南京林业大学桥梁钢结构知识点整理

桥梁钢结构

第18章

1. 钢结构是由型钢和钢板采用焊接或螺栓连接方法制作成基本构件，并按照设计构造要求连

接组成的承重结构。

2. 钢结构的优点：1）材质均匀，可靠性高；2）强度高，质量轻；3）材料塑性和韧性好；4）

制造安装方便；5）具有可焊性和密封性；6）耐热性较好。 3. 钢结构的缺点：1）耐火性差；2）耐腐蚀性差。

4. 钢材受力的五个阶段：1）弹性阶段；2)弹塑性阶段；3）屈服阶段；4）强化阶段；5）颈

缩阶段。 5. 试件拉断后标距长度的伸长量Δl与原标距长度l0的比值δ称为钢材拉伸的伸长率，即

（l1为试件拉断后标距部分的长度）。

6. 钢材的抗拉强度fu是钢材抗破断能力的极限。钢材屈服强度与抗拉强度之比fy/fu称为屈强

比。fy/fu越大，强度储备越小，fy/fu越小，强度储备越大。 fy/fu一般为0.6~0.75

7. 钢材的三项主要力学性能指标：钢材的屈服强度fy、抗拉强度fu以及伸长率δ

8. 钢材的冷弯性能是衡量钢材在常温下弯曲加工产生塑性变形时对裂纹的抵抗能力的一项指

标。

9. 钢材的冲击韧性是指钢材在冲击荷载作用下吸收机械能的能力，是衡量钢材抵抗可能因低

温、应力集中、冲击作用而导致脆性断裂的一项力学性能指标。钢材的冲击韧性与钢材质量、试件缺口、加载速度以及温度有关。

10. 钢结构应选用无缺陷，特别是无缺口和裂纹的钢材；在负温条件下使用的钢结构应尽量采

用较小厚度的钢材；对在常温或低温下工作的结构用钢材应满足其冲击韧性的要求。 11. 我国公路钢桥推荐使用Q235、Q345、Q390和Q420钢材。

12. 钢材的可焊性好是指在一定工艺和构造条件下，钢材经过焊接后能够获得良好的性能。含

碳量为0.12%~0.20%时，焊接性能最好，含碳量超过0.20%时，焊缝及热影响区容易变脆。 13. 硫是钢材中的有害元素。硫的含量过大不利于钢材的焊接和热加工，还使钢材的塑性、冲

击韧性、疲劳强度和抗锈蚀性能大大降低。“热脆”现象。

14. 磷也是钢材中一种有害元素。磷的含量过高将严重降低钢材的塑性、冲击韧性、冷弯性能

和可焊性能等。“冷脆”现象。

15. 氧和氮也属于钢材中的有害杂质。氧的影响和硫类似，使钢材发生“热脆”；氮的影响和

磷相似，使钢材发生“冷脆”。

16. 钢材中常见的冶金缺陷有偏析（钢材中化学成分的不均匀性）、非金属夹杂裂纹、气孔和

分层等，它们都对钢材的力学性能产生不利影响。

17. 冶炼方法主要有碱性平炉炼钢法、顶吹氧气转炉炼钢法和碱性侧吹转炉炼钢法。 18. 根据脱氧程度的不同，钢可分为沸腾钢、半沸腾钢、镇静钢和特殊镇静钢。

19. 时效硬化：钢材随时间的进展而产生的屈服强度和抗拉强度提高、伸长率和冲击韧性降低

的效应。不同种类钢材的时效硬化过程和时间长短不同，可从几小时到数十年。 20. 当温度降低到某一数值时（冷脆临界温度），钢材的冲击韧性急剧下降，钢材的破坏特征

明显地由塑性破坏变为脆性破坏，这种现象称为钢材的低温冷脆现象。冷脆临界温度与钢材的韧性有关，韧性越好的钢材冷脆临界温度越低。

21. 应力集中：在钢结构构件中不可避免地存在孔洞、槽口、裂缝、厚度变化以及内部缺陷等，

致使构件截面突然改变，在外力作用下，这些截面突变的某些部位将产生局部峰值应力，而同一截面其余部位的应力却较低且分布极不均匀的现象。 22. 应力集中系数ξ表达式：

