桥 梁 工 程 教 材.doc

2012-04 桥梁工程-02409 桥 梁 工 程 教 材桥梁工程目录1. 桥梁工程名词解释.第02页2. 桥梁工程与道路工程、隧道工程的关系.第34页3. 桥梁工程总复习题.第34页4. 桥梁工程教案.第43页5. 东南大学考试试题.第82页6. 公路工程常识.第86页7. 附示意图.第87页 图书编号 ISBN 7-114-521-5 编辑单位：临汾公路分局 长安大学 公路学院 中国路桥（集团）总公司桥梁工程名词解释【桥梁的基本组成部分：1.上部结构：是线路中断时跨越障碍的主要承重结构，包括桥跨结构（梁）和桥面构造两大部分；2.下部结构：指支座以下的支撑结构，包括桥墩、桥台、基础，桥台与路堤相连接抵御路堤土压力，防治土塌落。3.支座 4.附属设施【净跨径：设支座桥梁为相邻两墩、台身顶内缘之间水平净距。对不设支座为上下部结构相交处内缘间的水平距离【总跨径多孔桥梁中各孔净跨径的总和反映宣泄洪水能力【计算跨径：对设支座，为相邻支座中心的水平距离，对不设的，为上下部结构相交面之中心间水平距离【标准跨径：对梁式桥、板石桥以两桥墩中线之间桥中心线长度，拱式桥和涵洞以净跨径为主【桥梁全长：桥长。有桥台的桥梁为两岸桥台翼墙尾端间距离，无桥台为桥面系行车道长度【桥下净空：满足通航的需要和保证桥梁安全而对上部结构底缘以下规定的空间界限【桥梁建筑高度：上部结构底缘至桥面顶面的垂直距离。不得大于容许建筑高度（线路定线确定桥面高程与通航净空界限顶部高程之差）【桥面净空：桥梁行车道、人行道上方应保持的空间界限【低水位：枯水季节最低水位 【高水位：洪水季节河流中最高水位 【设计水位：桥梁设计中按规定设计洪水频率计算所得的高水位 【通航水位：各级航道中，能保持船舶正常航行水位【桥梁体系分类梁式桥主梁受弯 拱桥主拱受压 刚构桥构件受弯压缆索承重缆索受拉 组合体系几种受力的组合【桥梁的主要类型（基本构件受力）1.梁式桥：最古老、最普遍、最实用的结构体系。主要受力特点：竖向荷载作用下无水平反力。主要优点：施工方便，对地基承载力要求不高，技术成熟。主要缺点：跨度小2.拱式桥 力特点：竖向荷载作用下，桥墩台承受水平推力。主要优点：水平推力可减小拱圈的弯矩作用，外型美观，跨越能力大 主要缺点：对地基要求严格。3.刚架桥：梁或板和立柱或竖墙整体结合在一起的刚架结构受力特点：竖向荷载作用下，梁部主要受弯，柱脚处有水平力，受力状态介于梁桥和拱桥之间。优点：建筑高度可比同跨度梁桥小，有利于减少路堤土方，增加桥下净空。 缺点：施工困难。4.吊桥（悬索桥）：主要承重结构为索缆，结构自重轻，跨度大。5.组合体系桥：几个不同的受力体系的结构组合而成的桥梁。如斜拉桥：由承压的塔，受拉的索和受弯的梁组成【桥梁的其它分类 按用途：公路桥、铁路桥、人行桥、管道桥、水路桥等 按跨越障碍：跨河桥、跨谷桥、跨线桥、高架桥等 按材料：木桥、石桥、钢桥、（预应力）钢筋混凝土桥、以及各种形式的组合桥 按结构形式：梁桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥、刚架桥等 按桥梁的平面形状：直线桥、斜桥、曲线桥 按通道位置：上承式、中承式、下承式【桥梁设计基本原则：1.技术先进2.安全可靠3.适用耐久4.经济5.美观6.环境保护和可持续发展安全可靠：（1）强度和稳定性方面具有足够安全储备。（2）防撞栏杆等具有足够强度。（3）抗震；河床易变迁的河道，设导流设施；船舶撞击。（4）交通繁忙桥梁，照明设施，交通标志等。适久耐用：（1）保证100年基准期内正常使用（2）桥面宽度满足当前以及以后规划年限内交通辆（3）控制变形和裂缝（4）考虑环境对耐久性的影响（5）排洪和通航要求（6）两端方便车辆和行人的进入和疏散，不产生交通堵塞（7）方便各种管线的搭载经济：（1）应遵循因地制宜，就地取材，方便施工（2）造价和使用年限内养护费用最少（3）地质、水文条件好，桥梁长度较短（4）能促进当地经济发展，吸引更多桥梁通过【桥梁平面设计：确定桥位，尽量选择在河道顺直，水流稳定，地质良好的河段上【桥梁纵断面设计：包括确定桥梁总跨径，桥梁分孔，桥道高程、桥上和桥头引道纵坡及基础埋置深度【流水净空：桥面设计高程不得低于按设计水位计算桥面最低高程和按设计最高流冰水位计算桥面最低高程。【通航净空：保证桥下安全通航，通航孔桥跨结构下缘的高程应高出自设计通航水位算起的净空高度【桥梁基本建设程序分为前期工作和正式设计两步骤【桥梁设计方案比选：1.明确各种高程的要求2.桥梁分孔和初拟桥型方案草图 3.方案初筛4.详绘桥型方案5.编制估算或概算6.方案选定和文件汇总【桥梁作用的定义:引起桥涵结构反应的各种原因.