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1、精选优质文档-倾情为你奉上说明:“”标注的内容为必背的概念性内容; “”标注的内容为理解性内容; “”标注内容为重要计算,计算过程仅供参考“【】”标注的内容为书上相关内容,仅供参考。第一章 计算跨径桥梁结构相邻两个支座中心之间的距离称为计算跨径。 标准跨径两桥墩中线距离或桥墩中线与台背前缘间的距离称为标准跨径。 桥梁全长对于梁式桥,梁桥台侧墙或八字墙尾端之间的距离(无桥台桥梁为桥面系长度)称为桥梁全长,简称桥长。 净跨径、总跨径设计水位上,桥梁两桥墩(桥墩与桥台)之间的净距称为桥梁的净跨径。各孔净跨径的总和称为总跨径,它反映了桥梁的泄洪能力。 桥梁建筑高度桥面至桥跨结构最下缘的高差称为桥梁建筑
2、高度。 桥下净空高度设计水位或设计通航水位与桥跨结构最下缘之间的高差称为桥下净空高度。 桥梁高度桥面与低水位之间的高差,或桥面与桥下线路路面之间的距离称为桥梁高度。【反映施工难易程度】 桥梁体系及特点梁式桥:在竖向荷载作用下,支座只产生竖向反力,桥跨结构承受弯矩和剪力,以受弯为主。【简支梁中小跨径,连续梁大跨径】拱式桥:在竖向荷载作用下,存在水平反力(拱脚推力),桥跨结构(主拱)以受压为主,同时也承受弯矩与剪力。【地基条件较好条件时,500m以下可作为比选方案】刚构桥:梁(板)与墩台(立柱或竖墙)刚性连接,在竖向荷载作用下,柱脚有水平反力和支承弯矩,梁部主要受弯,但较同跨径简支梁小。【适合于大
3、跨高墩桥】悬索桥:又称吊桥,主要由缆索、吊杆、锚定、桥塔和加劲梁组成,自重轻。【常用于建造跨越江、河、海的特大桥】斜拉桥:由斜拉索、塔、主梁组成,属组合体系桥梁。【不需要笨重的锚固装置,抗风能力优于悬索】组合体系桥:有不同桥梁体系组合而成,结合优点,互补不足。 桥梁之最 最大跨度拱桥朝天门大桥最大跨度斜拉桥苏通大桥最大跨度悬索桥明石海峡大桥 桥梁设计基本原则 安全、适用、经济、美观。详见P11。 桥梁标高确定 桥梁标高的确定主要考虑三个因素:路线纵断面设计要求、排洪要求、通航要求。 桥梁纵坡布置 公路桥梁上纵坡不宜大于4%,桥头引道纵坡不宜大于5%;位于市镇混合交通繁忙处的,桥上纵坡和桥头引道
4、纵坡均不得大于3%。 公路桥梁结构上的作用 现行桥规(JTG D60)将结构上的作用分为永久作用、可变作用和偶然作用三类。作用细分详见P19表1.7。 公路桥梁结构的设计基准期为100年。 汽车荷载计算汽车荷载包括 车道荷载 和 车辆荷载,分为 公路-级 和 公路-级 两个等级。【车道荷载和车辆荷载是对桥梁不同部分的不同计算方法,所以不能够叠加;车道荷载用于桥梁结构的整体计算,而车辆荷载用于桥梁结构的局部计算。汽车荷载的等级则根据桥梁所在道路的等级及重要性划分,一般高速公路和一级公路为 公路-级,二、三、四级公路为 公路-级。】 车道荷载 车道荷载由一个均布荷载和一个集中荷载组成。均布荷载满布
