第二篇混凝土梁桥和刚架桥.ppt

第二篇 混凝土梁桥,第一章 概述第二章 混凝土梁式桥构造与设计要点第三章 混凝土简支梁桥的计算第四章 梁式桥的支座第五章 混凝土斜梁桥简介第六章 混凝土梁桥的施工,山东建筑大学土木学院,2,第一章 概 述,桥梁有三大基本体系：梁受弯；拱受压；吊受拉基本体系的相互组合又形成如下组合体系：斜拉桥梁、吊组合刚架桥梁、拱组合,第一章 概述,山东建筑大学土木学院,3,梁桥优点：就地取材、工业化施工、耐久性强、整体性好、美观,最大跨径：简支梁桥:50m-70m 连续刚构：330m,箱,截面形式：板、肋、箱,板,肋,第一章 概述,山东建筑大学土木学院,4,受力特点分类：简支、连续、悬臂、刚构,简支,连续,悬臂,第一章 概述,山东建筑大学土木学院,5,刚构,第一章 概述,山东建筑大学土木学院,6,梁式桥最大跨径,第一章 概述,山东建筑大学土木学院,7,斯托尔马桥立面,第一章 概述,山东建筑大学土木学院,8,斯托尔马桥箱梁,第一章 概述,山东建筑大学土木学院,9,拉脱圣德桥（Raftsundet）横断面,第一章 概述,山东建筑大学土木学院,10,施工方法：整体现浇整体性好 预制拼装施工方便、节省支架模板、不受季节影响,大跨桥梁施工方法：悬拼、整体预制吊装、顶推等,第一章 概述,山东建筑大学土木学院,11,E N D,山东建筑大学土木学院,12,第二章 混凝土梁式桥构造与设计要点,第一节 板桥的构造,一、整体式简支板桥的构造 截面型式：矩形截面、肋板式截面。,钢筋混凝土整体式板桥：1.常用跨径：一般在8m以下，板厚与跨径之比一般为1/121/162.受力特点：在荷载作用下，桥面板实际上呈双向受力状态。3.配筋特点：桥面板宽较大时，纵、横向均需配置受力钢筋。注：1)保护层厚度应不小于3cm。2)在主钢筋的弯折处，应布置分布钢筋。,山东建筑大学土木学院,13,二、装配式简支板桥的构造 1.矩形实心板桥 1）优点：形状简单，施工方便，建筑高度小等 2）构造特点：,一般使用跨径：1.5m8m，板高：0.16m0.36m，常用的桥面净空：净-7，净-9,第二章 第一节 板桥的构造,山东建筑大学土木学院,14,2.空心板桥 1）优点：跨径较矩形实心板桥增大，自重轻，能充分利用材料。2）构造：,单孔,开孔型式,双圆孔形,钢筋混凝土：跨径为613m，板厚为0.40.8m；预应力混凝土：跨径为820m，板厚为0.40.85m。,跨径及板厚,注：空心板的顶板和底板厚度不应小于80mm，以保证施工质量和承载的需要。,第二章 第一节 板桥的构造,山东建筑大学土木学院,15,空心板梁桥的梁底仰视照片（大水町中桥）,周口李贯河桥的空心板架设（16m）,第二章 第一节 板桥的构造,山东建筑大学土木学院,16,3.装配式板桥的横向连接 1）作用：保证板块共同承受车辆荷载。2）横向联接方式：,A、企口混凝土铰接型式：能保证传递横向剪力，使各块板共同受力。有圆形、菱形和漏斗形三种注：铰槽深度宜为预制板高的2/3,B、钢板联接：加快工程进度间距：80150cm，中密边疏,第二章 第一节 板桥的构造,山东建筑大学土木学院,17,第二节 简支梁桥的构造,优点：受力明确，构造简单，施工方便，应用最广泛。组成：,主梁：是桥梁的主要承重结构；横隔梁：保证各根主梁相互结成整体，提高桥梁的整体刚度；桥面板：承受车辆(人群)荷载的作用。桥面部分,施工方式：整体现浇和预制装配,第二章 第二节 简支梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,18,一、整体式简支T梁桥,1.优点：整体性好、刚度大、易于做成复杂形状等。2.截面型式：T梁，加次纵梁式T梁。,3.构造特点：梁高h：h/l=1/81/16 肋宽b：b/h=1/61/7，且=16cm(以利于浇筑混凝土)桥面板厚度：跨中板厚h1不应小于10cm，根部厚度h0约为2535cm 其它：承托长高比一般不大于3；梁肋底部可做成马蹄形,第二章 第二节 简支梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,19,二、预制装配式简支T形梁桥,1.优点：建桥速度快，工期短，模板支架少等优点，应用广泛。,2.截面型式：a.形(a)b.T形梁(b)(d)最为普遍的结构形式 c.箱形梁(e)：,第二章 第二节 简支梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,20,图2.14 装配式钢筋混凝土T型简支梁桥概貌,第二章 第二节 简支梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,21,1 主梁,（1）构造,装配式简支梁桥主梁尺寸 表2.1,注：（1）跨径较大时应取较小的比值，反之，则应取较大的比值（2）主梁梁肋厚度在满足抗剪要求下可适当减薄。