连续体系梁桥的设计与计算

1、第六章第六章 预应力混凝土连续体系梁桥预应力混凝土连续体系梁桥设计与计算设计与计算第二篇第二篇 钢筋混凝土和预应力混凝土钢筋混凝土和预应力混凝土梁桥梁桥第一节第一节 连续梁桥的体系连续梁桥的体系与构造特点与构造特点一、体系特点一、体系特点 由于支点负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩大大减由于支点负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩大大减小，恒载、活载均有卸载作用（受力性能较简支小，恒载、活载均有卸载作用（受力性能较简支梁优越）梁优越） 由于弯矩图面积的减小，跨越能力增大，适宜跨由于弯矩图面积的减小，跨越能力增大，适宜跨径：径：30-300米米 超静定结构，对基础变形及温差荷载较敏感超静定结构，对基础变形及温

2、差荷载较敏感 行车条件好行车条件好 负弯矩区位于梁的上缘，开裂后雨水侵蚀问题负弯矩区位于梁的上缘，开裂后雨水侵蚀问题 桥墩上只需布设一排支座，降低了桥墩的宽度尺桥墩上只需布设一排支座，降低了桥墩的宽度尺寸寸连续梁桥均布荷载q集中荷载q六库怒江大桥（六库怒江大桥（85+154+8585+154+85）宜城汉江桥为中宜城汉江桥为中国首次采用双支国首次采用双支座支承的预应力座支承的预应力混凝土连续梁桥混凝土连续梁桥宜昌乐天溪桥宜昌乐天溪桥 桥墩采用建于同一基础上的双壁式墩桥墩采用建于同一基础上的双壁式墩黄浦江奉浦大桥（黄浦江奉浦大桥（85+385+3 125+85125+85）斯威士兰科马提河桥科马

3、提河桥湖北沙洋汉江桥湖北沙洋汉江桥 63+6 111+63常德沅水大桥常德沅水大桥 主桥为主桥为84+3x120+84(m)预应力混凝土连续梁桥预应力混凝土连续梁桥二、构造特点1、跨径布置布置原则：减小弯矩、增加刚度、方便施工、美观要求不等跨布置大部分大跨度连续梁边跨为0.50.8中跨等跨布置中小跨度连续梁特殊跨径布置边跨小于0.3倍中跨二、构造特点二、构造特点1、跨径布置、跨径布置边跨与中跨之比小于边跨与中跨之比小于1变截面的原因变截面的原因2、截面形式板式截面实用于小跨径连续梁肋梁式适合于吊装箱形截面适合于节段施工其它板式截面板式截面肋梁式肋梁式箱形截面箱形截面3、梁高、梁高与跨径、施工方

4、法有关与跨径、施工方法有关等高度梁等高度梁实用于中、小跨径连续梁，一实用于中、小跨径连续梁，一般跨径在般跨径在5060米以下米以下变高度梁变高度梁实用于大跨径连续梁，实用于大跨径连续梁，100米米以上，以上，90%为变高度连续梁为变高度连续梁4、腹板及顶、底板厚度、腹板及顶、底板厚度 顶板顶板满足横向抗弯及布置纵向预应力钢束的要求。满足横向抗弯及布置纵向预应力钢束的要求。4、腹板及顶、底板厚度、腹板及顶、底板厚度 腹板腹板主要承担剪应力和主拉应力主要承担剪应力和主拉应力一般采用变厚度腹板，靠近跨中处受构造要求一般采用变厚度腹板，靠近跨中处受构造要求控制，靠近支点处受主拉应力控制，需加厚。控制，

5、靠近支点处受主拉应力控制，需加厚。1）布置纵向预应力）布置纵向预应力筋管道的需要筋管道的需要无管道无管道 200mm有管道有管道 300mm有锚固头时有锚固头时380mm2）抗剪需要）抗剪需要300-800mm 底板底板满足纵向抗压要求满足纵向抗压要求一般采用变厚度，跨中主要受构造要求控一般采用变厚度，跨中主要受构造要求控制，支点主要受纵向压应力控制，需加厚制，支点主要受纵向压应力控制，需加厚底板厚度底板厚度跨中跨中b2=200-250mm支点支点b2=(1/10-1/12)H箱梁底板可做成变箱梁底板可做成变高度梁，梁底形式高度梁，梁底形式有圆弧曲线、抛物有圆弧曲线、抛物线及折线线及折线变截面