23. 钢材在连续反复荷载作用下，其应力虽然没有达到抗拉强度，甚至还低于屈服强度，也可

能发生突然破坏，这种现象称为疲劳破坏。钢材在疲劳破坏之前，没有明显的变形，是一种突然发生的断裂，所以疲劳破坏属于反复荷载作用下的脆性破坏。 24. 疲劳破坏的三个阶段：裂纹的形成、裂纹缓慢扩展、最后迅速断裂而破坏。

25. 影响钢材疲劳强度的主要因素：1）应力集中程度；2）应力比和应力幅；3）应力循环次

数n

26. 循环中绝对值最小的峰值应力σ

力比。

27. 焊接结构的疲劳性能直接与应力幅Δσ=σ

切。σxσyσz

28. 钢材在复杂应力作用下不发生屈服的条件为：σ

段；当σ

red

red

max

min

与绝对值最大的峰值应力σ

max

之比ρ=σ

min

/σ

max

称为应

-σ

min

有关，而与应力比ρ的关系不是非常密

≤fy 。当σ

red

≤fy时，钢材处于弹性阶

＞fy时，钢材处于塑性状态。

29. 钢材的分类

按用途可分为：结构钢、工具钢和特殊用途钢；

按冶炼方法可分为：转炉钢和平炉钢；

按脱氧方法可分为：沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢； 按硫、磷含量和质量控制可分为：高级优质钢、优质钢和普通钢； 按成型方法可分为：轧制钢、锻钢和铸钢；

按化学成分可分为：碳素结构钢和低合金高强度结构钢。

30. 在桥梁结构中，主要采用碳素结构钢、低合金高强度结构钢和优质碳素结构钢 31. 钢材的规格：1）钢板、2）型钢：角钢、工字钢、槽钢、H型钢和T型钢、钢管

32. 钢材选用考虑的因素：1）结构的重要性；2）荷载性质；3）连接方法；4）工作环境；5）

钢材的厚度 第19章

1. 钢材的破坏形式：塑性破坏和脆性破坏

2. 钢材塑性破坏的主要特征是破坏前构件产生明显的塑性变形，而且仅在钢材的应力超过屈

服强度，达到钢材的极限抗拉强度fu后才发生，破坏后的断口呈纤维状，色泽发暗。 3. 钢材脆性破坏的特点是钢材破坏前的塑性变形很小，甚至没有塑性变形，平均应力一般低

于钢材的屈服强度，破坏往往从应力集中处开始，破坏后的断口平直，呈现出有光泽的晶粒状。

4. 钢桥结构失效应按承载能力极限状态、正常使用极限状态和疲劳极限状态分别考虑。 5. 按正常使用极限状态设计计算：1）最大挠度：钢桁架和钢板梁为l/500；斜拉桥主梁为l/400；

悬索桥加劲梁为l/250；梁的悬臂端部为l1/300。2）长细比

6. 长细比λ是指构件的计算长度l0与构件截面回转半径i的比值，即λ= l0/i

7. 对于承受汽车荷载的钢桥构件与连接，应按疲劳细节类别进行疲劳极限状态验算。当其他

可变作用（如风荷载）或偶然作用（如地震荷载）的疲劳影响比汽车荷载大时，需要进行专项疲劳设计研究。 第20章

1. 钢结构的连接方式：焊缝连接、螺栓连接、铆钉连接。螺栓连接又分为普通螺栓连接和高

强度螺栓连接。

2. 焊缝连接是以手工焊或自动、半自动埋弧焊接作为连接手段并用金属焊条或焊丝作为材料

将钢构件或钢板部件连接成整体的办法。

3. 焊缝连接的优点：不需要在钢材上开孔，截面不会受到削弱；构造简单，施工方便；节省

钢材；易于采用自动化操作，生产效率高。

4. 焊缝连接的缺点：在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织和力学性能会发生变化，使

材料局部变脆；焊接过程中钢材受到不均匀的高温和冷却，会产生焊接残余应力和残余变形，对结构的承载能力有不利影响；焊接结构对裂纹很敏感，低温冷脆问题突出；焊缝质量易受操作人员技术熟练程度的影响。