直接作用:车辆、结构自重等 间接作用:地震、徐变等,其效应与结构特性有关【设计三大步：确定结构计算模式、选定荷载、结构分析计算 【我国目前的公路设计规范划分：永久作用、可变作用、偶然作用永久作用：结构使用期间,其量值不随时间变化或其变化值与平均值相比可忽略不计的作用可变作用：结构使用期间,其量值随时间变化且其变化值与平均值相比不可忽略的作用 汽车荷载：由车辆荷载和车道荷载两部分组成，车道荷载由均布荷载和集中荷载两部分组成 汽车冲击力：车辆以一定速度过桥时，由于动力影响，桥梁实际产生的活载应力和变形大于按活载静重计算所得的结果，这种动力效应常称为冲击作用 人群荷载其它可变作用：汽车离心力、制动力、汽车引起土侧压力、风荷载流水压力和冰压力、温度作用，支座摩阻力【在计算时，汽车荷载作为计算荷载，挂车或履带车作为验算荷载【荷载横向分布系数：表示某根主梁所承担的最大荷载是各个轴重的倍数（通常小于1）【公路桥涵结构设计理论:采用以可靠度理论为基础的概率极限状态设计法设计,该体系规定了桥涵结构的两种极限状态:承载能力极限状态和正常使用极限状态 承载能力极限状态：设计是以塑性理论为基础正常使用极限状态：设计师以弹性理论或弹塑性理论为基础，涉及构件抗裂、裂缝宽度和挠度三方面验算。其作用效果组合：短期效应组合和长期效应组合【桥面铺装： 常用铺装类型：普通水泥混凝土 防水混凝土 沥青混凝土 沥青表面处治 泥结碎石 混合型沥青混凝土桥面铺装由粘层、防水层、保护层、沥青面层【桥面防水层的类型 洒布薄层沥青或改性沥青，其上撒布一层砂，经碾压形成沥青涂胶下封层；涂刷聚氨脂胶泥、环氧树脂、阳离子乳化沥青、氯丁胶乳等高分子聚合物涂胶；铺装沥青或改性沥青防水卷材，以及浸渍沥青的无纺土工布等做法【桥面横坡形成方法：做法：盖梁顶设横坡（最常用三角垫层 行车道板做成倾斜面（减重，构造复杂）通过支座高度变化形成【桥面伸缩装置： 保证桥跨结构在气温变化，活载作用，混凝土收缩与徐变等影响下按静力图式自由变形，不产生附加力，需要使桥面在两梁端之间以及在梁端与桥台背墙之间设置横向伸缩缝。【伸缩缝的类型.锌铁皮伸缩缝.梳形钢板伸缩缝.条形橡胶伸缩缝【人行道与安全带 人多人行道0.75米+0.5米的倍数人少安全道，0.50.75米 高度0.250.4米做法：现浇与桥面连成整体预制做成配件，现场组合安装【混凝土梁式桥从承重结构横截面形式分：板桥，肋梁桥，箱形梁桥【混凝土梁式桥从受力特点分：简支梁 连续梁 悬臂梁桥【混凝土桥按施工方法分：整体浇注式：整体性好，用于城市桥梁和斜弯桥。 预制装配式：工厂化生产，施工方便快捷。 装配式结构块件划分方式：纵向竖缝纵向水平缝横向竖缝【梁桥的优点 就地取材 工业化施工 耐久性好 适应性强整体性好 美观 养护费用少【桥板：优点：建筑高度小，适用于桥下净空受限制的桥梁。制作方便，架设方便。但是跨径不宜过大。【整体式简支板桥： 适用范围常用在10米左右跨径、不规则桥梁 截面形式实心板、矮肋板、空心板施工方法整体现浇【装配式简支桥板：横截面形式有实心板和空心板。适用于中小跨径公路桥梁装配式板桥板块之间必须采用横向连接构造，以保证板块共同承受荷载。常用有企口混凝土铰连接和钢板焊接连接 简支梁桥构造【整体式简支T形梁桥 适用范围:城市立交桥优点:整体性好,刚度大,便于复杂形状制作梁高:(1/81/16)L 肋宽:(1/61/7)h 不小于16厘米肋宽变化时其过度段长度不小于12倍肋宽【装配式简支T形梁桥：主要优点1）可采用高强钢筋，节约钢材20%40% 2）预加应力大幅度提高梁的抗裂性和耐久性 3）利用高标号水泥，减小截面尺寸，梁自重轻，增大跨越能力。4）全截面受压，提高梁刚度【常用桥面板（翼缘板）横向连接有焊接接头和湿接接头常用横隔梁横向连接：钢板焊接连接 扣环连接【组合梁桥：I形组合梁桥 箱形组合梁桥【箱形梁：横截面呈一个或几个封闭的箱形。优点：1.能够承受正负弯矩作用；2.抗扭刚度大，不易扭转失稳；3.便于双层车道布置；4.适用于大跨径桥梁截面形式：1.单箱单室2.单箱多3.多箱单室4.多箱多室悬臂体系梁桥：【悬臂梁桥：结构类型：不带挂梁的单孔双悬臂梁桥和带挂梁的多孔悬臂梁桥 力学特点:静定体系.由于支点负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩大大减小 由于弯矩图面积的减小，跨越能力增大体系形式：双悬臂、单悬臂、双悬臂加挂孔、T形刚构缺点行车条件不好悬臂长度可适当加大，但不可超过中跨长度0.5倍【T形钢构桥：将悬臂梁桥的墩柱与梁体固结后便形成带挂梁或带铰的结构，称为形刚构桥与简支梁相比,跨越能力大分类及力学特点：.带挂梁的形刚构（静定结构 悬臂施工，无体系转换 施工高程易于控制 无需大吨位支座装置）.带铰的形刚构（超静定结构 合拢时高程控制较高 通过剪力铰传递力）剪力铰:只传递竖向力,不传递水平力和弯炬,构造较复杂连续体系梁桥【预应力混凝土连续梁桥：1.等截面连续梁桥 力学特点:跨径不大时,支点负弯矩与跨中正弯矩差值不大.构造特点:等跨布置:跨径主要取决于经济分孔和施工设备条件. 