混凝土桥设计与构造ppt课件.ppt

2020 3 28 2 1 1砼梁桥设计与构造 桥梁系 陆萍 一 混凝土梁式桥的主要类型及其特点 梁桥受力变形示意图 梁式桥的主要承重结构是梁 受弯 截面最大应力 材料容许应力 材料强度 截面弯矩 截面形状尺寸 结构体系 施工方法 建筑材料 梁桥的跨越能力主要取决于结构体系 建筑材料及截面形式 另外 还与施工方法有关 1 钢筋混凝土梁式桥和预应力混凝土梁式桥 钢筋混凝土的组成 1 钢筋混凝土梁桥的特点 钢筋混凝土梁桥的优点 就地取材 耐久性好 可塑性强 装配式结构的工业化程度高 整体性好 结构刚度大 变形小 噪声小 钢筋混凝土梁桥的缺点 难以克服 开裂 自重大 受拉时 钢筋可以有相当大的弹性变形 而混凝土的极限弹性变形很小 拉力稍大便会发生脆性断裂 裂缝过大会使钢筋遭受锈蚀 必须加以限制 一般为0 2 0 3mm 承载能力大部分消耗于结构自重 限制了其跨越能力 裂缝宽度的限制使得钢筋混凝土结构无法利用高强度材料减轻自重 中 小桥桥梁数量多 工程量大 因此 钢筋混凝土桥在桥梁工程中仍占有重要地位 2 预应力混凝土梁桥的特点 预先储存了压应力的新型混凝土材料 基本原理 以混凝土为支承而张拉钢筋 从而使钢筋在预先受拉的同时使混凝土预先受压 以抵消外荷载所产生的拉应力 延缓或避免出现裂缝 全预应力混凝土 部分预应力混凝土 2020 3 28 6 普通钢筋砼梁桥 混凝土强度低 小于C40 钢材强度低 150 250MPa 带裂缝工作 耐久性低现浇或预制施工强度低 自重大施工简单 安全中小桥梁 20m 预应力混凝土梁桥 高强混凝土 C40以上 高强钢筋 钢绞线 钢丝 不开裂 全截面工作施工方法更多样自重相对较轻预应力工艺要求高跨越能力大 300m 受力特点分类 简支 悬臂 连续 T构 连续刚构 简支 连续 悬臂 2020 3 28 8 跨径布置 86 5 4 138 156 174 104 5 共8跨 挂孔长35m 桥宽21m 墩柱高48m 62m 根部梁高分别为11m和8m 带铰T构 铰复杂 少用 带挂梁T构 力学性能 行车平顺性差 2020 3 28 9 连续刚构 墩梁固结 梁体连续 柔性高墩 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 支点负弯矩的存在 使跨中正弯矩显著减小 降低主梁高度 减少自重 2020 3 28 11 一 简支梁桥 正弯矩结构 适合T形截面静定结构 不受温度变化 混凝土收缩徐变影响 无附加内力不受地基变位影响 适于较差地基各孔单独受力 便于预制 架设 费用较省 经济指标好 12 2020 3 28 13 2020 3 28 14 二 悬臂梁桥 悬臂梁桥 简支梁桥梁体伸长 越过支点与邻跨搭接或铰结组成的桥跨结构即为悬臂梁桥 悬臂梁桥一般至少三跨 利用悬臂端的自重负弯矩对锚跨跨中正弯矩产生有利的卸载作用 2020 3 28 15 特点 一般为静定结构 不受地基沉降的影响 无附加内力产生 适用于地基较差情况 与同跨简支梁桥相比 跨中正弯矩显著减小 受力较为合理 同比布载 弯矩图包围面积小于简支梁桥 受力更为经济 多跨桥 中间墩上设置单排支座 节省桥墩体积 2020 3 28 16 锚跨布载 与同跨简支梁桥受力无异 负弯矩结构 梁顶容易开裂 采用钢筋砼结构较为困难 预应力结构较好 挂梁处需设置牛腿 伸缩缝装置 断缝移至跨度内 缝没减少 行车条件仍较差 构件不易实现标准化 需采用现浇施工 2020 3 28 17 牛角沱嘉陵江大桥 建于1966年 总长600 56米 2020 3 28 18 2020 3 28 19 1890年苏格兰520m福斯湾 Forth 