第八章鋼梁的制造和架設1《橋梁工程》第八章第一節鋼橋概述

一般地，將橋跨結構用鋼制成，無論其墩臺用什么材料建造，均可稱之為鋼橋。與常用的其它建筑材料相比，鋼材是一種抗拉、抗壓和抗剪強度均較高的勻質材料，而其重量則相對較輕。因此，鋼橋具有很大的跨越能力。當要建造的橋梁跨度特別大，荷載特別重，采用其它建筑材料來建造橋梁有困難時，一般常采用鋼橋。

鋼橋的基本特點：

①構件特別適合用工業化方法來制造，便于運輸，工地的安裝速度也快，因而鋼橋的施工工期較短；②鋼橋在受到破壞后，易于修復和更換；③耐候性差、易銹蝕，鐵路鋼橋采用明橋面時噪聲大，維護費用高。本節所討論的鋼橋主要以鐵路鋼橋為主。2《橋梁工程》第八章一、鋼橋所用的材料鋼種－碳素鋼（含碳量為0.03~0.25%的鋼）、低合金鋼（各種合金元素總含量不超過3％的鋼）鋼材形狀－工字鋼、角鋼、槽鋼、管鋼，方鋼，T形鋼（型材）和鋼板（板材）橋梁鋼與結構鋼鋼號－碳素鋼（A3，A3q等），現標準：GB700－88低合金鋼（16Mn,15MnVN等），現標準：GB/T1591－94鋼的工藝要求和使用要求－對鋼的化學成分和機械性能的要求化學成分－合金元素：碳、錳、硅等，有害雜質：硫、磷等，表6－1，對鋼的可焊性的一種評估機械（力學）性能拉伸試驗（屈服點、延伸率、抗拉強度）冷彎試驗：工藝指標和質量指標沖擊試驗：夏比（V形缺口）試件，鋼橋抗脆斷性能疲勞試驗

（與構造有關）3《橋梁工程》第八章

力學性能曲線鋼拉伸應力應變曲線

沖擊值與溫度關系曲線

4《橋梁工程》第八章二、鋼橋的連接鋼橋連接指：包括將型鋼、鋼板組合成桿件與部件，也包括將部件及桿件連接成鋼橋整體連接方式有：銷接、鉚接、焊接、栓接鉚接：常用鉚釘直徑為22及24mm。鉚接是將半成品鉚釘加熱到1050-1150℃，塞入釘孔，利用鉚釘槍將釘身礅粗填滿釘孔，并將另一端打成釘頭。

5《橋梁工程》第八章焊接第二次世界大戰后，在鋼梁制造引進了焊接技術。焊接結構的截面無孔削弱，比鉚接結構省料，加工快，且可改善工人工作環境，但在野外高空作業時受到一定的限制。焊接指用電焊機等設備通過電能將被焊鋼材和焊接材料熔化，形成一條焊縫把兩個部件連接在一起。焊縫主要有兩種，即熔透的對接焊縫和不熔透的角焊縫焊接方法有自動焊、半自動焊和手工焊。

6《橋梁工程》第八章栓接（高強度螺栓連接）栓接是將已在工廠焊接好的桿件與部件運送到工地后，用高強度螺栓拼裝連接成鋼橋整體。摩擦式高強度螺栓連接－桿件或構件內力N是通過鋼板與拼接板表面的摩擦力來傳遞的。這一摩擦力則是由于高強度螺栓擰緊后，對鋼板束施加了強大的夾緊力P產生的。扭矩法擰緊工藝栓焊鋼橋1高強度螺栓２高強度螺母３高強度墊圈４拼接板5桿件

7《橋梁工程》第八章橋例：成昆線三堆子金沙江橋1969年，簡支鋼桁梁，192m8《橋梁工程》第八章橋例：枝城長江大橋位于湖北省宜都縣的焦枝鐵路線上，為公路鐵路兩用的連續鋼桁梁橋鐵路和公路設于桁架下弦同一平面上，桁架間為雙線鐵路，外側各有５ｍ寬單車道公路及1.45ｍ寬人行道鐵路橋全長1742.3ｍ，公路橋全長1755.8ｍ。正橋9孔，由1聯4×160ｍ帶下加勁弦桿的平行弦菱形桁架梁橋和1聯5×128ｍ平行弦菱形桁架梁橋組成。在國內鐵路橋上首次采和斜拉索單層吊索架懸臂拼裝法架設1971年建成9《橋梁工程》第八章橋例：成昆線瀘沽安寧河橋1970年，剛性桁梁柔性拱，112m10《橋梁工程》第八章宜賓金沙江大橋