不等跨布置:边跨:中跨=0.60.8适用范围:中等跨径,4060米 立面布置以等跨径为宜适用于有支架施工 逐孔架设施工 移动模架施工以及顶推法施工 2.变截面连续梁桥 力学特点:跨径较大时(70m),主梁支点截面负弯矩比跨中截面正弯矩大很多,采用变截面,优点:减小跨中设计弯矩;梁高变化与受力相适应;适应支点处剪力很大的要求;外形美观;适合悬臂施工 适用范围:主梁跨径达70米及以上;适合悬臂浇注和悬臂拼装两种施工【连续钢构桥：1.竖直双肢薄壁墩2.竖直单薄壁墩3.V形墩适用于大跨、高墩结构。主梁保持连续，这样既保持连续梁无伸缩缝、行车平顺，又保持T构不须设大吨位支座优点，同时避免连续梁。但连续钢构对地基要求高。【箱形截面：1.顶板2.底板3.腹板【预应力筋布置：1.纵向预应力（主要受力钢筋）腹板、顶、底板2.横向预应力（保证桥梁横向整体性） 顶板3.竖向预应力（提高截面抗剪能力）腹板【桥面板的力学模型 桥面板的作用直接承受车轮荷载、把荷载传递给主梁分类：单向板 双向板 悬臂板 铰接板【对于装配式T形桥梁，1.采用钢板连接则桥面板可简化为悬臂板2.采用不承担弯矩的铰接缝联接则简化为铰接悬臂板【荷载横向分布计算方法分类：1.杠杆原理法2.偏心压力法3.铰接板（梁）法4.刚接梁法5.比拟正交异性板法杠杆原理法：忽略主梁之间横向结构的联系作用，用于计算荷载位于靠近主梁支点的荷载横向分布系数，此时主梁的支承刚度远大于主梁间横向联系刚度偏心压力法（刚性横梁法）：计算荷载横向分布使用于桥上具有可靠的横向联结。前提：1.汽车荷载作用下2.忽略主梁抗扭刚度修正偏心压力法：1.推演中做了横梁绝对刚性和忽略主梁抗扭刚度两项假定，导致边梁结果偏大，中梁偏小；2.修正时考虑主梁的抗扭刚度，有效避免了边梁计算结果偏大铰接板法：假定各主梁除刚体位移外，还存在截面本身的变形,应计入悬臂端的弹性挠度刚接梁法：适用条件：1.翼缘板间刚性连接的肋梁桥2.整体式板桥3.荷载作用在跨中 基本假定：连接缝处传递剪力和弯矩 假定各主梁间除传递剪力外，还传递弯矩比拟正交异性板法：将由主梁、连续的桥面板和多横隔梁所组成的梁桥，比拟简化为一块矩形的平板【横隔梁内力计算：加强结构的横向联系 保证全结构的整体性 受力特点：受力接近与弹性地基梁 影响面的正负纵向位置基本一致 影响面值从跨中向端部逐渐减小【桥梁挠度产生原因有永久作用挠度和可变荷载挠度【预拱度取值:按结构自重和1/2可变荷载频遇值计算的长期挠度值之和.【:对于钢筋混凝土及预应力混凝土梁式桥,用可变荷载频遇值计算的上部结构的跨中最大竖向挠度,不应超过L/600,L为计算跨径.对于悬臂体系,悬臂端点的挠度不应超过L/300,L为悬臂长度【连续桥梁施工方法：1.有支架施工法2.逐孔施工法3.悬臂施工法4.顶推施工法【悬臂体系和连续体系梁桥的施工方法1.满堂支架现浇2.简支变连续3.逐跨施工现浇、拼装4.顶推施工5.悬臂施工现浇、拼装【挂篮对称平衡悬臂浇筑法施工：阶段1：在主墩上悬臂浇筑混凝土 阶段2边跨合龙 阶段3：中跨合龙 阶段4拆除合龙段挂篮 阶段5：上二期恒载【剪力滞（剪滞效应）：宽翼缘箱形截面梁受对称垂直力作用时，上下翼缘正应力沿宽度方向分布式不均匀的实际受力：正应力腹板处最大，向两侧递减 研究剪力滞的意义1.采用适当方法，计算截面最大（最小）正应力，确定钢筋面积2.布置钢筋时，按应力分布规律分配，以保证结构安全，防止产生裂缝【翼缘有效宽度法1.截面内力计算2.翼缘宽度折减3.按折减后等效截面计算应力并配置钢筋【剪滞效应规范折减方法：1.简支梁和连续梁各跨中部梁段，悬臂梁中间跨的中部梁段：2.简支梁及连续梁支点，悬臂梁悬臂段：3.当梁高 时，翼缘有效宽度取实际宽度.4.预应力混凝土梁计算预加力引起的应力时，其轴向力部分按全宽计算，偏心部分按有效宽度计算。5.对超静定结构进行作用效应分析时，可取实际宽度计算【连续梁桥恒载内力计算必须考虑施工过程中的体系转换，不同的荷载作用在不同的体系上1.满堂支架现浇施工 所有恒载直接作用在连续梁上2.简支变连续施工 一期恒载作用在简支梁上，二期恒载作用在连续梁上3.逐跨施工 主梁自重内力图，应由各施工阶段时的自重内力图迭加而成4.平衡悬臂施工 分清荷载作用的结构 体现约束条件的转换 主梁自重内力图，应由各施工阶段时的自重内力图迭加而成5.顶推施工 顶推过程中，梁体内力不断发生改变，梁段各截面在经过支点时要承受负弯矩，在经过跨中区段时产生正弯矩 施工阶段的内力状态与使用阶段的内力状态不一致 配筋必须满足施工阶段内力包络图主梁最大正弯矩发生在导梁刚顶出支点外时最大负弯矩 与导梁刚度及重量有关导梁刚接近前方支点前支点支撑在导梁约一半长度处【T形截面有效宽度规定1.内梁的有效宽度取下列三者中的最小值对于简支梁，取计算跨径的1/3。对于连续梁，各中间跨正弯矩区段，取该计算跨径的0.2倍；边跨正弯矩区段，取该跨计算跨径的0.27倍；各中间支点负弯矩区段，取该支点相邻两计算跨径之和的0.07倍相邻两梁的平均间距。