钢桁梁梁式体系

按力学图式分梁式体系又可分为简支梁、连续梁、悬臂梁；按主梁的构造

形式分有板梁桥、桁梁桥、箱梁桥、结合梁桥。

由于钢材具有强度高、材质均匀、塑性及韧性良好和可焊性好等诸多优点；因此，用钢材建造的桥梁——钢桥具有如下特点：

（1）跨越能力大。由于钢材的强度高，在相同的承载能力条件下；与钢筋混凝土桥梁相比，钢桥构件的截面较小，所以钢桥的自重较轻，最适合于建造大跨度的桥梁。

（2）最适合于工业化制造。钢桥构件一般都是在专业化的工厂由专用设备加工制作，不受季节的限制，加工制造速度快、精度高，质量容易得到控制，因而工业化制造程度高。

（3）便于运输。由于钢桥构件的自重较轻，特别是在交通不便的山区便于汽车运输。

（4）安装速度快。钢桥构件便于用悬臂施工法拼装，有成套的设备可用，拼装工艺成熟。

（5）钢桥构件易于修复和更换。

（6）钢材易锈蚀，故钢桥的养护费用高。另外，钢桥须防火，在列车通过时噪音大，故不宜在闹市区建造铁路钢桥。

钢桥可以根据不同的条件要求建成多种形式，其种类比其他材料制造的桥梁更多，主要可分为梁式体系、拱式体系及组合体系。

按力学图式分拱式体系可分为有推力拱和无推力拱；按拱肋的构造形式分有版式、桁式、箱式。

这类桥型包括吊桥和斜拉桥，都是利用高强钢索来承重，吊桥（又称悬索桥）的承重构件是高强度钢索，恒载轻，跨越能力大。斜拉桥的承重构件是斜拉索和梁，其钢梁可以是板式、桁式或箱式，恒载较轻，风动力性能较吊桥好，故发展很快。

钢桥主体结构所用的钢材主要是碳素钢和低合金钢。20世纪50年代我国钢桥主要采用普通碳素钢—A3钢，该钢材由于含碳量较高（0.14～0.22%），可焊性差，只能进行铆接连接，如武汉长江大桥的主桥采用A3钢，该桥为连续铆接钢桁梁。用A3钢建造大跨度桥梁时，构件截面尺寸大，从而增加用钢量并使钢桥的自重加大，因此，20世纪50年代后期，我国开始研究在钢桥上采用能够焊接的国产高强度低合金钢—16q钢和16Mnq钢，如南京长江大桥采用16Mnq，屈服点为340MPa，它比用A3钢节约钢材约15%。20世纪70年代，我国又成功研制出强度更高的15MnVNq钢，屈服点是420MPa，又比用16Mnq钢节约钢材10%以上。21世纪，我国研制出另一种新型的桥梁用钢—14MnNbq钢，屈服强度为340MPa，该钢材的主要特点是可焊接的最大板厚可达50mm，已成功用于芜湖长江大桥(公、铁两用钢斜拉桥)上。

现代钢桥用材最多的是钢板。用钢材制造成钢桥，要经过许多机械加工工艺和焊接工艺。制成的钢桥要承受很大的静、动力荷载与冲击荷载，因此被选作造桥的钢材，既要能适应制造工艺要求，又要满足使用要求。为了满足这些要求，对钢的化学成分、力学性能（包括强度、塑性、韧性及疲劳性能等）和工艺性能

（包括冷弯性能和可焊性）都有严格的规定。

钢桥在使用时，不仅要求钢材具有较高的强度，而且还要求具有良好的塑性；对低温下工作的钢桥，要求钢材具有良好的低温冲击韧性；对于焊接钢桥，要求钢材具有可焊性。塑性是钢结构的安全性指标，因为在桥梁结构的局部应力集中处存在焊接残余应力的地方，应力值可能超过屈服点，塑性好的钢材还可以通过塑性变形使应力重新分布，避免结构的局部破坏而导致整个结构的实效。韧性不好的钢材，在低温或快速加载等不利的条件下，容易使钢材发生脆性断裂。因此，常用低温冲击韧性来判断钢材的脆性断裂倾向。钢材随着使用年限的延长，会发生老化、韧性下降，为此，还有有时效冲击韧性要求。现代钢桥所用的钢材，还必须具有良好的可焊性，通过一定得焊接工艺能形成优质的焊接接头。

