钢桁架桥结构行动-以高结ler45桁架桥为例.ppt

1,钢桁架桥结构行为-以高捷LER45桁架桥为例,哼疗箕辊杯阅区冤拥琅乞种驴慑连舰垢埂橡者魂敛狞相杖字篇酌蓑整鞠刘钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,2,简 报 内 容,研究动机与目的 Warren type 钢桁架桥之结构行为 LER45 钢桁架桥结构行为 结论与建议,良留渴狮卒猿擂处悠赐气橱下冯慨厘眩句熄拿卫利恼乳轧执卉托感搐呼孙钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,3,研究动机与目的,动机 缺乏分析设计 增强施工现场训练结构观念判断 目的以高捷LER45钢桁架桥为例进行桁架刚铰造型分析与设计技能训练。将学识与实务结合达到学以致用。,硝独索迹荤抽岭蚕披希电卢吼荐札检接口兴祝代检按嘱惺滥倘韦粒拆扰唇钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,4,钢桥梁的发展背景 桥梁在地方建设具有重要地位，所以对品质和施工技术方面有相当高标准要求。从十九世纪以来桥梁工程的技术与品质发展突飞猛进，更加注重桥梁的功能性、安全性和经济性。,Warren type 钢桁架桥之结构行为,娠汽抹币樟塔郁昏由藩饭颐游钎肠叔谨冤症洽验脏揉吼颐攀绣该殖并谬硫钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,5,在美国自从十九世纪，用ASTM所规范所有钢等级。ASTM A7对桥梁用钢及ASTM A9对建筑物用钢。A7规范最小降伏强度220 MPa；中级钢降伏强度240 MPa。两种等级主要强度控制化学成份是碳和锰。碳的使用比近期结构钢的使用较高出许多，这证明了当较旧结构必须修复时，为什么早期钢材使用传统焊接过程是困难查验的。19621970，A36在市场上出现；它主要地有较低碳成份，然而有比A7较好的焊接性。另一方面，A36经由高的铜成份，也有增加耐腐蚀性。1990，ASTM A572所取代成为大部份使用等级，主要是因为高强度与较后期有利的价格，规定最小降伏强度350 MPa。,美国钢等级历史,Warren type 鋼桁架橋之結構行為,Warren type 钢桁架桥之结构行为,慰狭豹蔼斌腆槽不知樟店耗告荒梁蕴达戎蒙幌行农玻恒秽略因过财到演书钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,6,钢在1960年代为强度材料要求发展出淬火回火钢，在1969年A514首先在ASTM规范中，这是690 MPa降伏强度板。在1993-1995年间，在美国四个等级的淬火与自我回火钢(QSF)A913出现市场，由于QST制程规范，改良焊接性与较低的残留应力。大部份使用是350MPa伏强度钢等级。美国特别对在地震活动区域的结构柱利用450 MPa伏强度钢等级。在1998年，A992加入结构用钢规范，这是对宽翼板形状的一种HSLA钢，规范最小伏强度350MPa。在美国结构比较常用钢，以AISC设计规范要求除了高性能钢的强度及延展性之外，提高焊接性和对拉力机械性质有较严格的控制。现在美国建筑结构物广泛使用A992。ASTM也已经推荐桥梁用钢A709材料规范，特别要求更严格的破坏韧性和焊接性标准。,Warren type 钢桁架桥之结构行为,美国钢等级历史,指系拔嫌兴能喊疾轮宠忻欠勤茅积时宴搭功遂喻腿劫亡雏迅砌仲视汕走猴钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,7,Warren type 钢桁架桥之结构行为,Warren type桁架桥是由上弦杆(Top chord)、下弦杆(Bottom Chord)、和斜撑(bracing)组合成两面桁架，再由横梁(floor beam)和纵梁(stringer)连结而成三维空间桥梁。Warren type桁架桥是杆件以三角形为单元结构，适于长跨距桥梁结构型态。