二学期西南交大钢桥问答题

1、钢桥第1次作业 6. 钢桥的主要特点是什么？其适用范围如何 答： 主要优点： 与常用的其它建筑材料相比，钢材是一种抗拉、抗压和抗剪强度均较高的匀质材料，而其重量则相对较轻。因此，钢桥具有很大的跨越能力；钢材有良好的塑性和韧性，是理想的弹塑性体，完全符合目前所采用的计算方法和基本概念。因此，钢桥计算准确性好，可靠性高；钢桥构件重量轻，便于运输和拼装，加上便于机械化制造，因此钢桥的施工期较短，可尽快发挥投资的经济效益；钢桥在受到破坏后，易于修复和更换；钢的塑性和韧性好，适于承受冲击和动力荷载，有较好的抗震性能。（对于铁路桥梁尤为重要） 主要缺点：钢材易锈蚀，需要经常除锈、油漆，养护费用高；铁路钢桥

2、采用明桥面时噪声大，不适用于人口密集 区。 适用范围：由于目前我国钢材紧缺，因此在一般情况下，大、中跨度的桥梁才以采用钢桥为主。 7. 铁路下承式简支桁架桥的横向联结系的作用是什么？常用的几何图式有哪些？ 答： 横向联结系的作用：承受并传递横向力，增加结构的横向抗扭刚度，使桥跨形成空间的稳定结构，并使两片主桁受力均匀。 常用几何图式有： 8. 对简支梁桥，支座的布置原则是什么？ 答： 一端设置固定支座，一端设置活动支座。对坡道上的桥梁，固定支座应设在较低一端。 9. 简述正交异性板的概念。 答： 在钢桥面板（或钢箱梁上翼缘）下布设纵向及横向的、开口或闭口的加劲肋而形成的一种构造。由于加劲肋在平

3、面纵横两个方向正交，又桥面板在两个方向的抗弯刚度不同，故得此名。正交异性板具有很高承载能力，可以显著减轻钢梁的自重。 10. 斜拉桥的主要受力构件有哪些？ 漂浮体系的斜拉桥是什么意思？ 答： 斜拉桥的主要受力构件有主梁、斜拉索和索塔。在竖向荷载作用下，梁以受弯为主，塔以受压为主，斜索则承受拉力。 对墩塔固结、塔梁分离的斜拉桥，若将中间支点的支承改为吊索，就称为漂浮体系的斜拉桥。它可以减小索塔支点处梁的负弯矩，但梁的横向变位应加以约束。 11. 图示说明悬索桥的组成及各组成部分的作用。 答： 悬索桥以主缆、桥塔和锚碇为主要承重构件，以加劲梁、吊索和鞍座等为辅助构件。 桥面荷载经加劲梁、吊索传给主

4、缆，再由主缆传至桥塔和两端的锚碇。受拉的主缆为主要的承重构件；桥塔受压，作用是支承大缆；锚碇受拉拔反力，作用是固定主缆端头、防止其走动；加劲梁主要起支承和传递荷载的作用；吊索的作用是将作用于加劲梁上的恒载及活载向主缆传递；塔顶主鞍用作主缆跨过塔顶的支承，承受主缆产生的巨大压力并传递给桥塔。 12. 栓焊钢桥的制造需经过哪些工艺过程？ 答： 常规钢桥制造包括下列工艺过程：作样、号料、切割、矫正、边缘加工、制孔、组焊、焊接、整形、检验、试装等。 l m，设计荷载为中活载，6413. 已知某单线铁路简支栓焊桁架桥，跨度= AE 主桁尺寸如图所示。试计算主桁斜杆在主力作用下的杆件内力。43 答： 1、

5、恒载内力计算 （1）恒载集度的假定 参照已有设计，取 kNm / 14.5 主 桁 kNm 2.8/ 联结系 kNm /桥面系 6.8 kNm /高强螺栓 0.5 kNm 检查设备 1.0/p kNm 12.8/ 故每片桁梁重= =（14.5+2.8+6.8+0.5+1.0）2 1pkNm（每片主桁）=5 桥面重（双侧设钢筋混凝土人行道板）/2p p p kNm = 故每片主桁所受恒载集度17.8=/+ =12.8 5.0 21p kNm 可偏安全地取为18= /（2）影响线面积的计算 AE 作出斜杆的影响线，如下图所示。43 则影响线最大纵距 影响线加载长度及顶点位置 所以，影响线面积 ）由

