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第12讲桥梁工程共一百六十八页第一章:绪论(xùlùn)第一节桥梁在交通事业中的作用和桥梁的发展概况一、桥梁在交通工程中的作用1、是交通中的重要组成部分。2、在经济上,公路总造价的10~20%。3、在国防上,具有非常(fēicháng)重要的地位。共一百六十八页二、桥梁(qiáoliáng)建筑的发展简史
从设计方法上看,古代桥梁是以传统经验和技术来建造的。它代表作有:①浮桥:架设简便(jiǎnbiàn)快速,常被用于军事。②古代的藤、竹吊桥发展到大跨径吊桥和斜拉桥。如大渡河铁索桥(1706年);安澜竹索桥(1803年):共一百六十八页③石梁桥:福建泉州的万安(wànān)桥、漳州的虎渡桥共一百六十八页④拱桥(gǒngqiáo):河北省赵县的赵州桥共一百六十八页近代桥梁(qiáoliáng)是以材料力学、结构力学和弹性力学为基础的结构设计理论建造的。它的代表作有:国内:1957年,第一座长江大桥——武汉长江大桥。1969年,南京长江大桥:共一百六十八页南京长江大桥共一百六十八页大跨径拱桥(gǒngqiáo),渡口市6号桥是用钢拱架施工建成的箱形拱桥,跨径为146m(1972)。渡口(dùkǒu)市6号桥共一百六十八页钢筋(gāngjīn)混凝土与预应力混凝土的梁式桥:
公路上很普遍,已建百米以上跨径的拱桥占世界同类拱桥的三分之一以上。共一百六十八页国外:如法国博浪(bólànɡ)加斯脱桥,南斯拉夫克尔克大桥(l=390m)。共一百六十八页现代桥梁的发展(1)设计理论:以极限状态(zhuàngtài)设计法代替以弹性理论为基础的允许应力法,普遍应用结构振动、稳定、疲劳和结构的非线性理论。实现的手段:借助计算机共一百六十八页(2)结构施工技术(jìshù):借助预应力法采用悬臂法、顶推法、和机械化、自动、半自动化施工。它的代表作有:斜拉桥、悬索桥等大跨径桥梁。共一百六十八页现代斜拉桥。目前我国成为世界上建造(jiànzào)预应力混凝土斜拉桥座数最多的国家。共一百六十八页公路(gōnglù)吊桥也有十余座,重庆朝阳大桥。重庆朝阳(cháoyáng)大桥(1969)共一百六十八页4、未来(wèilái)发展(1)中小跨径的梁式桥:标准化、整体化(由简支向连续化)方向发展;(2)建筑材料上:采用高强度、轻型材料、预应力钢材与钢筋混凝土,增大桥梁(qiáoliáng)的跨越能力;共一百六十八页(3)桥梁设计上:更新计算图式及计算方法,运用计算机将之一体化。(4)施工(shīgōng)上:标准化工厂预制,现场安装和无支架施工(shīgōng)。共一百六十八页第二节桥梁(qiáoliáng)的基本组成及分类
一、桥梁的基本组成部分
上部结构(jiégòu)
也称桥跨结构,它包括承重结构(如梁、拱等)、桥面、支座等。共一百六十八页
下部结构:桥墩和桥台及墩台基础(jīchǔ)。起支承桥跨作用。
其它结构:导流堤、防洪堤、丁坝和护岸等。它们保护着桥头路堤或河岸。共一百六十八页二、桥梁分类1、按建筑材料分:钢桥:钢材为桥跨结构的材料,有板梁和桁梁两种:钢板(gāngbǎn)梁,L<40m。钢桁梁:跨度和梁高较大时采用。
共一百六十八页上、下平面(píngmiàn)纵向联结系立面图下承式共一百六十八页混凝土桥:按材料分:普通钢筋混凝土桥和预应力混凝土桥两种;型式为梁桥(liánɡqiáo)、拱桥和刚架桥。石桥:石拱桥,有实腹式和空腹式。共一百六十八页
2、桥面(qiáomiàn)所在位置分:有上承式桥和下承式桥。3、桥梁轴线与河流(道路等)的交角角度:有正交桥(交角为直角)和斜交(xiéjiāo)桥(交角为锐角)。立交桥共一百六十八页