悬臂桁架桥 加拿大魁北克大桥177m的悬臂支承着195m长的中间段构成主跨 2020 3 28 20 旧庄河一号桥是中国铁路上首次采用悬臂拼装法施工的预应力混凝土桥 全长106m 主跨为24 48 24 m 铰接悬臂梁 中跨跨中设独特的预应力混凝土剪力铰 边跨梁端采用特殊设计的制动支座和预应力混凝土锚柱与桥台连接 以承受正负支点反力和横向水平力 主梁为变截面单室箱梁 2020 3 28 21 三 连续梁桥 梁体连续通过支点 一跨受力 其他各跨均受影响 超静定结构 受地基位移影响大 对地基要求较高 支点负弯矩对跨中正弯矩产生有利卸载作用 可减小截面尺寸 节省材料 恒载内力与施工方法密切相关 2020 3 28 22 多跨一联 减少接缝数量 但联长加大 伸缩缝构造复杂 可采用悬臂施工 顶推施工法等 工艺技术较成熟 工程质量容易控制 墩台上设置单排支座 减小墩台工程量桥面无接缝 主梁变形和缓 行车平顺 常采用变截面箱梁 2020 3 28 23 变高不等跨连续梁桥 等高等跨连续梁桥 V墩连续梁桥 云南六库大桥 L 154m 1991年 连续 南京长江二桥北汊桥 L 90 3 165m 90m 2001年 连续 2020 3 28 26 V墩连续梁 弯矩削峰 等高 等跨连续梁桥 简支 变连续梁桥 2020 3 28 27 四 预应力砼T型刚构 结构形式 带铰T构 相邻悬臂通过剪力铰相连 恒载下为静定 活载作用为超静定 悬臂端由于混凝土徐变产生的下挠不易控制 剪力铰构造复杂 现很少使用 2020 3 28 28 带挂梁T构 静定结构 受力明确 不受外界环境影响 接缝较多 不利高速行车 T形单元尽量对称一致 使恒载对称偶数个T 奇数个挂梁 组成静定结构由于箱梁端部要设置挂梁 在箱梁端部须设置牛腿 纯负弯矩结构 与悬臂施工受力接近一致 2020 3 28 29 牛腿 2020 3 28 30 跨径布置 86 5 4 138 156 174 104 5 共8跨 挂孔长35m 桥宽21m 墩柱高48m 62m 根部梁高分别为11m和8m 2020 3 28 31 2020 3 28 32 乌龙江桥 2020 3 28 33 五 连续刚构桥 连续刚构在T型刚构基础上 将主梁连续并与薄壁桥墩固结而成 梁体连续使跨中产生正弯矩 削弱了悬臂根部负弯矩 取消了挂梁 总体刚度增大 且桥面连续 平顺性好 2020 3 28 34 连梁 连刚受力比较 随薄壁墩高的增加 连续梁与连续刚构的恒载 活载弯矩基本一致随墩高的增加 墩对主梁根部的嵌固作用迅速减弱 而退化成仅起支承作用 随墩高的增加 主梁内轴力迅速减小从本质上 连续刚构属于连续梁的范畴 2020 3 28 35 重庆石板坡长江大桥复线桥 2020 3 28 37 重庆嘉华大桥主跨252m 边跨138m 重庆石板坡复线桥 主跨330m 2020 3 28 38 北盘江特大桥全长1261m 跨径布置 82 5 220 290 220 82 5预应力混凝土斜腿刚构 主墩空心薄壁墩 最大墩高170m 2020 3 28 39 沅陵沅水桥 2020 3 28 40 LavanttalBridge 2020 3 28 41 2020 3 28 42 2020 3 28 43 小结 各体系受力各有千秋 没有不好的结构 只有不合理的设计内力调整方法 静定体系 调整各孔跨径长度比 调整弯矩零点超静定体系 调整截面抗弯刚度比 梁高 壁厚等 调整梁体支承方式 单点支承 多点支承 调整预筋线形 位置改变施工方法合理评估次内力 2020 3 28 44 2020 3 28 45 三跨连续梁桥主梁惯矩变化的影响举例 2020 3 28 46 次内力 超静定预应力混凝