杨晓明-第三讲-梁式桥课件

第三讲

梁式桥主要内容：1梁桥概述2板桥的构造与设计3简支梁桥的构造与设计4悬臂梁桥的构造与设计5连续梁桥的构造与设计6混凝土梁式桥的施工梁桥概述基本描述梁桥是指在垂直荷载作用下，支座只产生垂直反力而无水平反力的结构，梁主要承受弯矩和剪力。公路与城市道路中建造的梁桥大多采用钢筋混凝土或预应力混凝土结构，统称为混凝土梁桥。造型简单、适应工业化施工、经济及耐久性好等许多优点。预应力技术——混凝土梁桥广泛应用简支梁桥50-70m，连续梁桥的跨径达120-150m。连续梁桥超静定结构，在竖向荷载作用下支点截面产生负弯矩，其跨中正弯矩显著减小，从而跨越能力大。结构刚度大，变形小，主梁变形挠曲线平缓，动力性能好及有利于高速行车等优点。预应力混凝土连续梁桥的合理跨径在120m以内。连续桥梁基础要求较高，宜用于地基较好的场合。梁桥概述悬臂梁桥悬臂梁桥属于静定结构。为边跨悬臂梁和中跨简支挂梁相组合的结构型式。悬臂梁桥支点截面产生负弯矩，跨中正弯矩比简支梁桥小，跨越能力比简支梁大，但小于连续梁。主跨要增加悬臂与挂梁间的牛腿与伸缩缝构造，并且牛腿处变形大，伸缩缝易损坏，行车不平顺。目前已较少使用梁桥概述曲线梁桥曲线梁桥的桥轴线在平面上为曲线，可采用单跨一次超静定简支曲线梁或多跨连续曲梁的结构型式，属超静定结构。广泛用于城市立交桥中。斜梁桥桥轴线虽然是直线，但与支承线的夹角不等于90度；受力较为复杂，一般仅用于地形受到限制的跨线桥中。梁桥概述主要施工方法整体浇筑施工法：一次浇筑完成桥梁主体结构混凝土的方法，由于施工工期长，占用支架和模板较多，受季节影响大，施工费用大，一般仅用于修建曲线桥，斜桥等特殊形式的结构或者运输困难的地区。节段施工法：是将桥梁结构在纵向，横向或竖向划分为许多段，分段现浇或分段预制拼装的施工方法，有简支连续法、逐孔法、悬臂法及顶推法等各种施工方法。梁桥概述板桥的构造与设计板桥在建成以后外形上像一块薄板，是小跨径桥中最常用的桥型之一优点：建筑高度小，适用于桥下净空受限制的桥梁，可以降低桥头引道路堤高度和缩短引道长度；外形简单，制作方便；做成装配式板桥的预制构件时，重量轻，架设方便。缺点：跨径不宜过大，跨径超过一定限度时，截面显著加高，从而导致自重加大。简支板桥的经济合理跨径一般限制在13m-15m以下。整体式板桥（整体现浇）板桥的构造与设计装配式板桥由数块一定宽度的实心或空心预制板组成，各板利用板间企口缝填充混凝土相连接，在荷载作用下，每块板相当于单向受力的梁式窄板。板桥的构造与设计装配式板桥——横向连接为了使装配式板块组成整体，共同承受车辆荷载，在块件之间必须具有横向连接的构造。企口混凝土铰连接钢板连接板桥的构造与设计简支梁桥的构造与设计简支梁桥具有受力明确、构造简单、施工方便等优点，是中、小跨径桥梁应用最广的桥型。

整体现浇预制装配装配式简支T形梁桥装配式T形梁桥是使用最为普遍的结构形式，其优点是制造简单、整体性好、接头也方便。截面形式简支梁桥的构造与设计装配式简支T形梁桥——横隔梁横隔梁在装配式T梁中起着保证各根主梁相互连接成整体的作用。T型梁桥的端横隔梁是必须设置的。有利于制造、运输和安装阶段构件的稳定性，而且能显著加强全桥的整体性。当T型梁的跨径稍大时，一般在13m以上，在跨径内除设端横隔梁外，再增设1-3道中横隔梁。