现代钢管桁架桥
同跨径的拱桥和钢桁架造价指标
同跨径的拱桥和钢桁架造价指标咱们常常在高速公路上看到那一座座雄伟的拱桥，或者在一些风景如画的地方，钢桁架桥也经常让我们停下车来瞧上一眼。
说到这两种桥，可不止是造型好看那么简单，背后可是有着一番“火花四射”的较量呢！就拿拱桥和钢桁架桥的造价来说，这两者的差距可大了去了。
今天咱们就来聊聊，看看它们到底有什么区别，为什么一座桥的造价会比另一座贵得多。
先说拱桥吧。
哎，这拱桥可不简单，虽然看着像个大大的弯弯的“月亮”，但它的结构可得好好讲究。
它的每一块石材或者钢筋都得经过精心的设计，特别是那个弯曲的拱形，它可不是随便搭个弯，得考虑到力的传递，得让所有的压力均匀分布到桥墩上去，简单来说，桥面上的车压得越多，桥墩的负担越大，这一切得精细计算才能避免桥体变形或者崩塌。
还记得小时候学过力学吧？什么“力的平衡”、“压力点”等等，这就是那时候学的东西派上了大用场。
所以，虽然拱桥的造型让人觉得很简洁、很美观，但你要知道它背后可是包含了大量的工艺，甚至包括一些巧妙的几何原理，费时费力不说，还得把材料选得合适，成本就自然水涨船高了。
再说钢桁架桥。
别看它的外表“粗犷”，其实它也有一套属于自己的“高深伎俩”。
这种桥的主要特点是结构轻巧，桥面上并没有太多复杂的支撑物，大多数是通过钢铁桁架来支撑，靠的是大大小小的三角形来分散压力。
这种设计的好处就是可以大大减少材料的用量，钢铁的强度高，能够承受更大的压力，但制作工艺也不简单。
要想让这些钢桁架既牢固又不那么重，每根钢材的焊接、切割、安装都得极其精密，甚至还要考虑到环境的影响，毕竟天气变化、温度变化都会对钢结构的稳定性造成影响。
因此，虽然钢桁架桥的外形看起来比较简洁，但要做得精准、到位，花费的人工和材料成本也是不小的。
不过，说到造价，咱们不能只看外表，得从背后的一堆数字上来说话。
拱桥虽然看起来结构简单，但因为它需要的材料更多，而且设计上要求也更高，制作时还得费时、费工，基本上是属于重工艺、重技术的类型，成本自然就比较高。
钢桁架桥
上平纵联传来的横向附加力，即上平纵联作为简支桁架的支 座反力 附加反力的方向随风向而改变，故和主力作用下的内力组合 时应取其最不利组合
5.4 主桁杆件内力计算
5.4.3 纵向制动力作用下主桁杆件内力计算
纵向荷载
因制动或启动而产生的制动力或牵引力 制动力的传递路径 桥面系的纵梁->制动连接系->平纵联斜杆上->主桁节点上-> 主桁下弦杆产生附加内力
5.2 主桁架几何图式
5.2 主桁架的基本尺寸
桁架桥的跨度从以下两个方面综合考虑 桥址处的水文地质情况 桥上、桥下净空的要求
主桁的高度 用钢量方面 刚度方面 容许建筑高度
节间长度 中等跨度经济节间长度是 6~8m，标准设计取 8m 小跨度桁架桥节间长度小到 4m。 大跨度桁架桥节间长度有大到 15m。
5.4 主桁杆件内力计算
5.4.2 横向附加力作用下主桁杆件内力计算
5.4 主桁杆件内力计算
5.4.2 横向附加力作用下主桁杆件内力计算 桥上无车时
作用在上平纵联上的横向风力分布荷载 (kN/m) 作用在下平纵联上的横向风力分布荷载(kN/m) 风荷载强度
wup W[0.5 0.4 H 0.2 h (1 0.4)]
算
横向框架
横向联结系、主桁竖杆及横梁组成 附加力矩 在竖杆的下端点 上部横联与竖杆连接处
5.4 主桁杆件内力计算
5.4.5 主桁内力组合及主桁架杆件内力计算 主桁架内力组合通常有三种形式
主力单独作用：设计容许应力为 主力+横向附加力：设计容许应力为 主力+纵向制动力：设计容许应力为
钢桁架桥施工方案简述
钢桁架桥施工方案简述引言钢桁架桥作为一种重要的桥梁结构形式，广泛应用于各类道路、铁路和高速公路建设中。
