钢桥 课件全套 郭文华 第1-6章 绪论、钢桥设计基本方法-组合梁桥

《钢桥》——概述2023/6/11课程导言一、钢桥在课程体系中的位置数学桥梁工程（钢桥，混凝土桥，水文，施工，振动，文化等）力学钢结构混凝土2023/6/12《钢桥》第1章

概述二、课程的主要内容（实践）课程设计（1）概述：特点、发展等(2-3h)（2）钢桥设计方法（6h）（3）钢板梁（6h）（4）钢桁梁桥（16h）——铁路特色（5）钢箱梁(6h)（6）组合梁(2h)（理论）理论教学（1）简支钢桁架梁桥设计或其他课程导言2023/6/13《钢桥》第1章

概述三、主要参考资料2023/6/14《钢桥》第1章

概述钢桥讲义，郭文华，等，中国铁道出版社，2023（出版中）钢桥，周绪红，刘永健，交通出版社，2020现代钢桥，吴冲，交通出版社钢桥构造与设计，苏彦江，西南交大出版社钢桥，Jean.Paul.Lebet，同济译，交通出版社公路(2015)、铁路(2017)钢结构设计规范、铁路桥涵设计规范（极限状态法2018）参考资料多样化，不要局限于单一教材！课程导言四、考核方式2023/6/15《钢桥》第1章

概述考核内容考核方式成绩比例（%）备注学生参与度平时到课率、课堂回答问题及研讨等10点名等作业与随堂测试作业上交率，作业完成质量，测试情况等30作业4-5次分级给分全课程知识点“期末”

考试60考试课程导言钢桥的主要特点与适用范围钢桥的主要类型钢桥的发展Contents.本章内容提纲2023/6/16《钢桥》第1章

概述钢桥的主要特点与适用范围2023/6/17《钢桥》第1章

概述钢桥的主要特点与适用范围（1）钢桥——桥梁上部结构的主要承重部分用钢材制成的桥梁2023/6/18《钢桥》第1章

概述1.1（2）钢桥主要特点强度高，结构轻，跨度大——500m以上全钢桥材质均匀，相对安全可靠工厂加工程度高，工期短材料可回收，循环利用易腐蚀，防护大；不耐火；噪音大（尤其是铁路桥）1.1钢桥的主要特点与适用范围2023/6/19《钢桥》第1章

概述（3）适用范围总体来讲，在大、中、小跨径桥梁都可采用对超大跨径（大于500m）桥梁，非钢桥莫属！对公路中等跨径和大跨径（小于500m）桥梁，需综合比较；铁路桥梁建设中，大、中跨径的桥梁一直以钢桥为主对于小跨度桥，目前混凝土桥为主，钢桥有增长趋势！2023/6/110《钢桥》第1章

概述1.1钢桥的主要特点与适用范围钢桥的主要类型2023/6/111《钢桥》第1章

概述钢桥的主要类型（1）按使用功能分公路钢桥铁路钢桥公铁两用钢桥人行钢桥1.22023/6/112《钢桥》第1章

概述（2）按安装桥面位置分上承式钢桥中承式钢桥下承式钢桥a)上承式拱桥2023/6/113《钢桥》第1章

概述b)中承式拱桥c)下承式拱桥1.2钢桥的主要类型（3）按平面和立面形状分直桥曲线桥斜桥1.22023/6/114《钢桥》第1章

概述钢桥的主要类型（4）按力学体系的分（后面各章按此分类讲述）钢梁桥钢拱桥钢悬索桥组合体系桥（斜拉桥，梁拱结合，斜拉-悬索结合）1.2钢桥的主要类型12023/6/15《钢桥》第1章

概述钢梁桥Q:“钢”

如何实现主梁抗弯、剪？结构形式？A:钢板梁，钢箱梁，钢桁梁，组合梁1.22023/6/116《钢桥》第1章

概述钢桥的主要类型钢梁桥简支梁桥(simply

supportedbridge)连续梁桥(continuous

bridge)悬臂梁桥(cantilever

bridge)支承在悬臂上的简支梁称为挂梁(hanger

span)伸出有悬臂的梁称为锚梁(anchorspan)1.22023/6/117《钢桥》第1章

概述钢桥的主要类型钢拱桥主拱圈受压为主，水平推力如何平衡？主拱横截面的构造形式可分为钢箱拱、钢桁拱和钢管拱（或钢管混凝土拱）1.22023/6/118《钢桥》第1章

概述钢桥的主要类型钢拱桥上承式拱桥（桥面在拱助的上方）；中承式拱桥（桥面一部分在拱肋上方；一部分在拱肋下方下承式拱桥（桥面在拱肋下方）a)上承式拱桥2023/6/119《钢桥》第1章

概述b)中承式拱桥c)下承式拱桥1.2钢桥的主要类型悬索桥主缆受拉，吊杆受拉，桥塔受压地锚式自锚式1.22023/6/120《钢桥》第1章

概述钢桥的主要类型斜拉桥拉索受拉，斜拉索对主梁的作用就像多点支承连续梁，桥塔受压1.22023/6/121《钢桥》第1章

概述钢桥的主要类型其他组合体系桥梁梁与拱的组合梁与悬吊系统的组合梁与斜拉索的组合悬索与斜拉索的组合九龙江大桥2023/6/122《钢桥》第1章

概述1.2钢桥的主要类型1.22023/6/123《钢桥》第1章

概述钢桥的主要类型钢桥发展概况2023/6/124《钢桥》第1章

概述钢桥的发展概况2023/6/125《钢桥》第1章

概述1.3钢桥发展历程19世纪末期之前（铁桥时代）19世纪末至20世纪中期（近代钢桥时代）20世纪中期~至今（现代钢桥大规模发展时代）钢桥发展概况2023/6/126《钢桥》第1章