6、连续梁桥的美学问题变截面连续梁桥的美学问题5 . 加腋构造（承托）加腋构造（承托） 加腋使得截面的受力得到改善加腋使得截面的受力得到改善1）水平加腋对纵向布）水平加腋对纵向布束有利束有利2）竖向加腋可以加大）竖向加腋可以加大腹板的刚度，对改善腹板的刚度，对改善腹板的受力有利腹板的受力有利6.端横隔梁设置端横隔梁设置6.端横隔梁设置端横隔梁设置端横隔梁构造端横隔梁构造厚度厚度300-500mm端横隔梁构造端横隔梁构造厚度厚度500-800mm6.端横隔梁设置端横隔梁设置7、配筋特点、配筋特点 纵向钢筋纵向钢筋悬臂施工阶段配筋悬臂施工阶段配筋 主筋没有下弯时布置在腹板加掖中主筋没有下弯时布置在腹板

7、加掖中 需下弯时平弯至腹板位置需下弯时平弯至腹板位置 一般在锚固前竖弯，以抵抗剪力一般在锚固前竖弯，以抵抗剪力连续梁后期配筋连续梁后期配筋 各跨跨中底板配置连续束各跨跨中底板配置连续束 顶板顶板配制横向钢筋或配制横向钢筋或横向预应力钢筋横向预应力钢筋 腹板腹板下弯的纵向钢筋下弯的纵向钢筋需要时布置竖向预应力钢筋需要时布置竖向预应力钢筋第二节第二节 连续梁桥常用施工方法连续梁桥常用施工方法一、就地浇筑施工一、就地浇筑施工二、悬臂施工二、悬臂施工三、逐跨施工三、逐跨施工现浇、拼装现浇、拼装四、顶推施工四、顶推施工五、转体施工五、转体施工一、就地浇筑施工一、就地浇筑施工就地浇筑施工是一种古老的施工方

8、法，它是在支架上安装模就地浇筑施工是一种古老的施工方法，它是在支架上安装模板、绑扎及安装钢筋骨架、预留孔道、并在现场浇筑混凝土板、绑扎及安装钢筋骨架、预留孔道、并在现场浇筑混凝土与施加预应力的施工方法与施加预应力的施工方法就地浇筑施工方法的优缺点：就地浇筑施工方法的优缺点： ）桥梁的整体性好，施工平稳、可靠，不需大型起重设）桥梁的整体性好，施工平稳、可靠，不需大型起重设备；备； ）施工中无体系转换；）施工中无体系转换； ）预应力混凝土连续梁桥，可以采用强大预应力体系，）预应力混凝土连续梁桥，可以采用强大预应力体系，使结构构造简化，方便施工；使结构构造简化，方便施工； ）需要使用大量施工支架，跨

9、河桥梁搭设支架影响河道）需要使用大量施工支架，跨河桥梁搭设支架影响河道的通航与排洪，施工期间支架可能受到洪水和漂流物的威胁；的通航与排洪，施工期间支架可能受到洪水和漂流物的威胁； ）施工工期长、费用高，需要有较大的施工场地，施工）施工工期长、费用高，需要有较大的施工场地，施工管理复杂。管理复杂。一、就地浇筑施工一、就地浇筑施工二、悬臂施工二、悬臂施工悬臂施工法是在已建成的桥墩上，沿桥梁跨径方悬臂施工法是在已建成的桥墩上，沿桥梁跨径方向对称逐段施工的方法。向对称逐段施工的方法。悬臂施工法通常分为悬臂浇筑和悬臂拼装两类。悬臂施工法通常分为悬臂浇筑和悬臂拼装两类。悬臂浇筑悬臂浇筑是在桥墩两侧对称逐段

10、就地浇筑混凝土，是在桥墩两侧对称逐段就地浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后张拉预应力束，移动机待混凝土达到一定强度后张拉预应力束，移动机具模板（挂篮）继续悬臂施工。具模板（挂篮）继续悬臂施工。悬臂拼装悬臂拼装是用吊是用吊机将预制块件在桥墩两侧对称起吊、安装就位后，机将预制块件在桥墩两侧对称起吊、安装就位后，张拉预应力束，使悬臂不断接长，直至合拢。张拉预应力束，使悬臂不断接长，直至合拢。二、悬臂施工二、悬臂施工采用悬臂施工的主要特点为：采用悬臂施工的主要特点为： ）从桥墩处开始向两侧对称分节段悬臂施工，桥梁在施工）从桥墩处开始向两侧对称分节段悬臂施工，桥梁在施工过程中承受负弯矩，桥墩也要承担不平