钢桁架桥具有结构轻巧、施工快捷、造价相对较低等优点，因此在桥梁工程中得到了广泛的使用。
本文将简述钢桁架桥的施工方案，包括施工前的准备工作、施工过程中的关键步骤以及施工后的验收。
施工前的准备工作1.桥梁设计方案评审：在施工前，需要对桥梁的设计方案进行评审，以确保桥梁的结构安全和施工可行性。
2.土地准备：确保施工地点的土地平整，并做好排水处理，以便在施工过程中不受水分影响。
3.设备和材料准备：准备好所需的施工设备和材料，包括吊车、起重机、焊机等设备，以及桥梁梁体、支撑材料等。
4.人员调配：合理安排施工人员的工作时间和任务分配，确保施工进度顺利进行。
施工过程中的关键步骤1.基础施工：在桥梁两侧挖掘基础坑，然后进行基础的浇筑和固化。
确保基础的承重能力和稳定性。
2.桥墩施工：根据设计要求，在基础上施工桥墩。
桥墩的施工通常包括钢筋安装、混凝土浇筑和养护等步骤。
3.桥面板安装：根据设计图纸，在桥墩上安装钢桁架桥的桥面板。
此过程需要使用吊车等设备，确保桥面板的准确安装。
4.支撑结构安装：在桥梁两端和桥墩之间安装支撑结构，以增加桥梁的稳定性和承重能力。
5.吊装钢桁架：使用起重机等设备，将钢桁架吊装到桥墩和支撑结构上。
确保钢桁架的准确安装和固定。
6.桥面铺设：在钢桁架上铺设桥面，通常采用沥青混凝土或钢筋混凝土铺装。
7.最后的调整和检查：对已完成的钢桁架桥进行调整和检查，确保桥梁的水平度和垂直度满足设计要求。
施工后的验收1.结构检查：对施工完成的钢桁架桥进行结构检查，包括桥墩、钢桁架、桥面等部分的检查。
2.质量验收：对桥梁的质量进行验收，包括强度、稳定性等方面的检查，以确保桥梁的使用寿命和安全性。
3.最后的清理和整理：将施工过程中产生的废弃物清理干净，并对施工现场进行整理，确保施工现场的安全和整洁。
结论钢桁架桥施工是桥梁工程中的重要环节，准备工作、施工过程中的关键步骤以及施工后的验收都是确保桥梁质量和使用安全的关键。
桁架桥结构模型制造成果形式
桁架桥结构模型制造成果形式桁架桥结构模型制造成果形式，听起来是不是有点儿拗口？别急，咱们慢慢聊。
说白了，就是把一座桥的框架，或者说是骨架，用各种材料给做出来。
可能你会问，什么叫桁架桥结构？哎呀，简单来说，就是一种桥的结构，像是拼积木一样，把很多条直线按照一定的规律拼接成一个大框架，能承受住很大的重量。
看起来是不是就有点像那些大楼上的钢铁架子？没错，就是这种道理。
你想啊，这种桥不仅看起来坚固，还很有设计感。
现代的桁架桥结构可不只是几根钢管拼在一起，它背后可是有一整套科学的原理支撑的。
你别看这些桥好像没什么特别的，实则每一根钢筋，每一个连接点，都在告诉你，力学和美学，完全是可以兼得的。
像我们平时看到的那些大桥，不管是公路桥，还是铁路桥，很多都是桁架结构。
别小看它，这东西承受的压力可大得很，随便一辆大卡车或者火车，开过去，它都能稳稳地顶住。
再说说模型的制造，哎呦，光是这步骤就挺有意思的。
现在的桁架桥模型，很多都不是纯粹手工做的了，都会用一些现代化的设备，像3D打印机、激光切割机这些高科技玩意儿。
通过这些先进的工具，设计师能把桥的每一个小细节做得更精确，连那些看似不起眼的连接点，都能做到精准无误。
哦，对了，你有没有见过那种微型的桁架桥模型？它们看起来小巧可爱，但其实能完美展现出真正桥梁的承载力。
设计师们就是用这些小模型，来验证桥梁结构的强度和稳定性，甚至在上面做些“实验”，比如加上重物，看桥能撑得住不。
你想想，这么小小的模型居然能模拟出真实桥梁的表现，简直是神奇。
咱们再聊聊这些模型成果的实际用途吧。
桁架桥模型的制造成果不仅仅是用来展示的，它们在实际工程中的作用可大了。