概述1.3第一阶段：19世纪末期之前（铁桥时代）据记载：公元65年，中国，首座铁链悬吊人行桥；泸定桥（1706年，中国，桥长103米，宽3米）英国：1779年，在科尔布鲁克代尔首次建成主跨约30.5m铸铁肋拱桥（Severn桥）。使用170年，现作为文物保存。铸铁（生铁）拱桥的最大跨径曾达到了72m2023/6/127《钢桥》第1章

概述1.3钢桥发展概况1826年，由英国人Telford主持建造跨越Menai海峡悬索桥（锻铁即熟铁）176ｍ1.32023/6/128《钢桥》第1章

概述钢桥发展概况英国在1850年建成了Britannia锻铁箱管铁路桥，跨径：70+140+140+70m，双线铁路，用两根箱管并立。1.32023/6/129《钢桥》第1章

概述钢桥发展概况Eads桥：19世纪下半叶，桥梁进入了钢桥时代。美国1874年建成的圣路易密西西比河桥Eads桥，为无铰桁架钢拱桥，跨径布置为153m+158m+153m。该桥为公铁两用桥，上层为公路，下层为双线铁路。该桥开启了近代钢桥的新时代1.32023/6/130《钢桥》第1章

概述钢桥发展概况第二阶段：

19世纪末至20世纪中期（近代钢桥时代）20世纪前期，形成了系统的钢桥设计规范布鲁克林悬索桥：1883年建成，跨度达486m，至今仍被使用。它的抗风性能好，为悬索桥向更大跨度发展开创了先例。1.32023/6/131《钢桥》第1章

概述钢桥发展概况福斯湾铁路桥：1880～1890年,英国采用静定铆接悬臂桁架梁桥（双线铁路桥）,

主跨达521.3m，总长1625m，支承处的桁架高度达110m，用钢量54000t。1.32023/6/132《钢桥》第1章

概述钢桥发展概况加拿大魁北克桥：1918年，主跨548.6m悬臂桁架梁，原为铁路桥，现已改为公路、铁路两用桥，其中悬挂孔长度为195.1m1907年2023/6/133《钢桥》第1章

概述1916年1.3钢桥发展概况1932年澳大利建成了主跨503m的悉尼港（Sydney

Horbor）桥。1931年美国修建了主跨504m的培虹（Bayonne）桥2023/6/134《钢桥》第1章

概述1.3钢桥发展概况美国金门大桥：1937年建成，它的跨度为1280m，是世界上第一座跨距超过1000m的悬索桥，宽度27.5m

。主缆采用空中编缆法（AS）架设成缆；加劲梁采用非连续体系的钢桁架，并在塔处设吊拉；

桥塔用铆接或栓接钢结构。1.32023/6/135《钢桥》第1章

概述钢桥发展概况1940年，主跨853m的美国Tacoma悬索桥，在建成4个月后在19m/s的风速下倒塌，震惊了世界。AddYourEnglish

Tittle2007 19501.32023/6/136《钢桥》第1章

概述钢桥发展概况同时期我国钢桥建设：数量不多，主要为外国公使修建。自主修建的桥梁：京张铁路上的钢桥（詹天佑），钱塘江大桥（茅以升）天津解放桥：最初建于1902年，1923年重建，1927年建成，全钢铆接桥，桥长97.64m，桥面宽19.5m。桥的原名叫“万国桥”，民间又称此桥为“法国桥”，抗战胜利后改为“中正桥”，天津解放后更名为“解放桥”。1.32023/6/137《钢桥》第1章

概述钢桥发展概况上海外白渡桥：1907年建成，是一座全钢结构的桥梁，两跨52.16m，整桥长104.24米，桥面宽18.3m。1.32023/6/138《钢桥》第1章

概述钢桥发展概况兰州黄河铁桥：1909年建成，1928年，为纪念孙中山先生，改为“中山桥”。5跨简支的铆接钢桁架桥，单跨跨径46.7m，全长233.5m，原结构为平行弦杆桁架体系，钢桁架高5.7m。1954年，在原平行弦杆桁架体系上端增设了拱式桁架。沉井基础开挖至基岩层。1.32023/6/139《钢桥》第1章

概述钢桥发展概况广州海珠桥：海珠桥1933

年通车，原桥为三孔下承式简支桁架梁体系，跨径布置67.06+48.78+67.06m

=182.90m，中跨为竖向旋转开启式结构。1950

年

重建海珠桥，购进下承式军用梁改作为中跨。1994-1995年采用悬索体系进行了承载力提高加固。钢桥发展概况2023/6/140《钢桥》第1章

概述1.3钱塘江大桥：1937年9月建成,中国自己集资、设计和监造的第一座现代双层钢桁架梁桥，全长1453m。主跨16×65.84m。1937年我国军队西撤后将桥炸毁，1947年3月修复

