设计钢板梁桥的主梁通常采用工字钢、H型钢、焊接工形梁等结构形适用跨径可达60m，是中小跨径钢梁桥最为经济和采用最多的结构形式通常跨径在20m以下，为提高跨越能力可在上下翼缘板增加盖板适用跨径抗扭刚度和横向抗弯刚度较小，必须注意横向失稳问题截面尺寸受工厂轧制能力的限制，跨越能力较小缺点结构灵活、构造简单、受力明确、工地连接方便、单个构件重量轻等结构简单、造价低优点焊接钢梁工字钢或H型钢钢板梁桥根据支承条件和受力特点可以分为：简支钢板梁桥、连续钢板梁桥和悬臂钢板梁桥。
钢板梁桥按桥面板形式可以分为钢筋混凝土桥面板钢板梁桥和钢桥面板梁桥。
其中根据桥面板参与主梁受力情况又分为结合梁桥和非结合梁桥。
桥梁按平面形式又分为直桥、斜桥和曲线钢板梁桥等。
1.1.2 钢板梁桥的组成钢板梁桥上部结构主要由主梁、横向联结系、纵向联结系和桥面板组成。
主梁主要承重作用，把联结系传来的荷载传递到支座；横向联结系是把各个主梁连接成整体，起到荷载横向分布、防止主梁的侧向失稳的作用；纵向联结系采用桁架式结构，主要是加强桥梁的整体稳定性、与横梁共同承担横向力和扭矩作用；桥面系主要是为了提高桥梁的行车部分，把桥面荷载传递到主梁和横梁。
1.2 横断面布置1.2.1 公路桥横断面布置主要确定主梁的根数与间距。
主梁的根数与间距直接影响主梁的受力大小与截面尺寸，同时当桥面板支承于主梁时，主梁的间距决定桥面板的跨径。
另外，主梁的位置还会影响到桥面板的受力。
因此，横断面的布置不仅要考虑主梁受力，还要尽可能兼顾桥面板的受力。
随着预应力混凝土桥面板的应用和厚钢板质量的提高及厚板焊接技术的发展，近年来国外出现了少梁的结构形式，即对2-3车道的桥梁仅采用2-3根主梁。
这种结构构造简单，大大减少了工厂钢结构制造的工作量，同时可以达到提高桥梁施工架设的速度和降低桥梁建设成本的目的。
钢板梁桥的设计特点和应用前景分析
钢板梁桥的设计特点和应用前景分析钢板梁桥是一种以钢板作为主要受力构件的桥梁，其设计特点和应用前景如下：设计特点：1. 结构简洁高效：钢板梁桥采用钢板和焊接件构成主要承重部件，相对于传统的混凝土桥梁，钢板梁桥结构更简单高效，加工和施工周期短。
2. 自重轻，施工周期短：钢板梁桥由于构件轻巧，可以在制作、运输和安装过程中减少成本和时间。
3. 适应性强：钢板梁桥可以根据实际需要设计成不同形状和尺寸，适用于各种跨度的桥梁需求。
4. 维护方便：由于钢材的可塑性好，钢板梁桥的构件可以进行修补和更换，维护成本相对较低。
应用前景分析：1. 适合跨越大跨度：钢板梁桥在城市交通、铁路、高速公路和河流、湖泊等处的大跨度桥梁设计中有广泛应用的潜力。
钢板梁桥可以通过改变桥梁的跨度、减小桥梁的自重等方式实现大跨度桥梁的设计需求。
2. 适应不同地质条件：钢板梁桥的结构简单灵活，可以根据不同地质条件进行设计。
在软土地区，可以采用较长的桩和钢板桩作为桥墩进行支撑。
3. 耐候性优越：钢材具有良好的耐候性，可以在各种恶劣的自然环境下使用。
由于钢板梁桥的设计和制作过程中采用了防锈和防腐处理的技术，使得桥梁的使用寿命更长。
4. 环保节能：钢板梁桥采用的是可回收利用的钢材，节约了资源。
相比传统的混凝土桥梁，钢板梁桥在生产、运输和施工过程中产生的能耗和环境污染要少得多。
总结而言，钢板梁桥由于其结构简洁高效、施工周期短、适应性强以及适合大跨度、不同地质条件等特点，其应用前景广阔。
在未来的桥梁工程设计和建设中，钢板梁桥将会发挥重要作用，促进交通运输和城市发展的提升。
组合钢板梁桥PPT课件
1 8
PL3 Ebh3
3 PL 8 bh2
1 32
PL3 Ebh3
连接件
(a) 非组合梁
(b) 组合梁
组合梁与非组合梁的截面应力
组合结构桥梁设计新理念 1
组合钢板梁桥—组合梁的分类及其特点