比如在桥梁的设计过程中，模型能帮助设计师们提前发现一些问题。
要知道，桥梁可不是说建就能建的，背后可是有很多学问的。
设计师通过这些模型，能够模拟各种环境下桥梁的表现，像是强风、地震，甚至水流的冲击，都能提前测试。
这可比纸上谈兵强多了，不然真到了施工现场，出了问题可就晚了。
桁架桥原理
桁架桥原理一、引言桁架桥是一种常见的桥梁结构，它由许多小型构件组成，这些构件互相连接形成一个稳定的三维结构。
桁架桥具有结构简单、重量轻、耐久性强等优点，因此被广泛应用于各种建筑和工程领域。
本文将详细介绍桁架桥的原理。
二、桁架结构1. 桁架的定义桁架是由若干个杆件和节点组成的三维空间刚性结构。
每个节点连接着多个杆件，在节点处形成了一个平面内的力学系统。
杆件与节点之间通过铰链连接，使得整个系统可以自由旋转。
2. 桁架的特点（1）轻质：由于使用了轻质材料（如钢管、铝合金等），因此整个结构非常轻便。
（2）高强度：虽然单独的杆件并不是非常坚固，但是通过合理地组合和连接可以形成一个非常强大的整体。
（3）易于制造和安装：由于每个部分都是相对独立的，因此制造和安装都比较容易实现。
3. 桁架的构成桁架由三个基本部分组成：杆件、节点和连接件。
（1）杆件：通常使用圆管或方管作为杆件，长度和直径可以根据需要进行调整。
（2）节点：节点是连接杆件的部分，通常使用钢板或铝合金制造，可以根据需要进行加工。
（3）连接件：连接件用于将节点和杆件连接在一起，通常使用螺栓、铆钉等固定方式。
三、桁架桥1. 桁架桥的定义桁架桥是一种采用桁架结构搭建而成的桥梁。
它由若干个相互平行的桁架组成，每个桁架由数条杆件和节点组成，相邻两个桁架之间通过跨梁连接。
整个结构形成了一个稳定的三维空间结构。
2. 桁架桥的特点（1）轻质：由于采用了轻质材料制造，因此整座桥梁非常轻便。
（2）高强度：通过合理地组合和连接可以形成一个非常强大的整体结构。
（3）耐久性强：由于采用了耐腐蚀、耐疲劳的材料，因此桥梁的寿命非常长。
（4）易于维护：由于结构简单，因此维护和保养也比较容易。
3. 桁架桥的构成桁架桥由三个基本部分组成：上部结构、下部结构和支座。
（1）上部结构：上部结构由若干个相互平行的桁架组成，每个桁架由数条杆件和节点组成。
相邻两个桁架之间通过跨梁连接。
（2）下部结构：下部结构包括桥墩、墩台、基础等。
钢桁架桥的结构设计与分析
钢桁架桥的结构设计与分析1、概述钢桁架桥以其跨越能力强、施工速度快、承载能力强、耐久性好普遍应用于铁路桥梁。
长期以来，由于钢材价格高，材料养护费用高，钢桁架桥梁在公路领域应用较少。
近年来，随着我国炼钢水平的提高，国产的钢材品质已经完全能满足结构安全的需要，同时随着钢结构防腐技术的提高，钢结构桥梁越来越多的在公路工程领域得到应用。
相比较我国当前100m左右中等跨径常用的桥型如连续梁、系杆拱、矮塔斜拉桥等结构，钢桁架桥梁虽然建筑成本高，但刨去成本控制的因素，钢桁架桥具有以下的几点优越性：1.建筑高度低，由于钢桁架结构主桁主要由拉杆和压杆构成，对杆件界面的抗弯刚度要求不大，因此钢桁架的建筑高度由横梁控制，在桥梁宽度不是非常大时可极大的降低桥梁建筑高度，尤其适用于对桥梁建筑高度有严格限制的桥梁；2.施工周期短，速度快。
钢桁架施工可在工厂制作杆件，运到现场拼装成桥，可采用顶推和支架拼装等方法，这使它在很多工期较紧的工程（如重要道路的桥梁改建）和跨越重要道路的跨线桥上成为桥型首选之一；3.随着钢结构防腐技术的提高，钢桁架桥的耐久性大为提高，同时钢材作为延性材料，结构安全性较混凝土桥梁高。
正因为钢桁架桥梁的这几方面的优点，桁架桥梁成为特定条件下的经济而合理的桥型选择。
