lecture 06 钢筋混凝土和预应力混凝土梁桥.ppt

LECTURE 6,钢筋混凝土和预应力混凝土梁桥 Reinforced concrete and prestressed concrete beam bridge,彭霞 2009 山东交通学院,世界第一悬索桥日本明石海峡大桥Akashi Kaiky Bridge,1998年4月5日，日本明石海峡大桥建成通车。这是一座三跨两铰加劲桁梁式悬索桥，主桥全长3911米，主跨1991米，跨越日本神户市和淡路岛之间的明石海峡。大桥原定设计为公铁两用桥，1985年决定改方案为公路桥。1986年4月举行大桥开工典礼后，经过多次勘测和调查，于1988年5月开始施工，工期长达10年。大桥主跨比英国的恒伯尔桥（主跨径1410米）长581米，从而成为世界上跨径最大的悬索桥。 明石海峡大桥具有以下特点： 1)大桥主跨1991米，全长3991米（跨径中1米的余数是由于阪神大地震所引起的）。采用这样的跨径是为了适应通航要求、桥位处地形地质条件以及两岸的用地状况等。 2）两个主墩建在水深、潮急的设置沉箱基础之上，而两岸庞大的锚碇基础则分别使用了不同的新技术。全部基础均采用最新的抗震设计理论精心设计，以抵抗该地区经常发生的强裂地震。另外，施工中还大量使用了新型低热水泥，以及掺和各种混合料的混凝土。,彭霞 2009 山东交通学院,3）钢结构的桥塔矗立于海面以上297米，结构采取了良好的制风振措施。 4）主缆采用预制平行丝股法架设而成。钢丝束使用了最新的高强镀锌钢丝，其抗拉极限强度高达1800MPa。 5）大桥加劲梁为桁架式，架设时没有干扰桥下日通行量达1400艘的船舶交通。加劲梁已通过风洞试验表明具有足够的抗风强度。 1988年5月正式动工兴建以来，大桥经受住了许多考验，这其中包括1995年1月17日的阪神大地震。大桥原设计为全长3910米，主跨径1990米，但经过大地震后，大桥奇迹般地被延长了1米。特别值得提出的是，在约十年的建设期内该桥没有发生一起重大工程事故。,世界第一悬索桥日本明石海峡大桥Akashi Kaiky Bridge,彭霞 2009 山东交通学院,彭霞 2009 山东交通学院,彭霞 2009 山东交通学院,彭霞 2009 山东交通学院,Bridge Engineering: Homework-1,Peng Xia 2009,彭霞 2009 山东交通学院,StoreBaelt (East Bridge) in Denmark,彭霞 2009 山东交通学院,Humber Bridge,View from south side,彭霞 2009 山东交通学院,Location: Jing-Zhou Highway Main span: 20m First P.C. highway bridge built in China Superstructure; 20m simply supported assembly T-girders Prestressing steel: 5mm high strength steel wires Korovkin anchorages Completed in 1956 Design Highway Planning and Design Institute交通部公路规划设计院, Academy of Highway Sciences, Ministry of Communications 交通部科学研究院设计Constructed by The 1st engineering Bureau, Ministry of Communications,Yabahe Bridge the first prestressed concrete highway bridge built in China,彭霞 2009 山东交通学院,京周公路哑吧河桥位于北京至周口店的公路上，是中国公路上第一座预应力混凝土桥。该桥为跨径20m的装配式简支T梁桥，桥宽净7m，由6片T梁组成；预应力系统采用43丝5高强钢丝束，柯式（K式）锚具，铁皮管道，采用600kN单作用千斤顶张拉；每片T梁的吊装重量为240kN。建桥目的在于取得公路预应力混凝土桥的设计与施工经验，对编制操作规程、推广应用起了促进的作用。于1956年建成通车。由交通部公路规划设计院、交通部科学研究院设计，交通部第七工程局施工。,京周公路哑吧河桥 Yabahe Bridge 中国公路上第一座预应力混凝土桥,彭霞 2009 山东交通学院,预应力混凝土梁桥在本世纪50年代中国即已开始研制，1956年初首先在陇海线新沂河铁路桥上建成了跨度23.9m的简支梁。跨度20m的京周公路桥也于同期建成。这种桥型的最大跨度为浙江省瑞安飞云江桥（跨度为62m，1988年）；1989年建成的开封黄河大桥总长4475.09m，其中有77孔50m简支梁采用连续长度达450m，并按部分预应力混凝土结构设计。,钢筋混凝土和预应力混凝土梁桥 Reinforced concrete and prestressed concrete beam bridge,彭霞 2009 山东交通学院,新沂河桥-中国的第一座铁路预应力混凝土桥。,彭霞 2009 山东交通学院,新沂河桥-中国的第一座铁路预应力混凝土桥。,新沂河桥位于东陇海铁路线上，是中国的第一座铁路预应力混凝土桥。1955年由铁道部铁道科学研究院、铁道部定型设计事务所和丰台桥梁厂对12m后张法预应力混凝土梁进行系统的试验研究获得成功后，铁道部大桥设计事务所据以设计出标准轨距跨度23.9m的预应力混凝土铁路梁，由丰台厂预制，于1956年初架设于新沂河上，桥全长691.7m，分别为2823.9m，采用双梗式T型梁，R40混凝土和柯罗夫金式张拉锚固体系，每束由5660根5钢丝（极限强度p=1200MPa）组成。