◇组合梁的定义：当钢梁与混凝土桥面板之间用连接件接 合在一起，两者间不能自由发生相对滑移、共同承担纵桥 向弯矩时，称为组合梁。 ◇组合钢板梁的定义：是指用3块钢板焊接成截面为I形钢 梁的组合梁。
◇关于组合梁 的某些名称
◆叠合梁 ✕ ◆联合梁 ◆结合梁 ◆组合梁 ★
连接件
组合结构桥梁设计新理念 2
组合钢板梁桥—组合梁的分类及其特点
◆按照连接刚度 ◇组合梁的分类 ◆按照施工方法
◆刚性组合梁 ◆弹性组合梁 ◆柔性组合梁
◆活荷载组合梁 ◆死活荷载组合梁
◆按照主梁结构体系
◆简支组合梁 ◆连续组合梁
点
◇组合钢板梁桥的发展趋势
◆采用预应力混凝土桥面板，减少主梁根数； ◆对承重体系加以改进，不设或少设横撑、腹板加劲肋； ◆采用高强钢材、轻质或钢纤维混凝土等新型建筑材料； ◆采用预制预应力混凝土桥面板，实行构件工厂化； ◆推广使用耐候钢，节省防锈等维护费用； ◆用等高或连续变截面压延钢板翼缘，代替多层或间断变
◇死活荷载组合梁：用脚手架施工、在桥面板完全硬化后撤除脚手架时，钢梁、桥面、
路面铺装等死荷载都由组合梁承担，即承担所有死荷载与活荷载的组合梁。
桥面板浇灌 桥面板
钢梁
桥面板浇灌 撤除支撑
活荷载 路面铺装
路面铺装
(a) 活荷载组合
(b) 死活荷载组合
按照施工方法分类
组合结构桥梁设计新理念 5
桥梁结构中的钢材性能与优化
桥梁结构中的钢材性能与优化桥梁是现代社会中不可或缺的基础设施，而钢材作为桥梁结构中的重要组成部分，其性能与优化对于桥梁的安全和可靠性起着至关重要的作用。
本文将重点探讨桥梁结构中钢材的性能特点以及如何实现优化设计。
首先，钢材具有高强度和良好的韧性是其成为桥梁结构首选材料的重要原因之一。
相比其他材料，钢材具有较高的抗拉强度和抗弯承载能力，能够承受较大的荷载。
同时，钢材还具有良好的延展性和塑性，能够在外力作用下发生较大的变形而不破坏，从而保证了桥梁在发生一定程度变形时仍能保持稳定。
此外，钢材还具有较高的疲劳寿命，能够适应长期交通荷载的作用。
然而，钢材在桥梁结构中存在一定的问题，主要表现为腐蚀和变形。
由于桥梁经常处于恶劣的环境中，例如海岸地区的海水腐蚀、工业区的化学腐蚀等，钢材容易受到腐蚀的侵袭，从而导致其材料性能下降甚至失效。
此外，桥梁结构由于受到交通荷载的作用，钢材也会发生一定程度的变形，这对桥梁的稳定性和可靠性构成威胁。
因此，为了提高桥梁结构的耐久性和可靠性，需要对钢材进行优化设计。
首先，需要选择抗腐蚀性能较好的钢材。
如不锈钢、耐候钢等，在保证强度和韧性的前提下，能够有效地抵御腐蚀侵蚀。
其次，可以采取表面处理的方式，例如镀锌、涂装等，增加钢材的抗腐蚀性能。
此外，还可以采用加玻璃纤维、复合材料等方式来保护钢材，延长其使用寿命。
在钢材的变形问题上，可以通过结构设计来提高桥梁的稳定性。
例如，在悬索桥的设计中，通过调整索拉力的大小和分布，控制钢材的变形，使得桥梁能够在长期运行中保持稳定。
此外，可以采用预应力技术，通过对钢材施加预先设计的内力来抵消荷载引起的变形，进一步提高桥梁的稳定性。
钢材的性能与优化不仅仅是桥梁结构设计的问题，也是钢材制造和加工的重要课题。
在钢材制造过程中，需要控制合金成分、金相组织和热处理工艺等因素，以保证钢材的性能达到设计要求。
同时，在钢材的加工过程中，也需要采取适当的工艺措施，避免过度加工导致钢材性能丧失。
1 钢桁梁桥
合理节间长度：(0.6-0.8)h(带竖杆三角形体系)、 (1.0-1.2)h(纯三角形腹杆体系)。
(3)斜杆倾度 影响节点构造及竖杆受力。 根据设计经验，斜杆与竖直线的夹角在30°~ 50° 之间。
(4)主桁架的横向间距 主桁架的横向间距由横向刚度和稳定性决定。 下承式桁架一般不宜小于(1/20~1/17)l；对于上承 式桁梁 桥，主桁间距不宜小于（1/16~1/14)l，l为计 算跨径。
§1-1 钢板梁桥的定义及分类
钢板梁桥的介绍