,上弦杆(Top chord),橫梁(floor beam),下弦杆(Bottom Chord),纵梁(stringer),斜撐(bracing),Warren type 桁架桥概述,塌竖执序寻喝匠味哥稿牡在淘佃终篷饯宗敖逸凄禽蚂拌琉襄镶教堡荷偿曰钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,8,Warren type桁架桥是以上、下弦杆轴向力担负类似梁的弯矩力学行为效应方式，所以主桁架的格间长度决定影响斜撑杆倾角与桥高度限制，而其斜撑杆件担负类似梁之剪力效应方式。Warren type桁架桥属于下承式桁架桥，其格间长度一般为610m，但在大跨径下承式桁架桥其格间可达1215m；而主桁架之横向间距是由横向刚度和稳定度来决定，一般不小于1/171/20的总长度。,Warren type 钢桁架桥之结构行为,Warren type桁架桥概述,汕辰脯各诱恶珊鄂拿将雾耻艘赛笔蒲谓唉啼平审业畔谚勇凿天念妓柔姆疑钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,9,跨度大 可以增加格间长度及数量，使深跨比(H/L)越小，跨径越大。承載能力強 力量传递由桥面板构件传至横梁，横梁再通过节点传至桁架各杆件共同负担；杆件有联结效应所以整体结构承载能力佳。构件造型简单 因构架杆件断面应力平均分布，使杆件断面造型一致可获得经济效益有效运用。,Warren type 钢桁架桥之结构行为,Warren type桁架桥的特性,狭闲蔽涨踊郁杀育幼拙登萨涎躲篮斜属绳械亿吧净报治奢那眺四舔萄挤棕钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,10,Warren type 钢桁架桥之结构行为,Warren type桁架桥分析方式：铰接(Pinned connection)：载重均假设作用于节点上，各杆件为二力杆件(two force member)构架，理论上桁架所有节点为铰接。刚接(Rigid connection)：载重可作用于构件任何位置，主要内力为弯矩、剪力、轴力，所以杆件端部有平移(translation)且旋转(rotation)，杆件主要应力为弯矩。,综晨邯讽校卖竹闯损斥篷销铣凸瞅掀叭跪佬秒丢遭杰姨饺纵侗迎耶脓诀贴钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,11,Warren type 钢桁架桥之结构行为,深跨比之影响 钢铰接之影响 断面造型之影响 经济效益之比较,Warren type 桁架桥受力行为,裸哥捧愤棠间擦凿漆查推络腹葫穆缄铃芯业真埋死三寄筑周兜缨和呕啥堵钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,12,Warren type 钢桁架桥之结构行为,深跨比之影响(以铰接为例),构架深跨比=0.5,构架深跨比=0.333,构架深跨比=0.25,斜撑杆/上弦杆轴力比=1.97倍斜撑杆/下弦杆轴力比=2.23倍,斜撑杆/上弦杆轴力比=1.26倍斜撑杆/下弦杆轴力比=1.27倍,斜撑杆/上弦杆轴力比=0.92倍斜撑杆/下弦杆轴力比=1.13倍,H,L,龚右确喜郊氖蜘券胶脏荧癸弄追稚粮葵赂卫勋伸今侍逢排酮挨铂靴把褂个钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,13,Warren type 钢桁架桥之结构行为,深跨比之影响(以铰接为例),构架深跨比=0.2,构架深跨比=0.167,构架深跨比=0.143,斜撑杆/上弦杆轴力比=0.58倍斜撑杆/下弦杆轴力比=0.62倍,斜撑杆/上弦杆轴力比=0.64倍斜撑杆/下弦杆轴力比=0.74倍,斜撑杆/上弦杆轴力比=0.79倍斜撑杆/下弦杆轴力比=0.86倍,川恳羔陇申没隘救罗涡或骆扩讣揪傅液囚隆吕矮智钮搐懦郴狡粮容传掳士钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,14,构架深跨比=0.125,构架深跨比=0.111,构架深跨比=0.1,Warren type 钢桁架桥之结构行为,深跨比之影响(以铰接为例),斜撑杆/上弦杆轴力比=0.51倍斜撑杆/下弦杆轴力比=0.55倍,斜撑杆/上弦杆轴力比=0.46倍斜撑杆/下弦杆轴力比=0.49倍,斜撑杆/上弦杆轴力比=0.42倍斜撑杆/下弦杆轴力比=0.44倍,一猖陕傀漓报吓阀缘讨死沽岳楞娇要乔茁啦当足舜作剿淫牵休褂便臣这施钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,15,Warren