4、按桥梁所跨越障碍物分类(fēnlèi):
有跨河桥、立交桥等。
5、按照桥梁长度分:
按桥梁长度:特大桥:L>500m;大桥:500>L>100m;中桥:100>L>30m;小桥:L>30m。共一百六十八页
6、按结构形式(结构体系)分类分类标准:以力学计算模式为基础(jīchǔ),以受力方式明显差异为特征,广泛应用于桥梁的结构分析和设计中。有四种基本结构类型是:梁式桥;拱式桥;刚架桥和悬吊桥。共一百六十八页简支梁桥连续(liánxù)梁桥悬臂梁桥(1)梁式桥:共一百六十八页
(1)梁式桥:承重结构:实体梁或梁式桁架;受力特征:竖直荷载作用下,支座有竖直反力,无水平反力;实体梁只受弯拉和剪应力,不受轴向力;形式(xíngshì)分:简支梁桥、连续梁桥和悬臂梁桥;建筑材料:钢筋混凝土和预应力混凝土。
共一百六十八页
(2)拱式桥:承重结构:拱(拱圈或拱肋);受力特征:在竖直(shùzhí)荷载作用下,支座有竖直反力和水平反力(推力);共一百六十八页
建筑材料用抗压能力(nénglì)强的圬工材料(如砖、石、混疑土)和钢筋混凝土;形式:三铰拱,两铰拱,无铰拱。桥跨结构受力:与同跨径的梁相比(xiānɡbǐ),拱的弯矩和变形较小,以受压为主;共一百六十八页(3)刚架桥:显著特点:是桥跨结构(梁或板)和墩台(dūntái)连接成一整体;共一百六十八页受力特征:在竖直荷载作用下,有竖直反力和水平反力;无铰刚架还有支承弯矩。桥跨结构:刚架以受弯拉为主,也有轴向力和剪力,大小(dàxiǎo)但于梁桥与拱桥之间。共一百六十八页优点:建筑高度小,降低线路标高,改善纵坡,减少路堤土方(tǔfāng)量,增加桥下净空。缺点:是粱柱刚结处较易裂缝。共一百六十八页(4)悬吊桥:承重(chéngzhòng)结构为缆索、桥塔、加劲梁及锚绽。结构自重轻,建筑高度(gāodù)小,跨径最大,近2000m。缺点是结构刚度差,在车和风荷载作用下,桥有较大的变形和振动。一般只在公路上修建。共一百六十八页(5)组合体系桥由几个(jǐɡè)不同体系的结构组合而成的桥梁。共一百六十八页第二章桥梁(qiáoliáng)规划设计及荷载第一节桥梁的总体设计
一、桥梁设计的基本原则(yuánzé)和要求
(1)使用上的要求桥梁必须适用。满足交通安全、通畅、及泄洪、通航或通车等要求,并便于检查和维修。共一百六十八页(2)经济上的要求在经济上是合理的。在设计、施工及运输上取得最大经济效益。(3)设计上的要求满足施工和使用中应具有足够(zúgòu)的强度、刚度、稳定性和耐久性,并且要设计思想创新,设计合理。共一百六十八页(4)施工上的要求
应便于采用(cǎiyòng)先进技术,加快施工速度,保证工程质量和施工安全。(5)美观上的要求与周围环境相协调。共一百六十八页二、桥梁设计的基本资料
(1)桥梁使用任务:交通种类和其它要求。(2)桥位附近地形:桥位线型、墩台位置。(3)桥位地质情况(qíngkuàng):地质不良现象。(4)河流水文情况:特征水位、河道情况。(5)其它资料:建材;施工情况;气象等。共一百六十八页三、设计程序
初步设计:总体规划问题,初步(chūbù)拟定尺寸。它是控制建设项目投资和以后编制施工预算的依据。编制施工图:对技术方案和总投资等具体化。共一百六十八页目前(mùqián),我国公路大桥的设计工作均采用两阶段设计。对技术简单的中、小桥可采用一阶段设计。共一百六十八页四、桥位及桥型的选择
桥位选择:大、中桥的桥位服从路线总方向,路桥综合(zōnghé)考虑,并以桥为主,尽可能建造直交桥。小桥的桥位是局部问题,完全服从路线走向,以路为主。共一百六十八页桥型选择:
通常钢筋混凝土简支梁桥:L<20m;预应力混凝土简支梁桥:30m<L<50m;石拱,双曲拱:30m<L<50m,箱拱:L>100m,预应力斜拉桥:100m<L<400m;软基上建简支、悬臂梁等静定结构(jiégòu)桥,良好地基上建连续、刚架桥及两铰或无铰拱等超静定结构桥。共一百六十八页五、纵、横断面设计
技术术语:•桥梁全长简称桥长,桥涵总长所占比例反映在整段线路(xiànlù)建设中的重要程度。共一百六十八页•净跨径l0;•总跨径:l=l1+l2+l3
•计算跨径;•桥下净空高度;•建筑(jiànzhù)高度;•标准跨径:•净矢高;•计算矢高:•矢跨比;共一百六十八页梁式桥的纵向(zònɡxiànɡ)布置拱式桥共一百六十八页纵断面设计确定(quèdìng)桥梁的总跨径、桥梁的分孔、桥道的标高、标上和桥头引道的纵坡以及基础的埋置深度等。(1)桥梁总跨径的确定
对于一般跨河桥梁,总跨径可参照水文计算来确定。共一百六十八页考虑:排洪、冲刷及河床土壤的性质和基础的埋置情形(qíngxing),综合确定。
(2)桥梁的分孔决定于总造价。使上、下部结构的总造价趋向最低,同时考虑通航、冲刷等问题。大、中桥梁分孔是相当复杂的问题。共一百六十八页
(3)桥道标高的确定必须根据设计洪水位、桥下通航(车)净空等需要,结合桥型、跨径等考虑,以确定合理的桥道标高。
(4)桥头(qiáotóu)纵坡小桥,可做平坡桥;大、中桥梁,做成双向纵坡,桥上纵坡不大于4%;桥头引道纵坡不宜大于5%。共一百六十八页桥梁横断面设置桥梁横断面的设置决定于桥面的宽度和桥跨结构横截面的布置(bùzhì)。桥面宽度决定于行车道的净宽度和人行道的宽度。
桥梁的横向坡度为1.5%~3%。共一百六十八页桥梁平面设置桥梁的线形及桥头(qiáotóu)引道要保持平顺,使车辆能平稳地通过。大、中桥线形,一般为直线,如必须设成曲线时.其各项指标应符合路线布设规定。一般小桥,斜度通常不宜大于45°,在通航河流上则不宜大于5°。共一百六十八页第二节桥面构造(gòuzào)布置及细部
1、桥面(qiáomiàn)构造组成与布置
桥面铺装、排水系统、伸缩缝、人行道(安全带)、缘石、栏杆和灯柱等构造。共一百六十八页2、桥面铺装、防水排水系统(1)桥面铺装桥面铺装也称行车道铺装。作用:防止车辆轮胎(或履带)的直接磨耗行车道板,防止主粱遭受雨水的侵蚀,并能使车辆轮重的集中荷载起一定(yīdìng)的分布作用。共一百六十八页型式(xínɡshì):
①普通水泥混凝土或沥青混凝土铺装在非严寒地区的小跨径桥上,不做专门的防水层。层铺法施工:单层(5~8cm)或双层式的(底层4~5cm,面层3~4cm);水泥混凝土适用于重载交通。共一百六十八页②防水混凝土铺装非冰冻地区需作防水处理时,铺筑8~10cm的防水泥(shuǐní)混凝土,再铺磨耗层。防水(fánɡshuǐ)混凝土铺装共一百六十八页③具有贴式防水层的水泥(shuǐní)混凝土或沥青混凝土铺装贴式防水层铺装共一百六十八页
在防水程度要求高,或在桥面(qiáomiàn)板位于结构受拉区而可能出现裂纹的桥梁上,需做贴式防水层。该层设在低标号混凝土排水三角垫层上面,再铺保护层。装配式梁式桥,宜在接缝处的混凝土铺装层内或保护层内设置一层(
3~
6)的钢筋网。共一百六十八页(2)桥面纵横坡对于沥青(lìqīng)混凝土或水泥混凝土铺装,横坡为1.5~2.0%。行车道路面用抛物线型横坡,人行道用直线型。共一百六十八页(3)桥面排水原因(yuányīn):设置:桥长L<50m,纵坡ih>2%时,雨水可流至桥头从引道上排除,在桥头引道的两则设置流水槽。当L>50m,ih>2%时,在桥上每隔12~15m设置一个泄水管。如桥面ih<2%,则宜每隔6~8m设置一个泄水管。共一百六十八页常用泄水管的型式:①金属泄水管:适用于具有贴式防水层的铺装结构(jiégòu)。②钢筋混凝土泄水管:适用于不设专门防水层而采用防水混凝土的铺装构造上。金属(jīnshǔ)泄水管钢筋混凝土泄水管共一百六十八页共一百六十八页3、桥面伸缩缝(1)原因:
(2)设置:两梁端间以及梁端与桥台背墙间设置。
(3)作用(zuòyòng):保证梁能自由变形;车辆在设缝处能平顺地通过;防止雨水、垃圾泥土等渗入而阻塞。共一百六十八页(4)变量:以安装伸缩缝结构时为基准的温度伸长量lt+和收缩量lt-;收缩和徐变量ls以及计入梁的制造与安装误差的富裕量lE。lE可按计算(jìsuàn)变形量的30%估算。总变形量为:共一百六十八页(5)常用伸缩缝构造U形锌铁皮(tiěpí)式伸缩缝中小路径的桥梁,当变形量在2~4cm以内时,常采用。共一百六十八页跨搭钢板式伸缩缝:梁端变形(biànxíng)量4~6cm以上的情况,最大可达40cm以上。共一百六十八页橡胶(xiàngjiāo)伸缩缝:橡胶伸缩缝适用于梁端变形量4~6cm以上,最大可达150cm,共一百六十八页3、人行道、栏杆(lángān)、灯柱共一百六十八页共一百六十八页3、人行道、栏杆、灯柱人行道及安全带:城镇和近郊的桥梁(qiáoliáng)均应设置人行道,宽度可选用0.75cm,1m,大于1m按0.5m的倍数递增。行人稀少地区可改用安全带。安全带,宽度不小于25cm,与人行道相同,高出行车道25cm~35cm。共一百六十八页栏杆(lángān)和灯柱共一百六十八页第三章钢筋(gāngjīn)混凝土和预应力混凝土梁式桥第一节概述
一、分类及特点
采用抗压性能好的混凝土和抗拉能力强的钢筋(gāngjīn)结合在一起建成的。共一百六十八页分类(fēnlèi)1:钢筋(gāngjīn)混凝土梁桥预应力混凝土梁桥建筑材料梁桥预压程度全预应力混凝土梁桥部分预应力混凝土梁桥木梁桥钢梁桥石梁桥共一百六十八页分类(fēnlèi)2:装配式梁桥(liánɡqiáo)(正交桥、直线桥)整体式梁桥(斜交桥、弯桥)施工方法梁桥共一百六十八页支座(zhīzuò)端横隔(hénɡɡé)梁中横隔梁主梁桥面铺装泄水管栏杆伸缩缝人行道共一百六十八页特点:(1)装配式梁桥与整体式梁桥相比有:①桥梁构件的型式和尺寸趋于标准化,有利于大规模工业化生产。②采用先进的施工技术(jìshù),节省劳动力和降低劳动强度,提高工程质量和劳动生产率,从而显著降低工程造价。共一百六十八页③构件的制造不受季节性影响,且上、下部构造也可同时施工,加快施工速度,缩短工期。④能节省(jiéshěng)大量支架模板等的材料消耗。缺点:⑤预制构件需要有一定的运输和起重设备来进行运输和安装工作。共一百六十八页⑥为了保证全桥的整体性,尚应设计牢固的接头构造,必要时还需采取“湿的”集整措施。特点:(1)钢筋混凝土桥与钢桥、石桥等比:①具有(jùyǒu)钢筋混凝土构件的优点。②设计理论和施工技术上发展成熟。共一百六十八页③种类多,数量(shùliàng)大,具有重要地位。缺点:④自重大。⑤就地浇筑时,施工工期长,耗材多。适用:简支梁桥:标准跨径10,13,16,20m。悬臂梁、连续梁桥:L≤60~70m。
共一百六十八页(1)预应力混凝土梁桥与钢筋混凝土桥相比:①具有钢筋混凝土梁桥的所有优点。②利用高强度材料(高强混凝土、高强钢材),减小构件截面,并扩大(kuòdà)混凝土结构的适用范围。共一百六十八页③节省钢材,跨径越大,节省越多。④梁的刚度大,建筑高度小,有较大的跨越能力。由于能消除裂缝,这就扩大了对多种桥型的适应性,并更加提高(tígāo)了结构的耐久性。⑤预应力技术的采用,为现代装配式结构提高了接头和拼装质量。共一百六十八页适用(shìyòng):简支梁桥:L≤50~60m;标准跨径有25,30,35,40m。悬臂梁、连续梁桥:L≤250m。二、梁式桥的结构体系(tǐxì)的类型及应用按梁式桥承载结构体系可分为:简支梁桥、连续梁桥和悬臂梁桥、T形刚架桥等。共一百六十八页二、梁式桥的结构(jiégòu)体系的类型及应用共一百六十八页