应用80t双悬臂式架桥机架设。本桥的建成，开创了中国预应力混凝土桥梁工业化大批量的道路，并促进了预应力混凝土技术的迅速发展。现l32m的预应力混凝土梁桥已成为中国铁路上应用最广泛的标准化定型结构,彭霞 2009 山东交通学院,新沂河桥-中国的第一座铁路预应力混凝土桥。New Yihe bridgeFirst P.C. railway bridge built in China,Location: long-hai Railway (East) Main span: 23.9m First P.C. railway bridge built in China Presetressing steel f5 high strength steel wires with Korovkin anchorages II girders superstructure, erected by 800kN cantilever crane completed in 1956 Designed and constructed by Major Bridge Engineering Bureau, Ministry of Railways Manufactured by Fengtai Bridge Factory, Ministry of Railways,彭霞 2009 山东交通学院,瑞安飞云江桥 Feiyunjiang Bridge,飞云江桥位于浙江省瑞安县，跨飞云江。是中国最大跨度的预应力混凝土简支梁桥。桥全长1721m，分跨为1851+562+1435(m)，最大跨度62m，梁高2.85,高跨比1/21.75；混凝土,R60；桥面宽13m，由5片主梁构成，翼缘宽2.5m，安装后下翼缘间设置12cm厚底板，形成4横箱截面。每片梁重2200kN，用3000kN架桥机安装，日架两片；并采用预应力混凝土打入桩，施工速度甚快，全桥施工时间仅2.5年。于1988年10月建成通车。 浙江省交通设计院设计，铁道部大桥工程局施工。,彭霞 2009 山东交通学院,Feiyunjiang Bridge,Location: Luian, Zhejiang Prov. Main span: 62m P.C. simply supported girder bridge with largest span in China Box girder with 4 cells Completed in Oct. 1988 Designed by Design Highway Planning and Design Institute of Zhejiang province , constructed by Major Bridge Engineering Bureau, Ministry of Railways,彭霞 2009 山东交通学院,开封黄河大桥 Kaifeng Bridge over Yellow River,Location: Kaifeng, Henan Prov. Main span: 50m The extra large highway bridge over Yellow River Superstructure: 7750m+3120m P.C. simply supported T-girders Substructure: 2.20m boring piles foundation Length of the continuous deck: 450m Completed in 1989 Designed by Highway Planning, Survey and Design Institute of Henan Prov. Constructed by Highway Engineering Bureau (局)of Henan Prov.,彭霞 2009 山东交通学院,Kaifeng Bridge over Yellow River,开封黄河大桥位于河南省开封市西北，为一跨越黄河的特大公路桥。桥全长4475.09m，共108孔，其中77孔为跨径50m预应力混凝土简支T型梁，其余31孔跨径为20m。桥宽18.5m：机动车道12.3m，非机动车道人行道两侧各3.1m。下部结构为单排双柱式墩，220cm大直径钻孔灌注桩基础。该桥是继洛阳、郑州黄河大桥建成后的又一座同类型的梁桥，在吸取这些桥梁的设计、施工经验的基础上，进一步优化设计，降低造价并缩短工期。该桥主要技术特征：上部T梁采用部分预应力A类构件设计，中墩盖梁改为预应力混凝土结构，桥面连续长度增至450m等。于1989年建成。 河南省交通规划勘察设计院设计，河南省交通公路工程局施工。,彭霞 2009 山东交通学院,Pulandian Bay Bridge,Location: Dalian, Liaoning Prov. Main span: 50m Large span P.C. simply supported bridge Superstructure: 1650m fish belly-type girders Substructure:2m boring piles foundation,Completed in Sept. 1990 Designed by Communication Survey and Design Institute of Liaoning Prov. Constructed by the 13th Engineering Bureau, Ministry of Railways; the 1st Harbour Engineering Bureau, Ministry of Communications,彭霞 2009 山东交通学院,普兰店海湾桥 Pulandian Bay Bridge,普兰店海湾桥位于辽宁省大连市，在沈大高速公路上，为一由较大跨度的预应力混凝土简支梁桥组成。