文档介绍：钢桁架桥结构行为- 以高捷LER45桁架桥为例
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简报内容
研究动机与目的
Warren type 钢桁架桥之结构行为
LER45 钢桁架桥结构行为
结论与建议
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研究动机与目的
动机
缺乏分析设计
增强施工现场训练结构观念判断
目的
以高捷LER45钢桁架桥为例进行桁架刚铰造型分析与设计技能训练。
将学识与实务结合达到学以致用。
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钢桥梁的发展背景
桥梁在地方建设具有重要地位,所以对品质和施工技术方面有相当高标准要求。
从十九世纪以来桥梁工程的技术与品质发展突飞猛进,更加注重桥梁的功能性、安全性和经济性。
Warren type 钢桁架桥之结构行为
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在美国自从十九世纪, 用ASTM所规范所有钢等级。
ASTM A7对桥梁用钢及ASTM A9对建筑物用钢。
A7规范最小降伏强度220 MPa;中级钢降伏强度240 MPa。
两种等级主要强度控制化学成份是碳和锰。
碳的使用比近期结构钢的使用较高出许多,这证明了当较旧结构必须修复时,为什么早期钢材使用传统焊接过程是困难查验的。
1962~1970,A36在市场上出现;它主要地有较低碳成份,然而有比A7较好的焊接性。另一方面,A36经由高的铜成份,也有增加耐腐蚀性。
1990,ASTM A572所取代成为大部份使用等级,主要是因为高强度与较后期有利的价格,规定最小降伏强度350 MPa 。
美国钢等级历史
Warren type 鋼桁架橋之結構行為
Warren type 钢桁架桥之结构行为
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钢在1960年代为强度材料要求发展出淬火回火钢,在1969年A514首先在ASTM规范中,这是690 MPa降伏强度板。
在1993-1995年间,在美国四个等级的淬火与自我回火钢(QSF)A913出现市场,由于QST制程规范,改良焊接性与较低的残留应力。
大部份使用是350MPa伏强度钢等级。美国特别对在地震活动区域的结构柱利用450 MPa伏强度钢等级。
在1998年,A992加入结构用钢规范,这是对宽翼板形状的一种HSLA钢,规范最小伏强度350MPa。
在美国结构比较常用钢,以AISC设计规范要求除了高性能钢的强度及延展性之外,提高焊接性和对拉力机械性质有较严格的控制。
现在美国建筑结构物广泛使用A992。
ASTM也已经推荐桥梁用钢A709材料规范,特别要求更严格的破坏韧性和焊接性标准。
Warren type 钢桁架桥之结构行为
美国钢等级历史
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Warren type 钢桁架桥之结构行为
Warren type桁架桥是由上弦杆(Top chord)、下弦杆(Bottom Chord)、和斜撑(bracing)组合成两面桁架,再由横梁(floor beam)和纵梁(stringer)连结而成三维空间桥梁。
Warren type桁架桥是杆件以三角形为单元结构,适于长跨距桥梁结构型态。
上弦杆(Top chord)
橫梁(floor beam)
下弦杆(Bottom Chord)
纵梁(stringer)
斜撐(bracing)
Warren type 桁架桥概述
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Warren type桁架桥是以上、下弦杆轴向力担负类似梁的弯矩力学行为效应方式,所以主桁架的格间长度决定影响斜撑杆倾角与桥高度限制,而其斜撑杆件担负类似梁之剪力效应方式。
Warren type桁架桥属于下承式桁架桥,其格间长度一般为6~10m,但在大跨径下承式桁架桥其格间可达12~15m;而主桁架之横向间距是由横向刚度和稳定度来决定,一般不小于1/17~1/20的总长度。
Warren type 钢桁架桥之结构行为
Warren type桁架桥概述
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跨度大
可以增加格间长度及数量,使深跨比(H/L)越小,跨径越大。
承載能力強
力量传递由桥面板构件传至横梁,横梁再通过节点传至桁架各杆件共同负担;杆件有联结效应所以整体结构承载能力佳。
构件造型简单
因构架杆件断面应力平均分布,使杆件断面造型一致可获得经济效益有效运用。
Warren type 钢桁架桥之结构行为
Warren type桁架桥的特性
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Warren type 钢桁架桥之结构行为
Warren type桁架桥分析方式:
铰接(Pinned connection):
载重均假设作用于节点上,各杆件为二力杆件(two force member)构架,理论上桁架所有节点为铰接。
刚接(Rigid connection):
载重可作用于构件任何位置,主要内力为弯矩、剪力、轴力,所以杆件端部有平移(translation)且旋转(rotation),杆件主要应力为弯矩。
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