2、结构设计公路桥位于江苏省境内，正交跨越京杭大运河，河口宽95m，通航净空要求90x7m，桥梁主跨采用97m，由于桥梁中心至桥头平交处距离仅140余米，若采用其他结构纵坡将达到5%以上，经综合考虑，主桥采用97m下承式钢桁架结构。
2.1主桁主桁采用带竖杆的华伦式三角形腹杆体系，节间长度5.35m，主桁高度8m，高跨比为1/12.04。
两片主桁中心距为8.6m，宽跨比为1/11.2，桥面宽度为8m。
图1主桁一般构造图主桁上下弦杆均采用箱形截面，截面宽度500mm，高度均为540mm，板厚20～24mm，工厂焊接，在工地通过高强度螺栓在节点内拼接。
桁架桥
目录1、结构选型 (2)1.1 设计背景 (2)1.2 设计思路 (3)2、模型方案及制作 (3)2.1 模型方案 (3)2.2 构件加工处理及节点图 (5)3、结构分析计算 (6)3.1.静力分析 (6)3.2、动力分析 (8)4、承载能力估算及结论 (10)1、结构选型1.1 设计背景桁架桥（truss bridge）是以桁架作为上部结构主要承重构件的桥梁。
在桥梁中被广泛应用，如大家熟知的现代诗人徐志摩脍炙人口的《再别康桥》中的桥就是一座桁架桥。
我国1993年建造的九江长江大桥，是京九铁路和合九铁路的“天堑通途”，为双层双线铁路、公路两用桥，铁路桥长7675米，公路桥长4460米，其中江上正桥长1806米，是世界最长的铁路、公路两用的钢桁梁大桥。
桁架桥（见图1）一般由主桥架、上下水平纵向联结系、桥门架和中间横撑架以及桥面系组成。
在桁架中，弦杆是组成桁架外围的杆件，包括上弦杆和下弦杆，连接上、下弦杆的杆件叫腹杆，按腹杆方向之不同又区分为斜杆和竖杆。
弦杆与腹杆所在的平面称为主桁平面。
中、小跨度采用不变的桁高，即所谓平弦桁架或直弦桁架。
桁架结构可以形成梁式、拱式桥，也可以作为缆索支撑体系桥梁中的主梁（或加劲梁）。
图1 桁架桥1.2 设计思路在满足竞赛赛题要求的前提下，通过合理设计简支桥的结构形式，实现较大的结构强度、刚度以及良好的抗冲击荷载性能。
刚柔支撑并济的桁架结构体系制作工艺简单、传力明确高效，具有较强的承重能力。
根据设计要求和材料特性，经我们小组讨论分析，按“实用、经济、安全、美观”的桥梁设计原则，同时，考虑简支桥梁集中力作用下的三角形弯矩图，决定选做变截面梁式桁架桥模型。
本桥设计为上承式梁式桁架桥，梁体为平面桁架体系（见图2）。
图2 双飞桥有限元模型透视图2、模型方案及制作2.1 模型方案本桥跨度为1. 00m，两端支座长度为0.016m，桥高为0.12m，每个节间尺寸取为0.05m，上弦杆采用两根4 mm×6 mm粘结而成，截面尺寸为4mm×6mm×2；下弦杆截面为4 mm×6 mm，中间竖杆截面尺寸为4mm×6 mm；长斜杆尺寸为4 mm×6 mm，腹杆尺寸为2 mm×2 mm。
钢桁架桥工程施工方案
钢桁架桥工程施工方案一、工程背景及概述钢桁架桥，是一种由钢构件组成的桥梁结构，因其具有较大的跨度、较好的承载能力和耐久性，被广泛应用于公路、铁路和水利工程中。
本工程位于某省某市，是一座连接两岸的重要交通枢纽，由于地势原因，需要建设一座跨越河道的钢桁架桥。
本施工方案将对该桥的施工过程进行详细的规划和安排，以保障工程的顺利进行。
二、工程地点及基本情况本工程位于某省某市的河道上，河水平均流速为3m/s，河道宽度为150m，水深为5m。
工程上桥段总长为200m，单孔跨度为100m。
本工程设计了一座单跨双车道的钢桁架桥，桥面宽度为10m，两侧设置护栏和人行道。
三、施工准备工作1.组织设计和施工单位的会议，明确各自责任和任务，并制定施工计划。
2.联系施工场地，确定场地租用或征地手续。
3.采购所需施工设备和材料，包括起重机、焊接机、螺栓、螺丝等。