（3）梁肋端部2.05.0m范围内可逐渐加宽，以满足抗剪和安放支 座要求。,第二章 第二节 简支梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,22,间距：当吊装重量允许时，主梁间距采用1.82.2m为宜。,（2）预应力钢筋的布置,预应力束筋的布置形式，与桥梁结构体系、受力情况、构造形式、施工方法都有密切关系。后张法预应力混凝土简支梁中常用的预应力筋布置图a，束筋锚固在梁端；当梁跨径较大或梁高受限制时，可采用图b的形式布置，将部分力筋弯出梁顶，这样不仅有利于抗剪，而且在梁拼装完成后，在桥面上进行二次张拉，可防止梁上缘开裂。,第二章 第二节 简支梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,23,2 桥面板及横向联接构造,(1)桥面板构造,一般采用变厚形式，其厚度随主梁间距而定。【规范】：翼缘根部（与梁肋衔接处）的厚度应不小于梁高的1/10，边缘厚度不宜小于10cm；当板间采用横向整体现浇连接时，悬臂端厚度不应小于14cm。,桥面板钢筋布置图,第二章 第二节 简支梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,24,常用的桥面板（翼缘板）横向连接有焊接接头和湿接接头两种。,焊接接头,湿接接头,3 横隔梁及横向联接构造,第二章 第二节 简支梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,25,（1)横隔梁构造,位置：必须设置端横隔梁；跨内的横隔梁宜每隔5.0m10.0m设置一道。高度：通常将端横隔梁做成与梁同高。内横隔梁的高度一般为主梁梁肋高度的0.70.9倍。预应力梁的横隔梁常与马蹄的斜坡下端齐平。厚度：一般为1518cm，并做成上宽下窄和内宽外窄的楔形。,第二章 第二节 简支梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,26,（2)横隔梁横向联接构造,(a)横隔板钢板接头(b)装配式横隔板扣环接头 图2-2-20 装配式横隔板接头（尺寸单位：cm；钢筋直径：mm）,第二章 第二节 简支梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,27,三、组合梁桥,定义：用纵向水平缝将单梁的梁肋部分与桥面板（翼板）分隔开来 的装配桥跨结构，使的整体截面变成板与肋的组合截面。1.优点：可以显著减轻预制构件的重量，便于集中制造和运输吊装。,2.型式：I形组合梁桥：适用于混凝土简支梁桥 箱形组合梁桥：适用于预应力混凝土梁桥,第二章 第二节 简支梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,28,3.构造：在组合梁中，梁与现浇板的结合面处，板的厚度不应小于15cm；当梁顶伸入板中时，梁顶以上板的厚度不应小于10cm。,4.受力特点：分阶段受力 梁肋的上下缘应力远大于T梁上下缘的应力。,图2-2-22 装配式T梁与组合梁的应力图比较,第二章 第二节 简支梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,29,图2-2-23 I形组合梁构造图,第二章 第二节 简支梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,30,第三节 悬臂体系和连续体系梁桥的构造,前 言,对悬臂梁桥、连续梁桥、连续刚构桥的构造、参数取值、力学及特点 作了简单的介绍；普通钢筋混凝土和预应力混凝土简支梁桥的经济跨径分别为20m和 40m左右；跨径超出此范围时，跨中恒载弯矩和活载弯矩将会迅速增大，从而 导致梁的截面尺寸和自重显著地增加，不但材料耗用量大而不经济，并且也由于很大的安装重量给装配式施工造成很大的困难；为了降低材料用量指标，对于较大跨径的桥梁，宜采用能减小跨中 弯矩值的其他体系桥梁，例如悬臂体系、连续体系的梁桥等。,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,31,一、悬臂梁桥的简介,1.悬臂梁桥,（1）结构类型,悬臂梁桥,双悬臂梁桥,单悬臂梁桥,悬臂端伸入路堤、省桥台，需设置搭板、易损。,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,32,简支梁桥,单悬臂锚跨和挂梁的三跨悬臂梁桥,双悬臂锚跨和挂梁的三跨悬臂梁桥,带挂梁的三跨T型刚构桥,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,33,（2）力学特点,属于静定体系，不受基础不均匀沉降等附加变形影响,恒载与简支梁桥相比：悬臂梁桥由于支点负弯矩的存在，使跨中正弯矩显著减小；减小主梁高度；降低钢筋混凝土数量和结构自重；减小恒载内力。