該橋為鐵路單線特大橋，全長1,065米,一聯3孔112+176+112米連續鉚接鋼桁梁，1968年11《橋梁工程》第八章長垣東明黃河鐵路大橋

該橋全長10.3公里，為9孔96m簡支鋼桁梁和一聯4×108.0m連續鋼桁梁及一聯3×108.0m連續鋼桁梁，全長1634.21m，僅用二十個月全部建成，平均和每月成橋500米，創造了國內高速建橋的紀錄。此橋也是亞洲最長的大橋，1985年建成。12《橋梁工程》第八章孫口黃河大橋

該橋是京九鐵路重要工程之一，四聯4×108米雙線鐵路鋼桁梁，全長1,735.2米，用鋼13,600噸，主桁采用三角形桁架，上、下弦桿和支點處斜桿采用箱形截面，其余斜腹桿為工字形截面。該橋系中國首次采用整體節點構造，1997年建成13《橋梁工程》第八章第二節鋼板梁橋一、常用的幾種板梁橋上承式板梁橋，下承式板梁橋，結合梁橋

1、上承式板梁橋主要承重結構－兩片工字截面的板梁主梁之間的桿件聯結－上平縱聯，下平縱聯，橫聯明橋面－主要由橋枕、護木、正軌、護軌等組成適用范圍－當跨度小于40m左右時，鋼板梁橋比鋼桁梁橋經濟，因此，小跨度的鋼橋常用板梁橋。上承式板梁橋的構造較簡單，鋼料也較省，可以整孔裝運，整孔架設，因此，它是用得最多的一種鋼板梁橋。

14《橋梁工程》第八章上承式板梁橋組成及橫斷面圖15《橋梁工程》第八章32米全焊鋼粱構造16《橋梁工程》第八章2、下承式板梁主要承重結構－兩片工字截面的板梁聯結系－設下平縱聯，無上平縱聯和橫聯，但加設肱板橋面系－縱梁和橫梁橋面－不是擱置在主梁上，而是擱置在縱梁上。特點－建筑高度h（自軌底至梁底）小，用料較多，制造也費工。17《橋梁工程》第八章下承式板梁橋組成及橫斷面圖18《橋梁工程》第八章3、結合梁橋結合梁橋－用抗剪結合器或其他方法將混凝土橋面板與其下的鋼板梁結合成一整體的梁式結構特點－混凝土橋面板參加鋼板梁上翼緣承受壓應力的工作，提高了橋梁抗彎強度，從而可以節省用鋼量或降低建筑高度。公路結合梁橋鐵路結合梁橋（一般用于陡坡急彎地段）抗剪器公路：型鋼，連接銷鐵路：聯結角19《橋梁工程》第八章公路結合梁橋20《橋梁工程》第八章鐵路結合梁橋構造圖21《橋梁工程》第八章抗剪器22《橋梁工程》第八章橋例：石家莊南二環鋼箱公路橋最大跨度96m，開口鋼箱Φ22×170剪力釘1999年竣工23《橋梁工程》第八章二、上承式板梁橋的計算結構－由主梁、上平縱聯和下平縱聯、端橫聯和中間橫聯等組成的空間結構荷載－豎向荷載（恒載和活載）和橫向荷載（包括風力、列車搖擺力，在彎道橋則還有離心力）簡化計算方法－將橋跨結構劃分為若干個平面結構，每個平面結構只承受作用在該平面上的力。（豎向荷載由兩片主梁承受，橫向荷載由上、下平縱聯承受）計算內容板梁橋主要尺寸的擬定（計算跨度、主梁高度和主梁中心距）主梁內力分析應力（彎曲應力、剪應力、疲勞強度、焊縫應力、主應力等）驗算梁的總體穩定和板的局部穩定驗算腹板加勁肋的布置及其應力、穩定性驗算

