同济大学混凝土梁式桥

同济大学桥梁系 xxx 桥梁与道路结构 混凝土梁式桥 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 同济大学桥梁系 叶爱君 桥梁与道路结构 混凝土梁式桥 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 同济大学桥梁系 叶爱君 桥梁与道路结构 混凝土梁式桥 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 同济大学桥梁系 叶爱君 桥梁与道路结构 混凝土梁式桥 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 同济大学桥梁系 叶爱君 桥梁与道路结构 混凝土梁式桥 预应力混凝土的基本材料 高强度和高性能混凝土 高强度预应力钢筋 普通钢筋 一般不低于40号 收缩量要小 又要易于浇筑施工 添加外加剂 高强度钢丝钢铰线热轧低合金钢筋 同济大学桥梁系 叶爱君 桥梁与道路结构 混凝土梁式桥 2 板桥 肋梁桥 T梁桥 和箱梁桥 1 板桥 承重结构是矩形截面的钢筋混凝土或预应力混凝土板 特点 构造简单 施工方便 建筑高度小 力学性能 位于受拉区的混凝土材料不能发挥作用 反而白白增加了结构自重 跨度稍大时就显得笨重而不经济 只在小跨径桥梁中使用 板桥横截面 应用 交通部标准图中 1 5m 8 0m共8种跨径为装配式实心板截面 6m 13m共3种跨径为装配式空心板截面 8m 16m共4种跨径为装配式预应力空心板截面 先张法 同济大学桥梁系 叶爱君 桥梁与道路结构 混凝土梁式桥 2 肋梁桥 T梁桥 整体式T形截面 装配式T形截面 特点 在横截面内形成明显肋形结构 梁肋与顶部的桥面板结合在一起作为承重结构 肋与肋之间的混凝土得到了很大程度的挖空 因此显著减小了结构自重 力学性能 有利于承受单向弯距 正 而不利于承受双向弯距 正 负 对于仅受正弯距作用的简支梁 既充分利用了扩展的混凝土桥面板的抗压能力 又有效地发挥了集中布置在梁肋下部的钢筋的抗拉能力 应用 跨径13 15m的简支梁桥大多采用装配式T梁 标准图中 跨径10 20m采用钢筋混凝土T梁 25 40m采用预应力混凝土T梁 跨径25 60m悬臂或连续梁桥也有采用肋部或底部加宽的T梁 同济大学桥梁系 叶爱君 桥梁与道路结构 混凝土梁式桥 3 箱梁桥 横截面呈一个或几个封闭的箱形 特点 截面除了梁肋和上部翼缘板板外 在底部还有扩展的底板 因此提供了能承受正 负弯距的足够的混凝土受压区 另外 在一定的截面面积下能获得较大的抗弯刚度 而且抗扭刚度也特别大 因此在偏心的活载作用下各腹板的受力较均匀 应用 箱形截面适用于较大跨度的悬臂和连续梁桥 也可用来修建全截面参与受力的预应力混凝土简支梁桥 但钢筋混凝土简支梁桥不宜采用 箱形梁桥横截面 同济大学桥梁系 叶爱君 桥梁与道路结构 混凝土梁式桥 3 简支梁桥 连续梁桥和悬臂梁桥 1 简支梁桥 使用最广泛 构造最简单的梁式桥 特点 主梁在支点处断开 两端设支座 相邻桥孔各自单独受力 但桥墩上需设置相邻简支梁的共两排支座 简支梁属于超静定结构 结构内力不受地基变形等影响 适用于地基较差的地区 因此 简支梁桥最易设计为各种标准跨径的装配式结构 使用性能 线路在竖向会产生折角 影响行车平顺 桥面连续可改善 适用跨径 简支梁设计主要受跨中正弯距控制 跨径增大时 跨中恒载和活载弯距急剧增加 因此跨度太大不经济 施工也困难 钢筋混凝土简支梁桥的经济合理跨径在20m以下 而预应力混凝土简支梁桥在40m以下 简支梁桥恒载弯距 同济大学桥梁系 叶爱君 桥梁与道路结构 混凝土梁式桥 2 连续梁桥 梁式桥恒载弯距比较 简支梁梁体在支点上连续 在荷载作用下 支点负弯距的卸载作用显著减小了跨中弯距 因此 连续梁桥可以减小跨内主梁的高度 从而降低工程数量和结构自重 具有较大的跨越能力 受力特点 同济大学桥梁系 叶爱君 桥梁与道路结构 混凝土梁式桥 连续梁桥是超静定结构 墩台基础的不均匀沉降会使梁内产生不利的附加内力 次内力 因此 连续梁桥通常在地基较好的场合采用 加大靠近支点附近的梁高从而做成变截面梁时 能进一步降低跨中的设计弯距 三跨连续梁桥主梁惯矩变化的影响举例 与多跨简支梁相比 连续梁桥的桥墩上只需布置一排支座 从而可相应减小尺寸 同济大学桥梁系 叶爱君 桥梁与道路结构 混凝土梁式桥 结构刚度大 变形小 动力性能好 主梁变形挠曲线平缓 有利高速行车 连续梁桥的突出优点 同济大学桥梁系 叶爱君 桥梁与道路结构 混凝土梁式桥 3 悬臂梁桥 在连续梁的零弯距处设置可以自由转动的铰而形成的静定结构 梁式桥恒载弯距比较 力学性能上 悬臂梁优于简支梁 也是静定结构 适用于地基不良地区 具有支点负弯矩对跨中