,弯矩图面积（绝对值）小。,活载布置在图b中跨，与简支梁相同；布置在挂梁中，简支挂梁跨径小（0.40.6跨径）、弯矩也小。,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,34,简支跨径减小,支点负弯矩须注意,弯矩图面积（绝对值）小,例如,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,35,（3）构造特点,1.截面形式,锚跨跨中承受正弯矩、支点附近承受较大负弯矩，故支点截面底部受压区需加强。,截面形式：T形截面、箱形截面,带马蹄形T形截面：适用30m以内跨径的钢筋混凝土桥梁,底部加宽T形截面：适用30m50m以内跨径的预应力混凝土桥梁,T形截面,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,36,50m以上跨径使用箱形截面。优点：整体性强、抗扭刚度大、承受偏载和悬臂施工都有利，顶底板能提供足够的受压面积，能满足抵抗正、负弯矩预应力钢束布置。,单箱单室截面较窄桥墩满足较宽桥面，减少下部工程量，应用最为广泛。,分离式双箱单室截面多在宽桥中采用,单箱多室截面多在宽桥中采用,箱形截面,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,37,2.跨径布置和梁高尺寸,T形截面主梁悬臂一般为中跨的0.30.4倍；箱形截面主梁悬臂可达中跨的0.40.6倍（跨中最大正弯矩和支点最大负弯矩绝对值大致相等）。注意：悬臂长、活载挠度大、时跳车动厉害、桥与路的连接构造易损坏。,单孔双悬臂梁桥,悬臂端伸入路堤可省去两个桥台，需在悬臂与路堤衔接处设置搭板。,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,38,单孔双悬臂梁桥梁高拟定,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,39,多跨悬臂梁桥跨径布置：主孔跨径由通航净空确定，或与边孔一起由河床地形和地质等条件综合考虑来选定。按照弯矩包络图面积为最小原理来确定边孔与中孔的跨径划分。,带挂梁三孔悬臂梁桥,多跨双悬臂梁桥,两个悬臂一般都做成相同尺寸；其余尺寸拟定可参考上图表。,只设一排支座,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,40,（4）适用情况,适用情况：国内箱形薄壁钢筋混凝土悬臂梁桥最大跨径为55m，国外一般在7080m以下；预应力混凝土悬臂梁桥世界最大跨径为150m，一般亦在100m以下。,2.T形刚构桥,（1）分类及力学特点,T型刚构墩、梁固结（支座较少），带挂梁或带铰的结构；具有悬臂受力特点的梁式桥，比简支梁跨越能力大。力学特点：支点负弯矩、跨中正弯矩小、跨越能力大；,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,41,施工阶段和成桥运营阶段受力状态一致，适宜悬臂施工方法；墩柱一侧桥跨布载时，墩柱承受较大不平衡力矩，墩柱尺寸较大。,类 型,带挂梁的T型刚构,带铰的T型刚构,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,42,特点：静定结构、不产生次内力；与带铰T构比：受力和变形性能略差些，但受力明确；与连续梁比：施工、运营受力状态一致，可省去大吨位支座或更换支座；施工进度块；需要悬臂法施工设备、安装挂梁设备；墩柱无不平衡恒载弯矩。,带挂梁的T型刚构,带铰的T型刚构,特点：“剪力铰”只传递竖向剪力而不传递水平力和弯矩；剪力铰有利于结构受力和牵制悬臂端变形。,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,43,（2）构造特点,悬臂梁截面可是T梁、箱形、或桁架结构（解释之）；桥型布置：T构单元和两侧挂梁对称，使两侧恒载对称、墩柱无不平衡恒载弯矩；T构为悬臂受力（全是负弯矩）上缘受拉，配筋简单。,预应力混凝土T形刚构支点、跨中梁高与跨径的关系,l100m时，H=(1/171/21),l100m时，H=(1/141/18),第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,44,钢筋混凝土T构桥，挂梁经济长度一般在跨径的0.50.7范围内；一侧布载时，墩柱承受较大不平衡力矩，故尺寸一般较大，墩宽可取。,（）适用情况,结合刚架桥和多孔静定悬臂梁桥的特点，适宜悬臂施工(20世纪7080年代较多)；预应力、悬臂施工工艺、受力简单明确是其发展的主要原因；带挂梁的T构在混凝土收缩徐变和汽车冲击力作用下，悬臂梁端发生下挠，导致悬臂端与挂梁之间易形成折角，增大冲击作用，使伸缩缝的处理和养护较困难。