内蒙古大学《桥梁工程》讲义02钢筋混凝土和预应力混凝土梁桥-7其他体系桥梁

1、第七章 其他体系桥梁第一节 悬臂和连续体系梁桥的类型和一般特点一、悬臂和连续体系梁桥的各种类型b.双悬臂锚跨带挂梁的多孔悬臂梁桥c.单悬臂锚跨和挂梁组成的三跨悬臂梁桥d.T形刚构桥（现一般不用）e.连续梁恒载弯矩图：相同的情况下，简支梁跨中M最大，悬臂体系和连续体系支点负弯矩的卸载作用，使跨中正弯矩值减小，而且材料用量也较简支梁桥少。活载方面：图b中孔布载，跨中最大正弯矩与简支梁一样。图c活载对于中间孔只按较小跨径的简支挂梁产生正弯矩，比简支梁小得多。对T形刚构和连续梁桥也产生同样的效果。与简支体系相比较，其他体系的桥可减小跨度内的主梁高度，从而减轻自重。对超静定的连续梁桥加大靠近支点附近的梁

2、高，做成变截面梁，能进一步降低跨中的设计弯矩。图中看出支点梁高（1.5m 2.5m 3.5m）弯矩（800KN.m 460KN.m 330KN.m）看出支点梁高从1.53.5m，M比等梁高降低一半多。其他体系桥的特点：1、悬臂、连续梁桥因为支点处存在负弯矩，可以使跨中正弯矩减小。2、悬臂、连续梁桥的弯矩图面积小，导致材料用量少。3、连续梁支点截面变大的目的： 进一步减小跨中设计弯矩对恒载引起截面内力影响不大确保通航要求抵抗支点处剪力4、简支梁和悬臂梁：静定体系内力不受基础不均匀沿降的影响连续梁：超静定体系基础不均匀沿降引起梁内附加内力5、悬臂梁桥和连续梁桥与多孔简支梁桥比较，从立面上来说，在桥

3、墩上只需设置一排沿桥墩中心布置的支座，减小桥墩尺寸。6、从运营条件上，连续体系比简支悬臂都优越。（伸缩缝少）7、悬臂梁桥和连续梁桥，支点负弯矩的存在，梁上缘受拉，造成构造复杂。8、施工较简支梁桥复杂。第二节 钢混凝土悬臂和连续体系梁桥的构造和设计计算要点一、一般构造1、主要尺寸的拟定（悬臂梁桥）单孔双悬梁桥：a.悬臂伸入路堤，减去桥台，但要设置搭板（抗拉支座）b.采取的截面：T形，箱形多跨悬臂梁桥：a.主孔跨径l：通航要求，地质，地形条件来决定。b.不受以上条件限制时，按弯矩包络图面积最小来确定边孔与中孔的跨径划分。c.抗拉支座的设置。 d.截面：T形，箱形。2、主要尺寸的拟定（连续梁桥）从桥

4、梁美学上看：奇数孔布置较好。连续孔数一般很少超过主跨，常25孔一联，联与联的衔接处，象简之梁桥一样，通过两个支座支承在一个桥墩上。孔径划分原则：边跨与中跨跨中弯矩趋近于相等。3、截面型式配筋特点1.悬臂梁桥和连续梁桥的受力特点：在跨中承受正弯矩，在支点附近抵抗较大的负弯矩，因此，在进行截面设计时往往要加强截面底部的混凝土受压区。2.图275a 带马蹄形的T形截面。图b 梁肋底部没局部宽度的翼板，其宽度与厚度沿梁长可随负弯矩的数值而改变。3.箱型截面的特点：整体性强，抗扭刚度大，适用于大跨径桥梁图a单箱单室，适用于窄桥图b单箱单室截面，将人行道和行车道分二层布置。图c多室箱形截面：（1）.可以用