钢桥是主要承受动荷载的结构，钢材的抗疲劳性能对于桥梁十分重要。钢桥承受的动荷载大小虽低于结构的名义承载能力，但由于结构中有微小的缺陷或集中应力，易产生塑性变形，从而萌生裂纹，随着外力循环次数的增加，微小的裂纹会逐渐扩展，最后导致钢桥的疲劳断裂。在结构上出现可以看见的裂纹时的荷载循环次数称为疲劳寿命。影响结构疲劳寿命的因素除材料的韧性外，还与材料的化学成分、强度、结构的构造细节、荷载类型、板厚及工作环境等有关。

冷弯性能是钢材承受弯曲变形的能力，并显示钢板中是否有缺陷、有无夹渣或分层。它既是一项工艺指标，也是一项质量指标，冷弯性能好的材料有利于制造。

按照主桁的支承方式不同，分为简支钢桁梁桥、连续钢桁梁桥和悬臂钢桁梁桥；

按照桥面位置不同，分为上承式钢桁梁桥、下承式钢桁梁桥。

钢桁梁桥由桁架杆件组成，尽管整体上看钢桁梁桥以受弯和受剪为主，但具体到每根桁架杆件则主要承受轴向力。与实腹梁相比是用稀疏的腹杆代替整体的腹板，从而节省钢材和减轻结构自重，又由于腹杆钢材用量比实腹梁的腹板有所减少，钢桁梁可做成较大高度，从而具有较大的刚度及更大的跨越能力。但是，钢桁梁的杆件和节点较多，构造较为复杂，制造较为费工。

作品目录

目 录

第一章 桥梁结构动力学研究的内容

一、列车通过时桥梁结构的动力反应

二、桥梁结构动力分析的主要内容

三、钢桁梁桥横向振动

第二章 中等跨度钢桁梁桥横向振动测试

一、现场测试的总体布置

二、列车过桥时桁架空间振动的振型

三、货物列车通过时，桥梁横向振幅与车速的关系

四、旅客列车通过时，桥梁横向振幅与车速的关系

五、中等跨度钢桁梁桥横向振动基本规律

第三章 大跨度钢桁梁桥横向振动测试

一、桁梁概图与测试总体布置

二、桁梁自由振动振型、频率与阻尼

三、列车过桥时桁架空间振动的振型

四、货物列车通过时，桥梁横向振动振幅与车速的关系

五、旅客列车通过时，桥梁横向振动振幅与车速的关系

六、振型分析

七、大跨度钢桁梁桥横向振动的基本规律

第四章 宽跨比小于1/20的桁梁桥横向振动测试

一、总体布置

二、桁梁预拱度与静活载挠度的测试

三、桁梁的自振频率、振型及阻尼值

四、列车过桥，桥梁振动的实测与分析

五、横向振动振幅与车速的关系

六、关于横向刚度的检验

七、小 结

第五章 跨度44m半穿式桁梁桥横向振动测试

一、基本情况

二、测试内容及仪表布置

三、自由振动振型、频率及阻尼值

四、列车通过时，横向振动振型及振幅

五、半穿式桁梁横向振动基本规律分析

六、小 结

第六章 列车过桥 车体竖向及横向加速度测试

一、现场测试的布置

二、机车在直线线路上通过时的振动特性

三、机车过桥时的竖向振动特性

四、机车过桥时的横向振动特性

五、小 结

第七章 钢桁梁桥的横向自振频率与阻尼

一、理论计算的基本假定

二、变位未知数的选取

三、单元刚度矩阵与单元质量矩阵

四、边界条件

五、斜桥门架效应和菱形腹杆

六、影响钢桁梁横向自振频率的主要因素

七、钢桁梁桥振动的阻尼值

第八章 钢桁梁桥横向振动理论分析

一、引起横向振动的原因

二、轮轨间的蛇行运动

三、桁梁桥横向振动理论分析基本步骤与目的

四、桥梁及车辆动力平衡方程

五、轨道不平顺及轮对蛇行运动的模拟

六、轮轨关系方程与作用在桥梁上的动荷载

七、逐次推进法求解

八、理论分析成果与实测对照

第九章 大跨度钢桁梁桥横向振幅的估算

一、计算模式

二、横向刚度表达式

三、车厢横向加速度

四、横向弯曲所产生的位移

五、扭转所产生的变位

六，计算步骤

第十章 钢桁梁桥横向刚度的检验

一、由于横向振动，桁梁桥不出现过大的附加应力

二、列车通过时，应具有足够抗脱轨安全度

三、保证司机和旅客的舒适度

四、各国规范关于桥梁横向刚度的规定

参考文献