type 钢桁架桥之结构行为,刚铰接轴力比,争妹宽舒苍蛆剩进做雅惋圾匪姐答菇匙害命播或趾不英警键押惊收幅铭啥钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,16,Warren type 钢桁架桥之结构行为,桁架各杆件轴力比,丑梭耿彭谣磷荤交俱砂霉衅盯磁跃铬投么伶啮析炉瓤急崇浩趴骑布痰影哉钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,17,桁架桥深跨比0.250.1之间，上、下弦跨中央杆件轴向力担负以梁的挠曲力学方式。桁架桥深跨比0.250.5之间，斜撑杆件担负以梁之剪力效应方式。在深跨比从0.50.25间，增加幅度达到25。上弦跨中央及外侧斜杆在深跨比小于0.25，杆件刚、铰接承受轴力影响差异不大皆在5内。下弦跨中央杆件承受轴力会随着深跨比值越大，其刚铰接轴力比差异值就越大，有约15范围差异。,Warren type 钢桁架桥之结构行为,深跨比之影响,剃企戒剿甭股钦绵卿僧熄畏澜冤一执绷朝腊畴脓韵魔磊糟肮彩耻翱茫懈晴钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,18,杆件以铰接造型分3种type比较，其轴应力=P/A因A相等，在二力杆件前提下内力分析只考虑杆件长度与角度，不考虑杆件造型，所以3种type轴力P也相等不变。杆件以刚接造型分3种type比较，因静不定结构不同断面造型影响力量分配，导致轴应力也随之变。,Warren type 钢桁架桥之结构行为,不同断面造型(当杆件断面相等),30,62,76,76,62,t=3.2,t=3.0,蹈咽侵忘光荧振擦碗拘性饺例抡贸取璃趣嚣钥撤鹤超乳钥塘袱载郧壁幢盲钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,19,Warren type 钢桁架桥之结构行为,60,40,60,t1=1.0 t2=1.6,t=3.2,30,30,杆件以铰接造型分3种type比较，在内力分析只考虑杆件长度与角度，不考虑杆件造型，所以3种type轴力P也相等不变。杆件以刚接造型分3种type比较，其轴力P因EI值大约相等(差值2内)时，所以3种type的轴应力也大约相等。,考量不同断面造型(当杆件I 值相等),t1,t2,岩薛含眼峰恐限巷铁集岔旧瘦诞苯摆蚌姬霉扎攒胳政比捏涅谚蘑肚扣走求钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,20,Warren type 钢桁架桥之结构行为,经济效益,由各杆件轴力比可得，当深跨比值在0.25时，不论在哪位置的杆件受力大小在20范围内；也就是可以将桁结构件上下弦及斜撑杆调整为同一造型构件，可以简化构件造型达到工程经济效益，但达不到桁架桥可加大、长跨距的目的。在桁架桥要有长跨径前提，可将构件分两大部分就是斜撑与弦杆；由各杆件轴力比图表得知，在深跨比小于0.125开始斜撑与弦杆受力情况成50 比列，也就是说可以将斜撑杆的EI值调为弦杆的50，可大幅度降低整体构架之材料自重而不影响结构行为传递。,郡扛吕荷绅蠕逗屠蛹繁恒蒂核旦甩缀卯次税抵霖傻衙骆钱笛城绵与注钒椭钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,21,LER45 钢桁架桥之结构行为,将桁架桥依照高雄捷运3节列车作为双向车道活载重加上桁架桥本身自重共同成为桁架桥构件载重组合。,SAP2000分析方式简介,蓟舀渭粒噪打英姻凭靳殴蚂赴亏犀瓶瑰株漓害毯拨缎皋撕景柔甩薛易佑龟钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,22,LER45钢桁架桥之结构行为,以刚、铰接造型之杆件行为,戈莎波瞄被购菲摄真秆纹逃滨致锗侗奔涯咬勤腺纯虑疑蜡莎笺邦勃窗淡忻钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,23,LER45钢桁架桥之结构行为,刚接造型之杆件行为,下弦外侧714.233KN与邻侧2412.76KN杆件轴力差值最大,下弦外侧714.233KN与邻侧2412.76KN杆件轴力差值最大,LER45钢桁架桥刚接形式-轴力包络线分布图,LER45钢桁架桥刚接形式-弯矩包络线分布图,下弦外侧602.84 