11、衡弯矩；过程中承受负弯矩，桥墩也要承担不平衡弯矩； ）非墩梁固结的预应力混凝土梁桥，采用悬臂施工时应采）非墩梁固结的预应力混凝土梁桥，采用悬臂施工时应采取措施，使墩、梁临时固结，因而在施工过程中应进行结构体取措施，使墩、梁临时固结，因而在施工过程中应进行结构体系转换。系转换。 ）采用悬臂施工法的机具设备较多，就挂篮而言，也有桁）采用悬臂施工法的机具设备较多，就挂篮而言，也有桁架式、斜拉式等多种型式，可根据实际情况合理选用；架式、斜拉式等多种型式，可根据实际情况合理选用； ）悬臂浇筑法施工简便、结构整体性好，施工中可不断调）悬臂浇筑法施工简便、结构整体性好，施工中可不断调整标高，常用于跨径大于整

12、标高，常用于跨径大于100m的桥梁。悬臂拼装法施工速度的桥梁。悬臂拼装法施工速度快，桥梁上、下部结构可平行作业，但施工精度要求较高，可快，桥梁上、下部结构可平行作业，但施工精度要求较高，可在跨径在跨径100m以下的大桥中选用。以下的大桥中选用。 ）悬臂施工法可不用或少用支架，施工不影响通航或桥下）悬臂施工法可不用或少用支架，施工不影响通航或桥下交通，适合于跨越深水、山谷、海洋等处，并适用于变截面预交通，适合于跨越深水、山谷、海洋等处，并适用于变截面预应力混凝土梁桥。应力混凝土梁桥。 逐孔施工法从桥梁一端开始，采用一套施工设备或一、二逐孔施工法从桥梁一端开始，采用一套施工设备或一、二孔施工支架逐

13、孔施工，周期循环，直到全部完成孔施工支架逐孔施工，周期循环，直到全部完成逐孔施工法从施工技术方面可分为三种类型：逐孔施工法从施工技术方面可分为三种类型： 1.采用整孔吊装或分段吊装逐孔施工。采用整孔吊装或分段吊装逐孔施工。 2.用临时支承组拼预制节段逐孔施工。它是将每一桥跨分用临时支承组拼预制节段逐孔施工。它是将每一桥跨分成若干节段，节段预制完成后在临时支承上逐孔组拼施工。成若干节段，节段预制完成后在临时支承上逐孔组拼施工。 3.使用移动支架逐孔现浇施工。此法亦称移动模架法，它使用移动支架逐孔现浇施工。此法亦称移动模架法，它是在可移动的支架、模板上完成一孔桥梁的全部工序，即从是在可移动的支架、

14、模板上完成一孔桥梁的全部工序，即从模板工程、钢筋工程、浇筑混凝土和张拉预应力筋等工序，模板工程、钢筋工程、浇筑混凝土和张拉预应力筋等工序，待混凝土有足够强度后，张拉预应力筋，移动支架、模板，待混凝土有足够强度后，张拉预应力筋，移动支架、模板，进行下一孔梁的施工。进行下一孔梁的施工。三、逐孔施工三、逐孔施工现浇、拼装现浇、拼装四、顶推施工四、顶推施工顶推施工是在沿桥纵轴方向的台后设置预制场地，顶推施工是在沿桥纵轴方向的台后设置预制场地，分节段预制梁，并用纵向预应力筋将预制节段与施分节段预制梁，并用纵向预应力筋将预制节段与施工完成的梁体联成整体，然后通过水平千斤顶施力，工完成的梁体联成整体，然后通

15、过水平千斤顶施力，将梁体向前顶推出预制场地，然后继续在预制场进将梁体向前顶推出预制场地，然后继续在预制场进行下一节段梁的预制，直至施工完成。行下一节段梁的预制，直至施工完成。 顶推法的施工特点为：顶推法的施工特点为： （）顶推法可以使用简单的设备建造长、大桥梁，施工费用（）顶推法可以使用简单的设备建造长、大桥梁，施工费用较低，施工平稳、无噪声，可在深水、山谷和高桥墩上采用，也较低，施工平稳、无噪声，可在深水、山谷和高桥墩上采用，也可在曲率相同的弯桥和坡桥上使用；可在曲率相同的弯桥和坡桥上使用； （）主梁分段预制，连续作业，结构整体性好；由于不需大（）主梁分段预制，连续作业，结构整体性好；由于不

