钢箱梁桥介绍

3钢桁梁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。1.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。2.拱式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。3.组合体系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。冷弯性能是刚才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。导梁在桥梁进行顶推施工过程中，导梁设置在主梁的前端，为等截面或变截面的钢桁梁或钢板梁，主梁前端装有预埋件与钢导梁栓接。导梁在外形上，底缘与箱梁底应在同一平面上，前端底缘呈向上圆弧形，以便于顶推时顺利通过桥墩。导梁的结构需要进行受力状态分析和内力计算，导梁的控制内力是位于导梁与箱梁连接处的最大正、负弯矩和下弦杆(或下缘)承受的最大支点反力。国内外的实践经验表明：导梁的长度一般取用顶推跨径的0.6～0.7倍，较长的导梁可以减小主梁悬臂负弯矩，但过长的导梁也会导致导梁与箱梁接头处负弯矩和支反力的相应增加；导梁过短(0.4l)，则要增大主梁的施工负弯矩值，合理的导梁长度应是主梁最大悬臂负弯矩与营运阶段的支点负弯矩基本相近。导梁的抗弯刚度和重量，必须在容许应力(强度)范围内使架设时作用在主梁上的应力最小。通过计算和分析表明：当导梁长度为顶推跨径的2/3时，设导梁的抗弯刚度不变，如果顶推梁悬臂伸出长度在跨中位置时，则在支点位置的主梁出现最大负弯矩，其值与主梁的抗弯刚度与导梁的抗弯刚度比有关，与主梁重力与导梁重力比有关。此外，在设计中要考虑动力系数，使结构有足够的安全储备，由于导梁在施工中正负弯矩反复出现，连接螺栓易松动，在顶推中每经历一次反复均需检查和重新拧紧。施工时要随时观测导梁的挠度。根据施工经验，实测挠度往往大于计算挠度，有的甚至大到一倍，主要原因如滑块压缩量不一致、螺栓松动、砼收缩及温度变化等影响，这样将会影响导梁顶推进墩，解决的办法是在导梁的前端设置一个竖向千斤顶，通过不断地将导梁端头顶起进墩，这一措施被认为是行之有效的。顶推施工通常均设置前导梁，也可增设尾导梁。对于大桥引桥采用顶推施工时，导梁在处于与主桥相接的位置时，需不断拆除部分导梁，完成顶推就位，也可在即将就位时，将导梁移至箱梁顶，然后继续顶推到位。曲线桥顶推施工也可设置导梁，其导梁的平面线形呈圆曲线的切线方向，当曲线半径较小时，也可采用折线形导梁。