特点:静定结构;相邻(xiānɡlín)桥孔各自单独受力;构造最简单,受力明确,1、简支梁桥
应用最早,使用最广泛(guǎngfàn)的一种桥型。最易设计成各种标准跨径的装配式构件;简化施工管理工作,降低施工费用。共一百六十八页适用性:静定结构,结构内力不受地基变形影响,场地地基要求(yāoqiú)低。缺点:(1)伸缩缝(变形缝)多,行车巅簸,不平顺。(2)桥跨结构主要承受荷载引起的弯矩与剪力,且结构本身自重大,约占全部设计荷载的30~60%。;支座独立。共一百六十八页改进措施:减小结构自重所占的比例可由提高简支梁桥跨越能力的最有效途径:(1)高强、轻质材料;(2)预应力技术(jìshù);(3)采用合理的主梁(板)截面形式。共一百六十八页
l=4~8m,实心(shíxīn)板桥l=6~13m,空心(kōngxīn)板桥l=8~16m,形式划分:标准跨径:(1)简支板桥l=8~20m,
l=20~50m,(2)简支肋梁桥中等跨径,截面:T,I,Π钢筋混凝土简支梁桥预应力混凝土简支梁桥预应力空心预制板桥共一百六十八页(3)简支箱梁桥:预应力混凝土梁桥(liánɡqiáo),仅用于桥面较宽的桥梁结构(抗扭性能),较大跨径的斜交桥和弯桥。跨径:20~70m2、连续梁桥特点:承重结构不间断地连续跨越几个桥孔而形成一超静定的结构。共一百六十八页优点:①支座处产生负弯矩,显著(xiǎnzhù)减小了跨中的正弯矩,使弯矩沿纵向分布更合理;
共一百六十八页②减小跨中的建筑高度,节省钢筋(gāngjīn)混凝土数量。缺点:③地基有不均匀沉陷时,桥跨结构内会产生附加内力。共一百六十八页适用:对地基要求高,常适用于桥基十分良好的场合。钢筋(gāngjīn)混凝土连续梁桥①支座处有负弯矩,在支座处桥面易出现裂缝,影响桥梁耐久性和正常使用;②就地浇筑的施工方法,费时费工,代价高,对大跨径很难适合。共一百六十八页预应力混凝土连续梁桥①利用预应力有效地避免混凝土开裂,特别是支座有负弯矩处可避免桥面开裂,保证桥梁的耐久性和正常使用;②采用现代桥梁施工技术(jìshù),如顶推法、悬臂浇筑法等。共一百六十八页③充分利用高强度材料,减小结构截面尺寸,提高其跨越能力;④车辆荷载作用(zuòyòng)下变形和缓,行车平稳,伸缩缝少;⑤结构全截面受力,抗弯刚度大,并有较大超载能力;⑥连续梁桥的中间桥墩只布置单排支座。共一百六十八页截面形式:等截面连续梁(中小跨径);变截面连续梁(大跨径)。
对大跨径(l0>100m),多采用变截面箱形连续梁。施工(shīgōng)特点:顶推法、悬臂浇筑法和拼装法等。适用性:跨径为40~160m共一百六十八页3、悬臂梁桥和T形刚架桥单悬臂梁和双悬臂梁。特点(tèdiǎn):①内力分布上,支点处同连续梁桥,挂梁上同简支梁桥;共一百六十八页②挂梁和剪力铰处是受力薄弱处;③接缝多,不利于高速(ɡāosù)行车。适用性:钢筋(gāngjīn)混凝土悬臂梁桥:50~80m以下;预应力混凝土悬臂梁桥:100m以下;共一百六十八页钢筋(gāngjīn)混凝土T形刚架桥:50m以下;预应力混凝土T形刚架桥:60~200m。共一百六十八页三、截面(jiémiàn)类型
(一)板桥
承重结构:特点:①建筑高度较小,构造简单,施工方便。②预制(yùzhì)施工时,重量小,架设方便。共一百六十八页
形式:①整体式实心矩形板:刚度大,现浇,受季节性影响大,需模板、支架。