。1.32023/6/141《钢桥》第1章

概述钢桥发展概况1948年西德建成了一座三跨连续板梁桥（132.13+184.45+120.73m），轰动了当时的桥梁界。1956年西德又建成了Save桥（75+261+75

m），采用了双主梁的截面形式。1.32023/6/142《钢桥》第1章

概述钢桥发展概况第三阶段：

20世纪中期~至今（现代钢桥大规模发展时代）见证了欧，美，日，中的复兴1956年第一座现代斜拉桥Strömsund（斯特罗姆桑特）桥在瑞典诞生，此桥跨径布置为74.7m

+182.6m+74.7m。1995年，法国建成当时世界上跨径最大的斜拉桥——法国的Normandie（诺曼底）大桥，主跨达到856m。被授予“20世纪世界最美的桥梁”1.32023/6/143《钢桥》第1章

概述钢桥发展概况第一座采用箱形加劲梁的悬索桥是英国的Severn（塞文）桥主跨988m，建于1966年英式或欧式悬索桥1998年丹麦的Great

Belt（大贝尔特）桥建成通车，主跨为1624m1.32023/6/144《钢桥》第1章

概述钢桥发展概况韦拉札诺海峡大桥：最长跨距为1,290米，在1964年完工之初为全世界最长的悬索桥，现为美国最大跨桥梁。1.32023/6/145《钢桥》第1章

概述钢桥发展概况1999建成的多多罗大桥创造了钢斜拉桥世界记录，跨径为270+890+320m，主梁采用扁平钢箱梁，跨径超过诺曼底大桥而位居当时的世界第一。1998年完工的明石海峡大桥，跨径为960+1991+960m，是当时世界上跨径最大的桥梁，主梁采用钢桁梁。1.32023/6/146《钢桥》第1章

概述钢桥发展概况恰纳卡莱1915大桥：大桥跨度2023米，边跨770米（2023年将是土耳其共和国建国100周年）；西南交通大学参与抗风研究；蜀道集团参与钢箱梁架设。当今世界最大跨度，2022.3.18已建成通车！1.3钢桥发展概况2023/6/147《钢桥》第1章

概述武汉长江大桥：于1957年10月15日建成。桥身为三联连续桥梁，每联3孔，共8墩9孔。每孔跨度128m，采用A3q钢。南京长江大桥：1968年建成，铁路公路两用，9孔为160m，采用16Mnq优质合金钢杆件在现场铆接拼装架设。是中国第一座全部用国产钢材，自行设计、制造加工的大跨度公铁两用桥梁。1.32023/6/148《钢桥》第1章

概述钢桥发展概况1993年九江长江大桥主跨216m2000年芜湖长江大桥主跨312m2009年，武汉天兴洲长江大桥，主跨504m2023/6/149《钢桥》第1章

概述2009年南京大胜关长江大桥

主跨336m1.3钢桥发展概况沪通桥：主跨1092m。世界上首座超过千米跨度公铁两用桥1.32023/6/150《钢桥》第1章

概述钢桥发展概况镇江五峰山大桥：主跨1092米，公铁两用大桥，上部为8车道高速公路，下部为4线铁路通道，世界荷载最大的公铁两用悬索桥。

2021年公铁均通车。1.32023/6/151《钢桥》第1章

概述钢桥发展概况重庆朝天门大桥：2009年建成，主桥为190m+552m+190m

三跨连续钢桁系杆拱桥,

全宽36.5m。两侧边跨为变高度桁梁,中跨为钢桁系杆拱。卢浦大桥2023/6/152《钢桥》第1章

概述上海卢浦大桥：2003年建成，主跨550m，全长750米，宽28.75米，是世界上首座完全采用焊接工艺连接的大型拱桥。朝天门长江大桥1.3钢桥发展概况广西平南三桥：

2020年底建成通车，钢管混凝土拱桥，主跨575m，世界最大跨度拱桥1.32023/6/153《钢桥》第1章

概述钢桥发展概况南浦大桥（1993），主跨602m常泰长江大桥（在建），主跨1176m中国斜拉桥苏通大桥（2007），主跨1088m1.32023/6/154《钢桥》第1章

概述钢桥发展概况西堠门大桥，2009年建成，跨越水深流急的西堠门水道,为主跨1650m的钢箱梁悬索桥,其主跨跨径当时为世界排名第二、国内排名第一。2023/6/155《钢桥》第1章

概述中国钢悬索桥1.3钢桥发展概况武汉杨泗港长江大桥：2019年建成，双层公路悬索桥，12条车道，跨度1700米，是世界上工程规模最大的双层悬索桥，其悬索桥跨度在国内排名第一、世界排名第二1.32023/6/156《钢桥》第1章

概述钢桥发展概况张靖皋长江大桥：主桥采用2300+717

m的两跨吊钢箱梁悬索桥，建成后将是世界1.3钢桥发展概况上跨度最大的桥梁2023/6/157《钢桥》第1章

概述不同类型钢桥跨径记录的演变历程1700175018001950200020500500100015002000主跨

(m)1850 1900年份

(年)

拱桥斜拉桥悬索桥钢桁梁桥钢箱梁桥2023/6/158《钢桥》第1章

概述1.3钢桥发展概况1.3.2

不同类型钢桥的跨径记录肯塔基州路易维尔2023/6/159《钢桥》第1章

概述1.3钢桥发展概况钢桥的发展趋势国外：法国、日本、美国的钢结构桥梁比例已经分别达到了85%、41%、35%中国钢结构桥梁应用不够广泛，占桥梁总数尚不到1%，目前主要应用在特大跨径桥梁上。我国钢铁产能利用率不足70%每年新增桥梁约2.8万座，是使用钢材的重要领域1.32023/6/160《钢桥》第1章

