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钢结构桥梁的入门
钢结构桥梁的入门级别
小跨度与大跨度钢箱梁
建国以来长江上几座里程牌式钢桥,高瞻远瞩,胸怀大志,入门开始
武汉长江大桥(128m跨度,3号钢Q240)
南京长江大桥(160m跨度,16Mnq Q345)
九江长江大桥(216m跨度,15MnVNq Q420)
芜湖长江大桥(312m跨度,14MnNbq Q345)
天兴洲长江大桥(504m跨度,14MnNbq Q345)
桥梁用钢牌号
Q235qD Q345qD Q370qD Q420QD
第一个Q为屈服拼音第一个字母,屈服之意; 数字235表示屈服强度(是一个应力数值),数字后q为桥梁第一个拼音q,表示为桥梁用结构钢;最后一个大写字母D为钢材等级,钢材等级之分有A、B、C、D、E5个等级,A不做冲击功要求,B表示常温20゜冲击功,C为0゜冲击功,D表示-20゜是冲击功,E为-,
Q345qE 联合起来意为:屈服强度为345MPa应力的桥梁用钢,-40゜有冲击功要求,,那么Q345钢材容许应力为345/=,规范中采用中345为屈服强度,抗拉强度更大,一般为容许应力的倍,所以Q345抗拉强度为200*=500MPa,
倍,局部承压为基本容许应力的倍,规范中Q345钢材抗剪容许应力120MPa,局部承压容许应力为300MPa.
钢结构桥梁的设计方法
公路钢结构桥梁设计规范2015没出来之前,公路钢结构桥梁仍然采用容许应力法设计:各项荷载系数为1,,钢结构桥梁也采用了极限状态设计法,以Q345qD钢为例说明问题的实质性:
容许应力法
外荷载组合系数:1x恒载+1x活载+1x其它可变活载
荷载组合下的应力小于规范中的容许应力200MPa (345/=203)
极限状态法
外荷载组合系数:恒载+活载+其它可变活载
综合起来极限状态法相比于容许应力法 荷载综合系数采用了
荷载组合下的应力小于规范中的容许应力275MPa (345/所以极限状态法相当于外荷载系数乘了个的数值,相对于容许应力法中的容许应力相应同时乘以的数值,本质一样,游戏而已.
钢结构桥梁几个主体问题
钢结构核心问题为强度、稳定、疲劳
强度
受拉杆件或者弯矩中的受拉部位:应力小于容许应力即可,假如为螺栓连接,计算应力时采用净面积计算
稳定
稳定问题转为强度模式控制,只不过将容许的压应力转换为容许应力x小于1的一个数字,此数字结合杆件的计算长度与杆件回转半径相结合的长细比,如下表
稳定问题还包括整体稳定与局部稳定之分,只要构件受压,终究不能离开稳定问题的困扰,这也是拱桥跨径小于斜拉桥、斜拉桥跨径小于悬索桥的主体原因;整体稳定可按上述的稳定应力小于强度容许应力乘以相应于长细比的小于1的折减系数控制,局部稳定按照下表宽厚比控制
受压杆件设置的局部加劲肋,解决宽厚比过大的局部稳定问题.
上表为压杆的局部稳定控制指标,对于受弯构件的腹板的抗剪稳定,也有相应的要求,防止腹板受剪失稳,控制指标为腹板的高厚比
简支梁受力的横梁腹板加劲肋设置,竖向设置间距不大于2m的加劲板,正弯矩上缘受压部位设置水平向加劲肋.
疲劳
只要受拉,构件就有疲劳问题,裂纹随着拉应力的变化扩展,所以受压构件不需检算疲劳,受拉或者是拉压交替就会有裂纹扩展的危险,就需检算疲劳稳定,疲劳主要与应力变化幅密切相关,疲劳检算主要是检算应力幅
钢结构桥梁与混凝土箱梁类比
钢箱梁截面
混凝土截面
对于一个3x30m混凝土现浇预应力匝道箱梁,荷载传力途径:
荷载--------传力途径1:横向通过顶板传递给纵腹板(对应纵向1m板条桥面板横向计算(车辆中车轮荷载)) ---组成横框的桥面板的横向受力
-------传力途径2:通过顶底板及腹板纵向传递给横梁(对应于纵向单梁主梁计算,顶底板抗弯,腹板抗剪,车道荷载计算,受拉部位设置预应力钢束保证混凝土抗裂,同时钢束的设置不能使混凝土受压过大)---纵向受力
------传立途径3(通过横梁由横梁与纵腹板相交之点传至支座)(对应于横梁计算,根据横梁跨度决定是否采用预应力)-----横梁的横向受力
对于3x30m钢箱梁,16mm厚顶板及顶板位置的纵向加劲肋(U肋、倒T肋