钢桥设计计算理论 苏庆田

第二章钢桥设计计算理论
一般规定
①钢桥按照极限状态方法进行设计；
¾承载能力极限状态设计：包括构件和连接的强度破坏，结构、构件丧失稳定及结构倾覆
¾正常使用极限状态：包括影响结构、构件正常使用的变形、振动及影响结构耐久性的局部损坏
¾疲劳极限状态：疲劳破坏
②公路钢结构桥梁应考虑以下三种设计状况及其相应的极限状态设计；
1 持久状况：桥梁建成后承受结构自重、车辆荷载等持续时间很长的状况。

该状况
应进行承载能力极限状态、疲劳极限状态和正常使用极限状态设计。

2 短暂状况：桥梁在制作、运送和架设过程中承受临时荷载的状况。

该状况应进行
承载能力极限状态设计，必要时进行正常使用极限状态设计。

3 偶然状况：桥梁在使用过程中偶然出现的状况。

该状况只需进行承载能力极限状
态设计。

一般规定
1桥梁杆件的强度和稳定应按有效截面计算（？？？）。

2 受拉翼缘的强度计算有效截面应考虑剪力滞和孔洞的影响。

3 受压翼缘和腹板的强度计算有效截面应考虑剪力滞、孔洞和板件局部稳定的
影响。

4 杆件稳定计算应考虑板件局部稳定的影响。

有效截面
有效截面规定
1) 考虑受压加劲板局部稳定影响的有效截面按下式计算：
图5.1.7 考虑受压加劲板局部稳定影响的受压板件宽度示意图（刚性加劲肋）
有效截面
有效截面规定
1) 考虑受压加劲板局部稳定影响的有效截面按下式计算：
图5.1.7 考虑受压加劲板局部稳定影响的受压板件宽度示意图（柔性加劲肋）
有效截面规定
有效截面
2) 考虑剪力滞影响的有效截面面积按下式计算：
(5.1.6-1)
式中:
图5.1.8 考虑剪力滞影响的第i块板件的翼缘有效宽度示意图
有效截面规定
有效截面
3) 同时考虑剪力滞和受压加劲板局部稳定影响的有效截面及有效宽度
按下式计算：
同时考虑剪力滞和受压加劲板局部稳定影响的板件宽度示意图同图5.1.7
有效截面
有效截面规定
¾轴心受压板件的局部稳定系数
有效截面
有效截面规定（剪力滞）
¾翼缘有效宽度b e按式（5.1.8-3）和（5.1.8-4）计算
（5.1.8-3）非支座处
（5.1.8-4）支座处
式中：b e——翼缘有效宽度；
b——腹板间距的1/2，或翼缘外伸肢为伸臂部分的宽度；
l
——等效跨长，见表5.1. 8
有效截面规定 有效截面
轴心受拉构件强度
(5.2.1-1)
轴心受压构件强度
(5.2.2-3）
——考虑局部稳定影响的有效截面面积；
轴心受压构件稳定：应考虑截面局部稳定产生的截面影响¾轴心受压构件的稳定应按下式计算：
(5.2.2-4)
受弯构件
¾在主平面内受弯的实腹式构件抗弯强度应满足下列规定：
1、弯曲正应力应满足
2、腹板剪应力未设加劲肋处的腹板局部应力
3、受弯实腹式构件腹板在正应力σx、剪应力τ共同作用时
m
β 受弯构件¾受弯的等截面实腹式构件的整体稳定应满足下列规定：W x,eff ，W y,eff ——考虑剪力滞和受压板件局部稳定的有效截面模量
——等效弯矩系数；作用平面内的弯矩单独作用下，构件弯扭
失稳模态的整体稳定折减系数；
拉弯、压弯构件
¾实腹式拉弯、压弯构件强度应满足下列规定：
拉弯、压弯构件
¾实腹式拉弯、压弯构件整体稳定应满足下列规定：
拉弯、压弯构件
¾实腹式拉弯、压弯构件整体稳定应满足下列规定：
一般规定
一、承受汽车荷载的结构构件与连接，应按疲劳细节类别进行疲劳极限
状态验算。