5、于使结构产生最不利效应的影响线上,集中荷载只作用于相应影响线中的一个最大值点处。 (kN/m) kN公路-级5 m =180;50 m =360;550之间线性内插。为计算跨径公路-级按公路-级的0.75倍计算公路-级 = 10.5公路-级 = 10.5×0.75 = 7.875注意:计算剪力时,×1.2,不变。影响线 车辆荷载 公路-级 与 公路-级 采用相同的车辆荷载。 当横向车道数大于两车道时,应考虑横向折减。(乘以横向折减系数,见表1.12); 当桥梁涉及跨度大于150 m时,应考虑纵向折减。(乘以纵向折减系数,见表1.13)3.0 1.4 7.01.4纵断面布置
6、(kNm)30120120140140前轴中轴后轴1.81.31.80.5a1 = 0.2b1 = 0.6a1 = 0.2前轮中后轮横断面布置 (m)b1 = 0.3 冲击系数 现行规范用汽车荷载标准值乘以冲击系数来考虑汽车荷载的冲击力。冲击系数与桥梁的基频有关,而可由经验公式或有限元分析取定。【当< 1.5 Hz时,;当1.5 Hz 14 Hz时,;当> 14 Hz时,】 人群荷载50 m,=3.0 kN/m2 150 m,=2.5 kN/m2 在50150 m之间,按线性内插计算。 行人密集地区取规定值的1.15倍,专用人行桥梁取3.5 kN/m2。 汽车制动力 按加载长度内车
7、道荷载的10%计。同时,公路-级不小于165kN,公路-级不小于90kN。同向双车道为单车道2倍,三车道为2.34倍,四车道为2.68倍。 作用效应组合与设计状况 公路桥梁结构的作用效用组合分为 承载能力极限状态组合 和 正常使用极限状态组合。 公路桥梁结构的设计状况分为 持久状况、短暂状况 和 偶然状况。 在持久状况下,必须进行 承载能力极限状态组合和 正常使用极限状态组合。 【持久状况是指桥梁建成后承受自重、汽车荷载等持续时间很长的作用的使用状况。】在短暂状况下,只进行 承载能力极限状态组合,必要时才进行 正常使用极限状态组合。【短暂状况是指桥梁结构只承受临时性作用的施工阶段状况。】在偶然
8、状况下,只需进行 承载能力极限状态组合。【偶然状况是指桥梁使用过程中可能偶然出现的状况,如罕遇地震。】作用效用组合计算 承载能力极限状态组合 承载能力极限状态组合又分为 基本组合 和 偶然组合。 (1)基本组合 参数具体意义见P27。. (2)偶然组合 需根据具体规范,略。 正常使用极限状态组合 正常使用极限状态组合又分为 短期效应组合 和 长期效应组合。 (1)短期效应组合 (2)长期效用组合 参数具体意义见P28。.第二章 混凝土梁桥桥面构造混凝土梁桥的桥面构造通常包括:桥面铺装、防水与排水系统、桥面伸缩缝、人行道(或安全带)、缘石、栏杆、护栏和照明灯柱等。 桥面铺装的作用保护作用:防止车
9、轮直接磨损属于主梁整体部分的行车道板,防止主梁遭受雨水的侵蚀。分布作用:桥面铺装能对集中荷载起到一定的分布作用。 桥面横坡的设置桥面横坡通常有三种设置形式:墩台顶部做成双向倾斜,桥梁上部结构也做成双向倾斜,铺装层在整个桥宽上做成等厚。在行车道板上先铺设一层厚度变化的混凝土三角垫层,再铺设等厚的铺装层。直接将行车道板做成双向横坡。图见P35。 桥面铺装的类型 高速公路和一级公路上的特大桥、大桥和桥面铺装宜采用沥青混凝土。 沥青混凝土桥面铺装应由黏结层、防水层及沥青表面层组成。【高速公路、一级公路的沥青混凝土铺装层厚度为7080 mm,必要时可增至100 mm;二级及二级以下公路为5080 mm。