概述钢桥发展概况我国公路桥梁发展战略发展钢结构桥梁、钢混组合结构桥梁推动我国中小型桥梁建设向工厂化、标准化、便捷化施工以及结构耐久性方向提高。推动我国公路桥梁制造业的形成与发展，促进我国公路桥梁建设向资源节约、环境友好转型发展1.32023/6/161《钢桥》第1章

概述钢桥发展概况钢桥发展动向新材料研发与应用新型构造与连接件研发与应用创新性构件与结构体系研究基于性能的设计理念与理论革新快速建造与维护新技术研发精细化数值模拟技术与信息化技术研究与应用2023/6/162《钢桥》第1章

概述1.3钢桥发展概况谢

谢！钢桥设计基本方法设计原则Contents.本章内容提纲桥梁钢材桥梁作用极限状态设计法容许应力法22023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法设计原则自强

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32023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法设计原则2.1安全耐久适用环保经济美观可施工性自强

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a42023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法桥梁钢材自强

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52023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法桥梁钢材2.22.2.1

钢材类型1.桥梁用结构钢桥梁用结构钢分为C、D、E、F四种质量等级，表示质量级别由低到高桥梁用结构钢牌号代表屈服强度的汉语拼音首字母规定最小屈服强度值、桥字的汉语拼音首字母质量等级符号例如：Q345qD屈服强度的“屈”字屈服强度数值

“桥”质量等级为D级TsinghuaUniversityofChin

a692023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法桥梁钢材2.22.2.1

钢材类型2.碳素结构钢碳素结构钢牌号代表屈服强度的汉语拼音首字母屈服强度数值质量等级符号脱氧方法例如：

Q235AF屈服强度的“屈”字屈服强度数值

质量等级沸腾钢的“沸”TsinghuaUniversityofChin

a702023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法桥梁钢材2.22.2.1

钢材类型3.耐候钢耐候钢牌号代表屈服强度的汉语拼音首字母规定最小屈服强度值“高耐侯”或“耐侯”的汉语拼音首字母质量等级符号例如：Q355GNHC屈服强度的“屈”字屈服强度的下限值“高耐侯”质量等级TsinghuaUniversityofChin

a712023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法桥梁钢材2.22.2.2

钢材选用1.结构重要性自强

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a722023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法名称钢材牌号质量等级应符合的标准钢梁主体结构Q235qD级现行《桥梁用结构钢》（GB/T714）。实物交货技术条件见附录A。钢板在厚度方向承受拉力时，应对钢板厚度方向性能作出要求，符合现行国标(GB/T5313)的相关规定。Q345qD、E级Q370qD、E级Q420qD、E级Q500qD、E级桥梁辅助结构Q235－B.Z现行《碳素结构钢》（GB/T700）连接型钢Q345C现行《低合金高强度结构钢》（GB/T

1591）桥梁钢材2.22.2.2钢材选用2.荷载性质对直接承受动力荷载的构件，应选择质量和韧性较好的钢材，对承受静力和间接动力荷载的构件，可采用一般质量的钢材3.

应力状态应力水平较高的受拉构件或处于三向受拉复杂应力状态的构件，应该选用质量等级更高的钢材自强

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a732023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法桥梁钢材2.2钢材选用连接方法焊接结构的钢材质量等级应高于同样情况下的非焊接结构钢材厚度厚度大的焊接结构应采用质量等级较高的钢材环境温度对经常处于或可能处于低温环境下工作的钢桥,特别是焊接结构，应选择冲击韧性好的钢材,并尽量避免使用厚钢板自强

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a742023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法桥梁作用自强

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122023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法桥梁作用2.3公路桥梁作用作用分类自强

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a762023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法序号分类名称1永久作用结构重力（包括结构附加重力2预加力3土的重力4土侧压力5混凝土收缩、徐变作用6水浮力7基础变位作用8可变作用汽车荷载9汽车冲击力10汽车离心力11汽车引起的土侧压力12汽车制动力13人群荷载14疲劳荷载15风荷载16流水压力17冰压力18波浪力19温度（均匀温度和梯度温度）作用20支座摩阻力21偶然作用船舶的撞击作用22漂流物的撞击作用23汽车撞击作用24地震作用地震作用桥梁作用2.32.3.1

公路桥梁作用2.

汽车荷载计算跨径L0（m）L0≤55＜L0＜50L0≥50Pk（kN）2702（L0+130）360（1）车道荷载：由均布荷载和集中荷载组成布置方法：车道荷载的均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载标准值则作用于相应影响线中的某个影响线峰值处车道荷载车辆荷载自强

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a772023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法汽车荷载桥梁作用2.32.3.1公路桥梁作用2.

汽车荷载车道荷载的折减系数横桥向布置多车道汽车荷载时应考虑多车道汽车荷载的横向折减；仅布置一条车道汽车荷载时，应考虑汽车荷载的提高自强

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a782023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法横向布载车道数（条）12345678横向车道布载系数1.201.000.780.670.600.550.520.50大跨径桥梁上的汽车荷载应考虑纵向折减计算跨径L0（m）纵向折减系数计算跨径（m）纵向折减系数150＜L0＜4000.97800≤L0＜10000.94400≤L0＜6000.96≥10000.93600≤L0＜8000.95——桥梁作用2.32.3.1

公路桥梁作用2.