5、两侧的人行道挑梁来支承较宽的人行道结构，这样可减小箱梁本身宽度。（2）.顶板按行车道要求来设计，底板可尽量薄些。（3）.梁肋的间距要适当，使顶板的跨径不致过大，这样使翼板和肋共同受力。（4）.根据内力的分布，顶、底、腹板都可以改变厚度的。（5）.在顶板和肋板连接处设承托。图d 顶板采用预制装配式微弯板。4.悬臂梁桥在支点附近加大梁肋厚度，增设梁肋下缘翼板的主梁构造。为了适应向支点逐渐增大的负弯矩和剪力要求，采取了三种措施：（1）.增大梁高，hh；（2）.加厚梁肋，；(3).增设渐拓宽的下缘翼板。5.变高度梁的梁底曲线可以做成：圆弧线、抛物线、正弦曲线、折线等。6.悬臂梁和连续梁配筋（1）.主要

6、特点：受力主筋的布置要满足正负弯矩的要求（2）.在悬臂部分和支点附近是负弯矩区，主筋布在梁的顶部；跨中主筋布在底部，因为正弯矩；在正负弯矩的过渡区，顶底部都布置适量的钢筋。（3）.抵抗主拉应力的斜筋，根据受力要求弯折。（4）.对跨中主筋密集的部位，在支点负弯矩区，设加强钢筋网。7.牛腿（1）.常将悬臂端和挂梁端的局部构造称为牛腿。（2）.因为梁的互相搭接，中间设置传力支座来传递较大的竖直和水平反力，所以，梁高减小到梁高的一半，这样，牛腿就成了上部结构中的薄弱部位。（3）.对牛腿构造上的处理：梁肋局部加宽，并设置端横梁，配置密集的钢筋。图a 凹角处主拉应力迹线密集，应力集中现象严重。图b 改进后

7、的牛腿，可以看出，避免这种尖锐的凹角，就能缓和应力集中。为改善牛腿的受力，尽量减小支座的高度。图c 牛腿的构造型式：斜筋N1N3是牛腿的主要钢筋：基本沿主拉应力方面布置；尽量靠近凹角转折处。水平筋N4：承受负弯矩，支座水平力。沿牛腿端部下弯的竖向筋N5：相当于加粗的箍筋。为承受主拉应力和减少裂缝；在牛腿的纵向水平附加钢筋和钢箍要适当加密。二、设计计算要点（一）、恒载1.验算截面一般选取56个。2.一般利用各截面的内力影响线来计算截面内力和绘制影响线：静定的悬臂体系：内力影响线为多段直线形，分段计算，然后求和。 （图面积乘以图形心处的影响线竖标来表示所欲计算的内力值）超静定的连续梁：利用现成的公

8、式、图表。 等截面： 变截面： 这时可利用等截面内力影响线图来计算（1）.恒载内力需要计入恒载集度沿梁长的变化（变动幅度在10%范围内时，按均布荷载计算，取最大集度与最小集度的平均值）（2）.恒载集度变化的情况下，利用影响线求恒载内力也比较方便。（3）.内力影响线呈多段直线形，以影响线的转折点为界来分段计算，最后求和。（4）.图呈曲线时：把图分成若干小段，每一小段近似作直线处理，然后计算。如果影响线是直线时，不论图的形状如何，都用图面积乘以图形心处的影响线竖标来表示所欲计算的内力值。（二）、活载、内力影响线上按最不利活载位置布置活载，就可求得截面的控制内力值，对有正负区段的内力影响线，对正，负

9、区段加载，以求出正，负两个内力值。、利用等带荷载来计算活载内力：当在两段或两段以上的同号影响线上加载时，其中产生较大内力值的一段采用基本等带荷载，其他梁段采用不计加重车时的等带荷载。、计算各主梁活载内力时，与简支架一样，也要计入荷载的横向分布，也就是确定主梁的m。、因为悬臂梁和连续梁与简支梁的力学体系不用，所以荷载横向分布系数m的求法也不同。1、T形或I形截面主梁（1）.荷载位于支点，用“杠杆原理法”计算m。（2）.荷载位于跨中（悬臂梁桥的锚固孔），用“偏心压力法”或“G-M法”。（3）.对悬臂和联系体系中的悬臂部分和连续梁跨，不同于简支梁，故引入纵向刚度修正系数 纵向修正系数的引入：我们知道