,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,45,带铰的T构，由于铰的存在使左右两侧主梁变形不一致，难于调整，引起行车不平顺；施工过程中有时还需强迫合拢；当T构两边温度变化不同时，易产生不均匀变形，引起较大次内力。带挂梁和带铰的T型刚构目前均已较少采用。常用跨径：钢筋混凝土T构：4050m左右，预应力混凝土T构：60120m。目前最大跨径：174m（重庆长江大桥：85.6m+4138m+156m+174m+104.5m）。,预应力筋布置,布束原则 应选择适当的预应力束筋形式和锚具形式；（扁锚、圆锚）,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,46,应考虑施工方便，尽可能少的切断预应力钢筋；符合结构受力的特点，既满足施工阶段受力要求，又满足成桥后使用阶段各种荷载组合下的受力要求；既要考虑结构在使用阶段的弹性受力状态的需要，也要考虑到结构在破坏阶段时的需要；并注意避免在超静定结构体系中引起过大的结构次内力；考虑材料经济指标的先进性，预应力束筋在结构横断面上布置要考虑剪力滞效应；避免使用多次反向曲率的连续束，以降低摩阻损失。,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,47,单悬臂梁布束方式,双悬臂梁布束方式,a)短跨；b)长悬臂；c)长锚跨；d)直线力筋 a)短跨；b)锥形状短悬臂；c)直线力筋,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,48,三孔预应力装配式单悬臂梁桥：分孔布置为25m+35m+25m，中孔5m悬臂、25m的预应力混凝土挂梁；属于B类部分预应力混凝土构件，不仅可节省预应力钢绞线和锚具，而且在经常荷载作用下，墩顶上缘混凝土裂缝闭合，使用性能优于普通钢筋混凝土构件。,预应力钢绞线,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,49,牛腿的构造与计算,（1）牛腿的受力特点,悬臂端和挂梁端结合部的局部构造称为牛腿。,在这里由于梁端的相互搭接，中间还要设置传力支座来传递较大的竖向力，因此牛腿的高度被削弱至不到悬臂梁高和挂梁梁高的一半，却又要传递较大的竖向力。,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,50,牛腿受力情况复杂，各种验算有假设性，故斜筋和水平钢筋应富余些，还应布置较密的箍筋和纵向水平钢筋。,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,51,（2）牛腿计算,内容：对预先设计好的牛腿进行配筋和应力、强度验算。,截面内力计算,斜截面倾角,恒、活载支点反力（计冲击）,制动力活温变支座摩阻力,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,52,竖截面a-b验算,按钢筋混凝土偏心受拉构件验算抗弯和抗剪强度。当不计附加荷载时（），按受弯构件验算强度。预应力筋的牛腿，应按预应力混凝土构件验算其强度。,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,53,最弱斜截面验算,最弱斜截面是指按纯混凝土截面计算时拉应力 为最大的截面，该截面倾角 满足：,对于预应力混凝土牛腿，最弱斜截面倾角：,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,54,预压力合力,预压力合力 对水平线 的倾角。,预压力合力 与内角竖 直线a-b交点至内角点a的 距离,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,55,45斜截面抗拉验算,牛腿钢筋设计为确保钢筋具有足够的抗拉强度，需验算假设混凝土45斜截面开裂后的受力状态，此时全部斜拉力将由钢筋承受（对于预应力混凝土牛腿包括预应力筋）。此时近似按轴心受拉构件验算，则：,式中：钢筋混凝土轴心受拉构件强度安全系数；Z 外力作用下斜截面上总斜拉力；fsd 钢筋抗拉设计强度；Agw裂缝截面上所有斜筋截面积；AgHsin45裂缝截面所有水平钢筋的有效截面积；Agvcos45裂缝截面所有竖向钢筋的有效截面积。,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,56,竖向钢筋和离裂缝起点远的斜钢筋，因受力不大，可偏安全地不计它们的抗拉作用。牛腿是整根梁的薄弱环节，受力情况 复杂，验算带有假设性，故对于斜筋和水平钢筋的设计应适当富余些，在牛腿部分还应布置较密的箍筋和纵向水平钢筋。