（b+2bh+12hf),此处b为腹板宽度，bh为承托长度，hf为受压区翼缘悬出板的厚度。当hh/bh1/3时，上式bh应以3hh代替，hh为承托根部厚度。2 外梁翼缘的有效宽度取相邻内梁翼缘有效宽度的一半，加上腹板宽度的1/2，再加上外侧悬臂板平均厚度的6倍或外侧悬臂板实际宽度两者中的较小者。3.预应力混凝土梁计算预加力引起的应力时，其轴向力部分按全宽计算，偏心部分按有效宽度计算。4.对超静定结构进行作用效应分析时，可取实际宽度计算。 连续梁桥荷载横向分布计算【等代简支梁法 基本原理：将连续或悬臂体系的梁换算成跨径相等的简支梁，然后利用修正刚性横梁法计算各梁的荷载横向分布系数。基本步骤：1.按照集中荷载P1作用下跨中挠度相等的原则计算等代梁的抗弯惯矩系数Cw 2.按照集中扭矩T1作用下跨中扭转角相等的原则计算等代梁的抗扭惯矩系数3.做等截面等代简支梁，取其抗弯惯矩和抗扭惯矩分别为 ，然后利用修正偏心压力法求解各梁的荷载横向分布系数 4.对箱形截面，可假想地从各室顶、底板中点切开，使之变为由n片T形梁（或I字形梁）组成的桥跨结构，然后用上述方法求解各梁的横向分布系数。对箱形截面，由于其是一个整体构造，截面设计及配筋时宜按整体考虑，所以引入荷载增大系数，用其乘以车道荷载，做为整个箱形截面梁承受的荷载。【超静定次内力计算1、产生原因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(或称二次力)2.连续梁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 【静定结构在预应力作用下的特点1.初预矩和力筋的线形一致2.混凝土预压力和力筋张拉力大小相等，方向相反3.钢筋混凝土预压力的作用点连线叫压力线。压力线和力筋线形重合4.无支座反力，无次内力超静定结构预加力的作用多余约束处因限制梁自由变形而产生反力，因此反力而引起的梁体内力称为次内力【预应力次内力概念：超静定结构因各种强迫变形（预应力、徐变、收缩、温度及基础沉降）而在多余约束处产生的附加内力，统称次内力或二次内力【预应力混凝土简支梁在预加力作用下只产生自由挠曲变形和预应力偏心力矩而不产生次力矩。连续梁因存在多余约束，限制梁体自由变形，不仅在多余约束力处产生垂直次反力，而且在梁体产生次力矩，总力矩：M总=Mo+M【等效荷载法 基本原理：把预应力束筋和混凝土视为相互独立的脱离体，预加力对混凝土的作用可以用等效荷载代替 基本假定：1.预应力钢筋的摩阻损失忽略不计（或按平均分布计入）2.预应力钢筋贯穿构件全长3.索曲线近似按二次抛物线变化，且曲率平缓符号规定：偏心距向上为正，向下为负，荷载向上为正，向下为负计算步骤1.求解初预矩（不考虑多于约束的影响）2.求解等效荷载3.根据等效荷载求解截面内力，即总预矩4.求解截面次预矩M次=M总-M初【初预矩与总预矩将等效荷载作用在基本结构上可得初预矩将等效荷载直接作用在连续梁上可得总预矩如果等效荷载直接作用在连续梁上支反力等于0，此时为吻合束只有改变预应力束曲率半径或梁端高度才能改变总预矩【线性转换只要保持束筋在超静定梁中的两端位置不变，保持束筋在跨内的形状不变，而只改变束筋在中间支点上的偏心距，则梁内的混凝土压力线不变，总预矩不变作用：在不改变结构内混凝土压力线位置的条件下调整力筋合力线的位置，以适应结构构造上的要求【吻合束：按实际荷载作用下的弯矩图线形作为束曲线线形，便是吻合束的线形，此时外荷载被预加力正好平衡【吻合索：调整预应力束筋在中间支点的位置，使预应力筋重心线线性转换至压力线位置上，预加力的总预矩不变，而次力矩为零。 次力矩为零时的配束称吻合索结论：按外荷载弯矩图形状布置预应力束及为吻合束吻合束有任意多条 徐变次内力计算的换算弹性模量法【徐变、收缩理论 收缩与荷载无关 徐变与荷载有关收缩、徐变与材料、配合比、温度、湿度、截面形式、护条件、混凝土龄期有关【徐变变形：在长期持续荷载作用下，混凝土棱柱体继瞬时变形以后，随时间增长而持续产生的那一部分变形量，为徐变变形【徐变应变：单位长度的徐变变形称为徐变应变，表示为徐变变形量与棱柱体长度之比【瞬时应变：又称弹性应变，指初始加载的瞬间所产生的变形量与棱柱体长度 之比【徐变系数：徐变系数是自加载龄期t0后至某个t时刻，棱柱体内徐变应变值与瞬时应变值之比【徐变次内力：当超静定混凝土结构的徐变变形受到多余约束的制约时，结构截面内将产生附加内力，工程上将此内力称为徐变次内力【混凝土变形过程 收缩 弹性变形 回复弹性变形 滞后弹性变形 屈服应变【收缩徐变的影响：结构在受压区的徐变和收缩会增大挠度； 徐变会增大偏压柱的弯曲，由此增大初始偏心，降低其承载能力； 预应力混凝土构件中，徐变和收缩会导致预应力的损失； 徐变将导致截面上应力重分布。