10、在桥梁设计时,一般不考虑桥面铺装参与受力,但桥面铺装采用水泥混凝土,且能保证铺装层与行车道板紧密结合时,除去磨损部分的铺装层混凝土可计算在行车道的厚度内。】 防水层作用 防水层的作用是将透过铺装层渗下的雨水汇集于排水系统(泄水管)排出。桥面的防水层设置在桥面铺装层下面。p排水系统 排水系统主要由设置桥面横纵坡及一定数量的泄水管等组成。 伸缩缝的要求 能够满足桥梁自由伸缩的要求,保证有足够的伸缩量。伸缩装置牢固可靠,与桥梁结构连为整体,抗冲击,经久耐用。桥面平坦,行驶性良好,车辆驶过时应平顺,无突跳和噪声。具有能够安全防水和排水的构造,有效防止雨水渗入。能有效防止垃圾渗入阻塞。对于敞露式的伸缩缝
11、要便于检查和清除缝下沟槽的污物。构造简单,施工、安装方便,且养护、修理与更换方便。经济价廉。 伸缩缝的变形量伸缩缝类型的选择主要依据伸缩缝的变形量,而主要由以下几部分组成: 温度变化引起的伸长量和缩短量 混凝土徐变与干燥收缩引起的缩短量 安全富余量 伸缩缝的类型 见P39P42。 护栏的作用 护栏的主要作用在于封闭沿线两侧,不使人畜与非机动车辆闯入公路;诱导视线,起到一些轮廓标的作用,使车辆尽量在路辐之内行驶,并给驾驶员以安全感;同时还具有吸收碰撞能量、迫使失控车辆改变方向并使其恢复到原有行驶方向,防止其越出路外或跌落桥下的作用。第三章 简支板桥跨径规定 桥规规定:钢筋混凝土简支板桥的标准跨径
12、不宜超过13m,预应力混凝土板桥的标准跨径不宜超过25m。 装配式板的横向连接 为了使装配式板块在横向连成整体,共同承受车辆荷载,必须在板块之间设置强度足够的横向连接。装配式板的横向连接方法有企口混凝土铰和钢板焊接两种,其中,以企口混凝土铰连接应用最为广泛。第四章 实用空间计算原理实用空间计算原理其实质是将梁式桥内力影响面近似分离为两个单值函数的乘积,即,其中为单梁沿纵向的内力影响线,为荷载沿横向分布的影响线,可看作是分配到某根梁上的荷载值。 荷载横向分布系数 荷载横向分布系数m即车辆荷载或车道荷载在横向上分配给某根主梁的最大比例。 荷载横向分布系数的影响因素 荷载横向分布系数主要与结构的横向
13、连接刚度有关,横向刚度越大,分布作用越明显,主梁负担也趋于均匀。 单向板 长宽比大于等于2的周边支承板,可看作仅由短跨支承。 双向板 长宽比小于2的周边支承板。 板的荷载分布宽度 板在局部分布荷载下,不仅直接承压的板条受力,其邻近的板条也参与工作。荷载分布宽度(又称有效工作宽度)即为板条所受的总弯矩与荷载中心处最大弯矩之比,在该长度范围内的板条可看做共同受力。 杠杆原理法 适用范围:适用于计算靠近支点处的荷载横向分布系数,或双主梁桥、横向联系很弱的无中间横隔梁的桥的荷载横向分布系数。 基本假设:桥面板与主梁断开,直接搁置在主梁上,按简支梁分配荷载。 基本原理:按简支梁支反力求解。 方法步骤:按