汽车荷载（2）车辆荷载2.52.50.61.81.31.8 0.5横向布置：140 1403.01.47.01.430120 1203.01.47.01.415.01.82.5立面布置：自强

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a792023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法平面布置：桥梁作用2.32.3.1公路桥梁作用2.

汽车荷载（3）汽车荷载的冲击力汽车荷载冲击力标准值=汽车荷载标准值×冲击系数

μ冲击系数：汽车过桥时对桥梁结构产生的竖向动力效应的增大系数μ=自强

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a802023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法0.05f

＜1.5Hz0.1767lnf

-0.01571.5Hz≤

f ≤14Hz0.45f

＞14Hz桥梁作用2.32.3.1

公路桥梁作用3.

人群荷载自强

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a812023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法非机动车、行人密集的公路桥梁，人群荷载标准值为上述标准值的1.15倍专用人行桥梁,人群荷载标准值为3.5kN/m2人行道板（局部构件）可以以一块板为单元，按标准值4.0kN/m2的均布荷载计算计算跨径L0（m）L0≤5050＜L0≤150L0＞150人群荷载（kN/m2）3.03.25-0.005L02.5桥梁作用2.32.3.1公路桥梁作用4.

温度荷载（1）均匀温度作用：根据当地具体情况结构物使用的材料和施工条件等因素计算由温度作用引起的结构效应，用线膨胀系数来表示。需要注意的是，计算桥梁结构因均匀温度作用引起的外加变形或约束变形时，应从受到约束时的结构温度开始自强

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a822023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法气候分区钢筋面板钢桥混凝土桥面板钢桥混凝土、石桥最高最低最高最低最高最低严寒地区46-4339-3234-23寒冷地区46-2139-1534-10温热地区46-9（-3）39-6（-1）34-3（0）桥梁作用2.32.3.1公路桥梁作用4.

温度荷载（2）竖向温度梯度作用：双折线竖向温度梯度曲线梁高HT

1T

2只用于钢梁100At其中：T1表示桥面板表面的最高温度，T2表示桥面板表面下100mm处的温度自强

不

息 厚德

载

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a832023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法桥面铺装类型T1（℃）T2（℃）水泥混凝土铺装256.750mm沥青混凝土铺装层206.7100mm沥青混凝土铺装层145.5日照正温差按图式选取对混凝土结构：当H＜400mm时，A=H-100；当H≥400mm时，A=300mm对带混凝土桥面板的钢桥：A=300mm；日照反温差为正温差乘以-0.5桥梁作用2.32.3.1公路桥梁作用5.

疲劳荷载（1）疲劳荷载模型I采用等效的车道荷载，集中荷载为0.7Pk，均布荷载为0.3qk。Pk和qk按公路-I级车道荷载标准取值，同时应考虑多车道的影响（2）疲劳荷载模型Ⅱ采用双车模型，两辆模型车轴距与轴重相同，两模型车的中心距不得小于40m40 60 105 80 80 802.02.57.01.41.4自强

不

息 厚德

载

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a842023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法桥梁作用2.32.3.1

公路桥梁作用5.

疲劳荷载（3）疲劳荷载模型Ⅲ

采用单车模型，较前两个模型车重最重，轮数较少，适用于正交异性板、横隔板/梁、纵梁等直接承受车轮荷载的局部受力构件的疲劳验算1201201201201.21.2a)

0.2

1.2b)6.02.06.00.61.2自强

不

息 厚德

载

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a852023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法桥梁作用2.3铁路桥梁作用作用分类《铁路桥涵设计规范》(极限状态法)(Q/CR

9300-2018)作用(荷载)名称《铁路桥涵设计规范》(TB10002—2017)序号作用分类荷载分类序号1永久作用结构自重G1恒载主力12结构附加重力（线路设备自重及人行道自重等）G23预加力P24混凝土收缩作用Fcs和徐变作用Fcc35不均匀沉降作用Fs66土压力Fe47静水压力及浮力Fwf58可变作用基本可变作用列车荷载Q1活载79公路（城市道路）荷载Q2810列车竖向冲击力μQ1911列车离心力Fc1012列车横向摇摆力Flo1113列车荷载引起的土压力Fqe1214挠曲力Frd*2815人行荷载Fp1316气动力q1417其他可变作用列车制动力或牵引力Fb附加力1518风荷载Fw1719温度作用Ft2020伸缩力Fre*2821支座摩阻力Ff1622流水压力Frw1823波浪力Fsw2224冰压力Fi1925冻胀力Ffh2126施工荷载Fcs特殊荷载2627偶然作用列车脱轨荷载Flr2328断轨力Frb*2829船舶或排筏撞击力Fsc2430汽车撞击力Fci2531地震作用地震作用E27我国铁路桥梁目前处于容许应力设计法和极限状态设计法两类方法和两套规范并存的并行时期自强

不

息 厚德

载

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a862023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法桥梁作用2.32.3.2

铁路桥梁作用2.

列车荷载（1）列车竖向静活载针对高速铁路、城际铁路、客货共线铁路、重载铁路分别规定了相应的列车荷载图式自强

不

息 厚德

载

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a872023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法桥梁作用2.32.3.2铁路桥梁作用2.