简支梁桥的构造与设计装配式简支T形梁桥——预应力简支梁桥(续）由于简支梁弯矩从跨中向支点逐渐减小，故预应力筋的偏心距也应逐渐减少，否则梁上缘的拉应力及下缘的压应力都会过大；由于支点附近区段剪力较大，故可以利用弯起力筋所产生的竖向分力来抵消一部分剪力；为了使梁端部分所受的预加力不太集中和分散布置锚具，也须将力筋弯起。将部分力筋弯出梁顶，则可以得到较好的抗剪作用，而且端块还可以缩小。简支梁桥的构造与设计装配式简支T形梁桥——组合梁桥用纵向水平缝将桥梁的梁肋部分与桥面板（翼板）分隔开来，使单梁整体截面变成板与肋的组合截面；施工时先架设梁肋，再安装预制板，最后在接缝内或连同在板上现浇一部分混凝土使结构连成整体。优点在于可以显著减轻预制构件的重量，便于集中制造和运输吊装。简支梁桥的构造与设计特点无论单悬臂梁或双悬臂梁在锚跨跨中正弯矩显著减小，而悬臂跨中因简支挂梁的跨径缩短而跨中正弯矩也同样显著减小。与简支梁相比，悬臂梁可以减小跨内主梁高度和降低材料用量，悬臂梁在力学性能上优于简支梁，可适用于更大跨径的桥型方案。因支点负弯矩区段存在，不可避免地将产生裂，另外牛腿、伸缩缝的构造引起行车不如连续梁平顺。悬臂梁桥的构造与设计连续梁桥的构造与设计受力特点连续梁桥跨中截面产生正弯矩，支点截面产生负弯矩，且支点截面负弯矩大于跨中截面正弯矩，连续梁的最大正弯矩及负弯矩均小于等跨度简支梁的跨中正弯矩，连续梁的内力分布比简支梁要均匀，有利于充分发挥材料的作用。变截面连续梁桥采用支点梁高大于跨中梁高的变截面形式，使得梁高的变化规律与连续梁的弯矩图变化规律相一致，可充分发挥材料性能；减小跨中梁高，有利于减小结构自重产生的弯矩、剪力；增大支座截面梁高，有利于抵抗支座截面较大的剪力。变截面连续梁可适用于较大的跨径（70-120m）。连续梁桥的构造与设计变截面连续梁桥截面设计箱形截面空心率高，有利于减轻结构自重，截面抗弯与抗扭刚度大，受力性能好，同时适应抵抗正、负弯矩。是大跨连续梁桥及其他桥梁的主要截面型式。连续梁桥的构造与设计混凝土梁桥的施工现浇简支梁的施工无需专门的预制场地和大型起重、运输设备；梁体结构中横桥向的主筋不中断，结构整体性好；支架、模板等周转材料用量大、周期长，施工工期长、费用高；受季节影响大，质量不易控制，施工管理较复杂。目前这种方法多用于中、小跨径桥梁或交通不便的偏远地区，在一些结构复杂的异形弯桥等混凝土桥中也经常采用。现浇简支梁的施工——支架支架是施工过程中的临时性结构，用以支撑模板、浇筑的混凝土梁体结构以及施工设备、人员等其他施工荷载。要求支架及其构件和连接具有足够的强度、刚度和稳定性，支架基础稳固。同时构造和制作力求简单，既要拆装方便又要尽可能减少构件的损伤，以提高装、拆、运的速度和增加周转使用的次数。混凝土梁桥的施工现浇简支梁的施工——支架（续）现浇简支梁的施工——模板拆除及支架卸落非承重侧模板在混凝土强度能保证其表面及棱角不致因拆模而受损坏时方可拆除；承重模板、支架应在混凝土强度能承受其自重力及其他可能的叠加荷载时，方可拆除。支架的卸落应从梁体挠度最大处的支架节点开始，逐步卸落相邻两侧的节点，并要求对称、均匀、有序地进行，各节点应分多次进行卸落，以使梁的沉落曲线逐步加大到梁的挠度曲线。混凝土梁桥的施工模板拆除及支架卸落事故韶关坪乳公路白桥坑大桥，1996年，32人死亡，59人受伤(17人重伤)