14、简支条件画出指定梁的反力影响线。按最不利位置布置车辆荷载。【车辆荷载见第一章,一般布置于最边缘位置】求各集中力作用点的影响线竖标值。【均布荷载可用合力代替,也可用集度乘上面积】求和得到横向分布系数。【车辆荷载 人群荷载 】 偏心压力法 适用范围:横梁刚度很大,主梁扭转刚度很小,具有可靠横向连接且宽跨比小于或接近0.5的桥 基本假设:将桥梁看做由主梁和横隔梁组成的梁格体系,主梁对横梁起弹性支承作用,横隔梁刚度无限大,忽略主梁抗扭刚度。基本原理:单位荷载作用于第k号梁,在第i号梁产生的反力为。为第i号梁轴线到桥中线的距离,i、k同侧时取正号,异侧时取负号。当各梁等刚度时 由力的互等定理可知,单位荷
15、载作用于某梁时各梁的反力值,即等于单位荷载作用于各梁处该梁的反力值。故只要求出单位荷载作用于某梁时的反力图,即为该梁的反力影响线图。偏心压力法所得反力影响线为直线,故仅需求出两点即可作出。 方法步骤:等刚度求;不等刚度求、求出单位荷载作用于指定梁(i梁)时,最左边(m梁)和最右边(n梁)两根梁的反力值和,连成直线即得反力影响线。按最不利位置布置车辆荷载。求各集中力作用点的影响线竖标值。求和得到横向分布系数。 修正偏心压力法 适用范围:横梁刚度很大,考虑一定的主梁抗扭刚度。 基本假设:与偏心压力法相同,但计入主梁抗扭刚度影响。 基本原理:考虑主梁抗扭刚度后,只需在各梁反力的第二项乘上修正系数即可
16、,即。抗扭修正系数只取决于结构的几何尺寸和材料特性。当梁宽度一定时,跨度越大,越小;当梁跨度一定时,宽度越小,越小。【主梁不等刚度时,主梁等刚度时】 方法步骤:等刚度求;不等刚度求、应用修正后的公式,求出单位荷载作用于指定梁(i梁)时,最左边(m梁)和最右边(n梁)两根梁的反力值和,连成直线即得反力影响线。按最不利位置布置车辆荷载。求各集中力作用点的影响线竖标值。求和得到横向分布系数。 铰接板法 适用范围:由于计算纵向企口缝连接的装配式板桥,以及仅在翼板间用焊接钢板或伸出交叉钢筋连接的无中间横隔梁的装配式桥。 基本假设:结合缝只传递竖向剪力。用半波正弦曲荷载代替集中荷载。【原因见后】每块板梁在
17、偏心荷载下只产生垂直位移和转角。 基本原理:利用力法求解各铰接处的剪力值。力法方程中的各个系数为:,、为单板在铰接处单位剪力作用下的挠度和转角,为单板宽。第二项位于单位力作用的板上为求解方程方便,引入刚度参数,计算时 方法步骤:计算截面的抗扭惯性矩(极惯性矩)。【计算见后】计算查表得单位力作用于各梁时,指定梁的反力值()。作出指定梁的反力影响线。按最不利位置布置车辆荷载。求各集中力作用点的影响线竖标值。求和得到横向分布系数。 铰接T形梁法适用范围:不设中间横隔梁的小跨径钢混T形梁桥。基本假设:T形梁横向连接刚度很小,类似于铰接,翼板视为在梁肋处固定的悬臂板,其板端挠度接近于正弦分布。 基本原理
18、:同样用力法求解,但计算主系数(对角线)时,计入T形梁翼板悬臂端得弹性挠度2/3d11/3d1d1h1为计算方便,引入参数,计算时,为梁长。当悬臂不长(0.70.8m)且跨度10 m时,比大得多,可以忽略,仍按铰接板法计算。 方法步骤:计算截面的抗扭惯性矩。计算、。查表得单位力作用于各梁时,指定梁的反力值()。应用,对进行修正。作出指定梁的反力影响线。按最不利位置布置车辆荷载。求各集中力作用点的影响线竖标值。求和得到横向分布系数。 刚接梁法 适用范围:翼缘刚性连接的肋梁桥。 为什么用半波正弦荷载代替集中荷载 为使板的挠度、弯矩、剪力与所受荷载有同样的大小比例,只能用半波正弦荷载代替集中荷载。