4.召集工程施工人员，进行岗前培训和技能考核。
5.进行场地勘察和准备相关工作图纸、手续。
四、施工方法1.预制桥梁部件：本工程将采用预制钢桁架梁的方式进行施工，预制场地设置在河岸边。
在预制场地搭建大型的拼装架，采用模块化加工方式，对各个部件进行预制制作。
2.搭设临时工程平台：为了方便钢桁架梁的安装，需在河道中搭设临时工程平台。
平台由浮箱和钢管桁架构成，在平台上设置吊车和作业空间。
3.组装吊装设备：设备主要包括起重机、吊车和缆索系统。
在现场进行安装和调试，确保能够满足吊装要求。
4.桁架梁安装：由于跨度较大，采用合理的吊装方法，利用吊车将桥梁部件从预制场地运至临时平台，然后进行按照设计方案进行安装。
五、安全防护措施1.严格遵守作业安全规程，提高全体施工人员的安全意识。
2.设置安全警戒线，并配备专人负责安全管理工作。
3.及时清理施工现场，保持作业区域的整洁和安全。
4.加强对起重机、吊车等设备的安全检查和维护。
5.确保所有的焊接作业符合安全标准，穿戴防护用品，设立专人进行现场指导和监督。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
图 4 疲劳试验试件和加载框架 (单位 :mm)
按照 EN10210 : 1994 规范 ,桁架杆件选用 S355 钢 。K 形节点的制造工艺 (坡口加工 ,焊接过程 ,垫条 等) 与 C HS 桥梁相同 。对所有焊接部位进行了超声 波探伤检测 。为了避免腹杆搭接和方便焊接 ,腹杆与 下弦杆的轴线存在偏心 ( e = 38 mm) 。
焊接钢管节点的热点应力法起源于海上平台结
构 ,通过节点处热点应力幅而不是名义应力幅来考虑 节点疲劳寿命 。热点应力理论直接考虑了节点周边的
应力不均匀分布 。疲劳裂纹通常发生在节点最大热点
应力处 。
同细节分类法类似 ,使用 S hs - N 曲线 (热点应力 幅 - 应力循环次数曲线) 来确定疲劳强度 。热点应力 已考虑了几何尺寸和荷载的影响 ,因而一条 S hs - N 曲 线就可用于所有类型的钢管节点 。这条曲线对应于壁
D ttwil 桥 (2001 年) 与 L ully 桥类似 ,全长只有 200 m ,标准跨径 38 m 。钢管空间桁架横断面也是三 角形 。由于该桥工期紧 ,必须在 8 个月内完工 ,因而采 用了预制混凝土桥面板加焊接 C HS 桁架的结构 。
1997 年 ,Aarwangen 州际公路上的一座桥需要重 建 ,旁边有一座铁路桁架桥 。新建桥梁既要求有现代 感 ,又要与铁路桥相协调 ,最终方案选择了两平行平面 C HS 桁架 。新建桥梁是两跨桁架桥 ,跨径 48 m ,桁高
图 2 间隙 K形节点的细节分类 (文献[ 2 ])
3. 2 热点应力法 热点应力是指最大结构应力或结构中危险截面上
危险点应力 。结构应力 (或几何应力) 指根据外载荷用 线弹性力学公式或有限元计算求得的结构中的工作应
力 ,同时不包括焊缝形状 、裂纹 、切口等引起的局部应 力集中 ,它只依赖于构件连接部位的几何尺寸和荷载 。
图 4 为疲劳试验的 K 形节点试件 ,试验时将 K 形
节点作为桁架的组成部分 。这种方法比单独对 K 形
节点试验符合实际情况 。试验试件 (阴影部分 ,含 2 个
K 形节点) 通过端面板螺栓连接到加载框架 。加载框
架包括上弦杆工字梁和阴影外的 2 个 K 形节点 (无阴
影部分) 。通过选择合适的几何尺寸 ,可使跨中荷载作
收稿日期 :2006 - 05 - 06
4 期 现代钢管桁架桥 13 9
1. 8 m 。拆除旧桥后 ,从河岸边浮运桁架就位 。预制 桥面板通过抗剪栓钉组与桁架连接在一起 。