10、跨中的荷载横向分布取决于结构纵向刚度与横向刚度之间的关系，引入一个非简支体系的纵向刚度修正系数，来近似考虑因体系不同对荷载横向分布带来的影响（在这里体系改变不引起横向刚度的变化）。以跨中挠度来表示刚度的特性：= =1作用于简支体系跨中时的跨中挠度=1作用于非简支体系跨中时的跨中挠度 荷载作用于不同体系的悬臂桥时：为了计算与简支梁相对应的跨中挠度，在悬臂受里特性不损坏的情况下，作出如图2714的假想计算图式。（这时与简支梁相对应的跨径应取=2）（表271列出了图所示值） 悬臂连续体系窄桥和宽桥的划分标准： 1.66窄桥（偏心压力法算）1.66 宽桥（用GM法算）（此时，用系数修正后的刚度参数，查

11、表）2、箱形截面主梁（闭口箱形薄壁截面梁要精确计算必须用薄壁杆件结构力学）（1）.横向一排车的总重KP，偏心的作用在梁上，这时，箱梁受力分两种情况：对称荷载KP产生平面弯曲：弯曲正应力：；弯曲剪应力：扭矩=产生扭转：扭转剪应力；约束扭转正应力；剪应力；奇数正应力与剪应力（2）.设计经验，钢混凝土或者预应力混凝土箱形截面的抗扭刚度很大，扭转引起的应力比平面弯曲引起的应力小的多；横隔板制约箱壁不易发生畸变，因而畸变应力更小，可忽略不计；一般中，大跨径箱梁桥的恒载内力比活载内力大的多，所以活载扭转应力占总应力的比重就更小了。在实际的设计中，就可避免复杂的扭转应力而采取一些近似的方法。（3）.图内对直

12、线箱形截面的桥常采用以下的近似方法来计算荷载内力。经验估算法：对具有一定厚度箱壁且有横隔板加劲的箱形梁，忽略畸变应力；将活载偏心作用：约束扭转正应力，扭转剪应力。估计活载对称作用下：平面弯曲正应力的15%；剪应力的5%即： 弯矩 剪力 修正偏心压力法求活载内力增大系数 计算出设计活载（汽+人），验算活载（挂或履）产生的最大和最小的内力值 再与恒载内力组合 确定出各截面的控制内力值 绘制内力包络图一般还要计算纵截面上由恒载和局部活载引起的横向弯曲内力。方法可用常用的一些方法。（三）、牛腿的计算（实质是对预先设计好的牛腿尺寸和配筋进行强度验算）计算步骤： 牛腿截面内力 竖截面a-b的验算 最弱截面

13、验算（拉应力最大的截面）（为最弱截面倾角）45斜截面抗拉验算 R作用下总斜拉力： 第三节 预应力混凝土T型刚构桥一、结构类型、分为跨中带剪力铰的和跨内设挂梁的两种基本类型1、带铰的T型刚构桥（超静定结构）特点：只传递剪力不传递水平力、弯矩a图 常用多跨布置图式（如果在靠岸跨搭支架容易，则将岸边一侧的悬臂在支架浇注，然后向河中悬臂浇注）b图 全桥由对称的T板组成，采用搭板c图 在边跨的端部平衡重，这样可以增大中跨的跨径d图 在桥台上伸出了固端梁来连接2、带挂孔的T型刚构桥（静定结构）特点：消除了钢筋混凝土结构的短处，能充分发挥T型悬臂在运营和施工中受力一致的特点。与带铰的T型刚构桥相比：（1）受

14、力准确 （2）构造简单 （3）可加快施工进度缺点：除了悬臂施工的机器设备，还要预制和安装拱梁的设备。带挂梁的T构：（1）以偶数T构单元与挂梁配合布置最为简单合理。（因为：两侧的恒载对称，墩柱中无不平衡的弯矩）（2）一般的多跨桥梁采用尺寸统一的T构和挂梁，简化设计和施工。二、构造特点（一）纵、横截面型式和主要尺寸1、预应力混凝土T构桥的横截面型式，梁底线型等基本与普通钢筋混凝土T构相似，但它采用标号高的混凝土和高强预应力钢筋（单向，双向，三向）2、表2-7-2中列出了支点处的梁高，腹板的取值，跨中梁高一般为支点梁高的1/51/2，挂梁跨径30m以下梁高2m以下3、预应力混凝土箱横向预应力筋的采用