钢板梁桥是指由钢板焊接、栓接或铆接，形 成工字形的实腹式钢梁作为主要承重结构的桥 梁。
按照行车道系（桥面）位置的不同， 钢板梁桥又分为： 上承式钢板梁桥：桥面位于主梁上翼缘 下承式钢板梁桥：桥面位于主梁下翼缘
§1-2 上承式焊接板梁的构造
焊接板梁（工字形梁）是由上、下翼板和腹板焊接 而成。上承式钢板梁桥上部结构主要有： 主梁:主要承重作用，把荷载传递到支座。
按主桁架的形式分类 • 按照腹杆体系的不同分类：三角形腹杆体系、外倾式斜 杆体系、带竖杆的三角体系、内倾式斜杆体系、再分式腹 杆体系等。 • 按照上下弦杆是否平行分：折线形桁架、平行弦桁架和 分段平行弦桁架。
按支承形式分类
• 简支桁梁桥、连续桁梁桥、悬臂桁梁桥。 按照承受荷载的性质分类
•
连续桁梁桥的尺寸确定
• （1）连续桁梁桥通常做成2~3跨，不超过3跨。跨径过
大，温度位移过大，伸缩缝构造复杂，为了避免温度影
响过大，使得构造简单，一般一联做成2~3跨。
• （2）3跨连续桁梁可做成不等跨，边跨:中跨=
1:1.15~1:1.25。正负弯矩大致相等，充分利用材料，节 约成本。
钢板梁桥的设计特点和应用前景分析
钢板梁桥的设计特点和应用前景分析钢板梁桥是一种常见的桥梁类型，其设计特点和应用前景备受关注。
本文将从钢板梁桥的设计特点和应用前景两个方面进行分析，并探讨其在未来的发展趋势。
一、钢板梁桥的设计特点1. 结构简单、施工便利钢板梁桥采用了简单的梁式结构设计，利用焊接或螺栓等连接方式将梁板和横梁组装在一起。
这种设计使得钢板梁桥的结构简单，能够快速、低成本地进行施工，适用于各种地形和环境条件。
2. 承载能力强、使用寿命长由于钢板梁桥采用钢材作为主要材料，其承载能力远高于混凝土桥梁。
而且钢材具有良好的抗腐蚀性能，能够有效延长桥梁的使用寿命，减少了桥梁的维护成本。
3. 可变形性强、适应性广钢板梁桥采用了轻型材料，并具有较强的可变形性能，能够适应复杂的地形和气候条件。
这使得钢板梁桥在山区、河流、荒漠等环境中具有很强的适应性，成为了桥梁建设的重要选项。
4. 美观性好、环保性强相比于传统的混凝土桥梁，钢板梁桥外观更加美观大方，可以根据需要进行颜色和纹饰的设计，能够更好地融入自然环境。
钢材的回收利用率高，符合环保理念，也是未来桥梁建设的发展方向。
二、钢板梁桥的应用前景分析1. 钢板梁桥在国内外的应用现状钢板梁桥自20世纪70年代开始大规模应用以来，已在全球范围内得到广泛推广。
在中国，大量的山区公路桥梁采用了钢板梁桥的结构，提高了交通运输的便利性和安全性。
在国外，尤其是发展中国家和地区，钢板梁桥也得到了广泛使用，成为改善交通条件的重要工具。
2. 钢板梁桥在城市化发展中的应用前景随着城市化进程的加快，城市和乡村之间的联系越来越密切，对桥梁的需求也越来越大。
而传统混凝土桥梁在城市建设中所占用的空间和成本较大，无法满足日益增长的交通需求。
而钢板梁桥由于其结构简单、使用寿命长和外观美观等特点，在城市化发展中具有广阔的应用前景，能够更好地满足城市交通建设的需求。
随着环保意识的提高，传统桥梁建设对环境的影响成为了一个问题。
而钢板梁桥由于其材料的可回收性和施工的绿色环保特点，成为了未来环保建设的主要选择。
钢板梁桥设计课程设计
钢板梁桥设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解钢板梁桥的基本结构组成及其工作原理。
2. 学生能够掌握钢板梁桥设计的基本步骤和关键参数的计算方法。
3. 学生能够了解钢板梁桥的受力分析和影响其稳定性的因素。
技能目标：1. 学生能够运用专业知识，独立完成钢板梁桥的初步设计。
2. 学生能够使用相关软件或工具，对钢板梁桥设计进行模拟和优化。
3. 学生能够通过团队协作，合理分配任务，有效沟通，共同完成设计项目。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对桥梁工程设计和建设的兴趣，增强对工程学科的认识和热爱。