对于超静定结构，混凝土徐变将导致结构内力重分布，即引起结构的徐变次内力。混凝土收缩会使较厚构件的表面开裂【混凝土徐变系数表达 三种理论：1.老化理论：不同加载龄期的混凝土徐变曲线在任意时刻，其徐变增长率相同。2.先天理论：不同龄期的混凝土徐变增长规律都一样。3.混合理论：兼有上述两理论的里理论为混合理论。老化理论符合早期加载情况，先天理论符合后期加载情况 结构因混凝土徐变引起的变形计算【基本假定:1.不考虑钢筋对混凝土徐变的约束作用2.混凝土弹性模量为常数3.线性徐变理论【静定结构可以满足应力不变的条件1.一次落架结构可以直接按该式计算 2.分段施工结构要考虑各节段应力是分多次在不同的龄期施加的【超静定梁徐变次内力计算方法：1.狄辛格方法2.扩展狄辛格方法3.换算弹性模量法4.以上述理论为基础的有限元法【结构因混凝土徐变引起的次内力计算1.计算变形时次内力为未知数，必须通过变形协调条件计算2.计算有两种思路：微分平衡、积分平衡【连续梁内力调整措施1.最好的办法是在成桥后压重2.通过支承反力的调整将被徐变释放【地基沉降计算方法规定：1.墩台均匀总沉降值为2.0根号L。2.相邻墩台均匀总沉降值1.0根号L【温度变化对结构的影响产生的原因：常年温差、日照、砼水化热常年温差：构件的伸长、缩短；连续梁设伸缩缝 拱桥、刚构桥结构次内力日照温差：构件弯曲结构次内力； 线性温度场次内力非线性温度场次内力、自应力【温度梯度：指当桥梁结构受到日照温度影响后，温度沿梁截面高度变化的形式。【受非线性温度梯度超静定结构，总的温度应力包括自应力和次应力。【温度次内力：结构因受到自然环境温度的影响将产生伸缩或弯曲变形，当这个变形受到多余约束时，便会在结构内产生附加内力，工程上称此附内力为温度次内力【温度自应力：结构在非线性温度梯度影响下产生挠度曲变形时，因梁要服从平截面假定，致使截面内各纤维层的变形不协调而互相约束，从而在整个截面内产生一组自相平衡应力，为温度自应力【刚架桥特点:由于采用墩梁固结的构造,使之既可省掉昂贵的支座装置,又可在施工中不用进行体系的转换;特别是在恒载条件下,桥墩两侧梁体结构的受力状态接近平衡,桥墩接近中心受压,主梁以受弯为主【门式钢架桥：优点:台身与主梁固结,省掉了主梁与桥台之间的伸缩缝,改善了桥头行车的平顺性,又提高了结构的刚性.竖向荷载作用下,可以利用固结端负弯矩部分地降低梁的跨中弯矩,从而达到减小梁高的目的. 主要用于中小跨度的跨线桥或跨河桥，建筑高度小,可改善纵坡和减少路堤土石方. 缺点：1.薄壁台身(或立柱)除承受轴向压力外,还承受横向弯矩,并且在基脚处还产生水平推力.因此,必须要求有良好的地基条件,或者采用较深的基础和特殊的构造措施来抵抗水平推力的作用. 2.基脚无论采用固结或者铰结构造,都会因预应力、徐变、收缩、温度变化以及基础变位等因素,而产生较大的次内力 .3.当基脚采用铰接构造时,可改善基底受力状态,使地基应力趋于均匀,但铰构造复杂,当铰支承修建在河水中或被接线路堤掩埋时.不仅施工困难,而且易于腐蚀,难以养护和维修. 4.角隅节点(台身与主梁连接处)的截面承受较大负弯矩,因此节点内缘的混凝土会产生很高的压应力,而节点外缘的拉应力虽然由钢筋来承担,但此处的主拉应力往往也会使角隅截面产生劈裂的裂缝.因此应设置钢筋给以加强 .5.宜采用有支架施工.【门式钢架桥形式：1.两铰立墙式 2.两铰立柱式3.重型门式【斜腿刚架桥：由一对斜置的撑杆与梁体固结后来承担车辆荷载的桥梁. 优点 :(1)主跨相当于一座折线形拱桥,其压力线接近于拱桥的受力状态,斜腿以受压为主,比门式刚架的立墙或立柱受力更合理,故其跨越能力更大;(2)通过调整边中跨比,可使两端支座成为单向受压铰支座而不向上翘起.从而改善行车条件,恒载作用下边跨对主跨的跨中弯矩也能起到卸载作用,有利于将主跨的梁高减薄.(3)斜腿下端的铰支座一般坐落在岸边的坚硬岩石上或桥台上,不被水淹土埋,便于施工维护. 缺点 :(1)主梁与斜腿相交处的横隔板使此处梁截面产生较大的负弯矩峰值,使得此处预应力钢筋密集,构造复杂. (2)预加力、徐变、收缩、温度变化等因素使斜腿刚架桥产生次内力,受力分析复杂.(3)斜腿与地面成4050度角,施工困难. 截面形式：随跨径的增加而采用板式 梁式 箱型 柱脚支撑方式：固定支撑 铰支撑 基础：由于刚构桥为有推力的桥，基础需具有足够的抗水平位移能力。在坚硬地基上可选用扩大基础的浅基础；深基础可采用群桩基础、沉井基础和沉箱基础【全无缝式连续钢构桥：除将桥墩与主梁固结,桥台也与主梁固结.全桥范围内没有伸缩缝.对温度引起的变形量依靠桥台台后的特殊构造和在一定范围内的路面变形来吸收,故其跨径和桥梁全长都不能太大.优点:省掉了支座和伸缩缝,减少了维修,同时解决了桥头跳车的弊端.主要类型：1.桩柱式整体桥台2.