,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,57,二、连续体系梁桥,连续梁桥具有结构刚度大、变形小、伸缩缝少和行车平稳舒适等优点；普通钢筋混凝土连续梁桥跨径在15m30m间；跨径增大时用预应力混凝土连续梁桥。预应力混凝土连续梁桥充分发挥了高强材料特性，提高混凝土的抗裂性，促使结构轻型化，跨越能力较大。,1.预应力混凝土连续梁桥,(1)等截面连续梁桥,一般适用于70m以内的中等跨径公路桥、城市立交或高架桥，为了支承等截面连续梁，轻巧，简洁，桥下透空性大。,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,58,1.力学特点,连续梁属超静定结构，支点截面设计负弯矩一般比跨中截面设计正弯矩大，但跨径不大时差值不大，可以采用等截面，采取构造措施来调节，简化了主梁构造。,2.构造特点,等跨布置,不等跨布置,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,59,边跨与中跨之比不小于0.6，高跨比一般为1/151/25；顶推施工的等截面连续梁桥中梁高（H）与顶推跨径L0之比一般为1/121/17。,3.适用范围,一般采用中等跨径（4060m、最大80m）主梁构造简单、施工快捷；立面布置以等跨径为宜，也可以采用不等跨布置；适应于有支架施工、逐孔架设施工、移动模架施工及顶推法施工；当跨径较大时采用悬臂法施工，支点负弯矩比跨中正弯矩大，仍采用等截面布置受力上不合理、不经济，可采用变截面连续梁。,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,60,（）变截面连续梁桥,力学特点,主跨跨径大于70m支点设计负弯矩比跨中设计正弯矩大，变截面主梁符合受力要求，高度变化与内力变化相适应。,适合悬臂施工，施工阶段主梁刚度大、内力与运营阶段基本一致；变截面梁加大支点梁高，降低跨中设计正弯矩。,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,61,变截面梁合理性：对恒载引起的截面内力影响不大；与桥下通航净空要求无妨害；能适应抵抗支点处很大剪力的要求；是连续体系梁桥比简支梁桥、悬臂梁跨越 能力大的原因；外形美观。,.构造特点,梁底可采用折线、圆弧线和抛物线等：多用二次抛物线，其变化规律与弯矩变化规律基本接近；折线形截面变化构造简单、施工方便；具体选用形式按截面上下缘受力均匀、容易布筋来确定。,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,62,可将支点截面底板、顶板和腹板作成变厚度，满足不同截面受力要求；支点梁高与最大跨径之比一般为1/161/18、不小于1/20；跨中通常为支点截面梁高的1/1.51/2.5，实际设计时，还需根据中、边跨比例荷载等级等因素比较确定。,.适用范围,跨径70m以上连续梁，宜采用变截面布置；适合悬臂法施工（悬臂浇注、悬臂拼装），施工阶段、运营阶段主梁内力基本一致；变截面结构外形美观、可节省材料、增大桥下净空高度；悬臂法施工存在墩、梁临时固结和体系转换工序，结构稳定性应重视，施工复杂；主墩要布置大型橡胶支座，养护、更换麻烦。,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,63,2 连续刚构桥,连续梁桥与T形刚构桥组合体系，也称墩梁固结连续梁桥；常用于大跨、高墩结构；桥墩纵向刚度小，竖向荷载作用下基本上属于一种无推力的结构；上部结构具有连续梁施工的一般特点，技术经济性好。,固结,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,64,1.力学特点,结构特点：墩、梁、基础三者固结、方便施工，满足了“少支座少伸缩缝”的要求；墩身形式、高度等都对结构受力有影响。为减少温度应力，连续刚构宜用于高墩场合，（墩高25m），并采用抗推刚度小的双薄壁墩。,主梁 适用于高桥墩、梁与墩固结、跨中不设铰；主梁的受弯性能基本上与连续梁相似，中跨梁体受主墩约束而区别于连续梁。主墩纵向较柔、对主梁嵌固作用较小时，与连续梁的结构行为相似；当主墩刚度较大时，多跨荷载产生的内力大都限于本跨内，对相邻跨内力影响较小，则边跨与中跨跨径之比较连续梁小些。,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,65,桥墩 桥墩除满足承重、稳定性要求外，其柔度应适应温变、收缩、徐变以及制动力等引起的水平位移，尽量减小次内力；墩梁固结后，结构内力是按桥墩与主梁的刚度比来分配的。桥墩刚度大，纵桥向允许变位小、但附加内力大，故桥墩的纵桥向刚度应尽量地小。横桥向约束弱，横向不平衡荷载或风载作用时易扭曲、变位，其横向刚度应大一些。