2. 学生能够树立安全意识，注重工程质量，认识到工程对环境和社会的责任。
3. 学生能够在团队合作中学会尊重他人，培养合作精神和解决问题的能力。
分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程为工程专业课程，旨在让学生掌握钢板梁桥设计的基本知识和技能。
学生处于高年级，具备一定的专业知识基础，具有较强的逻辑思维和分析能力。
教学要求注重理论与实践相结合，培养学生的实际操作能力和创新意识。
二、教学内容1. 钢板梁桥结构概述- 桥梁结构分类与特点- 钢板梁桥的结构组成与功能2. 钢板梁桥设计原理- 钢板梁桥设计的基本要求- 钢板梁桥的受力分析- 影响钢板梁桥稳定性的因素3. 钢板梁桥设计计算方法- 钢板梁桥截面尺寸设计- 荷载作用及组合- 内力分析与计算- 刚度、强度和稳定性校核4. 钢板梁桥设计流程与案例分析- 钢板梁桥设计的一般步骤- 设计软件应用与操作- 案例分析与讨论5. 钢板梁桥设计实践- 初步设计及方案优化- 设计成果展示与评价- 团队合作与沟通技巧教学内容安排和进度：本教学内容分为五个部分，共计15个课时。
第一、二部分各占2个课时，第三部分占6个课时，第四部分占3个课时，第五部分占2个课时。
教学过程中，将结合教材相应章节，确保内容的科学性和系统性。
同时，注重实践环节，提高学生的实际操作能力。
三、教学方法为了提高教学效果，激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用以下多样化的教学方法：1. 讲授法：教师通过生动的语言和形象的表达，对钢板梁桥设计的基本理论、原理和计算方法进行讲解，使学生掌握课程核心知识。
第2章 钢板梁桥
(3)下平纵联平面：承受主梁下半部的风力;其计算简图为 两端简支的桁架梁。
强调说明： 由于上平纵联、下平纵联的计算同钢桁梁的内容相同， 所以，本讲只讲述主梁的设计计算。
第八章 钢板梁桥
桥梁工程
上承式板梁
上平纵联与主梁的连接
第八章 钢板梁桥
桥梁工程
上承式板梁
下平纵联与主梁的连接
第八章 钢板梁桥
桥梁工程
c.横联的位臵，应与竖向加劲肋的布臵一起考虑，横联 的间距不应大于4m。 d.顶梁，在架设及养护过程中，常需将梁端顶起，梁端 需架设顶梁，见下图所示。
第八章 钢板梁桥
第八章 钢板梁桥
桥梁工程
上承式板梁端加劲肋与下翼缘连接、端横联与下翼缘和 竖向加劲肋的连接、支座与主梁的连接
第八章 钢板梁桥
桥梁工程
（3）上承式板梁构造要求 主梁（两片） 由翼缘、腹部以及加劲肋组成； 两主梁的中心矩不小于跨度的1/15，且不小于2.2m。 对翼缘腹板加劲肋构造要求如下： ①翼缘 主梁截面承受弯矩能力大致符合弯矩图，节省钢材，主梁 做成变截面，可以采用一块或两块钢板，通过调整翼缘的宽 度和厚度实现主梁的变截面，截面变化时应采用斜坡过渡。 宽度不陡于1：4；厚度不陡于1：8；末端宽度不小于20mm ②腹板 标准设计中当L=24m，腹板高度h=1900mm；当L=32m， 腹板高度h=2500mm；当L=40m，腹板高度h=3200mm。以 上尺寸满足用料经济并适应运输条件。
①确定k；沿梁选取若干截面，按各截面影响线顶点位臵 及加载长度，活载为铁路列火车荷载，计算时必须采用中华 人民共和国铁路标准荷载，即“中-荷载”，计算采用“中荷载”的换算均布荷载k（将查表的数值除以2得到k）；
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x3 ai2bi
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Pi ai2bi2 6EIl