深圳盐坝高速公路起点高架全互通立交桥，2000年，19人受伤，其中重伤5人京福高速三明连接线匝道桥，2001年，6人死亡、20人受伤四川省自贡市某大桥，2002年，3人死亡，7人伤广东广清高速增槎路连接线主线高架桥，2004年，2人死亡，7人受伤绥芬河市新华街立交桥引桥，2005年，2人死亡贵开公路小尖山大桥，2005年，7人死亡，15人受伤广州珠江黄埔大桥引桥，2007年，2人死亡预制简支梁的施工桥梁上、下部结构可以平行施工，加快施工进度，缩短工期；预制构件便于工厂化批量生产，质量容易控制，成本相对较低；需要专门的预制场地和大型的起重、运输设备；构件之间存在拼装接缝，结构整体性相对较差。混凝土梁桥的施工预制简支梁的制作预制简支梁的运输与安装连续梁的施工——逐孔施工法（支架）混凝土梁桥的施工连续梁的施工——逐孔施工法（移动模架）连续梁的施工——逐孔施工法（移动模架）不需要设置地面支架，施工不受河流、道路、桥下净空和地基等条件的影响；机械化程度高，劳动力少，质量好，施工速度快，安全可靠；只要下部结构稍提前施工，之后上下部结构可同时平行施工，缩短工期，而且施工从一端推进，梁建成后就可用作运输便道；整套设备投资较大，准备工作较复杂，要求施工人员具有较熟练的操作技术。用于长度较大、孔数较多的桥梁较经济。连续梁的施工——逐孔施工法（装配—整体）将整根连续梁按吊装能力先分段预制，然后用各种安装方法将预制构件安装至墩、台或临时支架上，再现浇接头混凝土，最后通过张拉部分预应力筋，使梁体集整成连续体系。用此法施工可以避免采用满堂支架，最大限度地减少在桥上现浇混凝土的数量，并能使上部结构的预制工作和下部结构的施工同时进行，显著缩短工期。连续梁的施工——逐孔施工法（装配—整体）连续梁的施工——悬臂施工法（悬臂浇筑）悬臂浇筑是以桥墩为中心，在悬吊模架（挂篮）上向两岸对称平衡地浇筑梁端混凝土，待每段混凝土养护并达到规定强度后，张拉预应力筋并锚固，再将挂篮前移，以供浇筑下一节段之用。连续梁的施工——悬臂施工法（悬臂浇筑）优点：不需要占地很大的预制场地；逐段浇筑，易于调整和控制梁段的位置；整体性好；不需要大型机械设备；主要作业在设有顶棚、养生设备等的挂篮内进行，不受气候条件影响；各段施工属严密的重复作业，需要施工人员少，技术熟练快，工作效率高等。缺点：梁体不能与桥墩平行施工，施工周期较长，悬臂浇筑的混凝土加载龄期短，混凝土收缩和徐变影响较大。连续梁的施工——悬臂施工法（悬臂拼装）梁体沿轴线划分成适当长度的节段进行预制，然后将预制节段运至架设地点，在桥墩两侧对称均衡地拼装就位，张拉预应力筋，重复这些工序直至拼装完全部节段为止。此法适用于预制场地及吊运条件好，工程量大和工期较短的连续梁、刚构桥的施工。连续梁的施工——悬臂施工法（悬臂拼装）优点：梁体和下部结构可同时施工，成桥的速度快；可显著缩短工期；块件质量较易保证；混凝土收缩、徐变影响小，预应力损失少；施工不受气候影响。缺点：需要占地较大的预制场地；需要大型的机械设备；如果不用湿接缝，块件安装的位置不易调整。连续梁的施工——顶推施工法顶推施工是在沿桥纵向的台后设置预制场地，分节段预制梁体，并用纵向预应力筋将预制节段与施工完成的梁体连成整体，然后通过水平千斤顶施力，将梁体向前顶推出预制场地，之后继续在预制场进行下一节段梁的预制，循环操作直至施工完成。连续梁的施工——顶推施工法单点顶推多点顶推连续梁的施工——顶推施工法（续）梁段集中预制场内制作，占用场地小，不受气候影响，施工质量容易保证；主梁分段预制，连续作业，结构整体性好；顶推设备简