19、抗扭惯性矩(极惯性矩)的计算开口截面(T形梁、I形梁),为与t/b有关的系数,为矩形块的长度,为矩形块的宽度闭口截面(薄壁箱型梁),第一项为闭口部分见图,第二项为其余部分 荷载横向分布系数沿纵向的变化荷载横向分布系数沿纵向是变化的。计算弯矩时可忽略这种变化,按非杠杆原理法求出的作为全场的横向分布系数。计算剪力时,横向分布系数变化规律如图。m0为杠杆原理法得到的荷载横向分布系数mc为非杠杆原理法得到的荷载横向分布系数长度a为梁端到第一根横隔梁的距离,当无横隔梁或仅有中间一根横隔梁时a=l/4 恒载内力计算 恒载内力计算时不存在荷载横向分布系数问题,步骤为:求荷载集度g。按结构力学求出各面内力。
20、活载内力计算(汽车荷载)确定最不利荷载横向分布系数和。确定车道荷载和计算弯矩时,按如图所示布置荷载,用影响线求出指定截面的弯矩。abba弯矩影响线计算剪力时,按如图所示布置荷载,用影响线求出指定截面的弯矩。剪力影响线计算分布荷载时需分段求和。 活载内力计算(人群荷载) 人群荷载产生的弯矩剪力计算方法与汽车荷载相同,仅作用荷载不同,故不再详述。 荷载扩散角度 根据实验研究得知,对于混凝土或沥青面层,荷载可以偏安全地假定呈45°角扩散。因此荷载作用面的尺寸为:横桥向纵桥向b1 = 0.6 h为铺装层厚度a1 = 0.2 梁式板荷载分布宽度(有效工作宽度)规定 桥规规定:1.单向板横桥向荷
21、载分布宽度纵桥向荷载分布宽度在板端支承处,为板的计算跨径(相邻两主梁中线距离),为板厚沿桥面变化规律为45°2.悬臂板横桥向荷载分布宽度纵桥向荷载分布宽度c<l0c=l0 桥面板内力计算1.多跨连续单向板弯矩计算弯矩影响线g为恒载集度P为轮重(轴重的一半)ab为有效工作宽度支点弯矩,跨中弯矩 剪力计算剪力影响线2.铰接悬臂板弯矩影响线剪力影响线3.悬臂板弯矩影响线剪力影响线 横隔梁内力计算横隔梁在横向上看做支承在多根主梁上的弹性支承连续梁,可以用偏心压力法算得的影响线直接换算出横隔梁内力的影响线。在桥的纵向上,按杠杆原理法确定作用在一个横隔梁上的车辆荷载值。第五章 悬臂梁将简支
22、梁的梁体加长延伸,并越过支点就成为悬臂梁桥。 悬臂梁的力学特点悬臂使支点产生负弯矩,对跨中正弯矩产生有利的卸载作用。悬臂端在恒载、活载的作用下容易发生下挠,特别是采用高强预应力钢丝作为预应力材料的悬臂梁桥,其预应力钢丝松弛较大,对主梁提供的预应力下降,会造成悬臂端凹折,行车舒适性则较差。悬臂梁桥一般为静定结构,其结构内力不受温度、混凝土收缩徐变和地基沉降等因素的影响。 悬臂梁桥适用场合由于悬臂梁能减小跨内主梁弯矩,所以对于跨径为4050m的桥梁,采用悬臂梁桥比采用简支梁桥经济合理。但是行车舒适性不如连续梁桥,钢混悬臂梁会产生裂缝和因雨水侵蚀而降低使用年限,所以工程很少采用。第六章 连续梁桥力学