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aibi2
a
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l
当作用有m个Pi时，跨中挠度可以由上 式和叠加原理求得：
m
f fi i 1
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3、腹板厚度的确定： 根据主梁的剪力大小和腹板高厚比h/t的限制值确定。
h / t主要由腹板的局部稳定控制，采用不同的加劲肋设计时， 腹板高厚比的限制也不相同：
对于Q345钢材：
腹板不设加劲肋时，h/t 60
腹板只设置竖向加劲肋而不设纵向加劲肋时，h / t 140
腹板设置竖向加劲肋的同时设置一道纵向加劲肋时，h / t 240
当h / t 240时，需要设置多道纵向加劲肋
日本规范规定：h
h / t 310时，需要设置两道纵向加劲肋 / t＞310时，需要设置两道以上纵向加劲肋
1.45+6×3.6+1.45=24.5m 1.4+7×3.1+1.4=24.5m 1.0+9×2.5+1.0=24.5m 1.25+11×2.0+1.25=24.5m
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三、平面布置：确定横向联接系结构形式、数量和间距，以及纵向联结系的形式与布置。
通过研究不同横梁根数与主梁弯矩的关系发现：
yc
ca ta ca
h; yt
ta ta ca
h;
yt
yc 2
ta ta
ca ca
h 2
At yt
ht
Ac yc
0；I
Ac yc2
1 3
yc3t
1 3
yt3t
At yt2
M
Ac ca yc
ca 2
yc
2 3
yc
t
ta 2
yt
2 3
yt t At ta yt
1、从主梁的弯矩考虑，横梁数过多是没有什么效果的； 2、从主梁侧向失稳的角度考虑，横梁数又不能过少，一般间距不大于6m；
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3、横向联结系的形式：
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4、纵向联结系的作用：a.防止施工时的失稳；b.抵抗横向力以及扭矩； 5、纵向联结系的形式：
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钢板梁桥的分类： 1、按支承条件和受力特点分类：
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2、按桥面板形式分类：钢筋混凝土桥面板和钢桥面板梁桥。 3、根据桥面板参与主梁受力情况又分为：结合梁桥、非结合梁桥
剪力传递器形式
常用的剪力传递器
4、桥梁按平面形状又分为直桥、斜桥和曲线桥
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我国典型桥梁桥宽与主梁布置
设计车道数
桥宽 (栏杆+车行道)+分隔带
2车道
0.5+1.5+9.0+1.5+0.5=13.0m 0.5+7.5+0.5=8.5m
4车道 2×(0.5+3.75+2×3.75)+1.0=主梁间距+悬臂
1.25+3×3.5+1.25=13.0m 1.2+4×2.65+1.2=13.0m 1.25+5×2.1+1.25=13.0m 1.15+2×3.1+1.15=8.5m 1.25+3×2.0+1.25=8.5m
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h 3 6h / t M 或h
ta ca
6M
ta ca t
=3?