,（）构造特点,不等跨、变截面布置（适应主梁内力变化）；主梁底部线形为曲线形、折线形、曲线加直线形等，根据主梁内力分布情况，按等载强比原则选定。,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,66,（1）主梁 边、主跨跨径比值在0.50.692间（多在0.550.58），中墩内基本没有恒载偏心弯矩，因边跨合拢段长度小，可在边跨悬臂端用导梁支撑于边墩上，进行边跨合拢、取消落地支架，施工十分方便；连续刚构边跨比值小于连续梁边跨比值（0.60.8），因为墩梁固结使边跨长短对中跨恒载弯矩调整影响很小。,（2）主梁截面高度 采用箱形截面，根部截面高跨比一般为1/151/20（多为1/18），少数低于1/20；跨中梁高为支点的1/2.51/3.5，略小于连续梁跨中梁高（因刚构跨中正弯矩较小）。,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,67,（3）桥墩 连续刚构适用于高墩结构，此时桥墩作用如同摆柱，以适应预应力、混凝土收缩徐变和温度变化等引起的纵向位移；桥墩水平抗推刚度宜在满足桥梁施工、运行稳定性要求的前提下尽量地小，因墩梁固结对温度变化、预应力、混凝土收缩徐变等产生的次内力相当敏感，应考虑墩身与主梁之间的刚度比以减少次内力；桥梁在横向不平衡荷载或风载作用下，易产生扭曲、变位，为了增大其横向稳定性，桥墩在横向的刚度应设计得大一些；墩身高度主要由桥面标高、桥梁建筑高度、桥下净空高度，主梁端高度等因素决定；墩柱纵向厚度一般采用高度的1/81/15，墩柱高用小值、墩柱矮用大值。,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,68,连续刚构柔性墩立面形式：竖直双肢薄壁墩；竖直单肢薄壁墩；V形墩（Y形拄式墩）。,a.竖直双肢薄壁墩理想的柔性墩（应用较多）两个相互平行薄壁与主梁固结的桥墩，适用桥墩不很高情况，增加桥墩纵桥向刚度；双肢可增加桥墩竖向荷载作用下的刚度，其水平抗推能力小、纵向允许的变位大，减小主梁附加内力，主梁负弯矩峰值出现在两肢墩墩顶、较单壁墩小，可减小主梁在墩顶处的尺寸，增加桥梁美感。占据宽度大，防撞设施需保护范围较大，增加费用（一肢撞坏、另一肢随之失稳）。每肢薄壁墩又有空心和实心之分；实心双壁墩施工方便、抗撞能力强，空心双壁墩节省混凝土约40%。,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,69,竖直双肢薄壁墩,单位宽度抗推刚度,单位宽度抗弯刚度,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,70,b.竖直单薄壁墩 深谷、深水河流的高桥墩常采用竖直单薄壁墩，外观呈“一”字；截面形式为矩形实心、箱形空心桥墩。单薄壁墩（箱形）的抗扭性能好，抗推能力强，增大通航孔有效跨径；柔性不如双肢薄壁墩大，随着墩身高度的增加，其柔性逐渐增加，对于高的大、中等跨径连续刚构来说，箱形单薄壁墩也是理想的形式。,竖直单肢薄壁墩,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,71,.V形墩（或Y形柱式墩）在刚架桥中为了减小内支点处的负弯矩峰值，可将墩柱做成V形墩形式，V形托架可使主梁的负弯矩峰值降低一倍以上；Y形柱式墩是上部为V形托架，下部为单柱式，两者在立面上构成Y字形。下部的单柱具有一定的柔性，可满足纵向变形的要求。,V形墩,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,72,（）适用范围,保持连续、梁墩固结、上、下部结构共同承受荷载，减小了墩顶负弯矩。既保持连续梁无伸缩缝、行车平顺的优点，又保持T构不设大吨位支座的优点，同时避免连续梁（存在临时固结和体系转换）和T构（伸缩缝）两者的缺点，养护工作量小。施工稳固性好，减少、避免边跨梁端搭架灌注。连续刚构桥是大跨度桥梁选型中具有竞争能力的桥型之一，竖向荷载下无推力，上部结构具有连续梁的施工特点，技术经济性较好。我国跨径在180m以上的梁桥，均采用连续刚构桥。,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,73,连续刚构桥对地基承载力的要求更高，若地基发生过大的不均匀沉降，连续梁可通过调整墩顶支座的标高，抵消下沉来补救，而连续刚构则做不到。当其主墩刚度过大时，中跨梁体因而产生过大的温降拉力而对结构受力不利。梁墩联结处应力复杂也是连续刚构的一个缺点。,3 横截面截面形式,根据总体布置、跨径、宽度、梁高、支承形式和施工方法等综合确定，合理截面形式对减轻桥梁自重、节约材料、简化施工、改善截面受力性能十分重要。