扩大基础式整体桥台【桥梁支座的作用：将作用在上部承载结构的各种荷载传递到墩台上；保证结构在荷载、温度、混凝土收缩和徐变等因素作用下自由变形，不产生附加内力，使上、下部结构的实际受力符合设计结构的静力计算图式。【对桥梁支座的要求：必须有足够的承载能力和适应梁体变形的能力具备便于安装、养护、维修和更换的特点【常用支座：1. 简易垫层支座：简易垫层支座主要用于标准跨径小于5m的涵洞。这种支座直接将梁或板的端部支承在几层油毛毡或石棉做成的简易垫层上，垫层压实后的厚度不应小于10mm，这种支座变形能力很差。为避免墩、台顶受压开裂或拉裂，墩、台顶前缘削成斜角，在梁、板底部和墩、台顶内部增设12层钢筋网2. 橡胶支座：优点:构造简单、加工方便、造价低、结构高度小、安装方便、使用性能良好 分类:1.板式橡胶支座2.四氟滑板式橡胶支3.球冠滑板式橡胶支座4.盆式橡胶支座板式橡胶支座：由数层薄橡胶片与薄钢板镶嵌、粘合、压制而成。上部结构的竖向荷载通过固定在桥跨结构的上支座板转递给支座。无固定支座与活动支座之分。有较大的剪切变形以满足上部结构的水平位移。有良好的弹性，以适应梁端的转动。变形机理：（1）不均匀弹性压缩实现转动；（2）剪切变形实现水平位移 聚四氟乙烯滑板式橡胶支座：在普通板式橡胶支座上按照支座尺寸大小粘贴一层厚24mm的聚四氟乙烯板，除具有普通板式橡胶支座的竖向刚度与压缩变形，且能承受垂直荷载及适应梁端转动外，还能利用聚四氟乙烯板与梁底不锈钢板间的低摩擦系数，使桥梁上部结构水平位移不受限制。此外，这种支座还可在顶推、横移等施工中作滑板使用。桥梁球冠圆板式橡胶支座:一种改进后的圆形板式支座,其中间层橡胶和钢板布置与圆形板式橡胶支座完全相同.球冠圆板式橡胶支座的特点是在平面上各向同性，以球冠调节受力状况，它不但适用于一般桥梁，也适用于各种布置复杂、纵横较大的立交桥和高架桥。在坡度35%的范围内，梁可直接搁置在支座上，而无需附加额外的构造措施，对不同的坡度要求，可通过球冠半径加以调整。 盆式橡胶支座：钢构件与橡胶组合而成的新型桥梁支座。具有足够的竖向刚度以承受垂直荷载，能将上部结构的反力可靠地传递给墩台。 由聚四氟乙烯板与钢板间的滑动提供水平位移量。 由承压橡胶块承受荷载，并依靠其变形保证桥跨结构在支点处的转角。 盆式橡胶支座具有承载能力大、水平位移量大、转动灵活等特点，适用于支座承载力为1000KN以上的大跨径桥梁。 盆式橡胶支座分固定支座与活动支座。活动盆式橡胶支座由上支座板、聚四氟乙烯板、承压橡胶块、橡胶密封圈、中间支座板、钢紧箍圈、下支座板以及上下支座连接板组成。组合上、中支座板构造或利用上下支座连接板即可形成固定支座【特殊功能支座：1.球形钢支座2.拉力支座3.抗震支座【支座的布置：布置原则:有利于墩台传递纵向水平力,有利于梁体的自由变形 布置方式:1.对于坡桥,将固定支座布置在高程低的支座上.2.对于简支梁桥,每跨布置一个固定支座,一个活动支座;对于多跨简支梁,一般把固定支座布置在桥台上,每个墩上布置固定活动支座各一个. 3.对于连续梁桥及桥面连续的简支梁桥,一般在每一联设置一个固定支座,并将之设置在靠近温度中心,以使全梁的纵向变形分散在梁的两端,其余设置活动支座. 4.对于悬臂梁桥,锚固孔一侧布置固定支座,一侧布置活动支座,挂孔支座布置与简支梁相同简支梁桥:对于装配式空心板梁和T梁，现通常选用板式橡胶支座形成“浮动结构”体系连续梁桥，一般在每一联的一个墩或台上设置一个固定支座，其它墩台均设置活动支座。悬臂梁桥的锚固孔一侧设置固定支座，一侧设置活动支座。在锚固孔与挂孔结合的牛腿处设置支座，其设置方式一般与简支梁桥相同，有时，也可在挂孔上均设置固定支座。斜桥: 在斜桥的支座布置中需注意使支座位移的方向平行于行车道中心线弯桥: 在弯桥上，可根据结构朝一固定点沿径向位移的概念或结构沿曲线半径的切线方向定向位移的概念确定。【板式橡胶支座设计计算内容：1、确定支座的平面尺寸2、确定支座的厚度3、验算支座的偏转情况4、验算支座的抗滑稳定性【安装橡胶支座应注意：支座中心尽可能对准上部构造计算中点。为防止支座受力不均匀，应使上部结构底面及墩台顶面不仅保持表面清洁和粗糙，而且都能与支座接触面保持水平和紧密结合，以增加接触面摩阻力而避免相对滑动，必要时先铺一层水灰比不大于0.5的1:3水泥砂浆垫层【悬臂体系和连续体系桥梁施工方法：1.逐孔施工法（落地支架施工和移动模架施工）2.节段施工法：将每一跨结构划分若干节段，采用悬臂浇筑或者悬臂拼装，然后进行体系转换。3.顶推施工：在桥一岸或两岸开辟预制场地，分阶段预制梁身，然后用千斤顶施力，推进梁段【拱桥上部结构：主拱圈 拱上建筑。下部结构：桥墩 桥台 基础【拱桥的受力特点 承重结构：主拱 支承处不仅产生竖 向反力，还产生水平推力，从而使拱主要受压优点1.跨越能力大；2.能充分做到就地取材,与混凝土梁式桥相比,可以节省大量的钢材和水泥；3.耐久性好，养护、维修费用小；4.外形美观；5.构造较简单，有利于广泛采用。