公路 钢桁架桥 设计的几个问题探讨

钢桁架桥
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由于其景观效果一般，有压抑感，目前国内公路桥较少采用。但还是有些，如下面3图

         
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$ @; E* G- {9 k" p本人现在也在做一个钢桁架桥梁，发现其中有很多问题值得探讨，现列举几个，抛砖引玉
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5 p: N2 j; J+ O4 @( n1、设计规范：此处仅讨论中国规范，国内目前有的规范：
其一是<<公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ025-86）>>,容许应力法，高强螺旋承载力采用的是：N=n*u*P/k   其中k取1.7。

+ R9 o) L6 e7 q' g) ^其二，《公路钢结构桥梁设计规范D64，送审稿20XX》概率理论极限状态设计方法。高强螺旋设计方法参考的是建筑规范，但是抗剪承载力设计值比建筑取值小，为N=0.8*n*u*P，但是此处考虑了螺旋的排数长度折减，最小系数为0.7，同是荷载有1.2 和1.4系数。综合考虑，高强螺丝的承载能力新老规范差不多，但是老规范直接除1.7系数，计算要简便。

2、杆件连接边界条件：
$ r' O! A; _9 p9 J- E! ]# {2 g     由于各个杆件间都是通过拼接板和高强螺旋连接，其节点位置强度很大，可以用刚接考虑。但是由不能把所有的连接考虑成刚性，不然计算结果会相乘很大，特别是横梁和纵梁。也会对上下弦杆产生影响。此时弦杆和横梁、横梁和纵梁间必须释放约束，同是在结构上也做相应的处理。
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8 f7 }: }6 b# t, L8 z, E; Q0 Q3、预拱度和杆件伸长：
       按照吴冲《钢桥》，下弦杆长度按照理论长度考虑，通过伸长上弦杆，调上弦杆节点的偏心来实现。但是此类设计方法，会使成桥后，下弦杆会在荷载作用下伸长，如果按照100m简支考虑的话，有5~6cm的伸长，直接影响伸缩缝。
' f5 r* ]* F( O# [, A     本人是考虑上下上下弦杆的相互作用，同时预拱，考虑上下弦杆的伸长，节点处不设置偏心。

$ x2 j+ v& ?, Z* q' _6 l3 q4、图纸的绘制：
     由于要考虑预拱度和纵坡的影响，杆件的长度不会是其理论长度，那么在图纸中，是都按照理论长度绘制，还是实际长度绘制，还是部分理论，部分实际，局部让施工单位通过接点板调节？

5、截面尺寸选择
6、节点板厚度的确定
2 {7 h3 |" ?$ d4 Z7 D% O0 U3 U6 L7、螺栓手孔的大小和对弦杆截面的削弱
。。。。。。。。。。
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依次简单回复你的问题：
7 t" g3 J9 y$ C6 P2 `1、目前钢桁梁用的相对很少，公路钢结构桥梁占桥梁总数不到5%，规范落后，钢桁梁主要用在铁路中居多，主要解决建筑高度问题，公路钢桁梁做法可参考《铁路桥梁钢结构设计规范》执行，但要注意疲劳的检算。目前我国钢材相对过剩，可以考虑更多的采用钢结构桥梁。美国钢桥占33%，日本占41%。
2、主桁杆件之间的连接采用栓接的话，栓接连接形式介于刚接与铰接，计算需按刚接计算，计入次应力。如果杆件高度相对于桁高较小，次应力不大，截面高度小于1/10桁高时，可忽略。公路活载不大，杆件相对铁路小，只要吊装能力满足，主桁杆件可以带两个节间，减小接头个数，并且随着焊缝工艺提高，采用全焊结构逐渐流行。
& k9 V& u0 A" K$ b; n0 V3及4、简支钢桁梁预拱度保持下弦及腹杆长度不变，依靠上弦伸长实现起拱，上弦伸长可通过杆件伸长或者拼缝加长，不过角度要考虑预拱度后杆件交角均已变化，连续钢桁梁就需要通过上弦的伸长及缩短实现。图纸绘制可以不按预拱度要求绘制，让钢梁制造厂按照纵坡及预拱度考虑。公路桥一般纵坡较大，可以维持腹板高度不变即桁高不变，抬伸上弦节点高度，考虑预拱度的大小，绘制钢结构图纸，但需注意一旦后期铺装变化，预拱度数值也将变化，前面绘制的图纸需大面积修改，较为麻烦。但二恒比重不大，可以维持原预拱度，毕竟厂制预拱度可以不与理论预拱度完全一致。
! a  G( t" r$ u, m9 Y5 T( R% l5、截面尺寸需要考虑钢板容许应力、螺栓的布置、目前最大板厚制造能力等因素设置。
, ~* `7 c- \7 A' C( c3 k# ~- R6、节点板厚度需要按照节点板撕破强度、竖向法向应力、纵向剪应力确定，一般比最后弦杆厚8mm，并不小于最后腹板尺寸。
$ y5 f1 O7 |7 {  E% q7、需考虑手孔对弦杆截面的削弱，手孔一般需保证人员进入，施工杆件顶板、腹板螺栓，尤其是跨度较大而导致采用截面较高的杆件。
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对于这种桥型，公路上用的很少，铁路上面太多了，都形成了通用图。但是这种桥型由于其梁高小，对于一些对净空要求受限制，或者是旧桥改建都有一定的应用空间。
! _" C% H) Y7 c2 I! }- k+ ^' h* w, U下面是本人用midas计算的模型