主要有板式、肋梁式和箱形截面：板式、肋梁式截面构造简单、施工方便；箱形截面具有良好的抗弯和抗扭性能（主要截面形式）。,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,74,（）、板式和肋梁式截面,中小跨径、有支架现浇施工；跨中板厚(1/221/28)L，支点板厚为跨中的1.21.5倍。,跨径1530m连续梁桥，有支架现浇为主；板厚一般为0.81.5m。,预制架设，梁段安装后经体系转换为连续梁桥。常用跨径为2550m，梁高1.32.6m。,实体截面,空心截面,肋式截面,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,75,（）箱形截面,跨径4060m或更大，适用有支架现浇施工、逐孔施工、悬臂施工等方法。抗弯、抗扭性能良好，是预应力连续体系梁桥的主要截面形式。,顶板宽20m,顶板宽25m,顶板宽 40m,1.顶板,单箱单室,单箱双室,分离式双箱单室,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,76,箱梁顶板厚度确定：,桥面板横向弯矩要求（恒、活载、日照温差）。满足布置纵、横向预应力钢筋束的要求。,行车道部分桥面板厚度（cm）,注：两个方向厚度计算后取小值,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,77,2.底板,纵向负弯矩区受压底板的厚度对改善全桥受力状态、减小徐变下挠十分重要，故大跨度连续体系梁桥中，应确保承受负弯矩的内支点区域的箱梁底板有足够的厚度。箱梁底板厚度随箱梁负弯矩的增大而逐渐加厚至墩顶，以适应箱梁下缘受压的要求，墩顶区域底板不宜过薄，否则压应力过高，由此产生的徐变将使跨中区域梁体下挠度较多。底板厚度与主跨之比宜为1/1401/170，跨中区域底板厚度则可按构造要求设计，一般为0.22 0.28m。,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,78,.腹板,箱梁腹板主要承受结构的弯曲剪应力和扭转剪应力所引起的主拉应力,墩顶区域剪力大而腹板较厚，跨中区域的腹板较薄，但腹板的最小厚度应考虑钢束管道布置、钢筋布置和混凝土浇筑的要求。等高度箱梁可采用直腹板或斜腹板，变高度箱梁宜采用直腹板。,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,79,腹板最小厚度设计经验值：,（a）腹板内无预应力束筋管道布置时，其最小厚度可采用；,（b）腹板内有预应力束筋管道时，其最小厚度可采用；,（c）腹板内有预应力束筋锚固头时，其 最小厚度可采用；,顶板与腹板接头处设置梗腋，可提高截面的抗扭刚度和抗弯刚度，减小了扭转剪应力和畸变应力。加腋有竖加腋和水平加腋两种。,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,80,一般箱梁上的常用形式,常用于底板与腹板之间的下梗腋,常用于斜腹板与顶板之间,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,81,4 预应力筋布置,主梁内力,竖向受剪,纵向受弯,横向受弯,三向预应力,三向预应力,竖向预应力,纵向预应力,横向预应力,纵向受弯和部分受剪,横向受弯,受 剪,预应力数量、位置根据使用阶段的受力状态确定，满足施工各阶段的受力需要，施工方法决定施工阶段受力，预应力配筋必须结合施工方法。,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,82,（）纵向预应力筋,纵向预应力筋又称主筋，布置在顶、底板和腹板中；布置方式与采用的施工方法、预应力筋种类等有关系。,顶推施工,先简支后连续,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,83,悬臂施工,现浇施工,正弯矩区底部、负弯矩区顶部布置预应力筋；正、负弯矩交替作用区段，顶、底板均需设预应力筋。,顶板力筋在腹板内下弯并锚固在腹板上，减小外荷载剪力；腹板具有足够厚度以承受集中的锚固力。,直线布束：锚固在梗肋处，减少摩阻损失、穿束方便，改善腹板浇筑条件；由弯曲应力决定，抗剪强度由竖向预应力筋提供。,整根、曲线、通束：预应力筋长、弯曲次数又多，加大摩阻损失，目前少用。,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,84,（）横向预应力筋,布置在横隔板或顶板中，保证横向整体性、桥面板及横隔板横向抗弯能力。箱梁顶板厚度在25cm35cm间，横向力筋采用扁锚体系。,箱梁横向及竖向配筋方式,横向预应力筋,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,85,（）竖向预应力筋,布在腹板中，提高抗剪能力；沿纵向的间距根据竖向剪力分布而调整：靠支点较密、靠跨中较疏。