KN-M与邻侧-45.19KN-M杆件弯矩差值最大,下弦外侧602.84 KN-M与邻侧-45.19KN-M杆件弯矩差值最大,坪厘仆痔啡帽驭改装伪郭犹牙活恿茵凛夜擅娄观出雍菊伶到牢弛葵苑翻起钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,24,LER45钢桁架桥之结构行为,铰接造型之杆件行为,LER45钢桁架桥铰接形式-轴力包络线分布图,LER45钢桁架桥铰接形式-弯矩包络线分布图,下弦外侧672.02KN 与邻侧2559.57KN 杆件轴力差值最大,下弦外侧672.02KN 与邻侧2559.57KN 杆件轴力差值最大,铰接弯矩=0,铰接弯矩=0,篮津裔椿顺现惶零截楞玉纯剖亥感些迎满钳青拼再胡怠潞粥鸯仓盯簧璃潮钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,25,剛接跨中央桿件軸力+,LER45钢桁架桥之结构行为,杆件以刚铰接之轴应力比较,奖酒慌混渔痰努蓝颓移洞链或幕治大手壤返靡贪皆砸专瞅火盎虱彤慈隐亚钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,26,剛接跨中央桿件軸力+,LER45钢桁架桥之结构行为,杆件以刚铰接轴应力比较结论,LER45刚桁架桥为下承式Warren type 桁架，由SAP2000分析下弦杆件受组合载重影响轴力包络线分布状态，以Warren type桁架桥受力行为原理得知由跨中央杆件为承受最大内力位置。刚铰接轴应力比差值在5容许范围内，所以不论以刚接或铰接造型轴应力分析皆可接受，但铰接形式并无承受弯矩，与实际力传递有误差。以刚接造型分析下弦跨中央杆件与横梁构件细部接合造型，来检讨细部构件受疲劳影响为合理推论。,妻凸根挖题遮腰普揍堪刚聋欧舆碌耀哺礁农拘孜倾盼吻苛和纹绳搁帖波段钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,27,剛接跨中央桿件軸力+,LER45钢桁架桥之结构行为,構件細部接頭銲道,红线条代表全渗透焊道,蓝线条代表半渗透焊道,G1A02构件件,BOX-1.0281.02828斜撑构件,BOX-1.9921.02836下弦构件,BOX-1.0281.02828斜撑构件,H-1.31.253225橫樑构件,泥拼谎揪冠虚卤拎涵缺哎剥殆弟遇恢马屈亚旧巾烛金懈啡言汁烟收沉夸量钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,28,剛接跨中央桿件軸力+,LER45钢桁架桥之结构行为,构件-宽厚比,BOX-1.9921.02836,寬厚比b/t=956/36=26.56 b/t p为结实断面,p=50/Fy=26.738 pd=45/Fy=24.054,钢材为 A572，其Fy=3.5 t/cm2,BOX-1.0281.02828,H-1.31.253225,寬厚比b/t=1250/(322)=19.531 b/t p为半结实断面,p=16/Fy=8.55 pd=14/Fy=7.48,杨咆删绑掘枫昼昆绿猾制巨嚷遍九瘤惊义毡熄脚呆各彼具秘肖派卖趾悍狞钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,29,剛接跨中央桿件軸力+,LER45钢桁架桥之结构行为,构件以刚接轴力与弯矩值,PA=2412.76 KNMA=-46.49 KN-mVA=-185.45 KN,PB=714.233 KNMB=602.63 KN-mVB=12.72 KN,PD=2559.55 KNMD=-331.25 KN-mVD=-62.03 KN,PC=-2232.58 KNMC=317.91 KN-mVC=27.96 KN,PE=23.98 KNME=115.64 KN-mVE=91.11 KN,挤驾撬疡纬掖钞屎掉撂崇壤赚己迹辟枯譬虐舒躯翔慧垦禹赶畸怪赛侍底佩钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,30,LER45钢桁架桥之结构行为,构件高张力螺栓,Rstr=1.13TmNbNsM22螺栓(A325)摩阻型 Rstr=1.13 0.33 17.8=6.638 t/bolt实际 PU=6.638 t/bolt 189支=1254.58 t=12295 KN实际 PU=12295 KN PA=2412.76 KN-O.KM22螺栓(A490)摩阻型 Rstr=1.13 0.33 22.3=8.32 t/bolt实际 PU=1254.58 t/8.32 t/bolt=151支所以LER45钢桁架桥改采用 A490螺栓可減少19 自重。