23、特点连续梁桥在恒、活载作用下跨中截面承受正弯矩,中间支点截面承受负弯矩,通常支点截面的负弯矩比跨中截面正弯矩大。作为超静定结构,温度变化、混凝土收缩徐变、基础变位以及预加力等,均会使桥梁结构产生次内力。预应力混凝土连续梁桥比钢混连续梁桥具有更大的跨越能力,且变形和缓、伸缩缝少、刚度大、行车平稳、超载能力大、养护简便。 预应力混凝土连续梁桥适用范围预应力混凝土连续梁桥适用于修建跨径从30m到100多m的中等跨径和大跨径桥梁。 连续梁桥的桥跨布置根据连续梁桥的受力特点,大、中跨径的连续梁桥一般宜采用不等跨布置,但多于三跨的连续梁桥其中间跨一般采用等跨布置。边跨长度取中跨的0.8倍为宜;综合考虑施工
24、和其他因素时,边跨取中跨的0.50.8倍。对于预应力混凝土连续梁桥宜取小值,以增加边跨刚度,减小活载弯矩的变化幅度,减少预应力筋的数量。若采用过小的边跨,会在边跨支座上产生拉力,需要在桥台上设置拉力支座或压重。连续梁桥以三跨最为广泛,一般不超过五跨。 连续梁桥的预应力筋布置纵向预应力筋为主筋,大跨度梁腹板内常布置竖向预应力筋,跨度较大的箱形梁顶板和悬臂板内也常布置横向预应力筋。 纵向主筋布置方式 纵向主筋布置方式有连续配筋、分段配筋、逐段接长力筋、体外布筋 横向和竖向布筋的作用横向预应力可加强桥梁的横向联系,增加悬臂板的抗弯能力。竖向施加预应力主要作用是提高截面的抗剪能力。 悬臂拼装法过程(了
25、解) 预应力混凝土连续刚构桥力学特点上部结构仍为连续梁桥特点,但必须计入由于桥墩受力及混凝土收缩徐变、温度变化引起的弹塑性变形对上部结构内力的影响。桥墩须有一定的柔度(一般采用柔性墩),使所受弯矩有所减少,但在墩梁结合处仍有刚架受力性质。由活载引起的跨中正弯矩较连续梁小。梁内轴向拉力和桥墩根部弯矩随桥墩增高而减小。 预应力混凝土连续刚构桥适用范围 当设计跨径超过100m时,预应力混凝土连续刚构桥可做为比选方案。第七章 支座的作用传递上部结构的支承反力(包括恒载和活载引起的竖向力和水平力);保证结构在荷载、温度变化、混凝土收缩和徐变等因素作用下发生一定的变形,以使上、下部结构的实际受力情况符合机
26、构的静力计算图示。 支座的类型 按功能,分为固定支座和活动支座。固定支座允许主梁截面自由转动,但不能移动;活动支座允许主梁在支撑处即能自由转动又能水平移动。 按外形,分为板式支座、盆式支座和球形支座等。 按支座能否受拉、是否具有减震功能,分为普通支座、拉压支座和减震支座等。 支座布置原则有利于墩台传递纵向水平力。 板式橡胶支座工作原理利用橡胶的不均匀弹性压缩实现转角,利用其剪切变形实现水平位移。 板式橡胶支座使用方法板式橡胶支座一般无固定支座与活动支座的区别,所有纵向水平力由各个支座按抗推刚度大小进行分配。必要时也可采用高度不同的橡胶板来调节各支座传递的水平力和位移。圆板橡胶支座多用于弯桥,以
27、适应结构多向变形的需要。为了使橡胶支座受力均匀,在安装时应使梁底面和墩台顶面清洁平整,安装位置要正确。由于施工等原因在倾斜安装时,其坡度最大不能超过2%。 拉压支座既承受压力又抵抗压力,通常出现在连续梁桥的短跨、斜桥、带宽侧面悬臂箱梁桥以及小半径曲线桥上。比较精确,价格昂贵。 板式橡胶支座的设计步骤 确定支座平面尺寸:根据主梁尺寸假设支座平面尺寸;根据构造规定确定加劲钢板平面尺寸;验算支座压应力是否满足设计要求;验算混凝土局部抗压。 确定支座厚度:计算水平位移(由温度、收缩徐变引起的水平位移和制动力引起的水平位移组成);根据水平位移和剪切角限制,并考虑稳定性,选取橡胶片厚度(橡胶片最小厚度2m