6、于恒载所生内力（3 2、列车活载内力计算 k ）求换算均布活载（1k值按加载长度及顶点位置查表求得每片主桁的 ）冲击系数2（ 运营动力系数 ）活载发展均衡系数值的计算（3 = +a a/6 - (1)max AAk值最小，故对简支桁架梁桥，跨中弦杆（此算例中为弦杆）的33aAAlm k = 0.564，查表得，顶点位置其值最大。弦杆=的加载长度=33kNm，故 45.6 / AE则对斜杆 43 （4）活载所生内力（包括冲击力）为： AE的内力 3、主力作用下斜杆43 计算疲劳时的最大内力 钢桥第2次作业 6. 目前钢桥采用的连接方式有哪些？什么是栓焊钢桥？ 答： 钢桥连接指：包括将型钢、钢板组

7、合成杆件与部件，也包括将部件及杆件连接成钢桥整体。 连接方式有：铆接、焊接、栓接。 栓焊钢桥是指工厂（板件的）连接采用焊接，工地（杆件的）连接采用高强度螺栓连接。 下承式桁架桥的桥面构造有哪几种形式？ 7.答： 有明桥面与道碴桥面两种。 8. 钢支座及盆式橡胶支座的活动机理分别是什么？ 答： 钢支座是靠钢部件的滚动、摇动和滑动来完成支座的位移和转动功能的。盆式橡胶支座是利用橡胶块在三向受力状态下具有流体的性质（适度不均匀压缩）来实现转动，依靠聚四氟乙烯板与不锈钢板之间的低摩擦系数来实现水平位移。 9. 主桁杆件的截面形式有哪几种？各有何优缺点？ 答： 主桁焊接杆件的截面形式主要有两类：H形截面

8、和箱形截面。 焊接H形截面由两块竖板（翼板）和一块水平板（腹板）焊接而成。这种截面的优点是构造简单，易于施焊，焊接变形较易控制，安装方便；不足的是截面对x-x轴的回转半径比对y-y轴的小很多，当采用H形杆件作压杆时，基本容许应力的折减相当大。因此，对内力不很大的杆件或长细比相对较小的压杆，采用H形截面才是比较适宜的。 焊接箱形截面由两块竖板和两块水平板焊接而成。其抗扭刚度大，且对两个主轴的回转半径相近，在承受压力方面优于H形杆件。但是箱形截面的杆件制造较费工，焊接变形也较难控制和修整，因此通常只用于内力较大和长细比较大的压杆或拉压杆件，一般在特大跨度钢桁梁桥中采用。 简述下弦杆的截面设计步骤。

9、 10.答： 下弦杆截面设计的主要步骤如下： 1） 从静强度及疲劳强度入手，求所需的净截面积A ； j2） 根据已有的设计经验，取杆件的净截面积A为j毛截面积A的 m0.85倍； 3）选定下弦杆的截面形式，根据A及决定杆件截面外廓尺寸的原则，m确定杆件的宽度b、高度h以及板厚； 4）计算杆件端部连接所需要的螺栓数； 5）算出实际的净截面积A，进行强度、刚度及疲劳的验算，如不满足任j一要求，则需重新设计。 11. 下承式钢板梁桥的适用范围？ 答： 下承式钢板梁桥由于增加了桥面系，用料较多，制造也费工，且其宽度大，无法整孔运送，更增添了装运与架梁的工作量。因此当铁路桥梁需采用板梁桥时，应尽可能不采

10、用下承式而采用上承式。 但是，当桥面标高不宜提高而对桥下净空有要求时，则应考虑采用下承式钢板梁桥。这是由于其有建筑高度h（自轨底至梁底）小的优点。 12. 与简支桁架桥相比，连续桁架桥有何优点？ 答：便于采用伸臂法架设钢梁；具有较大的竖向刚度和横向刚度；节约钢材；较易修复。 l m，主桁图式及尺寸同题跨度6= 6413. 已知某单线铁路简支栓焊桁架桥，EE在纵向制动力作用下的杆件内力。 3。试计算下弦杆 42答： EE在主力作用下时的静活载计算。 解：按相应于下弦杆42静活载按最不利位置布置，如下图所示，根据结构力学所述方法， RR满足当三角形影响线顶点左边的活载之和与顶点右边的活载之和ba下

