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钢桥(桥梁工程专用)-周远棣 徐君兰

《钢桥》是由周远棣和徐君兰共同编著的一本桥梁工程领域的经典教材，系统地介绍了钢桥的设计、施工及维护等关键内容。该书以理论与实践相结合的方式，全面阐述了现代钢桥技术的发展及其在实际工程中的应用。书中不仅涵盖了钢桥的基本概念、结构形式和力学性能，还深入探讨了钢桥设计的原则、方法以及规范要求，同时结合大量实际案例分析，为读者提供了丰富的实践经验。

周远棣和徐君兰作为我国桥梁工程领域的权威专家，凭借多年的研究成果和工程经验，在书中详细讲解了钢桥的构造特点、连接方式、疲劳分析、抗震设计等内容，并对新型材料和技术在钢桥中的应用进行了展望。此外，本书还特别关注钢桥施工工艺，包括制造、拼装、架设等方面的技术要点，为工程师解决实际问题提供了重要参考。

《钢桥》语言简洁明了，逻辑清晰装饰工程施工工艺全，既适合高校土木工程专业师生学习使用，也适用于从事桥梁设计、施工和管理的专业技术人员。作为一部兼具学术价值和实用性的著作，该书在我国桥梁工程建设中发挥了重要作用，被誉为钢桥领域的重要参考资料之一。

1 Msht+ a aNah EhFh BFh EgIg g1e

规律一样（见前面徐变引起附加力部分），由收缩产生的轴向力N

若取ag1则上式变成：

而收缩引起的钢梁弯矩M可用下式求得

由前面公式求得的Nht、Mht、Mg后，则可求出收缩产生的各部分应力。 和徐变一样，&=时的修正假想弹性模量为：

（1+Φ+）= E Rzhyt

用这个Bht求t=时收缩产生的内力和应力时；可以采取和求温差应力同样的假设情 ?

对于t=∞的最终状态，各式中可令

ebgF $ CE mhstFh.t 中 Nashstf. ? Gsgsiyasit Oaht 士 Iirt E αgshstyasist + R Iasist sipt erPro 1 （见下表） Y

成。各杆件交汇处用节点板连接，形成节点，由于节点的刚性，主桁架在受弯时，杆件将引 起端部弯矩，由此产生二次应力，这是在设计中应注意的问题。 要使主桁架形成空间稳定的受力结构，必须设置水平桁架把两片或多片桁架连接成空间 受力结构，这个上、下水平桁架，统称纵向联结系。 为了增加桁梁桥的抗扭刚度，以便各片主桁架共同受力，在主桁的竖杆平面设置横向联 结系。 为了提供行车桥面，应设置纵、横梁的桥道梁，支撑桥面板；或设置纵、横肋支撑钢板 的钢桥面。 桁梁桥受力顺序是：不管上承式桁梁或下承式桁梁在竖向荷载作用下，经桥面（纵梁→

2.具有较大的竖向刚度和横向刚度： 3.连续桁梁的挠度曲线比较匀顺，行车较为平稳； 4.连续桁梁遭到局部破坏时，其余部分不易坠毁，修复较易。 连续析梁是超静定结构，若因地质不良基础发生沉陷时，桁梁杆件内力将发生变化。因 此，对地基要求较高。 悬臂桁梁桥是多跨静定结构，墩台基础的沉陷不影响桁架杆件内力，故在河床地质情况 较差的河流上修建大跨度钢桥时可考虑采用悬臂桁梁桥。但是，悬臂桁梁桥有以下的缺点： 1.悬臂析梁桥需要设铰的构造，因此它在构造上较为复杂 2.在竖向荷载作用下，悬臂桁梁桥的烧度较大，为使它的竖向刚度符合设计要求，需多 用一些钢材 3.悬臂桁梁桥的竖向浇度曲线有转折点，致使桥面不平顺，不利于行车； 4.由于铰的存在，较同跨连续桁架桥伸缩缝构遣多，又不利于行车。 基于上面原因，在桥型方案设计时，应结合当地具体条件进行全面比较，择优采用。