受力方面:截面材料(cáiliào)不经济,自重大,仅适用于小跨径≤6m。改进是矮肋式板,空心式。共一百六十八页②装配式板桥:实心板(l≤8m)、空心(kōngxīn)板(l=6~13m)、预应力混凝土板(l=8~16m)。③异形板截面:现代高架桥中用。有单波式和双波式。共一百六十八页③异形板特点:桥下净空大,可布置与桥梁同向的线路(xiànlù),造型美观,但现浇,施工较为复杂。共一百六十八页(二)肋板式梁桥(liánɡqiáo)现浇混凝土肋梁桥有双T形,一般由工厂或现场预制T形,Π形构件,然后工地装配施工。共一百六十八页显著减轻了结构自重(zìzhòng)。增大了跨越能力。②适合于预制、安装,控制主梁质量,加快施工速度。③预应力或受拉区布筋,将肋下缘做成马蹄形。一般特点(tèdiǎn):①肋与肋之间处于受拉区域的混凝土挖空后,共一百六十八页Π形梁桥:块件之间用穿过腹板的螺栓连结,以使施工简化。Π形构件的特点是:截面形状(xíngzhuàn)稳定,横向抗弯刚度大,块件堆放、装卸和安装都方便。共一百六十八页Π形梁桥:但构件制造(zhìzào)较复杂;梁肋以只配钢筋网,刚度小。适用性:Π形梁桥一般(yībān)只用l=6~12m的小跨径桥梁。共一百六十八页T形梁:装配式桥梁工程中最普遍;优点:以T形梁的翼构成行车道板;制造简单(jiǎndān),肋内配筋可做成刚劲的钢筋骨架,主梁之间借助间距为4~6m的横用梁来连结,整体性好,接头也较方便。b)a)共一百六十八页缺点:截面(jiémiàn)形状不稳定,运输和安装复杂;构件在桥面板跨中有接头,对板的受力不利。c)d)e)f)共一百六十八页
(三)箱形梁桥跨径(L0≥50m)预应力混凝土、弯桥、斜交桥普遍(pǔbiàn)采用。形式及适用性:T形梁:装配式简支梁常用;钢筋(gāngjīn)混凝土梁桥,L0=7.5~20m;预应力混凝土梁桥,L0=20~40m。共一百六十八页特点:(与T形梁相比)①较大的抗正、负弯矩能力,底板受压区。②抗扭能力大,故适用于偏心荷载作用下的宽桥。如大跨径预应力梁桥。③横向刚度大,对抗弯、运输、安装阶段的稳定性好。缺点:箱形薄壁构件的预制、安装施工(shīgōng)复杂,单根箱梁的安装重量大,只适用于较大跨径。共一百六十八页适用:中等宽度(kuāndù)桥梁:单箱单室、单箱双室一般宽度桥梁:单箱多室、双箱单室现代城市高架道路:长悬臂斜腹形。共一百六十八页第二节简支梁式桥的设计(shèjì)与构造
简支板桥,梁桥,箱形梁桥。
一、简支板桥设计与构造
一般应用于小跨径桥梁中。
由施工方式分,整体式板桥和装配式板桥。由跨越河流(héliú)的角度分,正交板桥和斜交板桥。共一百六十八页正交桥:荷载作用后:双向受力;由弹性薄板小挠度弯曲理论计算应力(yìnglì)应变。特点:①均布荷载作用:单向受力状态;②车轮(chēlún)荷载作用于板中:双向受力状态,近似单向计算;共一百六十八页③车轮荷载(hèzài)作用于板自由边:双向受力状态,同上;总结:设计按单向板计算,简化(jiǎnhuà)方法有折算法;简化刚接板法。共一百六十八页配筋:纵向受力钢筋:由计算确定(quèdìng)。横向分布钢筋:垂直于主钢筋,>15%,S≯25cm。板中间2/3处按计算配筋;板边两端1/6处增加15%。
整体(zhěngtǐ)正交现浇板桥横截面为等厚度矩形,或矮肋式板桥。共一百六十八页装配式板桥横截面有实心(shíxīn)板和空心板两种。矩形实心板桥:施工方便,建筑高度小等优点,应用最广泛,跨径≤8m。共一百六十八页空心矩形板桥(bǎnqiáo):自重小,可充分利用材料。跨径6~13m,预应力混凝土空心板桥(bǎnqiáo)在8~16m。目前使用较多。共一百六十八页装配式板的横向联结
有企口混凝土铰联结和钢板焊接联结。企口混凝土铰联结:用C25~C30以上的细骨料混凝土填实(tiánshí),或将钢筋绑扎后,再浇筑。共一百六十八页钢板(gāngbǎn)联结:两构件的预埋钢板(gāngbǎn)焊接。纵向中距通常为80~150cm。共一百六十八页斜交桥的特点:理论(lǐlùn)和试验表明,在垂直荷载作用下:①斜交角
