01钢桥结构形式

钢与组合结构桥梁钢与组合结构桥梁吴吴冲冲同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系[e-mail]@tongji.edu.cn20142014本科课程本科课程同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong1课程基本要求课程基本要求熟悉各类常用钢桥的构造与受力特点熟悉各类常用钢桥的构造与受力特点钢桥桥面钢桥桥面钢板梁桥钢板梁桥钢箱梁桥钢箱梁桥组合梁桥组合梁桥桁梁桥桁梁桥掌握上述各类钢桥的设计计算理论和方法掌握上述各类钢桥的设计计算理论和方法强度强度稳定稳定疲劳疲劳了解钢桥制作与安装方法。了解钢桥制作与安装方法。同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong2课程基本内容课程基本内容1.1.绪论绪论1.11.1钢桥的主要结构形式与特点；钢桥的主要结构形式与特点；1.21.2钢桥的制作与安装钢桥的制作与安装1.31.3钢桥破坏形式；钢桥破坏形式；1.41.4钢桥设计一般要求；钢桥设计一般要求；2.2.钢桥设计计算理论钢桥设计计算理论2.12.1钢桥构件强度与稳定计算理论；钢桥构件强度与稳定计算理论；2.22.2钢桥疲劳计算理论；钢桥疲劳计算理论；3.3.钢桥桥面钢桥桥面3.13.1桥面板概述；桥面板概述；3.23.2正交异性钢桥面；正交异性钢桥面；同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong3课程基本内容课程基本内容4.4.钢板梁桥钢板梁桥4.14.1构造与总体设计；构造与总体设计；4.24.2主梁主梁4.34.3横向联结系与纵向联结系；横向联结系与纵向联结系；5.5.钢箱梁桥钢箱梁桥5.15.1构造与总体设计构造与总体设计5.25.2主梁主梁5.35.3横隔板横隔板5.45.4受力分析受力分析6.6.组合梁桥组合梁桥6.16.1构造特点构造特点6.26.2计算特点计算特点6.36.3内力调整内力调整7.7.桁梁桥桁梁桥7.17.1桁梁桥构造桁梁桥构造7.27.2计算要点计算要点同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong4概述概述钢桥发展差距钢桥发展差距(2009(2009年年))中国中国5959万座桥梁，钢桥不足万座桥梁，钢桥不足1%1%美国美国6060万座桥梁，钢桥万座桥梁，钢桥33%33%日本日本1313万座桥梁，钢桥万座桥梁，钢桥41%41%钢桥发展空间钢桥发展空间大跨度桥梁已跨入世界前列，向经济合理和耐久发展大跨度桥梁已跨入世界前列，向经济合理和耐久发展中小跨径桥梁的应用中小跨径桥梁的应用阻碍发展的原因阻碍发展的原因2020世纪以前钢材产量低世纪以前钢材产量低桥梁结构形式与受力体系不合理导致不经济桥梁结构形式与受力体系不合理导致不经济对钢桥受力特性、破坏形式与原因认识不足导致不经济合理对钢桥受力特性、破坏形式与原因认识不足导致不经济合理重计算，轻构造、可制造性与可养护性重计算，轻构造、可制造性与可养护性重强度，轻稳定与导致疲劳、不耐久重强度，轻稳定与导致疲劳、不耐久同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong5钢桥结构形式钢桥结构形式按结构受力体系分类按结构受力体系分类梁式桥梁式桥简支梁简支梁►►弯矩大弯矩大►►正弯矩，适合于组合梁正弯矩，适合于组合梁►►支点位移无影响支点位移无影响►►伸缩缝多、构造简单伸缩缝多、构造简单连续梁连续梁►►弯矩小弯矩小►►正负弯矩，对组合梁不利正负弯矩，对组合梁不利►►支点位移有影响支点位移有影响►►伸缩缝少、构造复杂伸缩缝少、构造复杂悬臂梁悬臂梁►►弯矩小弯矩小►►正负弯矩，对组合梁不利正负弯矩，对组合梁不利►►支点位移无影响支点位移无影响►►伸缩缝多、构造复杂伸缩缝多、构造复杂同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong6钢桥结构形式钢桥结构形式按结构受力体系分类按结构受力体系分类钢拱桥钢拱桥有推力有推力无推力无推力同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong7钢桥结构形式钢桥结构形式按结构受力体系分类按结构受力体系分类刚构桥刚构桥抗震性能好抗震性能好温度对桥墩影响大温度对桥墩影响大同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong8钢桥结构形式钢桥结构形式按结构受力体系分类按结构受力体系分类斜拉桥斜拉桥跨越能力大跨越能力大悬臂施工悬臂施工同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong9钢桥结构形式钢桥结构形式按结构受力体系分类按结构受力体系分类悬索桥悬索桥地锚式地锚式►►跨越能力大跨越能力大►►先架缆索后架梁先架缆索后架梁►►无支架施工无支架施工自锚式自锚式►►不需要锚定不需要锚定►►需先架设梁需先架设梁►►跨越能力较小跨越能力较小同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong10钢桥结构形式钢桥结构形式按结构受力体系分类按结构受力体系分类组合体系桥梁组合体系桥梁实腹梁与桁架的组合实腹梁与桁架的组合梁与拱的组合，如兰新铁路新梁与拱的组合，如兰新铁路新疆昌吉河桥疆昌吉河桥,,九江长江大桥九江长江大桥梁与悬吊系统的组合，如丹东梁与悬吊系统的组合，如丹东中朝边界上的鸭绿江桥；中朝边界上的鸭绿江桥；梁与斜拉索的组合，如芜湖长梁与斜拉索的组合，如芜湖长江大桥；江大桥；悬索与斜拉索的组合，如纽约悬索与斜拉索的组合，如纽约布鲁克林桥布鲁克林桥同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong11钢梁桥结构形式钢梁桥结构形式按桥面形式分类按桥面形式分类钢桥面钢桥面桥面板为主梁一部分桥面板为主梁一部分桥面板参与主梁受力桥面板参与主梁受力重量：重量：180~220kg/m180~220kg/m22混凝土桥面混凝土桥面(RC(RC或或PC)PC)钢梁与桥面板非结合钢梁与桥面板非结合►►不设剪力件不设剪力件►►设锚固钢筋设锚固钢筋►►桥面板不参与主梁受力桥面板不参与主梁受力钢梁与桥面板结合钢梁与桥面板结合►►设剪力件设剪力件►►桥面板参与主梁受力桥面板参与主梁受力共同承担恒载与活载共同承担恒载与活载仅承担二期恒载与活仅承担二期恒载与活载载重量：重量：500~700kg/m500~700kg/m22同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong12钢梁桥结构形式钢梁桥结构形式按钢梁截面形式分类按钢梁截面形式分类箱梁箱梁同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong13钢梁桥结构形式钢梁桥结构形式按钢梁截面形式分类按钢梁截面形式分类箱梁箱梁单箱单箱多箱多箱防水层1mm钢筋混凝土桥面板150mm沥青混凝土60mmCL防水层1mm钢筋混凝土桥面板150mm沥青混凝土60mmCL防水层1mm钢筋混凝土桥面板150mm沥青混凝土60mmCL沥青混凝土60mm钢筋混凝土桥面板150mm防水层1mmCL同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong14钢梁桥结构形式钢梁桥结构形式按钢梁截面形式分类按钢梁截面形式分类工型梁工型梁同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong15钢梁桥结构形式钢梁桥结构形式按钢梁截面形式分类按钢梁截面形式分类槽型梁槽型梁同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong16大跨径钢桥应用前景大跨径钢桥应用前景梁式桥梁式桥钢箱梁桥：钢箱梁桥：19741974年年巴西巴西PontePonteCostaeSilvaCostaeSilva跨径跨径300m300m，崇启大桥，崇启大桥L=185mL=185m钢桁梁桥：钢桁梁桥：19171917年年加拿大加拿大QuebecQuebec桥桥跨径跨径549549mm同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong17大跨径钢桥应用前景大跨径钢桥应用前景钢拱桥钢拱桥钢箱拱：卢浦大桥钢箱拱：卢浦大桥L=550mL=550m钢桁拱：钢桁拱：朝天门长江大桥朝天门长江大桥L=552mL=552m19321932年澳大利亚悉尼港桥年澳大利亚悉尼港桥L=503mL=503m同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong18大跨径钢桥应用前景大跨径钢桥应用前景斜拉桥：苏通大桥斜拉桥：苏通大桥主跨L=1088mL=1088m，昂船州大桥，昂船州大桥主跨L=1018mL=1018m悬索桥：悬索桥：意大利墨西拿桥意大利墨西拿桥L=3300m(L=3300m(待建待建))，日本明石海峡桥跨度达，日本明石海峡桥跨度达1991m1991m西堠门大桥主跨1650m同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong19中小跨径钢桥应用前景中小跨径钢桥应用前景钢材产量与质量：钢材产量与质量：20132013年的年的10.6710.67亿吨，达到全球产量的亿吨，达到全球产量的1/21/2，质量可以满足要求，质量可以满足要求出口价格：出口价格：20132013年钢材均价年钢材均价854854美元美元//吨；其中棒线材吨；其中棒线材605.4605.4美元美元//吨，板材吨，板材807.1807.1美美元元//吨，管材吨，管材1191.31191.3美元美元//吨吨国内价格：板材国内价格：板材4000~45004000~4500元元//吨吨桥梁钢结构价格：钢箱梁桥梁钢结构价格：钢箱梁1.1~1.31.1~1.3万元万元//吨，钢板梁吨，钢板梁1.0~1.21.0~1.2万元万元//吨，型钢梁吨，型钢梁0.8~1.00.8~1.0万元万元//吨，钢桁架吨，钢桁架1.2~1.51.2~1.5万元万元//吨吨0200004000060000800001000001200001950195319561959196219651968197119741977198019831986198919921995199820012004200720102013年钢产量/万吨钢产量/万吨同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong20中小跨径钢桥应用前景中小跨径钢桥应用前景用钢量用钢量主梁主梁横向联结系横向联结系通常为主梁的通常为主梁的15~25%15~25%造价造价钢结构钢结构混凝土桥面板：混凝土桥面板：400~600400~600元元/m/m22铺装铺装混凝土桥面板：混凝土桥面板：300~500300~500元元/m/m22钢桥面：钢桥面：900~2000900~2000元元/m/m22钢桥造价与混凝土桥相当或更经济钢桥造价与混凝土桥相当或更经济（公路-I级，主梁间距3.5m）0100020003000400050006000700080009000020406080100跨径(m)钢造价（元/m2）B=41.5mB=34mB=24.5mB=9.5m（公路-I级，桥宽41.5m）01002003004005006007000102030405060708090100跨径(m)用钢量kg/m2b=2.0b=2.5b=3.0b=3.5同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong21中小跨径钢桥应用前景中小跨径钢桥应用前景工厂制作工厂制作质量易控制质量易控制工期短，经济效益好工期短，经济效益好同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong22中小跨径钢桥应用前景中小跨径钢桥应用前景无支架施工无支架施工保畅通，实现无障碍跨越铁路、高速公路、城市交叉口等保畅通，实现无障碍跨越铁路、高速公路、城市交叉口等充分发挥