简支钢桁梁桥组成-《桥梁工程概论》

简支钢桁梁桥（truss bridge）一般由以下五个部分组成：主桁、桥面系/桥面板、桥面、联结系和支座。图6.14所示为我国常用的铁路下承式简支钢桁梁桥的主要组成部分示意图。对采用其他结构体系（如连续梁等）的钢桁梁结构，其基本组成部分是相同的。因此，涉及大跨度钢桁梁桥的一些新技术，也在本章一并介绍。

图6.14　下承式简支桁架桥各组成部分

1.主桁与节点

主桁是钢桁梁的主要承重结构，常规的单线铁路桁梁桥由两片主桁组成，每片主桁由上弦杆（chord）、下弦杆、腹杆（web member）及节点（node，joint）组成。倾斜的腹杆称为斜杆，竖直的腹杆称为竖杆。把杆件交汇的构造称为节点，桥纵轴向两节点之间称为节间，用节点板（gusset plate）及高强螺栓连接各主桁杆件。

随着高铁和客专的发展，桥梁上的线路时常会达到4线甚至更多。常规的由两片主桁组成的钢桁梁结构，需要加以改进（参见图6.17），采用三片桁式结构（如武汉天兴洲大桥、南京大胜关大桥等）。

传统的节点构造图如6.15所示。这种普通的拼装式节点无需焊接，但节点散件多，螺栓用量多，现场工作量大。近20年来，基于杆件在节点外拼接的思路，发展了焊接整体节点。这种节点可提高工厂制造化程度，方便工地安装，但节点连接处焊缝多，刚度大，对结构受力有一定影响。整体节点的设计与主桁图式、杆件截面型式、桥面系构造等有关，因桥而异。图6.16所示为某一采用N形桁式的钢桁梁下弦杆的整体节点，其将弦杆连同一个节点焊接为一体，同时考虑了与桥面系中横梁的连接。

图6.15　节点构造示意图

图6.16　下弦杆整体节点构造示意

2.桥面系

常规桁梁桥的桥面系由纵梁（stringer）、横梁（floor beam）及纵梁间的联结系组成，见图6.13。纵梁可连接于横梁间（如图6.13），也可搁置在横梁顶板上（对上承式桁梁桥）。联结系包括设置在纵梁上翼缘平面内的平纵联，以及设置在纵梁跨中的横联（由一对交叉杆组成，通过一吊杆与主桁的下平纵联相连）。桥面系的主要作用是将桥面传来的荷载传递给主桁节点。为减小横梁因与弦杆共同作用所承受的水平弯矩，在主桁跨度大于80m时，必须在主桁中间的某一个节间内把纵梁断开，设置成活动纵梁。

在高铁和客专线路中的桁梁桥中，把传统的桥面系改造为肋板式，发展了形式各异的桥面系/桥面板构造，形成不同的板桁组合结构。按桥面系/桥面板的主要构造特征，分为混凝土板和钢正交异性板。采用混凝土板的桥面系，由钢纵梁、钢横梁和混凝土板组成。通常，混凝土板与纵、横梁结合为一体，参与受力。采用钢正交异性板的桥面系，一种是由纵梁、横梁和正交异性板组成的体系，另一种是密横梁加正交异性板体系，形成正交异性整体钢桥面板。(www.xing528.com)

采用混凝土板的桥面系，需注意混凝土板的开裂问题；采用钢正交异性板的桥面系，需要注意构造细节的疲劳问题。相比而言，在大跨度钢桁梁结构上，正交异性钢桥面板既能减小结构自重，又具有良好的耐久性，应用更为广泛。

图6.17所示为东新赣江特大桥采用的4线两片桁（带K撑）结构的断面示意。桥面系采用横梁+纵梁+正交异性板全焊体系。在每节间主桁节点处设置一片变高度倒T形横梁，在每线铁路下方设置两片倒T形纵梁，上盖的正交异性钢桥面板（配纵肋、横肋），与主桁箱形下弦杆伸出的水平板对焊。图6.18所示为南京大胜关大桥的钢桁梁（三片桁）节段构造，桥面系采用的是密横梁加正交异性板体系，即除在主桁节点处设置一片较刚劲的横梁外，还在每个节间设置三片尺寸较小的横梁；这样，就可减小在每线铁路下方设置的纵梁截面尺寸。

图6.17　东新赣江特大桥主桁断面示意

图6.18　南京大胜关大桥钢桁梁节段构造示意

3.桥　面

通常，传统的铁路钢桁梁桥采用明桥面，参见第四章。在近年来修建的高速铁路钢桁梁桥中，为满足高速列车对桥面结构刚度和轨道平顺的要求，或采用混凝土板的桥面系，配道砟桥面；或采用正交异性整体钢桥面板，面板上铺设（用抗剪栓钉相连）预制的道砟槽板，形成道砟桥面，见图6.17示意。

4.联结系

传统钢桁梁桥的联结系主要由上平纵联、下平纵联、中间横联和桥门架（端部横向联结系，portal bracing）构成，见图6.14。桥门架由两根端斜杆及其间的撑杆组成。联结系的作用主要是构成稳定的空间桁架结构，使主桁受力均匀；增强结构的整体刚度，提高其侧向稳定性。

对多线的大跨度铁路桁梁桥，由于活载大，桥面宽，需要更为强劲的横联，见图6.17和图6.18。因桥面系与主桁连为一体，刚度足够，故通常无需再设置主桁的下平纵联。

5.支　座

传统的钢桁梁桥，多采用铸钢支座。有关桥梁支座的知识，参见第七章。