列车荷载（2）多线列车竖向静活载的折减自强

不

息 厚德

载

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a882023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法线路类型线路数折减百分比ZKH或ZH活载双线90%三线、四线80%四线以上75%ZK或ZC活载双线100%双线以上①两条线路在最不利位置承受100%的列车竖向静荷载计算，其余线路不承受列车荷载②所有线路在最不利位置承受75%的列车竖向静荷载计算对承受局部荷载的杆件均按该列车竖向荷载的100%计算桥梁作用2.32.3.2铁路桥梁作用2.

列车荷载（3）列车竖向静活载的加载加载的结构（影响线）长度应符合下列规定：①

需要加载的结构（影响线）长度超过运营列车最大编组长度时，可采用列车最大编组长度。②

对于单符号影响线，在同符号影响线各区段进行加载。③

对于多符号影响线，可在同符号影响线各区段进行加载，异符号影响线区段长度≤15m时可不加列车荷载；异符号影响线区段长度＞15m时，可按空车活载10kN/m加载。④

用空车检算桥梁各部构件时，竖向荷载应按10kN/m计算。自强

不

息 厚德

载

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a892023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法桥梁作用2.32.3.2铁路桥梁作用2.

列车荷载（4）列车竖向动力作用桥梁结构计算时考虑列车竖向动力作用，按竖向静荷载乘以动力系数（1+

μ）确定简支或连续的钢桥跨结构和钢墩台动力系数：281

1

40

L高速铁路、城际铁路桥梁结构动力系数：1

1

1.44

0.18

L

0.2

Lφ

——加载长度（m）L

——简支梁应取梁的跨度；连续梁自强

不

息 厚德

载

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a902023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法可按平均跨度乘以跨度调整系数，且不应小于最小跨度跨数234≥5跨度调整系数1.21.31.41.5桥梁作用2.32.3.2铁路桥梁作用2.

列车荷载（5）

列车横向摇摆力我国现有规范将列车横向摇摆力作为一个集中荷载加在最不利位置，以水平方向垂直线路中心线作用于钢轨顶面自强

不

息 厚德

载

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a912023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法设计标准重载铁路客货共线铁路高速铁路城际铁路摇摆力（kN）100z1008060z——荷载系数，大于等于1桥梁作用2.3铁路桥梁作用列车荷载列车制动力或牵引力制动力或牵引力应按计算长度内列车竖向静荷载的10%计算；折减：与离心力或列车竖向动力作用同时计算时，制动力或牵引力应按计算长度内列车竖向静荷载的7%计算。双线桥梁按一线的制动力或牵引力计算；三线或三线以上的桥梁按双线的制动力或牵引力计算自强

不

息 厚德

载

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a922023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法桥梁作用2.32.3.2铁路桥梁作用3.

作业通道人行荷载作业通道人行荷载标准值取为4kN/m2当作业通道上走行检查或维修小车时同时应考虑检查或维修小车竖向荷载。设计主梁时，作业通道的人行荷载不与列车荷载同时计算。自强

不

息 厚德

载

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a932023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法桥梁作用2.32.3.2

铁路桥梁作用4.

风荷载自强

不

息 厚德

载

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a942023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法A

——桥梁结构受风面积（m2）列车横桥向受风面积应按3m高的长方带计算，其作用点在轨顶以上2m高度处W0

——

基本风压值（kN/m2）系按平坦空旷地区，离地面10m高，重现期为100年10min平均最大风速计算确定顺桥向风荷载标准值与横桥向风荷载标准值的计算方法相同标准设计的风荷载强度标准值：作用于横桥向的风荷载计算：Fw=WAW=K1K2K3W01W

K

0.90（kN/m2），并不应大于1.25

kN/m21W

K

1.4（0 kN/m2）有车无车极限状态设计法自强

不

息 厚德

载

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a

322023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法极限状态设计法2.4以概率理论为基础的极限状态设计法基于可靠度理论，把荷载、抗力等参数作为随机变量，运用基于概率分析的分项系数来考虑其变异性并确定设计值，所以也称为荷载抗力分项系数设计法。《公路钢结构 桥梁设计规范》(JTGD64-2015)

《铁路桥涵设计规范(极限状态法)》(Q/CR9300-2018)美国规范 AASHTOLRFD欧洲规范 Eurocode自强

不

息 厚德

载

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a962023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法极限状态设计法2.4承载能力极限状态正常使用极限状态疲劳极限状态铁路桥涵设计规范安全性安全性适用性耐久性公路工程结构可靠性设计统一标准公路钢结构桥梁设计规范自强

不

息 厚德

载

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a972023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法安全性适用性耐久性极限状态与设计状况当整个结构或结构的部分超过某特定状态而不能满足设计规定的某一功能要求时，则此特定状态称为该功能的极限状态。极限状态设计法2.4自强