≤15
,正交板桥设计。②荷载有向两支承边之间最短距离方向传递的趋势。斜板桥(bǎnqiáo)的最大主弯矩方向共一百六十八页③各角点受力情况可以用比拟连续梁的工作(gōngzuò)来描述。共一百六十八页整体式斜板桥:由于l/b一般均小于1.3,主钢筋的配置有两种方案。A方案:按主弯矩方向(fāngxiàng)的变化配置主筋,其分布钢筋与支承边平行。底层(dǐcénɡ)钢筋上层钢筋共一百六十八页B方案:在两钝角角点之间的范围内,主钢筋方向与支承(zhīchénɡ)边垂直。底层(dǐcénɡ)钢筋上层钢筋共一百六十八页装配式斜板桥:跨宽比(l/b)一般均大于1.3,主钢筋沿斜跨径方向配置,分布钢筋在钝角角点处与主钢筋垂直(chuízhí),在支承边附近,与支承力平行。共一百六十八页二、简支梁桥设计(shèjì)与构造中小跨径桥梁中应用最广的桥型。简支梁桥按施工方式分有整体式和装配式简支梁桥。截面(jiémiàn)形式分:T形、工形、Π形肋梁和箱形。
共一百六十八页
(1)整体式简支梁桥:
优点:现场浇筑,结构整体性好,刚度大;缺点:工期长,施工费用(fèiyong)高,材料消耗大。应用:斜线桥,弯桥,一般用截面为双T形主梁。共一百六十八页(2)装配式简支梁桥
特点:用合理(hélǐ)的构造类型。
构造类型:涉及装配式主梁的横截面型式、沿纵截面上的横隔梁布置、块件的划分方式以及块件的连结集整等几方面的问题。它是直接影响桥跨结构的受力状态及其内力计算的方法。共一百六十八页
(3)构造类型主梁的横截面型式主梁的横截面型式有三种基本(jīběn)类型:Π形,T形和箱形梁桥。预制装配单元的划分共一百六十八页装配式梁桥设计中块件划分的原则是:①现场实际的预制、运输和起重等条件,确定拼装单元的最大尺寸和重量(zhòngliàng);②块件的划分应满足受力要求,拼装接头应尽量设置在内力较小处;③拼装接头的数量要少,接头型式要牢固可靠,施工要方便;共一百六十八页④构件要便于预制、运输和安装;⑤构件的形状(xíngzhuàn)和尺寸应力求标准化,增强互换性,构件的种类应尽量减少。目前,钢筋混凝土与预应力混凝土梁桥常用的块件划分(huàfēn)方式有:①纵向竖缝划分;②纵向水平缝划分;③纵、横向竖缝划分。共一百六十八页a)b)①纵向(zònɡxiànɡ)竖缝划分简支梁桥中应用最普遍。单元体:各主梁整体,如Π形梁和T形梁;共一百六十八页a)b)优点:接头(jiētóu)和接缝横隔梁和行车道板内,或直接用螺栓连结;结构部分为预制拼装。
故主梁受力可靠,施工也方便。共一百六十八页应用:装配式钢筋混凝土和预应力混凝土T形简支梁桥。缺点:构件的尺寸和重量(zhòngliàng)都很大,增加运输与安装上的困难。改进(gǎijìn):预制矩翼T形梁,并现浇部分翼板和横隔梁。共一百六十八页②纵向水平(shuǐpíng)缝划分组合式梁共一百六十八页T形组合梁桥(liánɡqiáo):钢筋混凝土和预应力混凝土简支梁桥箱形组合梁桥:预应力混凝土梁桥。优点:安装单元尺寸小,重量轻。缺点:主梁的梁肋与翼板之间存在混凝土施工接缝。改进:加大肋顶宽度和伸出肋内钢筋。共一百六十八页共一百六十八页③纵、横向竖缝划分优点(yōudiǎn):块件尺寸小,重量轻,可以工厂化成批预制后,方便运输。共一百六十八页横向分段(fēnduàn)装配式梁或称串连梁缺点:块件的预制精度要求(yāoqiú)很高。预制时,采用全梁预制的方法。国内应用很少。共一百六十八页构造布置定义:对于设计给定的桥面宽度,如何(rúhé)选定主梁的间距(或片数)。钢筋混凝土简支梁桥,T形最普遍。标准跨径为10、13、16和20m的四种。