28、m);根据橡胶片厚度选择加劲钢板厚度(单层加劲钢板厚度不小于2mm)验算支座偏转情况:验算支座是否满足竖向压缩限制和不脱空要求。验算支座抗滑稳定性:验算制动力是否超出抗滑力限制。第八章 混凝土桥梁施工方法 桥梁施工中常采用现浇法(就地浇筑、模架逐孔浇筑)、吊机架梁法、悬臂施工法(悬臂浇筑、悬臂拼装)和顶推法(单点顶推、多点顶推)。n悬臂施工法是从桥墩开始,对称地、不断悬出接长的施工方法。一般分为悬臂浇筑法和悬臂拼装法。悬臂浇筑法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,张拉预应力筋,移动机具、模板继续施工。悬臂拼装法则是将预制节段块件,从桥墩两侧依次对称安装节段,张拉预应力筋
29、,使悬臂不断接长,直至合拢。 顶推法主要工具为千斤顶和滑道。单点顶推适用于桥台刚度大、梁体轻的施工条件。 支架的要求必须有足够的强度和刚度,以保证就地浇筑的顺利进行。支架的基础要可靠,构件结合紧密并加入纵、横向连接杆件,使支架成为整体。 梁段接缝的形式 悬臂拼装时,预制件接缝可采用湿接缝、胶接缝、半干接缝等形式。应用最为广泛是使用环氧树脂等胶结材料的胶接缝,能消除水分对接头的有害作用,提高耐久性,同时提高抗剪能力、整体刚度和不透水性。 顶推法施工特点顶推力远比梁体自重小,所以顶推设备轻型简便,不需大型吊运机具。不影响桥下通航或行车,对紧急施工、寒冷地区施工、架设场地受限制等特殊条件下,其优点更
30、为明显。仅需一套模板周转,节省材料,施工工厂化,易于质量管理。施工安全干扰少。节约劳力,减轻劳动强度,改善工作条件。第九章 拱桥的特点优点:跨越能力较大耐久性好,要养护、维修费用少外形美观构造较简单。缺点:自重较大,水平推力大,要求庞大的墩、台和良好地基施工工序多,需要的劳动力多,建桥时间较长;随着跨径增大和桥高的提高,增大了拱桥的施工难度,提高了拱桥的总造价。在连续多孔的大、中桥梁中,为防止因一孔破坏而影响全桥的安全,需要采用较复杂的措施,或者设置单向推力墩,增加了造价上承式拱桥的建筑高度较高,使两岸接线的工程量增大、桥面纵坡增大,既增加了造价又对行车不利。 拱桥分类按主拱圈材料:圬工拱桥、
31、钢筋混凝土拱桥、钢管混凝土拱桥、钢拱桥等。按拱上建筑形式:实腹式拱桥、空腹式拱桥。按拱轴线形式:圆弧线拱桥、抛物线拱桥、悬链线拱桥等。按桥面位置:上承式拱桥、下承式拱桥、中承式拱桥。按有无水平推力:有推力拱桥、无推力拱桥。按主拱静力特点:三铰拱、两铰拱、无铰拱。 拱桥的结构体系及特点三铰拱:外部静定结构。不会在拱内产生附加内力,无需考虑体系弹性变形对内力的影响。但由于铰的存在,使结构复杂,施工较困难,维护费用增大,而且减小了结构的整体刚度,降低了抗震能力;同时由于拱的挠度曲线在拱顶铰处有转折,对行车不利。 两铰拱:外部一次超静定结构。整体刚度比三铰拱大。可减小基础位移,温度变化、混凝土收缩和徐