不

息 厚德

载

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a982023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法持久状况短暂状况偶然状况地震状况使用阶段施工阶段和维修阶段撞击等概率极小地震等概率小持续的时间很长持续时间相对短暂持续时间极短持续时间短对预定功能设计即要进行承载能力极限状态和正常使用极限状进行承载能力极限状态计算，可根据需要作正常使用极限状态只开展承载能力极限状态计算只开展承载能力极限状态计算态的计算计算桥涵设计需考虑的设计状况极限状态设计法2.4作用的代表值永久作用的代表值为其标准值。永久作用标准值可根据统计、计算并结合工程经验综合分析确定。可变作用的代表值包括标准值、频遇值、准永久值和组合值。频遇值、准永久值和组合值可通过可变作用的标准值分别乘以频遇值系数ψf、准永久值系数ψq和组合值系数ψfc来确定。偶然作用取其设计值作为代表值，可根据历史记载、现场观测和试验，并结合工程经验综合分析确定，也可根据有关标准的专门规定确定。地震作用的代表值为其标准值。公路和铁路地震作用的标准值应分别根据现行《公路工程抗震规范》(

JTGB02）和《铁路工程抗震设计规范》（GB50111）的规定确定。自强

不

息 厚德

载

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a992023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法极限状态设计法2.4公路桥梁作用组合效应作用组合基本原则公路桥涵结构设计应考虑结构上可能同时出现的作用，按承载能力极限状态、正常使用极限状态进行作用组合，均应按下列原则取其最不利组合效应进行设计。只有在结构上可能同时出现的作用，才进行组合。当结构或结构构件需做不同受力方向的验算时。则应以不同方向的最不利的作用组合效应进行计算。当可变作用的出现对结构或结构构件产生有利影响时，该作用不应参与组合。自强

不

息 厚德

载

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a1002023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法极限状态设计法2.4作用组合基本原则施工阶段的作用组合，应按计算需要及结构所处条件而定，结构上的施工人员和施工机具设备均应作为可变作用加以考虑。多个偶然作用不同时参与组合。地震作用不与偶然作用同时参与组合。自强

不

息 厚德

载

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a1012023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法2.40自强

不

息 厚德

载

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a1022023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法mnudGid,

Q1d,QS

S

i

1

jd

j

2（2.8）（2.9）极限状态设计法作用组合效应承载能力极限状态基本组合：永久作用设计值与可变作用设计值相组合。0m nud

G ,

Q

,

Qj

2S

S

i

1

Gi ik Q1 L 1k c

Lj Qj jk

2.4（2.10）

m nf

1

q1

1k

qj

jkSadG ,A,

j

2

S

i

1

ik d

或

Q ,

Q极限状态设计法作用组合效应承载能力极限状态偶然组合：永久作用标准值与可变作用某种代表值、一种偶然作用设计值相组合；与偶然作用同时出现的可变作用，可根据观测资料和工程经验取用频遇值或准永久值。地震组合：地震组合的效应设计值应按现行《公路工程抗震规范》（JTGB022013）和《公路桥 梁抗震设计规范》(

JTG/T2231012020)

的有关规定计算。自强

不

息 厚德

载

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a1032023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法2.4极限状态设计法作用组合效应正常使用极限状态频遇组合：永久作用标准值与汽车荷载频遇值，其他可变作用准永久值相组合。m nj

2

i

1

S

fd

S

Gik

,

f

1Q1k

,

qjQjk

（2.11）准永久组合：永久作用标准值与可变作用准永久值相组合。自强

不

息 厚德

载

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a1042023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法m nj

1

i

1

Sqd

S

Gik

,

qjQjk

（2.12）极限状态设计法2.4铁路桥梁作用组合效应作用组合基本原则铁路桥涵结构设计应考虑结构上可能同时出现的作用，按承载能力极限状态、正常使用极限状态和疲劳极限状态分别进行作用组合，并按下列原则取其最不利组合效应进行设计。桥梁设计时，只考虑永久作用、基本可变作用与一个方向（顺桥或横桥方向）的其他可变作用进行组合。构件的主要用途为承受某种其他可变作用时，该其他可变作用应按主导可变作用考虑。船只或排筏的撞击力、汽车撞击力以及长钢轨断轨力，只计算其中的一种与永久作用和基本可变作用的组合，而不考虑与其他可变作用组合。自强

不

息 厚德

载

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a1052023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法极限状态设计法2.4（2.13）作用组合效应承载能力极限状态基本组合jnmcjjk

Q )

Q

Q1k

1

Q

j

2Sd

0S

(

Gi

Giki

1基本组合工况自强

不

息 厚德

载

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a1062023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法组合Ⅰ：永久作用设计值与基本可变作用设计值相组合。组合Ⅱ：永久作用设计值与其他可变作用设计值相组合。组合Ⅲ：永久作用设计值与基本可变作用设计值与其他可变作用（温度作用和施工荷载除外）设计值相组合。组合Ⅳ：永久作用设计值与基本可变作用设计值与其他可变作用（风荷载和施工荷载除外）设计值相组合。组合Ⅴ：永久作用设计值与基本可变作用设计值与其他可变作用（施工荷载除外）设计值相组合。组合Ⅵ：永久作用设计值与施工荷载设计值与其他可变作用设计值相组合。2.4n mSd

S

(

Gik

Ad

(

f1或

q1)Q1k

qjQjk

)i

1 j

2（2.14）极限状态设计法作用组合效应承载能力极限状态偶然组合偶然组合工况组合Ⅶ：永久作用标准值与一种偶然作用设计值和可变作用某种代表值相组合。地震组合（2.15）n mSd

S

(

Gik

I

AEk

qjQjk

)i

1 j

1地震组合工况自强

不

息 厚德

载

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a1072023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法组合Ⅷ：永久作用标准值与地震作用标准值和可变作用准永久值相组合。极限状态设计法2.4（2.16）n mSdi