2、根据刚度要求得到的主梁梁高：
主梁的活载挠度 f必须满足： f f
对于简支梁，在集中荷 载Pi作用下的截面x处的挠度fi如下：
fi
Pi ai2bi2 6EIl
2
x ai
x bi
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三、主梁翼缘板设计：
1、腹板高度hw和厚度tw确定后，受拉和受压翼缘板的最小截面面积为：
Ac
M
ch
hwtw 6
2 c t c
；
At
M
th
hwtw 6
2 t t t
一般情况下，主梁的最大控制设计应力控制在容许应力[σ]的0.8~0.95倍。
对于受压翼缘，由于要考虑局部稳定的影响，设计控制应力一般比受拉应力小。
辊轴支座
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摇轴支座
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辊轴支座
3、临时支点：
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第二节：主梁
一、主梁的组成：上翼板、腹板、下翼板
二、主梁的梁高：
1、根据截面应力控制设计得到的主梁梁高：
假设：截面控制设计最大容许拉应力和压应力分别为： ta和 ca ,
腹板高h，腹板厚t，受压翼缘板面积Ac，受拉翼缘板面积At，则：
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第四章：钢板梁桥
第一节：钢板梁桥的结构形式与组成
• 一：钢板梁桥的结构形式与组成：
工字钢
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H形钢
焊接工形梁 工字钢＋盖板 H形钢+盖板
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主要受力结构的主梁和横梁在平面上形成格子形状的梁格，因此钢板梁桥又 称为格子梁桥。
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钢板梁桥的组成：
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二、横断面布置： (一)、公路桥：
日本钢筋混凝土桥面板钢板梁桥标准设计横断面布置(单位：mm) 双主梁钢板梁桥(单位：mm)
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钢桥面板板梁横断面布置实例(单位：mm)
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根据材料分为：
钢支座 聚四氟乙烯支座 橡胶支座 混凝土支座 铅支座
板式橡胶支座 盆式橡胶支座 四氟板式橡胶支座
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2、钢支座
铸钢支座 钢支座分为：
平板支座 弧形支座 摇轴支座 辊轴支座
特种钢支座
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常用铸钢支座(单位：mm)
弧形支座
则可以求得：
Ac
M cah
ht 6
2 ca ta ca
; At
M tah
ht 6
2 ta ca ta
A Ac At ht
A M ht 2 ca ta M ht 2 ta ca ht
cah 6
ca
tah 6
ta
令dA / dh 0，可以得到经济腹板高度的值：
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6、横向联结系与主梁的连接图
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7、纵向联结系与主梁的连接图
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二、支座及临时支点布置
1、支座的类型 固定支座
根据变形能力分为： 单向活动支座 多向活动支座 弧形支座 摇轴支座 辊轴支座
根据结构形式分为： 板式橡胶支座 四氟板式橡胶支座 盆式橡胶支座 球形支座