50 mm) 。
图 1 Lully 高架桥横断面图 (单位 :cm)
总共进行了 4 组试验 ,每组均有 4 个 K 形节点 , 见表 1 。试验参数为 : 试件尺寸 、制作方法和焊后处 理 。第 1 、2 和 4 组的桁架尺寸为桥梁尺寸的 1/ 2 ～ 2/ 3 。表 1 还列出了试件的无量纲参数 (β,γ,τ,θ) ,这些 参数反映了实际 C HS 桁架桥的参数 。为了研究衬环 对疲劳状态的影响 ,第 1 、3 和 4 组试件使用衬环焊 ,而 第 2 组试件采用标准全熔透焊 ,不使用衬环 。为了研 究尺寸对节点抗疲劳性能的影响 ,第 3 组试件尺寸比
分类法使用上虽然简单明了 ,但是这是一种经验 方法 ,依赖于试验结果 ,而且有几何形状和尺寸的限 制 。图 2 中 K 形节点细节分类表规定最大弦杆直径 为 300 mm ,最大腹杆和弦杆壁厚 12. 5 mm 。而这些 尺寸远远小于 L ully 桥 、D t t wil 桥和 Aarwangen 桥杆 件所用的尺寸 (弦杆直径为 508 mm ,壁厚最大的达到
在上述 3 座桥梁的设计过程中 ,桥梁静力设计的 节点尺寸超出现行的疲劳规范的适用范围 ,桥梁和管 结构的疲劳规范已不适用于桥梁的节点设计 。而有限 元分析方法既耗时又昂贵 ,不适合大多数桥梁设计 。 D ttwil 桥的节点疲劳设计参考了 L ully 桥的经验和 设计规范的要求 。由于缺少详细资料和处于安全的考 虑 ,在设计 D ttwil 桥时桥梁工程师为了降低下弦杆 钢管应力 ,加大了按照静力设计的下弦杆壁厚 ,结果导 致桥梁自重增加了大约 15 %。
…, n) 作用下的热点应力 S hs x , load i 等于应力集中系数
S C Fload i 乘以名义应力 S nom , load i , 即 :
= × S hs x , load i
S C Fload i
S nom , load i
(1)
14 0 中 外 公 路 26 卷
S nom , load i
(2)
i =1
由式 (2) 可以分别计算出弦杆上的 2 个热点应力
S hs1 和 S hs2 , 以及腹杆上的 2 个热点应力 S hs3 和 S hs4 。 S hs1 和 S hs2 中的最大值即为弦杆上最危险处的热点应 力 S hs弦 , S hs3 和 S hs4 中的最大值即为腹杆上最危险处的 热点应力 S hs腹 ,将 S hs弦 和 S hs腹 分别应用于弦杆和腹杆 的 S hs - N 曲线 ,从而计算出它们的节点疲劳寿命 。
下面用一个 K 形节点来说明热点应力法 。K 形 节点冠点和鞍点上的 4 个测点最为危险 ,见图 3 ,图中 测点 1 、2 位于弦杆上 ,测点 3 、4 位于腹杆上 ,弦杆和腹 杆端部断面上的箭头代表荷载形式 。
测点 x ( x = 1～4) 在某单一荷载 loa di ( i = 1 , 2 ,
近年来 ,应用圆钢管 ( Circular Hollow Sectio ns , 简称 C HS) 构件作为主要承载构件的钢 - 混凝土组合 桥梁建成比较多 。与开口截面杆件或箱形梁相比 ,钢 管桁架外形美观 、轻巧 ,特别适用于对透视要求较高的 高架桥以及城市桥梁中 。
钢管结构中管节点是结构设计的关键 。对于管节 点已有许多学者作了大量的研究 ,但钢管桥梁的管节 点有其特殊之处 。本文以文献[ 1 ]为主要参考资料 ,简
尺寸 (直径/ 臂厚) / mm
腹杆
弦杆
S1
139. 7/ 12. 5 273/ 20
S2
138. 9/ 8
168/ 12. 5
S4
139. 7/ 12. 5 273/ 20