16、需大型起重设备，所以施工节段的长度可根据预制场条件及分段的合型起重设备，所以施工节段的长度可根据预制场条件及分段的合理位置选用，一般可取用理位置选用，一般可取用1020m ； （）梁段固定在同一个场地预制，便于施工管理改善施工条（）梁段固定在同一个场地预制，便于施工管理改善施工条件，避免高空作业。同时，模板与设备可多次周转使用，在正常件，避免高空作业。同时，模板与设备可多次周转使用，在正常情况下梁段预制的周期情况下梁段预制的周期710天；天； （）顶推施工时梁的受力状态变化较大，施工应力状态与运（）顶推施工时梁的受力状态变化较大，施工应力状态与运营应力状态相差也较多，因此在截面设计和预应力束布

17、置时要同营应力状态相差也较多，因此在截面设计和预应力束布置时要同时满足施工与运营荷载的要求；在施工时也可采取加设临时墩、时满足施工与运营荷载的要求；在施工时也可采取加设临时墩、设置导梁和其它措施，减少施工应力；设置导梁和其它措施，减少施工应力； （）顶推法宜在等截面梁上使用，当桥梁跨径过大时，选用（）顶推法宜在等截面梁上使用，当桥梁跨径过大时，选用等截面梁造成材料的不经济，也增加了施工难度，因此以中等跨等截面梁造成材料的不经济，也增加了施工难度，因此以中等跨径的连续梁为宜，推荐的顶推跨径为径的连续梁为宜，推荐的顶推跨径为40m45m，桥梁的总长也，桥梁的总长也以以500m600m为宜。为宜。桥

18、梁转体施工是本世纪桥梁转体施工是本世纪40年代以后发展起来的一种架桥年代以后发展起来的一种架桥工艺。它是在河流的两岸或适当的位置，利用地形或使工艺。它是在河流的两岸或适当的位置，利用地形或使用简便的支架先将半桥预制完成，之后以桥梁结构本身用简便的支架先将半桥预制完成，之后以桥梁结构本身为转动体，使用一些机具设备，分别将两个半桥转体到为转动体，使用一些机具设备，分别将两个半桥转体到桥位轴线位置合拢成桥。桥位轴线位置合拢成桥。转体施工的主要特点为：转体施工的主要特点为： 1） 可利用施工现场的地形安排预制构件的场地；可利用施工现场的地形安排预制构件的场地； 2） 施工期间不断航，不影响桥下交通；施

19、工期间不断航，不影响桥下交通； 3） 施工设备少，装置简单，容易制作、掌握；施工设备少，装置简单，容易制作、掌握； 4） 减少高空作业，施工工序简单，施工迅速；减少高空作业，施工工序简单，施工迅速； 5） 转体施工适合于单跨和三跨桥梁，可在深水、峡转体施工适合于单跨和三跨桥梁，可在深水、峡谷中建桥采用，同时也适应在平原区以及用于城市跨线谷中建桥采用，同时也适应在平原区以及用于城市跨线桥。桥。五、转体施工五、转体施工第三节第三节 连续梁桥内力计算连续梁桥内力计算一、恒载内力一、恒载内力二、活载内力二、活载内力三、超静定次内力的计算三、超静定次内力的计算第三节第三节 连续梁桥内力计算连续梁桥内力计

20、算一、恒载内力一、恒载内力必须考虑施工过程中的体系转换，不同的荷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载作用在不同的体系上1、满堂支架现浇施工、满堂支架现浇施工所有恒载直接作用在连续梁上所有恒载直接作用在连续梁上2、简支变连续施工、简支变连续施工一期恒载作用在简支梁上，二期恒载作用在一期恒载作用在简支梁上，二期恒载作用在连续梁上连续梁上3、逐跨施工、逐跨施工主梁自重内力图，应由各施工阶段时的自重主梁自重内力图，应由各施工阶段时的自重内力图迭加而成内力图迭加而成4、顶推施工、顶推施工 顶推过程中，梁体内力不断发生改变，梁段顶推过程中，梁体内力不断发生改变，梁段各截面在经过支点

21、时要承受负弯矩，在经过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施工阶段的内力状态与使用阶段的内力状态不一致不一致 配筋必须满足施工阶段内力包络图配筋必须满足施工阶段内力包络图临时中间墩临时中间墩 主梁最大正弯矩发生在导梁刚顶出支点主梁最大正弯矩发生在导梁刚顶出支点外时外时 最大负弯矩最大负弯矩与导梁刚度及重量有关与导梁刚度及重量有关导梁刚接近前方支点导梁刚接近前方支点刚通过前方支点刚通过前方支点5、平衡悬臂施工、平衡悬臂施工分清荷载作用的结构分清荷载作用的结构体现约束条件的转换体现约束条件的转换主梁自重内力图，应由各