纵横梁上下平联桥门架，第一体系和第二体系
% j3 A# a2 S( X& ^7 w# A1 f公路宽，铁路窄
无论如何，这种桥用于铁路桥更有优势，实际情况也是如此

6 ?0 v" |5 n1 }$ R1 O& p用于公路的话，两个主桁显得不够用，用三个及以上显然更加合适，但是必须采用空间分析程序计算，从影响线加载发展到影响面加载。

, A+ f& E' O0 U! v- {7 R1 c参考武汉天兴洲桥（三个主桁架）
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; \* |) ^) H1 |, {- r; n  U! k9 \主桁会让桥面显得凌乱，影响景观效果，如果条件允许，不妨将桥面至于主桁之上（上承式）

纵横梁上下平联桥门架，第一体系和第二体系
! c" V3 I: q) R& R公路宽，铁路窄
- j0 O' S/ P- C: ^7 `" w7 h无论如何，这种桥用于铁路桥更有优势，实际情 ...
8 Z" F( F6 Z- v: [; n  psuch 发表于 2010-8-27 16:29

. l, ~. K! G8 s- J# X, F( c$ H                               
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通常，公路桥，桥宽比较大的话，可以左右分幅，这样一个截面就有4片桁。
' @5 ]8 c4 X1 Y8 z3 ]另外，如果用上承式的话，梁高太高，在净空受限制的地方没有优势。
所以，一些跨径下，净空要求高的地方，还是下承式的好。

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webyl 哥们能把全部资料发上来看看么,看你的这个帖子狠好啊,但是就那么多不过瘾啊,呵呵,谢谢了

说的很有道理学习一下

公路上这种桥太少了

桁架桥还是很有技术含量的，尤其是那节点图很复杂

主要用于铁路桥  和人行桥上  人行桥是为做造型啊  有没有规范的PDF上传共享一下 谢谢

楼主威武。。。。辛苦了

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flytowin 发表于 2015-6-18 19:49
6 u' D+ p! u" C, M! r9 R依次简单回复你的问题：
1、目前钢桁梁用的相对很少，公路钢结构桥梁占桥梁总数不到5%，规范落后，钢桁梁 ...

首先非常感谢flytowin的认真答复，就公路桁架桥，我还想多说几句，请指正。

1、公路桁架桥，最大特点是宽，宽桥带了如下几个问题：
（1）横向控制设计，横梁高度需要很高。
（2）横梁的变形，给直、斜腹杆增加一个弯矩次内力。
* X! v& {& T5 H* ~- \" I' p& h4 D（3）支座布置问题，支座需要布置在主桁架正下方，带来下部结构很宽，直接影响美观，另外支架往往都是根据受力，需要特殊设计。


- U' k' V4 p% m  b0 p# P2、公路桥，如果宽桥，做成3片桁架，就简支梁而已，中间桁架受力最大，正中为渔网效应，绘图工作量加倍。

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) k" k) C, U) D# f$ f/ z3、预拱度问题，我认为公路桥不能按照铁路桥的设置方法：主要原因是公路有较大纵坡，如果全部起拱放到节点处，有可能增加节点螺栓布置难度，本人设计的5个桁架桥，都是上下弦杆同时起拱。

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/ y( `) z+ }; e+ ~- l4、连接这块，从设计省事来看，做成焊接的最方便，但这样带来的问题是，最后桥梁的质量控制在电焊工的手里，设计人员心理没底。
3 Y. p8 X8 b5 V  k特别是公路桥，钢结构体量小，招不到好的钢结构加工单位。
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但最近设计的一个过水、过船的都漕桥，由于荷载较大，杆件尺寸大，节间小，只能做出全焊的了。现在急需要补偿焊接方面的知识，请求各位不舍赐教。
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  ^( p5 L% }2 o5 Q; D5、公路桥由于荷载小，弦杆尺寸也小，杆件宽度一般就500mm~1000mm，桁架往往都设计成手孔，施工和后期维护都很不方便，最近我做的几个桁架桥，我都做成了进人孔了，整个箱型截面的顶底板不设置连接板。



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