11、列等式时，即为产生最大杆件内力的活载位置。 解得x =10.4m 故桥上静活载总重P =2205 + 9230 + 80(10+10.4) =5492kN =384.4kN5492 T=0.07P=0.07制动力 EE在纵向制动力作用下的杆件内力为 下弦杆42 钢桥第3次作业 11. 请写出我国已建成的最大跨度的拱桥、斜拉桥及悬索桥的名称、主跨跨度。 答： 拱桥：重庆朝天门长江大桥，552m； 斜拉桥：苏通长江公路大桥，1088m； 悬索桥：西堠门大桥，1650m。 12. 何为桥面系？其作用是什么？ 答： 桥面系由纵梁、横梁及纵梁间的联结系构成，其作用是支承桥面荷载并将其传给主桁架。 13.

12、 对简支桁架桥，为何需设置上拱度？ 答： 对桁梁桥挠度的限制可以改善线路的运行质量，但挠度限制过严会给桁梁同时会使高强度钢材的使用受到限制。如果在限制挠桥的设计带来困难，度的同时，再把桁梁桥预先做成向上拱的曲线，即预设了上拱度，则较易满足要求。 14. 桁架桥如何进行简化计算？ 答： 简化计算方法的基本原理是：把较复杂的空间结构简化为较简单的平面结构，近似考虑各平面结构之间的相互作用，按平面结构进行内力计算。将平面内各杆件轴线所形成的几何图形作为计算图式，并假定桁架各节点均为铰接。 15. 在主桁弦杆附加力计算中采用有车风力还是无车风力？为什么？ 答： 采用有车风力。对弦杆最不利的组合一般都是

13、桥上有车时的情况。 16. 上承式钢板梁桥的主梁采用变截面的形式有哪些？ 答： 跨度较大时，常做成变截面形式，即翼缘在跨中区段变宽或变厚，或者采用多层盖板。在截面变化处，沿厚度及宽度方向做成斜坡。 17. 已知下弦杆EE所受轴力为：主力作用下N= 3340 kN，横向附加42力作用下N= 498.9 kN，制动力作用下N=192.2 kN，试确定EE杆件42Tw的计算内力。 答： 解：主力+横向附加力： = N+ NkN N =3340+498.9=3838.9w （主力控制） 主力+纵向附加力： = N+ N kN N=3340+192.2=3532.2 T （主力控制） EE kN。的计算

14、内力取为3340因此下弦杆 42 钢桥第4次作业 11. 图示铁路下承式简支桁架桥的主桁架的常用类型，并叙述其主要特征。 答： 图（a）表示的几何图式称为三角型腹杆体系，构造简单，部件类型较少，适应设计定型化，有利于制造与安装；图（b）桁架称为豪式桁架。在竖向荷载作用下，图（b）的竖杆较图(a)的竖杆受力大，受压斜杆的数量也较多，而且弦杆内力在每个节间都有变化，因而图（b）采用相对较少；图（c）图（e）为几种上承式桁梁的几何图式。对于中等跨度的上承式桁梁桥，其主桁图式常用图（c）而较少采用图（d），这是因为图（d）的端竖杆要传递较大的支承反力，因而端竖杆用料较多。对于小跨度的桁梁桥，也可做成图

15、（e）所示的结构型式；对于大跨度（跨度在80 m以上）的下承式铁路桁梁桥，曾经采用过上弦为折线形的主桁图式，见图（f）。但由于上弦为折线形，杆件和节点的类型多，不利于制造、安装与修复，因此，这种图式在我国早已不用了。大跨度的下承式桁梁桥，主桁仍可采用图（a）所示的三角型腹杆体系；对于特大跨度的桁梁，主桁常采用图g）所示的再分式或图（h）所示的米字型图式。为了兼顾桥梁工厂现有的设备（节间长度仍能采用8 m），且斜杆仍需具有适当的倾度，则采用图（g）或图（h）可以增大桁高。 12. 桥面系的纵梁与横梁是如何连接的？ 答： 在纵梁腹板上设一对连接角钢，与横梁腹板相连，在纵梁上下翼缘上各设一块鱼形板，