5. 焊接方法：手工电弧焊（最常用）、埋弧焊、气体保护焊 6. 焊缝连接形式：

按板件的相对位置：对接、搭接、T形连接和角部连接 按构造：对接焊缝和角焊缝

按施焊位置：俯焊、立焊、横焊和仰焊

7. 对接焊缝是在两焊件坡口面之间或一焊件的坡口面与另一焊件表面之间焊接的焊缝，应根

据焊件厚度和施工条件将焊件边缘加工成适当形式和尺寸的坡口。 8. 常见的坡口形式：V形、U形、X形、K形、单边V形等。

9. 在每条焊缝的两端，经常因焊接起弧及灭弧的影响而出现弧坑和未熔透等缺陷，容易引起

应力集中，对承受动力作用的结构产生不利影响。因此，对接焊缝应在两端设置引弧板。引弧板长度对手工焊不小于60mm，对自动焊不小于150mm。

10. hf为角焊缝的焊脚尺寸，它是在角焊缝横截面中画出最大等腰三角形的等腰边长度。

he=hfcos45°≈0.7hf称为角焊缝的有效厚度。 11. 最大焊脚尺寸要求p435-436

12. 不论是正面角焊缝受力还是侧面角焊缝受力，均以沿角焊缝45°方向的焊缝有效截面作为

计算破坏截面。 13. 角焊缝的计算P437-438

14. 焊接过程是一个不均匀加热和冷却的过程。在施焊时，焊件上产生不均匀的温度场，高温

部分的钢材膨胀受到邻近钢材的约束，不能自由收缩，从而在焊件内部引起较大的温度应力和变形，称为焊接应力和焊接变形。残存于构件内部的焊接应力和焊接变形，称为焊接残余应力和焊接残余变形。

15. 减少焊接残余应力和残余变形应从构造和焊接工艺两方面采取措施： 1） 构造措施：

（1） 减少焊缝数量以及焊缝的厚度和长度；

（2） 为避免截面突变引起应力集中现象，连接过度应尽量平缓；

（3） 为避免焊接缺陷引起应力集中，焊缝应布置在便于施焊的位置，并且有合适的空

间和角度，尽量避免仰焊。

2） 焊接工艺措施：

（1） 尽量采用对称焊、分段焊、厚度方向分层焊、钢板分块拼焊 （2） 施加反变形 （3） 施焊前预热 （4） 施焊后高温回火 （5） 锤击

16. 连接副：一套螺栓

17. A级螺栓是栓径d≤24mm、栓长l≤150mm及10d的螺栓，而B级螺栓是栓径d＞24mm、栓

长l＞150mm及10d的螺栓。

18. A、B级螺栓材料性能等级为5.6级或8.8级。小数点前数字，如“5”表示其抗拉强度不

小于500N/mm2，小数点后的数字，如“0.6”表示螺栓材料的屈强比为0.6。C级螺栓材料性能等级为4.6级或4.8级。

屈强比小，利用率低，屈强比大，安全性低。（0.7~0.8）

19. A、B级螺栓的螺杆与孔壁之间的间隙小，故受剪性能好，连接变形小，抗疲劳性能较好，

但制造与安装都较费工，可以用在直接承受较大动力荷载的重要结构的普通螺栓连接上。C级螺栓受剪性能较差，剪切滑移变形较大，但安装方便，故一般用于承受拉力的螺栓连接、次要结构或安装时的临时连接。

与焊缝相比较，螺栓连接的缺点是需要在构件上开孔，是构件截面削弱，并增加了制造工作量。此外被连接的构件还需要拼接板、角钢等附加连接件，使材料用量增多。 20. 螺栓的排列应简单紧凑，构造合理，安装方便，通常采用并列和错列两种形式。 21. 对肢宽大于125mm的角钢采用双行螺栓错列，对肢宽大于160mm的角钢采用双行并列，

125mm以下的只能设置单行。

22. 普通螺栓按受力情况可以分为受剪螺栓连接、受拉螺栓连接和同时受剪与受拉螺栓连接三

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/i25v.html