主梁布置:间距为1.5~2.2m,四梁式或五梁式桥,常用1.6m。共一百六十八页共一百六十八页
T形梁的横隔梁布置:作用:将各主梁连结成整体。无横隔梁时:翼板接缝处易产生纵向(zònɡxiànɡ)裂缝,且桥梁整体性不好。
横隔梁布置:两梁端必须设置端横隔梁,中横隔梁:当跨径≥13m,在跨内的跨中、距支座l/4或l/3处设中间横隔梁1~3道,间距4~6m。共一百六十八页主梁的设计与构造:主梁尺寸:钢筋混凝土桥,l/11~l/16,标准跨径为10、13、16和20m,这时主梁间距2.2m,相应(xiāngyīng)梁高0.9、1.1、1.3和1.5m;预应力混凝土桥,l/14~l/25,标准跨径为25、30、35和40m,这时主梁间距2.2m,相应梁高1.75、2.0、2.25和2.5m。梁肋宽常用15~18cm。共一百六十八页
横隔梁尺寸:跨中横隔梁的高度为主梁高度的3/4,端横隔梁与主梁近同高。横隔梁的肋宽常为12~16cm,且上宽下窄和内宽外窄的楔形。横隔梁配筋与连接(liánjiē):以中横隔梁为设计计算对象;配筋:受力钢筋与构造钢筋,均由计算所得。共一百六十八页
连接有两种:①钢板(gāngbǎn)接缝:先预埋钢板(gāngbǎn),再在预埋钢板(gāngbǎn)上加焊盖按钢板(gāngbǎn)或用螺栓与预埋钢板(gāngbǎn)连接。共一百六十八页
②湿接缝:翼板悬臂边做成企口形(kǒuxíng),将伸出钢筋连接,或放置钢筋网,浇筑混凝土。共一百六十八页
不等截面梁:简支梁桥在横截面上可采用不等截面梁,具体变化为:(1)变截面等高梁:沿纵向腹板厚度发生变化、马蹄部分也逐渐加高的变截面T梁。(2)变截面不等高梁:横截面由跨中向支点(zhīdiǎn)减小的鱼腹形变高度梁。共一百六十八页实例(shílì):(1)钢筋混凝土桥:跨径为20m。共一百六十八页实例(shílì)2:预应力混凝土桥,跨径为30m。共一百六十八页第三节支座(zhīzuò)
一、概述
钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥在桥跨结构和墩台之间均须设置(shèzhì)支座。共一百六十八页1、作用:(1)传递上部结构的支承反力,有竖向力和水平力;(2)保证结构在活载、温度变化(biànhuà)、混凝土收缩和徐变等因素作用下的自由变形,以使上、下部结构的实际受力情况符合结构的静力图式。共一百六十八页
2、分类(fēnlèi):传递荷载(hèzài)种类位移梁式桥的支座固定支座活动支座竖向压力和水平力只有竖向压力自由转动自由转动且能水平移动共一百六十八页3、设置:简支梁桥每跨:一端设置固定支座(zhīzuò),另一端设置活动支座(zhīzuò)。悬臂梁桥锚固跨:一侧设置固定支座,另一侧设置活动支座。共一百六十八页
多孔悬臂梁桥挂梁:支座布置与简支梁同。连续梁桥:每联中只要一个桥墩(或桥台)上设置(shèzhì)固定支座,其余墩台上均应设置(shèzhì)活动支座。共一百六十八页注意:(1)悬臂梁桥(liánɡqiáo)和连续梁桥(liánɡqiáo)在某些特殊情况下支座需要传递竖向拉力时,尚应设置能承受拉力的支座。(2)相邻两跨简支梁的固定支座,不宜集中布置在一个桥墩上。(3)坡桥:应将固定支座布置在标高低的墩台上。共一百六十八页(4)连续梁桥,为使全梁的纵向变形分散在梁的两端,应将固定支座设置在靠中间的支点处;但若中间支点的桥墩较高或因地基受力等原因(yuányīn),对承受水平力十分不利时,可根据具体情况将固定支座布置在靠边的其它墩台上。共一百六十八页(
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