15、：加大翼板的高度，从而减小底板尺寸，减小下部结构尺寸4、箱形梁的横截面一般构造尺寸如图2-7-225、预应力混凝土悬臂体系梁桥，桥面较宽时采用分离式的箱形截面：（1）箱梁的留出空隙（2）对空隙的处理： 一种是中设分车带差缝，这样使两箱独自受力；一种是用桥面板集整成整体受力（相比：前者更有利）。（二）预应筋的布置1、预应力筋划分： 直筋：一部分在接缝的端面某锚固，一部分在悬臂端部锚固弯筋：一般要先平弯（到承托或腹板的位置，再竖弯，在承托或腹板中锚固）2、对带铰的T构，悬臂部分不能出现正负异号的弯矩，则在梁的底部也配适当的纵向预应力筋。4、纵向预应力筋布置的方法（1）明槽法（较少采用）需将桥面板向

16、下加厚做成锚固齿板。在桥面板顶面留出凹槽-预应力筋放在槽内-张拉锚固-浇注明槽砼明槽法的优缺点： 优穿束方便；无需压浆工艺 缺明槽砼未受预应力；自重大；易开裂（2）暗管法适用于将较多力筋分批下弯锚于接缝处腹板上。优缺点 优力筋在受预应力的砼内，保护好；自重小 缺工艺要求严格；预留孔道要求准确、顺直；间距不大的密集孔道在施工中易串孔漏浆（三）非预应力筋，按构造配置第四节 预应力混凝土连续梁桥与普通钢筋混凝土连续梁桥相比：充分发挥高强材料的特性；增进结构轻型化；增大跨径；有效的避免混凝土开裂，特别是避免负弯矩区的桥面板开裂。与预应力混凝土T构相比：下部结构受力和构造简单；节省材料；变形和缓；伸缩缝

17、少；刚度大；行车平稳；超载能力大；养护方便。连续梁桥的力学特点：二次力：结构因各种原因产生变形，在多余约束处将产生约束力，从而引起结构附加内力。产生次内力的外界原因： 预应力墩台基础沉降温度变形徐变与收缩采用悬臂法分段施工：墩桥临时固结悬臂端浇注完毕拆除临时固结设置永久支座一、结构类型（图2-7-29）1、可设计成等跨，不等跨；等高和不等高2、为什么预应力混凝土连续梁在孔径布置和截面设计等方面可供选择的范围比钢筋混凝土桥大得多？（答：预应力筋在结构内部起到调整内力的作用）二、构造特点（一）纵、横截面形式和主要尺寸截面形式： T形，I字形：适用于中等跨度 箱形：适用于大跨度和用顶推法施工的桥梁（

18、二）预应力的布置预应力筋的布置方式，与施工方法与预应力筋的种类有密切关系。a顶推法施工，直线型预应力筋上、下通束使截面接近轴心受压，抵抗顶推中的正负弯矩顶推完成后，再在跨中的底部和支点的顶部加局部预应力筋有时在跨中顶部和支点附近的底部设置局部的临时束，待顶推完后拆除b先简支后连续的施工方法c、d曲线形预应力筋布置e整根曲线形通束锚固于梁端的布置方式第五节 预应力混凝土斜拉桥一、组成： 斜索（对主梁起弹性支撑作用；水平分力提供水平预压力）塔柱主梁二、优缺点1、有了斜索支承，主梁弯矩减小，材料省；2、借斜索的预拉力可以调整主梁的内力，使之分布均匀合理；能将主梁做成等截面梁，便于施工；3、斜索的水平分力给主梁提供水平预压力，提高梁的抗裂性，充分发挥高强材料的特性；4、结构轻巧，适用性强；5、建筑高度小；6、与悬索桥相比，竖向刚度及抗扭刚度较强，抗风稳定性好，用钢量小，钢索的锚固装置较简单；7、便于采用悬臂法施工，施工安全可靠