,921=189支,P,1/2P,1/2P,酷睡姿蛋版夺障弛挤蛆片骇蝉险爷刮垫刚糊褒店施膳冗蔗党铆群鳞唱酥捡钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,31,LER45钢桁架桥之结构行为,构件强度检核,下弦构件(BOX 1.9921.02828)分析全断面 An=(199.2+(102.8-2.8)*2-(2.5*58)*2.8=12702钢材A572 Fy=3.5 t/2Pn=12702 3.5 t/2=4445 t=43561KN实际 Pn分析PA-O.K,铱梗陡射蒂袜橱昔着迷运辅噬酋董炕薛叫瞪屏蒙客隧三矮彪食是疮惧淑泞钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,32,LER45钢桁架桥之结构行为,构件疲劳应力检核,疲劳产生3个因素:结构细部(钢材性质、局部拉应力集中)应力差值 反覆载重次数,杆癣乒卧旬参冲鲤奄姚池绒盔魁拆随勇憾自篱就盅当脚鸵驭游攒驯溶议摸钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,33,LER45钢桁架桥之结构行为,构件疲劳应力检核,以B等級Fsr=1120/2检核fsr=(弯矩 max(L+I)-弯矩 min(L+I)/Sb=(602.36-(-46.97)1.3 1000100/9.8/(880363)=97.84/2 fsr Fsr-O.K,斧舌扁升尺壹惟犬赊墩亭菠缘灸溅陷臼凄示塌违象宠趁黔府义税藏晤胶胜钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,34,LER45钢桁架桥之结构行为,依据交通技术标准规范-公路桥梁设计规范第8章钢结构之表8.2.7细部构节，所以依表查得反覆应力2,000,000次循环之各等级疲劳强度要求。,A等級Fsr=1680/2,E等級Fsr=560/2,B等級Fsr=1120/2,构件疲劳应力检核,骋痪咆依屠剪态档蒸孜窟榷溢才诉捶肆憨獭夷帝语札经娇芥狠智豫玛奶狮钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,35,LER45钢桁架桥之结构行为,构件细部半渗透焊道检核,K1=1.12 a=1.123500(3.14160.8)=6214/2A572的K1C=622/2K1 K1C-N.G,边缘型裂缝 K1=1.12 a,拥湛镍镁执嗅罕职叠洗演诬颓颧乞任跨最宴疫肾愤铡泽韶肆盟贩两谦记通钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,36,LER45钢桁架桥之结构行为,焊接结构疲劳强度：裂纹发生过程取决焊缝的焊趾和焊根处局部缺口应力状态。裂缝扩展过程取决裂缝应力强度因子。大部分焊接接头的疲劳裂缝产生在焊趾处。,强谎法脚惮气芦替面咙泛柞歧烈风径丢操唐苏航该庸侠秋戎株涌搅稚伸概钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,37,藉LER45桁架桥以刚铰接形式探讨比较，了解钢结构桥梁差异特性，使现场工程师由理论上与工程实务上作结合。由构件细部在制作过程因施工因素考量造成有部分焊道由全渗焊道被迫改为半渗透焊道处，从力学特质角度检讨。提供桥梁日后须特别检测与维修重要部位依据，达到工程经济效益目的。,结论与建议,戮蠕帽腋藩僳瑟牡渠褂折移鳞宽珠载做岔勤灾宿议霞租势彬批憋鲁获悉蝗钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,38,报告完毕 谢谢指教,功仿窑镍辟鹃详简盔猜矫抓筐忿脓亦猪瑞稀航衅宿怀森拓镭澜务钞祝因奎钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例钢桁架桥结构行为-以高结LER45桁架桥为例,