1

j

2

Gik

f1Q1k

qjQjk频遇组合工况组合Ⅸ：永久作用标准值与基本可变作用频遇值相组合。组合Ⅹ：永久作用标准值与基本可变作用频遇值及其他可变作用准永久值相组合。自强

不

息 厚德

载

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a1082023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法作用组合效应正常使用极限状态频遇组合极限状态设计法2.4（2.17）n mSdi

1

j

1

Gik

qjQjk作用组合效应正常使用极限状态准永久组合准永久组合工况组合Ⅺ：永久作用标准值与可变作用准永久值相组合。自强

不

息 厚德

载

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a1092023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法极限状态设计法2.4受力特点钢桥的钢构件2.4.5

公路钢桥主要检算内容同时承受较大轴力和弯矩自强

不

息 厚德

载

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a1102023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法极限状态设计法2.4拱桥的吊杆、斜拉桥的拉索、悬索桥的主缆等2.4.5

公路钢桥主要检算内容轴心受力构件自强

不

息 厚德

载

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a1112023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法极限状态设计法2.4受弯构件梁桥的主梁，桥面系纵、横梁等下纵联纵梁横梁桥门架联中上

横纵

联主梁中横联端横联纵联梁拼板主 下翼缘接板横梁2.4.5

公路钢桥主要检算内容自强

不

息 厚德

载

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a1122023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法极限状态设计法2.4节点偏心较大的桁架拉杆、负弯矩区桥面板和拱桥刚度较大的短吊杆2.4.5

公路钢桥主要检算内容拉弯构件自强

不

息 厚德

载

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a1132023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法极限状态设计法2.4桥梁的墩柱和索塔、节点偏心较大的桁架压杆、拱桥的拱肋、自锚式斜拉桥的主梁2.4.5

公路钢桥主要检算内容压弯构件自强

不

息 厚德

载

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a1142023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法极限状态设计法2.42.4.5

公路钢桥主要检算内容无论是轴心受力构件、受弯构件还是拉弯、压弯构件，必须要同时满足承载能力极限状态和正常使用极限状态的验算要求。按照《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG

D64-2015)的规定：构件应按承载能力极限状态验算强度和稳定性等，钢梁应按正常使用极限状态验算竖向挠度。自强

不

息 厚德

载

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a1152023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法极限状态设计法2.4(2.19)(2.20)2.4.5公路钢桥主要检算内容1.承载能力极限状态验算

0Sd≤Rd（1）轴心受拉构件强度（a）轴心受拉构件承载力应满足：

0

Nd≤A0fd（b）高强度螺栓摩擦型连接处承载力应满足:1自强

不

息 厚德

载

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a1162023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法n

1

0.5

n

0Nd≤A0

fd极限状态设计法2.4(2.21)(2.22)2.4.5公路钢桥主要检算内容1.承载能力极限状态验算（2）轴心受压构件强度和整体稳定（a）轴心受压构件的强度应满足下式要求:

0Nd≤Aeff,cfd（b）轴心受压构件的整体稳定应满足下式要求:0自强

不

息 厚德

载

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a1172023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法eff

,c y,effz

,effNeyNd

Nez

A

W

≤fW

d极限状态设计法2.4(2.23)(2.25)2.4.5公路钢桥主要检算内容1.承载能力极限状态验算（3）受弯构件抗弯强度（a）翼缘板弯曲正应力应满足下列要求：y,effM

y主平面内受弯的实腹式构件：

0

x

0

W双向受弯的实腹式构件：y,eff自强

不

息 厚德

载

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a1182023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法z

,effM

y

M

y≤fd

0

W

W

（b）腹板剪应力应满足：

≤fd

0

≤fvd(2.24)极限状态设计法2.42.4.5公路钢桥主要检算内容1.承载能力极限状态验算（3）受弯构件抗弯强度（c）未设加劲肋处集中荷载作用下腹板的局部应力应满足：F

0

z

0

t l ≤fd(2.27)w

x（d）平面内受弯实腹式构件腹板在正应力和剪应力共同作用时应满足：(2.28)0自强

不

息 厚德

载

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a1192023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法f f

2

2

x

d

vd

≤1极限状态设计法2.42.4.5公路钢桥主要检算内容1.承载能力极限状态验算（4）受弯构件整体稳定（a）符合下列情况之一时，可不计算梁的整体稳定性：有铺板密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连、能阻止梁受压翼缘的侧向位移时工字形截面简支梁受压翼缘的自由长度与其宽度之比不超过规定数值箱形截面简支梁，其截面尺寸满足：t2twtwb1b0hb2t1h/

b0≤6L1

/

b0≤65

345

/

fy

自强

不

息 厚德

载

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a1202023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法极限状态设计法2.42.4.5公路钢桥主要检算内容1.承载能力极限状态验算（4）受弯构件整体稳定（b）等截面实腹式受弯构件应按下列规定验算整体稳定：Rd,yLT

,

yM

yMz

M

0

m,y

Rd,z

≤1W

m,z自强

不

息 厚德

载

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a1212023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法Rd,yLT

,

zMz

M

M

y

0

M

Rd,z

≤1极限状态设计法2.42.4.5公路钢桥主要检算内容1.承载能力极限状态验算（5）倾覆稳定①在作用基本组合下，单向受压支座始终保持受压状态②当整联只采用单向受压支座支承时，应符合：qf自强

不

息 厚德