用下的 2 个中间节点 (节点 1 和 2) 在疲劳加载时处于
图 3 热点应力法 - K形节点
危险位置 。试验结束后 ,更换下一组试件进行下面的
多种荷载作用下 ,测点 x 的总的热点应力可由各 试验 。
种单一荷载形式引起的热点应力叠加而得 ,即 :
n
∑ × S hs x =
S C Fload i
138
中
外
公
路
第2 02
6卷 06
第 4 期 年8月
文章编号 :1671 - 2579 (2006) 04 - 0138 - 04
现代钢管桁架桥
王俊华 , 陈宝春 , 黄文金 编译
(福州大学 , 福建 福州 350002)
摘 要 : 出于轻型化的考虑 ,桥梁结构中越来越多地采用圆钢管 ( C HS) 结构 。该文介绍 了 3 座钢管桁架桥的设计 ,并简要介绍了 C HS 焊接节点的疲劳设计方法 。在钢管桁架桥的 设计中 ,焊接管节点的疲劳设计是控制设计 ,现行的欧洲钢管节点疲劳设计规范已不适用于 桥梁中典型的管节点 。为了研究桥梁结构中节点的疲劳性能以及疲劳设计方法中的不足之 处 ,对焊接 C HS 的 K 形节点进行了试验研究 。
关键词 : 桥梁 ; 钢管 ; 圆管截面 ; 桁架 ; 焊接 ; 节点 ; 疲劳
1 引言
圆钢管各向同性 、截面封闭 ,由于管薄 、回转半径 大 ,对受压受扭均有利 。钢管的端部封闭后 ,内部不易 锈蚀 ,表面也不易积灰尘和水 ,具有较好的防腐性能 。 正因为它具有以上优点 ,因此被广泛应用于梁式桥 、拱 桥和悬索桥等各种桥梁结构中 。1883～1890 年修建 的苏格兰的 Firt h of Fo rt h 铁路桥就是一座大跨径的 钢管悬臂梁式桥 (两主跨为 521 m) 。钢管拱桥中比较 著名的有瑞典的阿斯克劳水道 ( A skerofjord) 桥 (1960 年建成 ,主跨 278. 036 m ,1980 年毁于船撞) 、日本的 松岛大桥 (1966 年建成 ,主跨 126 m) 、德国的 Kaiserlei 桥 (主跨 220 m) 、葡萄牙银桥 (主跨 190 m) 、荷兰的 Dintel 港桥 (主跨 170 m) 等 。我国于 2000 年建成的 四川忠县长江公路大桥是钢管桁架加劲梁悬索桥 (主 跨 560 m) 。
4 焊接 C HS 节点疲劳试验
其他组的小 。第 4 组试件主要是研究焊后处理 (焊缝 锤击) 对 C HS 节点疲劳寿命的影响 。
4. 1 试验过程
为测定产生疲劳裂纹及节点失效时的循环次数 , 对 C HS桁架试件采用等幅疲劳加载 ( R = 0 . 1) 。当疲
表 1 桥梁与试件尺寸
试件组号 及桥梁
3 欧洲现行焊接钢管节点疲劳设计规 范
3. 1 细节分类法 桥梁工程师使用的疲劳设计方法基于疲劳强度或
者 S - N 曲线以及细节分类表 。S - N 曲线是名义应 力幅与容许循环次数的曲线 ,与细节分类表配合使用 , 图 2 是 K 形节点的细节分类表的实例 。从图中可知 , 随着壁厚比 ( t/ T) 的变化 ,循环次数 2 ×106 的疲劳应 力强度在 45～90 M Pa 之间变化 。节点的抗疲劳性能 取决于弦杆和腹杆 (图 2 中箭头表示) 的计算名义应力 幅及相应的名义 S - N 曲线 。名义应力考虑了由节点 偏心及节点刚度引起的二阶弯矩的影响 。名义应力既 可以通过对节点的精确分析来计算 ,又可以用简化桁 架分析得出的应力乘以增大系数来计算 。
要介绍了欧洲建成的 3 座钢管桁架桥梁 ,通过对这 3 座桥梁的 C HS 焊接节点的试验研究 ,分析了欧洲现 行 C HS 节点疲劳设计规范的不足之处 ,提出对其进 行修订以适应 C HS 桥梁节点设计的方法 。