竖向力筋较短，采用高强粗钢筋以减少回缩损失，按后张法工艺施工，及时压浆、封锚，压浆应密实饱满。,箱梁横向及竖向配筋方式,竖向预应力筋,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,86,目前将一种拉索式锚具用于竖向钢绞线的张拉，进行二次张拉：,第一次张拉使锚杯内夹片夹紧预应力筋；第二次张拉锚杯，达到设计张拉力，拧紧锚杯外螺母固定。二次张拉技术使预应力筋的回缩损失小。预应力管道压浆如不密实饱满，则预应力筋得锈蚀断裂可能造成灾难性后果。,第二章 第三节 悬臂体系和联系体系梁桥的构造,山东建筑大学土木学院,87,E N D,山东建筑大学土木学院,88,第三章 混凝土简支梁桥的计算,计算步骤：初拟尺寸计算最不利内力应力、裂缝、强度、刚度和稳定性的验算配筋设计（必要时作尺寸上的调整）。特点：将实际工程中复杂的空间计算问题简化成为适用、简单且满足一定精度的计算。计算内容：主梁、横隔梁和桥面板。,山东建筑大学土木学院,89,第一节 桥面板计算,一、桥面板的力学模型,1、周边支承板：单向受力板 对于其边长比或长宽比（la/lb）等于和大于2的板，近似地按仅由短跨承受荷载的来设计。适用：整体现浇的T梁桥,第三章 第一节 桥面板的计算,山东建筑大学土木学院,90,2、装配式T形梁桥，翼板之间采用钢板联结：悬臂板其桥面板也存在边长比或长宽比la/lb2的关系。3、装配式T形梁桥，采用不承担弯矩的铰接缝联结：铰接悬臂板。,第三章 第一节 桥面板的计算,山东建筑大学土木学院,91,二、桥面板的受力分析1.车轮荷载在板上的分布 沿行车方向 a1=a2+2H 沿横向 b1=b2+2H 式中：H为铺装层的厚度,则：当有一个车轮作用于桥面板上时：p=式中：P汽车的轴重。,第三章 第一节 桥面板的计算,山东建筑大学土木学院,92,2.板的有效工作宽度,行车道板的受力状态,第三章 第一节 桥面板的计算,山东建筑大学土木学院,93,单向板的荷载有效分布宽度,第三章 第一节 桥面板的计算,山东建筑大学土木学院,94,单向板的荷载有效分布宽度,第三章 第一节 桥面板的计算,山东建筑大学土木学院,95,悬臂板的荷载有效分布宽度,第三章 第一节 桥面板的计算,山东建筑大学土木学院,96,三、行车道板的内力计算,1.多跨连续单向板的内力,（1）跨中最大弯矩计算当t/h1/4时（即主梁抗扭能力大者）：当t/h1/4时（即主梁抗扭能力小者）：,式中：h为肋高；M0为把板当作简支板时，由使用荷载引起的一米宽板的跨中最大设计弯矩M0，它是Mop和Mog两部分的内力组合。,第三章 第一节 桥面板的计算,山东建筑大学土木学院,97,Mop为1m宽简支板条的跨中活载弯矩，对于汽车荷载：式中：P轴重应取用加重车后轴的轴重计算；a板的有效工作宽度；l板的计算跨径；冲击系数，在桥面板内力计算中通常为0.3。Mog 为跨中恒载弯矩，可由下式计算：式中g为1m宽板条每延米的恒载重量。,第三章 第一节 桥面板的计算,山东建筑大学土木学院,98,（2）支点剪力计算对于跨径内只有一个汽车车轮荷载的情况，考虑了相应的有效工作宽度后，每米板宽承受的分布荷载如右图所示。则汽车引起的支点剪力为：其中：矩形部分荷载的合力为（以 代入）：三角形部分荷载的合力为（以 代入）,第三章 第一节 桥面板的计算,山东建筑大学土木学院,99,2.铰接悬臂板的内力,用铰接方式连接的T型梁翼缘板其最大弯矩在悬臂根部。,每米宽悬臂板的活载弯矩为：,每米板宽的结构自重弯矩为：,注意，此处l0为铰接双悬臂板的净跨径。,铰接悬臂板计算图示,第三章 第一节 桥面板的计算,山东建筑大学土木学院,100,3 悬臂板的内力,计算根部最大弯矩时，应将车轮荷载靠板的边缘布置，此时b1=b2+H,则结构自重和汽车荷载弯矩值可由一般公式求得：,结构自重弯矩（近似值）：,必须注意，以上所有活载内力的计算公式都是对于轮重为P/2的汽车荷载推得的。,悬臂板计算图示,第三章 第一节 桥面板的计算,山东建筑大学土木学院,101,四、内力组合,1m宽板内力组合,第三章 第一节 桥面板的计算,山东建筑大学土木学院,102,【例2-3-1】,计算T梁翼板所构成铰接悬臂板的设计内力。桥面铺装为2cm的沥青表面处治(容重为23kN/m3)和平均9cm厚混凝土垫层(容重为24kN/m3)，C30T梁翼板的容重为25kN/m3。,T梁横截面图,第三章 第一节 桥面板的计算,山东建筑大学土木学院,103,第二节 主梁内力计算,混凝土公路桥梁的结构自重，往往占全部设计荷载很大的比重(通常占60%90%)，梁的跨径愈大，结构自重所占的比重也愈大。,计算出结构自重值g 之后，则梁内各截面的弯矩M 和剪力Q 计算公式为：,结构自重内力计算图示,一、结构自重效应计算,第三章 第二节 主梁内力计算,