桥全长1026m，宽25m，分列两幅，上下部结构分开，中设2m宽分车带。主桥为16孔50m鱼腹式简支梁，跨中梁高2.6m，高跨比合1/19.2，端部梁高1.6m，腹板厚0.16m，每片梁重1080kN，采用浮吊安装。主桥墩为双柱式墩身，2m钻孔灌注桩，承台采用预制安装得以避免水下施工困难。于1990年9月竣工。 辽宁省交通勘测设计院设计，铁道部第十三工程局，交通部第一航务工程局施工。,彭霞 2009 山东交通学院,黄石长江大桥 Huangshi Bridge over Yangtze River,Location: Huangshi, Hubei Prov. Main span: 245m 162.5+3245+162.5(m) P.C. continuous box girder rigid frame bridge Length of main span holds Chinas largest and worlds second place at present Substructure: Double wall steel cofferdam with boring piles foundation Completed in Designed by Highway Planning and Design Institute, Ministry of Communications Constructed by China Road Bridge Corp.,彭霞 2009 山东交通学院,钢筋混凝土和预应力混凝土梁桥 Reinforced concrete and prestressed concrete beam bridge,1 主梁为主要承重结构 2 预应力混凝土结构分为全预应力（全压、不拉）和部分预应力（不超过规定拉应力或裂缝宽度） 3 装配式梁桥与整体式桥梁各自的优缺点比较； 装配式梁桥：可在工厂或工地预制，节省模板，无需支架，可与桥梁墩台平行施工，质量有保证；需要吊装机械；整体性较差； 整体式梁桥：整体性好；需要支架，施工质量控制难度大，施工时间长（只能在桥梁墩台完成后施工，养护还需一段时间）,彭霞 2009 山东交通学院,Reinforced concrete and prestressed concrete beam bridge,1 beam is the main loading structure 2 classification: According to prestress degree, there are 2 types: fully prestressed concrete structure( no tensile stress ) Partially prestressed concrete structure（no more than required tensile stress or required crack width） 3 analyzing the advantage and disadvantage of prefabricated beam bridge and integral beam bridge,彭霞 2009 山东交通学院,General picture of beam superstructure T girder bridge,栏杆- hand railing 泄水管drain pipe 桥面铺装 bridge deck pavement 端横隔梁end diaphragm 中横隔梁 middle diaphragm 伸缩缝expansion joint 主梁 main girder 相邻桥跨结构adjacent superstructure 人行道 pedestrian way 支座 bearing,General picture of beam superstructure T girder bridge,hand railing drain pipe bridge deck pavement end diaphragm middle diaphragm expansion joint main girder adjacent superstructure pedestrian way bearing,彭霞 2009 山东交通学院,钢筋混凝土梁式桥有那些特点？其适用性怎样？ 优点：可就地取材、工业化施工、耐久性好、适应性强. 整体性好美观等优点. 缺点：自重大、就地现浇施工工期长、施工受季节影响大。 适用性：适用于中、小跨径的桥梁。 2. 预应力混凝土梁式桥有那些特点？其适用性怎样？ 答：预应力混凝土梁式桥除上述钢筋混凝土梁式桥的优点外还有： 能有效的利用现代高强度材料，减小构件截面，显著降低自重所占全部设计荷载的比重，增大跨越能力，并扩大混凝土结构的适用范围。 与钢筋混凝土梁式桥相比，一般可节省钢材30-40，跨越更大，节省更多。 预应力混凝土梁式桥在使用荷载下不出现裂缝，提高结构的耐久性。 