缺点：1）是有推力的结构，而且自重较大，因而水平推力也较大，增加了下部结构的工程量，对地基 要求也高；2）由于水平推力较大，在连续多孔的大、中桥中，为防止一孔破坏而影响全桥的安全，需要采取较复杂的措施，或设置单向推力墩，增加了造价；4）上承式拱桥的建筑高度较高。当用于城市中立交及平原地区时,因桥面高程提高,使两岸接线长度增长,或者使桥面纵坡增大,既增加了造价又对行车不利.【拱桥的主要组成：根据行车道的位置，拱桥可以分成：上承式、下承式和中承式三种类型【拱桥类型：1.简单体系拱桥：可以做成上承式，中承式，下承式，均为有推力拱。（无铰拱、两铰拱、三铰拱）2.组合体系拱桥：在拱式桥跨中，行车系与拱组合，共同受力。同样，组合拱可以做成上承式、中承式和下承式。常用的有以下几种形式：无推力的组合体系拱有推力组合体系拱.3.拱片桥【上承式拱桥：1.普通上承式拱桥：板拱、板肋拱、肋拱、双曲拱、箱形拱等。2.整体上承式拱桥：桁架拱桥和刚架拱桥（进一步减轻了结构自重,增强了桥梁结构的整体性,充分发挥装配式桥梁工业化程度高,施工进度快等优点,扩大了拱桥的使用范围） 桁架拱桥：又称拱形桁架桥,是一种有水平推力的桁架结构,桁架拱片、横向联结系和桥面组成.桁架拱片由上、下弦杆、腹杆、和实腹段组成 钢架拱桥：上部结构由刚架拱片、横向联结系和桥面系组成。主要承重结构刚架拱片一般由跨中实腹段的主梁、空腹段的次梁、主拱腿（斜撑）、次拱腿构成。【拱桥中拱铰设置：1.按两铰拱或三铰拱设计的主拱圈2.按构造要求需要采用两铰拱或三铰拱的腹拱圈3.需设置铰的矮小腹孔墩,即将铰设在其与顶梁和底梁的连接处4.在施工过程中为消除或减小主拱圈的部分附加内力时需设置临时的拱铰。拱铰的类型主要有：弧形铰、铅垫铰、平铰、不完全铰及钢铰等【拱桥的总体布置:拟订结构体系及结构形式;拟订桥梁的长度、跨径、孔数、拱的主要几何尺寸、桥梁的高度、墩台及基础形式和埋置深度、桥上及桥头引道的纵坡等.(1)确定桥梁长度:泄洪需要 与路堤连接需要(2)分孔:结合结构体系和施工条件,选择单孔或多孔;多孔分孔时,考虑通航要求,经济分孔,地形地质条件等因素.(3)确定设计高程桥面高程:纵断面设计控制,考虑排洪、航道等级等因素拱顶底面高程:桥面高程-拱顶建筑高度起拱线高程:由失跨比要求确定基础底面高程:根据冲刷深度、地基承载力等因素确定(4)矢跨比的确定：拱桥设计的主要参数之一。主拱矢跨比必须根据地形、地质、水文、路线标高和桥梁结构型式等各方面因素综合考虑决定。【不等跨连续拱桥处理办法：1.采用不同矢跨比2.采用不同拱脚高程3.调整拱上建筑恒载质量4.用不同类型拱跨结构【拱桥常用拱轴线形式：1.圆弧线2.悬链线3.抛物线【中下承式拱桥基本组成：1.拱肋2.横向联系3.悬挂结构【拱式组合体系桥：将梁和拱两种基本结构组合起来，共同承受荷载，充分发挥梁受弯，拱受压的特点。根据拱肋和行车道的联接方式不同，拱式组合体系可划分为有推力拱和无推力拱两种类型【拱式组合体系桥组成：拱肋、系杆、吊杆、行车道梁及桥面系【双曲拱桥主拱圈：由拱肋、拱波、拱板、横向联系组成。【拱式组合体系桥基本力学特征：1.简支梁拱组合体系2.连续梁拱组合体系（上承式 中 下 ）【中下承式钢筋混凝土拱桥计算内容：1.主拱内力计算及截面强度验算2.主拱纵横向稳定性验算3.吊桥计算4.桥面系计算【中下承式拱桥桥面系计算包括：1.横梁计算2.纵梁计算3.简支-连续桥面板计算【单跨无铰拱的验算包括：强度 稳定性验算两项【拱架具有足够强度刚度和稳定性：主要有：1.满布立柱式拱架2.撑架式拱架3.三角桁式木拱架4.钢拱架5.可移动式钢拱架【混凝土拱桥施工方法：1.就地浇筑法2.预制安装法3.转体施工法：将主拱圈从拱顶截面分开，把主拱圈混凝土高空浇筑作业改为放在桥孔下面或者两岸进行，并预先设置好旋转装置，待主拱圈混凝土达到设计强度后，将它就地旋转就为成拱。又可分为：1.平面转体施工法2.竖向转体施工【混凝土斜拉桥：由主梁、索塔和斜拉索三部分构成【斜拉桥荷载传递途径：斜拉索的两端分别锚固在主梁和索塔上，将主梁的恒载和车辆荷载传递至索塔，再传到地基【现代斜拉桥发展阶段：1.稀索布置，主梁高，主梁以受弯为主，拉索更换不方便。2.中密索布置，主梁较矮，主梁承受较大轴力和弯矩。3.密索布置，主梁更矮，并广泛采用梁板式开口断面【孔跨布局：1.双塔三跨式2.独塔双跨式3.三塔四跨式和多塔多跨式 辅助墩和边引跨【索面布置类型：1.单索面2.竖向双索面3.斜向双索面【拉索在平面内的布置形状：辐射形 竖琴形 扇形【斜拉桥主要结构体系 按梁体与塔墩连接分：漂浮体系 半漂浮体系 塔梁固结体系 刚构体系 按主梁连续方式：连续体系 T构体系 按斜拉索锚固方式：自锚体系 部分地锚体系 地锚体系 按塔高度：常规斜拉桥 矮塔部分斜拉桥。 漂浮体系：塔墩固结、塔梁分离，主梁除两端有支撑外，其余全部用拉索悬吊，属于一种在纵向可稍作浮动的多跨弹性支承连续梁。