以上仪对桁架一般尺寸的介绍，当米用连续案戴裁背梁精果时：处应化感认下问题： （一一）连续桁梁的尺寸确定。 连续桁梁桥通常做成两跨或三跨，就用钢材的经济性来说，三跨连续比两跨连续有效， 三跨连续桁架可布置为等跨或不等跨，不等跨径的边跨与中跨的长度比值常采用1：1.15～ 1：1.25，这样达到正、负弯矩大致相等，在用料经济性上较等跨径有利。多于三跨的连续 析架，将造成温度位移过大，使伸缩缝构造难于处理，所以连续三跨的桁梁桥采用较多。武

第二节桁梁桥的构造设计

为了增强组合杆件的整体性，保证截面有抵抗歪扭的不变形性，隔板的 件3～4m设置一道，每一安装元件用量不得少于两块，并靠近两端布置

5.节点构造应尽可能应用机器样板布孔，杆件两端布孔尽量一致，这样便于工厂制造， 硬于工地安装 6.节点构造除了各杆件交汇联结外，还应注意纵横联结系及桥道横梁等的联结。

桥门架通常来用和同联结系向样形式，为使上平联所受的风力有效地经田桥门架直接 传给支座，下承式桁梁桥的桥门架一般设置在端斜杆平面内。联结系杆件多采用单璧式截 面。 制动联结系是考虑到列车在桥上行驶时因变速所引起的制动力或牵引力经由钢轨和桥枕 传给纵梁，由纵梁传给横梁。此时横梁将因纵梁的带动而引起过大的水平挠曲。 为使这种纵向力水平力传给主桁节点，然后通过主桁弦杆传往固定支座，以减少横梁所 受的水平弯矩，这就需要设置制动联结系（又称刹车架）。制动联结系一般宜设在跨中（或 在纵梁断开点与桥梁支点间的中部）。因为在该处横梁在弦杆变形时不发生弯曲，其相邻节 间的纵梁与纵向联结系斜杆的纵向相对位移也较小，在该处设置制动联结系，可以减少制动 联结系参与桥面系和弦杆的共同作用。 制动联结系往往在纵横梁交点及纵向联结系斜杆交点间加设四根短斜杆即可形成制动联 结系，可参见有关铁路钢桥教科书。 公路钢桥考虑到车辆在桥上刹车的纵向力比起列车的刹车纵向力要小得多。常可不 设。

桥面系由桥面板和桥面系梁组成。桥面板直接承受活载，而桥面系梁具有把桥面板上的 荷载传给主梁的作用。桥面系分类，按荷载性质分为铁路和公路桥面系，按材料分为钢筋混 凝土桥面系和钢桥面系。现仅介绍公路桥面构造。

（一）钢筋混凝土桥面系

关正交异性钢桥面板的构造与计算，在第四章中将作进一步介绍。

桁梁桥是由主桁架上、下平联和横联以及桥面系组成的空间结构。因此，目前国外出现 的趋势是利用电子计算机进行结构的空间计算，以促进结构设计的合理化，而不象目前采用 荷载分配的方法计算主桁内力。这样，不仅主析架，而且被认为次要的中间横联和上、下平 联他能够比较合理的设计。 空间结构的桁梁桥，由主析架和上、下平联的四个平面，在荷载作用下，横联要产生或