22、施工阶段时的自重主梁自重内力图，应由各施工阶段时的自重内力图迭加而成内力图迭加而成（一）阶段（一）阶段1 在主墩上悬臂浇筑混凝土在主墩上悬臂浇筑混凝土首先在主墩上浇筑墩顶上面的梁体节段（称零号块件），并首先在主墩上浇筑墩顶上面的梁体节段（称零号块件），并用粗钢筋及临时垫块将梁体与墩身作临时锚固，然后采用施用粗钢筋及临时垫块将梁体与墩身作临时锚固，然后采用施工挂篮向桥墩两侧分节段地进行对称平衡悬臂施工。此时桥工挂篮向桥墩两侧分节段地进行对称平衡悬臂施工。此时桥墩上支座暂不受力，结构的工作性能犹如墩上支座暂不受力，结构的工作性能犹如T型刚构。对于边型刚构。对于边跨不对称的部分梁段则采用有支架施工。

23、跨不对称的部分梁段则采用有支架施工。此时结构体系是静定的，外荷载为梁体自重此时结构体系是静定的，外荷载为梁体自重q自自(x)和挂篮重和挂篮重量量 ，其弯矩图与一般悬臂梁无异。，其弯矩图与一般悬臂梁无异。P挂（二）阶段（二）阶段2 边跨合龙边跨合龙当边跨梁体合龙以后，先拆除中墩临时锚固，然后便可拆当边跨梁体合龙以后，先拆除中墩临时锚固，然后便可拆除支架和边跨的挂篮。除支架和边跨的挂篮。此时由于结构体系发生了变化，边跨接近于一单悬臂梁，此时由于结构体系发生了变化，边跨接近于一单悬臂梁，原来由支架承担的边段梁体重量转移到边跨梁体上。由于原来由支架承担的边段梁体重量转移到边跨梁体上。由于边跨挂篮的拆除

24、，相当于结构承受一个向上的集中力边跨挂篮的拆除，相当于结构承受一个向上的集中力 。P挂（三）阶段（三）阶段3 中跨合龙中跨合龙当中跨合龙段上的混凝土尚未达到设计强度时，该段混凝当中跨合龙段上的混凝土尚未达到设计强度时，该段混凝土的自重土的自重q 及挂篮重量及挂篮重量2 将以将以2个集中力个集中力 的形式分别的形式分别作用于两侧悬臂梁端部。作用于两侧悬臂梁端部。P挂R0（四）阶段（四）阶段4 拆除合龙段的挂篮拆除合龙段的挂篮此时全桥已经形成整体结构（超静定结构），拆除合此时全桥已经形成整体结构（超静定结构），拆除合龙段挂篮后，原先由挂篮承担的合龙段自重转而作用龙段挂篮后，原先由挂篮承担的合龙段自

25、重转而作用于整体结构上。于整体结构上。（五）阶段（五）阶段5 上二期恒载上二期恒载在桥面均布二期恒载在桥面均布二期恒载g 的作用下，可得到三跨连续梁桥的作用下，可得到三跨连续梁桥的相应弯矩图。的相应弯矩图。以上是对每个阶段受力体系的剖析，若需知道某个阶段以上是对每个阶段受力体系的剖析，若需知道某个阶段的累计内力时，则将该阶段的内力与在它以前几个阶段的累计内力时，则将该阶段的内力与在它以前几个阶段的内力进行叠加便得。成桥后的总恒载内力，将是这五的内力进行叠加便得。成桥后的总恒载内力，将是这五个大阶段内力叠加的结果。个大阶段内力叠加的结果。二、活载内力二、活载内力1、纵向、纵向某些截面可能出现正负最不利某些截面可能出现正负最不利弯矩，必须用影响线加载弯矩，必须用影响线加载 连续梁内力影响线示意图（机动法）连续梁内力影响线示意图（机动法）二、活载内力二、活载内力2、横向、横向箱梁箱梁活载增大系数活载增大系数多梁式多梁式横向分布系数计算横向分布系数计算箱梁的剪力滞效应箱梁的剪力滞效应三、超静定次内力计算三、超静定次内力计算1、产生原因产生原因结构因各种原因产生