16、与横梁及相邻的纵梁的翼缘相连。 支座的主要作用是什么？常用的支座类型有哪些？ 13.答： 支座的作用是固定桥跨结构的正确位置，将上部结构的各种荷载传递到墩台上，并能适应活载、温度变化、混凝土收缩与徐变等因素所产生的变位（位移和转角），使上、下部结构的实际受力情况符合设计的计算图式。 常用的支座类型有：钢支座及盆式橡胶支座。 14. 什么是横向框架效应？ 答： 横向框架由横梁、主桁竖杆和横向联结系的楣部杆件构成。横向框架效应是指当横梁在竖向荷载作用下梁端发生转动时，竖杆的上端和下端均将产生力矩。 15. 引入活载发展均衡系数的作用是什么？ 答： 为了保证铁路钢桥在较长的时期内能适应机车车辆重量增

17、长的需要,设计时必须为现今使用的列车活载预留一个发展系数。预留的方法是让设计容许应力低于实际能容许的应力，也就是有一个预留的活载发N(1+ )N /。其中展倍数n。n=0.2a+1.2,a= kP ，为了使所有杆件的n达到相同，就引入了活载发展均衡系数 a 相倍，使各杆均具有相同的对不同杆件通过对活载加大不同的 ，maxn 。 同的max =1+(a-a)/6 ，maxa 为主桁所有杆件的a 值中最大者 其中：maxN(1+ )N = /a kP16. 简述竖杆的截面设计步骤。 答： 竖杆又分为立杆和吊杆。 在下承式桁架桥中，立杆不需计算，而采用与吊杆相同的截面尺寸；吊杆除受到轴向拉力外，还受

18、到横向框架作用产生的弯矩，故吊杆为拉弯构件。其截面设计的步骤为： 先按主力作用下的中心受拉杆件计算出所需的截面积及截面尺寸，然后按（主力附加弯矩）作用下的拉弯构件去检算所选截面的疲劳强度和刚度。 E与横梁及横向联结系的楣杆构成的横向框架如下图所A吊杆17. 33AE II4，横梁的截面惯性矩cm的截面惯性矩示。已知吊杆=38200 s334，纵梁作用于横梁上的竖向荷载R=873kN=651000cm，钢的弹性模bEAE5 10量=2.06MPa。试计算吊杆下端的弯矩值。33 答： 解：简支横梁跨中最大弯矩 M=8731.875=1636.9kNm (a+b)/B=(5750-1875)/575

19、0=0.674 hh=5775/(5775+4580)=0.558 /横梁在框架面内的刚度系数 iEIB1188N10m10 /5.75=2.33 =2.0610651000bb吊杆在框架面内的刚度系数 iEIh1187N10m 102.063820010/5.775=1.36ssAE 故吊杆下端的弯矩值为33 钢桥第5次作业 11. 如何定义钢桥？ 答：一般是指一座桥梁的桥跨结构用钢（钢板、型钢、铸件、钢丝作为 基本构件）制成，而墩台、索塔等则可用其它材料建造。 12. 简支桁架桥如何实现上拱度的设置？ 答： 上拱度曲线取为恒载与一半静活载所生的挠度曲线（但方向相反）。上 拱度设置时，是让各

20、节间下弦杆的长度不变（则纵梁长度就可不变）、腹杆的长度不变、斜杆和上弦杆的交角不变，而只让上弦杆的理论长度加长一点。 13. 简述上弦杆的截面设计步骤。 答： 上弦杆截面设计的主要步骤如下：1）选定截面形式并估算杆件的长细比（包括、）的值； yx 2）根据估算的 及值，取其较大者查表得到整体稳定容许应力yx折减系数，则选取杆件的毛截面积为 1 3） 根据选取的A，选配组成杆件的各板件的m尺寸，确定杆件宽度b、截面高度h以及板件厚度值； 4）计算所选截面的截面特性，进行总体稳定、局部稳定及刚度的验算。 14. 叙述钢箱梁桥的主要构造特点。 答： 1）为增强钢梁的整体性，提高梁体抗失稳的能力，沿梁长每隔一定距离需设置横隔板。多数情况下中间横隔板不是一块实心板，而是与箱梁四壁连为一体的横向框架。 ）当横隔板间距较大时，为防止受压翼缘局部失稳而需设置横向加2 劲肋。）为保证受压翼缘及腹板的局部稳定，在受压区还需设置纵向加劲3 肋。15. 现代斜拉桥为何要采用密索距？ 答： 采用密索距有以下优点：主梁中的弯矩小；锚固点的构造简单；伸臂施 工时所需辅助