大或小的弹性变形，特别是剪切变形而产生错动，因此在桁架桥的空间结构分析中，计人横 联弹性变形的解是重要的（桁架按周边可变形计）。 空间析架的结构分析，主要可分为下述两类：第一类是把桁架作为空间杆系结构，按结 构矩阵分析的方法进行，第二类是把空间桁架转换成具有等价板厚的薄壁闭口截面梁，按弯 曲扭转理论进行计算（注)。 ： 目前常用的简化计算方法，是偏安全的将空间桁架结构分成若干个平面，按纵梁、横 梁、主桁架、上下平联、横向联结系等结构进行分别计算。将平面桁架内各杆件轴线形成的 几何图形作为该桁架的计算图式，并假定各节点为较接。当同一杆件是两个平面共有时，例 如主桁架的弦杆，它又是平纵联桁架平面内的弦杆，对这类杆件计算时应先将它在各个平面 衍架内的内力求出，而后相加作为它的计算内力。假设折架节点为铰接是为了便于计算，实 际结构在荷载作用下，桁架的变形受到节点约束不能自由转动时要产生附加弯矩，附加弯矩 大小与交汇杆件的刚度大小有关。美国和日本规范规定杆件高度小于其长度的1/10时，可不 考虑附加弯矩产生的二次内力。我国《公路桥涵设计规范》（合订本，1989）也同样这样规 定，我国《铁路工程技术规范》规定杆件高度与其长度之比不超过1/15，否则应计算附加弯 矩引起杆件的二次内力。对于空间桁架结构，在荷载作用下的相互影响应予以考虑，比如主 桁架弦杆变形对平联内力的影响：桥面系的纵、横梁和主析架弦杆共同作用的影响；析架在 竖向荷载作用下发生转动时，横梁不仅传给主桁架竖杆轴向拉力，而且由于横向框架（横 梁、竖杆、横向联结系）作用，竖杆与横梁连接处将产生弯矩等。这些影响应在简化计算中 分别加以考虑，设计出安全合理的结构。

主衍架的计算图式是由主桁各杆件的轴线所形成的几何图式的较接桁架。作用在主析架 的力有永久荷载（自重）和可变荷载（基本可变荷载和其他可变荷载）。对于可变荷载较容 易计算，永久荷载的自重计算对钢桥来讲是较困难的，但在计算桁架杆件内力前又必须确定 自重，方能计算出由自重所产生的杆件内力。自重的计算可以采用一些近似方法计算，当 计算出杆件自重和活载内力后进行截面设计，然后计算出桁架实际自重，实际自重与前近似 方法计算的自重比较接近才行，否则按实际自重计算杆件内力进行设计。具体有以下两种方 法。 （一）自重假定 1.根据已有设计资料估算桁自重 若设计中采用的活载等级和钢材的容许应力与原设计不同，则主桁和联结系自重可近似 地按其与活载强度成正比，而与容许应力成反比去推算：

%1 [] P,=P。 。 [a]

式中：P、及（o一拟设计的主桁和联结系自重、换算均布荷载及基本容许应力； P。、及[o。一原设计中相同跨度的主桁和联结系自重、换算均布荷载及基本容 应力。

桥面重量P，可根据经验恒载和实际活载初步求出它们的截面积，所求出的截面积乘

桥面重量P《北京市居住公共服务设施配置指标》和《北京市居住公共服务设施配置指标实施意见》（京政发[2015]7号 北京市人民政府2015年2月2日），可根据经验恒载和实际活素

钢的比重和建筑系数中梁（9梁1，1一1.26），便可得到纵梁和横繁每延米的重量（加上桥 面重量）。 每片桁架总恒载为（当为两片桁架时）：

(P+P) 1 (kN/m) 2

当所设计的桁架，没有现成的资料可参考，或为了对按前面方法确定的恒载进行校核 时，可以采用理论公式来求得。不难理解，任何一杆件的理论截面积F是： F=（k%+S2（9主+g+y）]/[0）

式中：、9一等代荷载及单位长恒重； Sk一一杆件影响线的最大面积 Ωp一该杆件影响线面积的代数和。 以各杆件重量之总和作为主析架单位长度的重量！

恒等变换得主桁重量：

《工程建设标准强制性条文 （公路工程部分）》L·Y·p 9主=Z [k*4+（9主+9+9面）） [α]

纲的数值，只与结构体系和构造有关，称析架的重量指示系数。利用

（+9面）a 9主 一 [o] （l+a）al Y