二、疲劳荷载应符合以下规定：
一般规定二、疲劳荷载应符合以下规定：
采用疲劳荷载模型I时按下式计算：
采用疲劳荷载模型II时按下式计算：
采用疲劳荷载模型III时按下式计算：
疲劳荷载模型III ：
1 、疲劳荷载模型II 采用实桥交通调查数据作为制定疲劳荷载的依据；
2、制定疲劳荷载模型应考虑行车方向、车道数量、车道类型、车辆间距、车辆类型、车辆轴重的影响；
3、计算时根据验算疲劳细节的应力影响线加载形成应力历程，用雨流法或泄水法计数形成应力谱，得到
4、疲劳荷载模型III 采用下式验算
Mf Ff i i N n N n N n N n γγ13
32211≤+++=∑L 式中：为疲劳荷载效应分项系数，
Ff γ0.1=Ff γ结构重要性系数。

对于冗余杆件取1.0，对于关键杆件取1.15.Mf γ疲劳应力谱中应力幅
i
i n 和σΔ的加载次数疲劳应力谱中应力幅的加载次数；
疲劳细节曲线中与应力幅对应的疲劳寿命
i n i N i σΔi σΔ
疲劳抗力
钢结构的疲劳抗力用对应于不同疲劳细节的S-N双对数曲线表示。

每个疲劳细
节用其对应于2.0×106次疲劳寿命的应力幅标识。

疲劳细节的常幅疲劳极限对
应于曲线上疲劳寿命为5.0×106的应力幅，截止限对应于疲劳寿命为1.0×108
的应力幅。

在疲劳分析时，应力谱中所有低于截止限的应力循环可以忽略不计。

正应力疲劳细节曲线
剪应力疲劳细节曲线
疲劳细节
疲劳细节
一般规定
1.考虑
考虑混凝土板剪力滞影响的混凝土板翼缘有效宽度。

2.组合梁的内力分析应采用线弹性分析方法，考虑温度、混凝土收缩徐变、施工方法及顺序等因素的影响。

3.计算组合梁截面特性时，宜采用换算截面法。

按混凝土是否开裂，组合梁截面的抗弯刚度分为未开裂截面刚度EI un 和开裂截面刚度EI cr 。

计算I cr 时，不计受拉区混凝土对刚度的影响，但应计入混凝土板内纵向钢筋的作用。

4.组合梁的温度效应应按现行《公路桥涵设计通用规范》JTG D60 的相关规定计算。

5.混凝土收缩产生的效应应按现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62 的相关规定计算。

6.在进行组合梁整体分析时，可根据下式采用钢材与混凝土的有效弹性模量比考虑混凝土徐变的影响。

7 超静定结构中混凝土收缩徐变引起的效应宜采用有限元方法计算。

一、承载能力极限状态计算
1 计算组合梁抗弯承载力时，应考虑施工方法及顺序的影响，并应对施工过程
进行抗弯验算，施工阶段作用效应组合应符合现行《公路桥涵设计通用规范》JTG D60 的规定。

2 组合梁抗弯承载力应采用线弹性方法计算，并应符合以下规定：
一、承载能力极限状态计算
注1：组合梁抗弯承载力的计算应考虑剪力滞效应的影响。

注2：计算组合梁负弯矩区抗弯承载力时，如考虑混凝土开裂的影响，应不计负弯矩区混凝土的抗拉贡献，但应计入混凝土板翼缘有效宽度内纵向钢筋的作用。

3 抗剪计算应符合以下规定：
1）组合梁截面的剪力应全部由钢梁腹板承担，不考虑混凝土板的抗剪作用。

2）组合梁截面抗剪验算应符合以下规定：
4 组合梁的混凝土板应进行纵向抗剪验算。

5 组合梁中的钢梁及连接件应进行疲劳验算。

6 组合梁应进行整体稳定性验算。

二、正常使用极限状态计算
1 组合梁应满足本规范规定的变形限值要求；
2 混凝土板的最大裂缝宽度应按现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵
设计规范》JTG D62 的相关规定进行计算，并应满足相应的限值要求；
三、连接件的设计计算
在承载能力极限状态下，连接件应按下式进行抗剪验算：
在正常使用极限状态下，连接件抗剪验算应满足下式要求：
第三节钢–混凝土组合梁计算理论
三、连接件的设计计算
圆柱头焊钉连接件的抗剪承载力应按下式进行计算：
开孔板连接件的单孔抗剪承载力应按下式进行计算：
The end。