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《钢与组合结构桥梁》课程作业4吴琰1151505一、钢板梁桥由哪些结构与构件组成？各结构与构件的作用是什么？钢板梁桥主要由主梁、横向联结系、纵向联结系和桥面系组成。主梁：桥梁承重，把纵横向联结系和桥面系传来的荷载传递到支座；横向联结系：荷载横向分布、防止主梁侧向失稳，将主梁连接成整体；纵向联结系：与桥面板、主梁、横梁组成空间结构，共同承担横向力和扭矩，防止桥梁整体失稳；桥面系：提供桥梁的行车部分，把桥面荷载传递到主梁和横梁。二、主梁根数是如何确定的？应考虑哪些因素？如何布置？公路桥应考虑主梁的受力大小、截面尺寸以及桥面板的受力。通常桥面板直接支承于主梁上，主梁间距以2.5～3.8m为宜，桥面板的悬臂长度在1.5m以内，再根据桥面板总宽即可确定主梁根数，通常一个车道设置一根主梁，还有少主梁的布置形式，如：对于预应力混凝土桥面板主梁间距可以达到6～7m；对于双车道桥梁或宽度较小的3车道桥梁，可以采用双主梁组合梁桥。铁路桥应考虑：(1)桥枕或钢筋混凝土桥面的合理跨度，桥枕的合理跨度大致在1.8-2.5米之间；(2)要求主梁中心距不能太小，主梁中心距不得小于计算跨度的1/20；(3)对于下承式板梁桥要求两片主梁之间的净空能满足桥梁净空的规定。我国上承式板梁桥的主梁中心距为2.0～2.2米，标准设计的主梁中心距采用2米。下承式板梁桥要求两片主梁之间的净空能满足桥梁净空的规定，桥梁净空的宽度为4.88米，标准设计的主梁中心距为5.4米。三、横梁根数是如何确定的？应考虑哪些因素？如何布置？应考虑桥梁整体刚度，活载横向分配好，多主梁共同受力，整体横向刚度要求Z大于10以上，支座处必须设端横梁，中间横梁通常不少于3根：其中，l为主梁跨长，a为主梁间距，IQ、I分别为横梁及主梁的惯矩，IQ1为换算为单根横梁的换算刚度，β为横梁根数修正系数同时还要考虑防止主梁侧倾整体稳定：工字形截面简支梁受压翼缘的自由长度L1与其宽度B1之比不超过下表所规定的数值时可以不计算侧倾整体稳定，工字形梁翼缘宽度B1通常为400~700mm，横梁间距4~8m四、平联是如何确定的？应考虑哪些因素？如何布置？在使用阶段，对桥面板可以提供很大的侧向刚度，除曲线梁桥和组合梁桥施工时的侧向稳定需要外，上平联通常可以忽略，当跨径小于25m，并且有强大的横向联系时，上下联也可以忽略。工程设计中近似地简化为由主梁翼缘和纵向联结系构成的桁架计算：三角形纵联：X形纵联：式中，w为单位长度的水平荷载纵向连接系的计算简图：通常采用桁架式结构，布置在桥梁邻近支点的横梁之间和外侧主梁之间；纵向联结系承受的荷载较小，通常采用角钢和T形钢等型钢制作，通过节点板与主梁连接。五、钢板梁桥有哪些常见破坏现象？如何防止？受压翼缘失稳：设置横梁、加劲肋腹板失稳：设置横向、纵向、短加劲肋主梁整体侧向失稳：增加横向联系挠度过大：增加主梁刚度支承处腹板剪切失稳、局部屈曲或应力集中：设置支承加劲肋焊缝疲劳或应力集中：提高焊缝质量，改善焊缝构造细节设计，防止焊缝过于集中，减少焊接变形六、主梁有哪些结构形式？适用范围是什么？钢板梁桥的主梁通常采用工字钢、H形钢、焊接工型钢等结构形式。工字钢和H形钢跨越能力较小，通常在20m以下。可在上下翼缘板增加盖板以提高跨越能力。焊接工行梁适用跨径可达60m，是中小跨径钢梁桥中最为经济和使用最多的结构形式。七、主梁梁高是如何确定的？应考虑哪些因素？简支组合梁桥的梁高h通常为L/15~L/25（L为跨径）连续组合梁桥的梁高h可以适当减小，L/20~L/30。活载越大，要求的梁高越高跨径越大，梁高与跨径之比h/L可以小一些应考虑经济、强度、刚度、稳定、构造等因素。八、主梁翼缘设计应考虑哪些因素，强度、稳定、构造有何要求？九、主梁腹板设计应考虑哪些因素，腹板厚度与加劲肋有何关系？钢板梁桥，腹板厚度多数由稳定控制设计，采用加劲肋设计可以有效的减小腹板厚度，当跨径小于40m时，腹板厚度一般为9~12mm；提高腹板稳定临界应力的方法主要有增加板厚和设置加劲肋两种方法。其中设置加劲肋方法效果更加显著，钢桥设计中最为常用，是减小腹板厚度、减轻钢重的最有效途径。腹板最小厚度应满足下表的要求：十、主梁腹板加劲肋如何设置？有何要求？尺寸如何确定？十一、主梁腹板稳定如何计算？十二、横向联结系有哪些结构形式？有何特点？尺寸如何确定？与主梁、平联如何连接？支承处实腹式：构造简单，比较适用于梁高较小的情况支承处桁架式：自重小，便于维修，但刚度比实腹式小支承处鱼尾板横梁式：检修方便，截面尺寸较小，但构造复杂，梁高较大时采用较多跨间实腹式：刚度大，荷载分配效果好跨间桁架式：自重小，荷载分配效果相对较差横向联结系设计的一般方法为：(1)根据跨径和主梁布置初步拟定横向联结系的数量和位置；(2)根据格子刚度Z=10~20设定横向联结系需要的结构形式和最小断面尺寸；(3)采用桥梁空间计算或平面简化计算分析横梁（横联）的内力；(4)验算截面应力和构件的刚度。桁架式结构，桥梁空间分析时，其抗弯惯矩刚度Is采用下式换算：横向联结系除了验算结构整体受力外，还应该验算水平荷载作用下的应力和稳定。对于支撑处横联，杆件内力可以近似采用如下表中的结果：横梁与主梁顶面同高时腹板的连接：横梁与主梁上翼板的连接：主梁间有高差或上翼缘倾斜横梁缘与主梁的连接：横梁与主梁顶面不同高时腹板的连接：横梁上弦与主梁的连接：横梁下弦与主梁的连接：十三、纵向联结系尺寸如何确定？与主梁、横联如何连接？工程设计中近似地简化为由主梁翼缘和纵向联结系构成的桁架计算：三角形纵联：X形纵联：式中，w为单位长度的水平荷载纵向连接系的计算简图：纵向连接系与主梁的连接：纵向连接系与主梁纵向加劲肋的连接：纵向连接系与主梁横向加劲肋的连接：