32、变等引起的附加内力。 无铰拱:外部三次超静定结构。拱内弯矩分布均匀,材料用量省。由于超静定次数较高,温度变化、材料收缩、结构变形特别是墩台位移会在拱内产生较大的附加应力。 主拱截面形式板拱桥、肋拱桥、双曲拱桥、箱形拱桥、钢管混凝土拱桥。 钢管混凝土拱桥优缺点优点:抗压强度和抗变形能力高; 钢管本身相当于混凝土外模板,刚度大,承载能力强,重量轻;易于吊装或转体,施工难度降低。缺点:阳光照射下钢管膨胀,容易造成钢管与内填混凝土之间出现脱空现象;泵送管内混凝土也常出现不完全饱和情况,将引起拱圈受力不够明确,降低安全度。 拱桥的矢跨比矢跨比是拱桥的一个特征数据,它不但影响主拱圈内力,还影响拱桥施工方法
33、的选择,同时对拱桥的外形能否与周围景物相协调也有很大关系。拱的恒载水平推力HG与垂直反力RG的比值,随矢跨比的减小而增大。矢跨比减小,推力增加。 减小不平衡推力的措施:采用不同的矢跨比;采用不同的拱脚标高;调整拱上建筑重力;采用不同类型的拱跨结构。 梁式腹孔的分类与特点梁式腹孔结构有简支、连续或框架式多种。(P204图)简支腹孔受力明确。连续腹孔(横铺桥道板梁)主要用于肋拱桥。框架腹孔在横桥向根据需要设置多片,每片间通过系梁形成整体。 含钢率钢管与混凝土面积之比称为含钢率,其值不宜小于5%,否则不能发挥刚滚混凝土弦杆的套箍作用,但也不宜大于10%,以免耗用过多的钢材,造成浪费。 拱桥的横向联系
34、为保证两片拱肋的横向刚度和稳定性,一般须在两片分离的拱肋间设置横向联系。横向联系可做成横撑、对角撑或空格式构造等形式。横向连接在拱脚段的横撑多做撑桁式K撑或X撑,以获得更好的稳定性,在桥面系以上则多采用直撑,K撑或H形撑。 拱桥的吊杆拱桥的吊杆分刚性吊杆和柔性吊杆两类,刚性吊杆用钢筋混凝土或预应力混凝土制作;柔性吊杆用冷轧粗钢筋、高强钢丝或钢绞线等高强钢材制作。 拱的合理拱轴线与拱上各种荷载的压力线相吻合的拱轴线是合理拱轴线。拱轴线有圆弧线,抛物线、悬链线。其中悬链线应用最为广泛。 拱桥拱轴线的要求尽量减小截面弯矩,最大限度减小拉应力。满足施工阶段的要求。外形美观、施工简便。 拱轴系数共轴系数
35、m=拱脚处恒载集度gj/拱顶恒载集度gd 实腹式悬链线拱拱轴系数的确定方法:逐次逼近法。 弹性中心 弹性面积图的重心。合理利用弹性中心可以使力法方程中的所有副系数为零。 拱的稳定性演算拱的稳定性演算包括:纵向稳定性演算、横向稳定性演算。第十章 斜拉桥斜拉桥是由斜拉索、塔柱和主梁组成的组合体系桥梁。它是利用索塔引出的斜向拉索作为梁跨的弹性中间支撑,拉索的竖向分力使主梁受到一个向上的弹性支承反力,这样可以降低梁跨的截面弯矩,减轻梁重,大大提高桥梁的跨越能力,此外,斜拉索的水平分力对主梁产生的轴向预压力的作用可以增强主梁的抗裂性能,节约高强钢材的用量。 斜拉桥分类斜拉桥分为:刚斜拉桥、混凝土斜拉桥、结合梁斜拉桥、混合梁斜拉桥。 斜拉桥的结构体系(除第三种其他每种的受力特点P242)漂浮体系半漂浮体系塔梁固结体系钢构体系 混凝土主梁常用截面形式P246(单索面+箱形 最易)第十一章 悬索桥悬索桥是以受拉主缆为主要承重构件的
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