混凝土预应力技术的采用，为现代装配式结构提供最有效的接头和拼装手段。 适用性：预应力混凝土梁式桥适用于大，中跨径的桥梁。,彭霞 2009 山东交通学院,4 Analyzing characteristics of reinforced concrete beam bridge and its application. Answer : 1) advantage Local materials Industrialized construction Good durability Strong adaptability Good integrality Beauty 2) Disadvantage Itself heavy long construction period while cast in place Construction strongly influenced by season its application -small and medium span bridge,彭霞 2009 山东交通学院,5 . Analyzing characteristics of prestressed concrete beam bridge and its application. Answer 1) advantage prestressed concrete beam bridges not only have the same advantages of reformed concrete beam bridge and also have other advantages; use effectively of modern high-strength materials, reduce component cross-section, reduce significantly in weight percentage proportion of the full design load, increase span ability and expand the scope of application of concrete structures. save steel get higher stiffness because of no cracks or less crack, improve the durability of the structure. provide the most effective means of joint and assembled for modern assembly-type structure 2) Disadvantage require high strength of steel and concrete need a set of special tensioning equipment and anchorage and master the complex technology of construction 3) its application -major and medium span bridge,彭霞 2009 山东交通学院,The main types girder bridge and its main application,彭霞 2009 山东交通学院,梁桥的主要类型及其适用情况 The main types girder and its main application,按承重结构的截面型式划分 板桥-矩形截面、双向受力、挖空、异形截面 肋板式梁桥-横截面内肋形结构（主要T梁） 箱形梁桥-横截面内封闭的箱子 按承重结构的静力体系 简支梁桥-单跨、静定体系；易于工厂化施工； 连续梁桥多连续，超静定体系；温度、支座变位产生附加内力；负弯矩的代偿功能使梁高变小、跨越能力增大。行车条件好。 悬臂梁桥静定结构；悬臂根部的负弯矩使跨越能力有所增大。,彭霞 2009 山东交通学院,Reinforced concrete and prestressed concrete beam bridge,1 beam is the main loading structure 2 main types of reinforcement concrete beam bridge (homework) 1) According to prestressed degree, there are 2 types: ordinary reinforced (reinforcement) concrete beam bridge prestressed concrete beam bridge * fully prestressed concrete beam bridge ( no tensile stress ) *Partially prestressed concrete beam bridge （no more than required tensile stress or required crack width） 2) According to construction method prefabricated beam bridge integral beam bridge 3) According to section shape of main loading structure Slab section beam bridge Ribbed plate