24《橋梁工程》第八章第三節下承式簡支桁架橋一、簡支桁架橋各組成部分及其作用組成－橋面、橋面系、主桁、聯結系和支座橋面－明橋面（正軌、護軌、橋枕、護木、鉤螺栓及人行道）橋面系－縱梁、橫梁及縱梁間的聯結系主桁－由上弦桿、下弦桿、腹桿（斜桿，豎桿）及節點組成聯結系－水平縱向聯結系（簡稱平縱聯，分上平縱聯，下平縱聯）25《橋梁工程》第八章鐵路下承式簡支桁架橋各組成部分26《橋梁工程》第八章鐵路下承式簡支桁架橋各組成部分（續）27《橋梁工程》第八章鐵路上承式鋼桁梁組成部分28《橋梁工程》第八章二、主桁的幾何圖式29《橋梁工程》第八章三、主桁的主要尺寸桁高－經濟高度，桁高的1/5~1/10，滿足橋上凈空要求節間長度－一般為桁高的0.8~1.2倍斜桿傾度－與豎直線的交角在30°~50°范圍內為宜主桁中心距－不應小于跨長的1/20，滿足橋上凈空要求主桁尺寸與主桁圖式有密切關系，各主要尺寸之間也相互關聯標準設計－跨度為48、64、80m時，主桁采用三角形桁架，桁高11m，節間長度8m，主桁中心距5.75m，斜桿傾度在30°~50°范圍內30《橋梁工程》第八章桿件截面形式及選擇桿件截面：H型和箱形H型：構造簡單，易于施焊，焊接變形較易控制，截面對x-x軸的回轉半徑小；常見型式箱形：抗扭剛度大，制造較費工31《橋梁工程》第八章四、桁架內力分析原理簡化：空間結構→平面結構（兩平面結構所共有桿件的內力疊加）（半）剛性連接→鉸接，計算內力的修正橫向框架次應力效應主桁下弦桿伸長對縱、橫梁的影響32《橋梁工程》第八章五、桁架桿件內力計算要點主桁桿件內力（桿件內力影響線→恒載、活載加載→桿件截面選擇→驗算）縱、橫梁內力（按兩端簡支）橫向附加力（風力、列車橫向搖擺力等）產生的內力（計算對象為平縱聯和橋門架）縱向水平力（制動力或牽引力）產生的內力（計算對象為下平縱聯和下弦桿）33《橋梁工程》第八章構造示例（主桁節點）傳統主桁節點主桁整體節點，長東黃河二橋，鋼桁梁，跨度為3×108m﹢9×96m，1999年5月竣工34《橋梁工程》第八章構造示例（續，傳統節點）35《橋梁工程》第八章構造示例（續）36《橋梁工程》第八章第四節鋼橋制造及架設一、鋼橋制造

作樣－制作樣板，樣桿、樣條號料－利用樣板、樣桿、樣條在選用的材料上劃線，號孔（樣沖）切割－將號好的料用精密切割、手工氧切或剪切制成整備的零件矯正－將切割好的零件，滾壓整平，加工矯正（以上為預處理）邊緣加工－根據要求對零件的邊緣進行刨或銑，使外觀整齊美觀制孔－用覆蓋式樣板或立體式機器樣板在零件上進行鉆孔組焊－將整備好的零、部件放入組裝胎型中，用點焊組裝成型焊接－按規定的焊接方法和工藝施焊整形－可用機械冷矯或用火焰熱矯，矯正焊接殘余變形檢驗－對焊縫進行超聲波和X光檢查試裝－取有代表性的結構在工廠進行試拼裝最后噴沙除銹、涂裝、發送工地37《橋梁工程》第八章制造示例（預處理）預處理生產線：鋼板整平、除銹、涂底漆

輥壓機工作示意

38《橋梁工程》第八章制造示例（切割）鋼板剪切示意

角鋼剪切示意

手工焰切數控多頭切割機39《橋梁工程》第八章制造示例（矯正）←角鋼矯正機示意

↑馬刀形彎曲及火焰矯正

↑頂彎機工作示意

→火焰矯正

40《橋梁工程》第八章制造示例（邊緣加工）刨邊機41《橋梁工程》第八章制造示例（制孔）覆蓋式機器樣板及鉆孔套

數控鉆床

搖臂鉆床

42《橋梁工程》第八章制造示例（焊接）半自動埋弧焊桿件組焊43《橋梁工程》第八章制造示例（整形）↑H形桿件的焊接變形

↓H形桿件矯正機示意

←鋼梁矯正

44《橋梁工程》第八章制造示例（試裝）鋼桁梁試拼裝（九江大橋第一聯）45《橋梁工程》第八章二、鋼橋架設鋼橋跨的構件由制造工廠運抵橋址以后，必須架設到設計位置上，牢固支承連接，準備好橋面和其它必要設施，才能行車。這部分施工工作，總稱為安裝（或架設）。安裝關鍵環節：把一定長、大、重的分散構件在空間妥善支承、組裝、連接，形成能承重的橋跨，包含提升、跨越橋孔，在橋軸線上就位等工序。安裝要求：完成的結構，輪廓正確平順，部件銜接密貼，孔眼圓整對齊、扣件傳力均勻。對鋼梁安裝起決定性影響的因素有：①橋址的地形條件；②橋址的氣象條件；③橋梁的技術條件常采用的安裝方法：懸（伸）臂法，拖拉（推頂）法，浮運法等。需要結合具體情況，選擇合理有利的安裝方法。安裝前的準備工作：安裝圖表（結構圖紙、拼裝順序圖、預拼圖紙、輔助設施構造圖紙、施工組織圖表等）和場地布置46《橋梁工程》第八章鋼橋架設：懸臂法簡支桁梁半懸臂安裝示意圖

臨時桿件吊機47《橋梁工程》第八章鋼橋架設：懸臂法（南京長江大橋）48《橋梁工程》第八章減小懸臂內力和撓度的措施一、臨時加固伸臂支點附近的桿件（見前）二、臨時加固伸臂支點附近的梁體

49《橋梁工程》第八章減小懸臂內力和撓度的措施（續）三、輔助吊索塔架（單層或雙層）

九江長江大橋雙層輔助吊索塔架50《橋梁工程》第八章減小