半漂浮体系：塔墩固结，主梁在塔墩上设置竖向支承，称为具有多点弹性支承的三跨连续梁。塔梁固结体系：将塔梁固结并支承在墩上，主梁内力与挠度直接通主梁与索塔的弯曲刚度比值有关。钢构体系：塔梁墩相互结合，形成跨度内容具有多点弹性支承的钢构【矮塔部分斜拉桥：特点:1.塔较矮2.梁的无索区较长,没有端锚索3.边跨与主跨的比值较大,一般大于0.54.梁高较大,高跨比为1/301/40,甚至做成变高度梁5.拉索对竖向恒活载的分担率小于30%,受力以梁为主,索为辅6.由于梁的刚度大,活载作用下斜拉索的应力变幅较小,可按体外预应力索设计【主梁的主要作用:1.将恒、活载分散传给拉索.梁的刚度越小,则分担的弯矩越小 2.与拉索及索塔一起成为整个桥梁的一部分,主梁承受的力主要是拉索的水平分力所形成的轴压力,因而需有足够的刚度防止压屈 3.抵抗横向风载和地震荷载,并把这些力传给下部结构【斜拉桥主梁组成方式：1.预应力混凝土梁:200400米2.钢-混凝土组合梁,称为组合梁(或称结合梁、叠合梁):400600米3.钢主梁:600米以上4.主跨为钢主梁或钢-混凝土组合梁,边跨为混凝土梁.【边跨和主跨设计理念区别:主跨必须有良好的动力特性,自重较轻;边跨由于其拉索起着稳定索塔的作用,因而边跨应具有克服上提力的功能,需要通过边跨的自重、刚度或设辅助墩的方式来解决.【拉索减震措施：1.气动控制法2.阻尼减震法3.改变拉索动力特性法【斜拉桥施工方法：1.支架法2.悬臂法（最适宜方法）3.顶推法4.平转法 悬臂法：1.悬臂拼装法 2.悬臂浇筑法：结构整体性好，不需要大吨位吊机和船，但不足之处是必须严格控制挂篮的变形和混凝土收缩徐变影响，但施工时间长【桥梁墩台组成：桥梁墩(台)主要由墩(台)帽、墩(台)身和基础三部分组成【墩台是桥梁的重要结构，支承着桥梁上部结构的荷载，并将它传给地基基础【桥墩除承受上部结构荷载外，还要承受流水压力，风力以及可能出现的冰作用、船只、排筏或漂浮物撞击。桥台一般设置在桥梁两端，除支承桥跨结构之外，又是衔接两岸接线路堤的构筑物。【确定桥梁下部结构应遵循：满足交通要求 安全耐久 造价低 维修养护少 施工方便 工期短 与周围环境协调和造型美观【桥墩构造形式：1.单柱式墩2.多柱式3.矩形薄壁墩4.双叉形和四叉形 5.T形、V形 X形【梁桥墩台可分为：1.重力式墩台：自身重 力来平衡外力而保持其稳定。2.轻型墩台：刚度小，受力后允许在一定的范围内发生弹性变形。【梁桥桥墩按构造分：1.实体桥墩：桥墩由一个实体结构组成。2.空心桥墩 3.柱式桥墩：柱式桥墩的结构特点是由分离的两根或多根立柱(或桩柱)组成。4.柔性排架桩墩：柔性排架桩墩是由单排或双排的钢筋混凝土桩与钢筋混凝土盖梁连接而成。5.框架墩：框架墩是采用由构件组成的平面框架代替墩身，以支承上部结构，必要时可做成双层或更多层的框架支承上部结构，这类较空心墩更进步的轻型结构，是以钢筋混凝上和预应力混凝土建成的受力体系。【墩帽:通过支座将上部结构的作用传至墩身.【墩身：常由块石、浆砌片石、混凝土或钢筋混凝上等材料建造；为了便于水流和漂浮物通过，墩身平面形状可以做成圆端形或尖端形;无水的岸墩或高架桥墩可以做成矩形,在水流与桥梁斜交或流向不稳定时，宜做成圆形。在有强烈流水或大量漂浮物的河道(冰厚大于o5m，流冰速度大于1m/s)上，桥墩的迎水端应做成尖端形或圆端形破冰棱体,破冰棱由强度较高的石料砌成，也可以用高强度等级的混凝土辅之以钢筋或角钢加固【梁桥桥台：1.重力式桥台2.轻型桥台3.组合式桥台4.承拉【重力式桥台的常用形式是U形桥台，它由台帽、台身和基础等三部分组成。台后的土压力主要靠自重来平衡故桥台本身多数由石砌、片石混凝土或混凝土等圬工材料建造，并用就地浇筑的方法施工。【轻型桥台：1.设有支撑梁的轻型桥台2.钢筋混凝土薄壁桥台3.加劲土桥台4.埋置式桥台【拱桥桥墩：1.重力式桥墩 2.轻型桥墩：1.柱式桥墩2.斜撑墩3.悬臂墩【拱桥桥台：1.重力式桥台 2.轻型桥台：1.八字形桥台2.U形桥台3.背撑式桥台4.齿榄式桥台5.空腹式桥台【桥墩计算作用：1.永久作用：1.上部构造的自重对墩帽或拱座产生的支承反力，包括上部构造混凝上收缩、徐变影响；2桥墩自重，包括在基础襟边上的土重；3预应力4.基础变位影响力5水的浮力。 2.可变作用：1)汽车荷载2)人群荷载3)风荷载4)制动力5)流水压力 冰压力6)温度力7)支座摩阻力 3.偶然作用：1)地震作用2)船只或漂流物的撞击力【作用效应组合：1. 梁桥重力式桥墩第一种组合：按桥墩各截面上可能产生最大坚向力的情况进行组合。它用来验算墩身强度和基底最大应力.第二种组合:按桥墩各截面在顺桥方向上可能产最大偏心和最大弯矩的情况进行组合。它是用来验算墩身强度、基底应力、偏心以及桥墩的稳定性。第三种组合:按桥墩各截面在横桥向可能产生最大偏心和最大弯矩的情况进行组合. 它是用来验算在横桥方向上的墩身