第10章超静定混凝土梁桥的构造.ppt

1、第10章 超静定混凝土梁桥的构造,【了解】10-1悬臂和连续体系梁桥的类型和一般特点 【掌握】10-2预应力砼连续梁桥 【了解】 10-3 混凝土刚构桥 【了解】10-4斜拉桥,.Wel.,10-1 悬臂和连续体系梁桥的一般特点,简支梁特点回顾： 跨越能力较低、经济指标不甚理想、行车舒适性受到限制； 悬臂和连续体系的共同特点 利用超静定结构支点负弯距的卸载作用，有效降低跨中正弯距，能减小截面高度、增大跨越能力； 主梁截面可根据内力的变化曲线，作成变截面线型，使截面尺寸与内力匹配； 使用较少数量的支座，减少桥墩尺寸； 施工方法复杂、多样性； 结构内力计算、结构配筋受施工方案的影响较大； 连续超静

2、定结构：对温度变化和支座变位敏感。 悬臂静定结构： 挂孔牛腿应力复杂，易损坏。 营运条件 连续梁较少的桥面接缝，有营运条件的优势 但简支梁的桥面连续措施，也可改善之。,简支、悬臂、连续体系内力对比示意,10-1悬臂和连续体系梁桥的一般特点,连续体系附加产生内力的示意图,10-1悬臂和连续体系梁桥的一般特点,悬臂与连续体系的进一步比较,共同点： 负弯矩的代偿功能（卸载作用）使截面高度减小、跨越能力提高。 不同点： 1、 静力图式：悬臂静定，连续超静定； 因而对温度环境、基础条件的要求不同。 2、跨越能力：连续体系比悬臂体系更大。 3、行车条件：连续体系更好些。 4、局部构造：悬臂体系的挂孔牛腿的

3、缺陷，不可忽视。,8-1、悬臂和连续体系梁桥的一般特点,连续梁变高度截面可提高跨越能力,变截面： 以少量的负弯矩代偿大量的正弯矩，为提高跨越能力创造条件,负弯矩 1200 1540,正弯矩 800 400,10-1悬臂和连续体系梁桥的一般特点,10-2预应力砼连续梁桥,10-2-1 概述： 1、现阶段，大跨径连续梁桥的截面型式，绝大部分以箱形截面为主。 2、连续箱形梁桥概要： 一般适应跨径：40-250m 葡萄牙已建成250m的连续箱梁桥,超过这一跨径不经济. 我国南京长江二桥北汊桥165m变截面连续箱梁。 常用施工方法： 立支架就地现浇、预制拼装(可以整孔、分段串联)、悬臂浇筑、顶推、用滑模

4、逐跨现浇施工等。 发展趋势： 减轻结构自重，采用高标号混凝土40-60号； 跨径40-80m，一般用于特大型桥梁引桥、高速公路和城市道路的跨线桥以及通航净空要求不太高的跨河桥。 现阶段我国公路桥梁100m以上多采用预应力混凝土连续刚构桥。,10-2连续梁桥,10-2-2 我国的发展概况,10-2-3 连续梁桥的体系特点,结构概念上： 多跨连续跨越，梁墩分离，上部结构、下部结构依靠支座联系图 形式上： 等高度截面及变高度截面； 力学上： 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 由于弯矩图面积的减小，跨越能力增大 属超静定结构,存在体系转换，对基础变形及温差较敏感,1

5、0-2连续梁桥,10-2-3 连续梁桥的体系特点（续）,施工方面： 满堂支架 逐跨施工(支架现浇、滑移支架拼装） 悬臂挂蓝现浇、悬臂预制拼装施工 顶推法（等高度） 简支变连续（等高度） 运营及使用上： 挠度曲线缓和、刚度大、行车条件好 便于保养及维护,10-2连续梁桥,10-2-3 连续梁桥结构示意图,10-2连续梁桥,10-2-3 弯矩包络图、剪力包络,10-2连续梁桥,10-2-3 预应力布置示例（腹板，满堂支架施工）, 预应力筋布置形态与弯矩分布规律相当,10-2连续梁桥,10-2-4 构造特点,10-2-4-1 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：

6、 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 短边跨布置 特殊使用要求 图,10-2连续梁桥, 10-2-4-1几种桥跨布置图,8-2连续梁桥,等跨、等高度截面,悬臂施工法常用,短边跨中跨无负弯矩，边跨拉力支座,连续刚构（见后）,板式截面适用于小跨径连续梁（连续板，少用） 肋梁式（T、I 形截面）适合于吊装，中等跨径 箱形截面适合于节段施工现阶段为最常用的截面型式 其它（组合截面等，少用）,10-2连续梁桥,10-2-4-2 截面形式,等高度梁： 适用于中、小跨径连续梁，一般跨径在5060米以下 变高度梁 适用于大跨径连续梁，100米以上90%为变高度连续梁,10-

7、2连续梁桥,10-2-4-3 梁高与跨径的比例,顶板： 满足横向抗弯及纵向抗压要求 一般采用等厚度，主要由横向抗弯控制 腹板： 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控制，靠近支点处受主拉应力控制，均需加厚。 有关比例： 等高度梁支点腹板总厚度与行车道板宽度之比约为： 1/16 1/21；支点处腹板厚度与梁高之比约为：1/121/16。 变高度连续梁支点腹板总厚度 约 1/161/25 B，支点处腹 板厚度与梁高之比约 1/151/30 。,10-2连续梁桥,10-2-4-4 腹板、顶板、底板,底板 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制，支点主

8、要受纵向压应力控制，需加厚。 横隔板 一般在支点截面设置横隔板,10-2连续梁桥,10-2-4-4 腹板、顶板、底板（续）,10-2-4-5 配筋特点,纵向钢筋 悬臂施工阶段配筋 主筋没有下弯时布置在腹板加腋中 需下弯时平弯至腹板位置 一般在锚固前竖弯，以抵抗剪力 连续梁后期配筋 各跨跨中底板配置连续束 顶板 配制横向钢筋或横向预应力钢筋 腹板 下弯的纵向钢筋：需要时布置竖向预应力钢筋。,10-2连续梁桥,10-2连续梁桥, 10-2-4-5 预应力筋的几种布置方式,顶推施工，直线形布置。 适应施工阶段的负弯矩 临时索,先简支后连续的典型布置,变高度 箱形截面 曲线 预应力筋布置,通长布束，预

9、应力损失较大,10-2连续梁桥, 10-2-4-5 悬臂施工时预应力束布置, 附 连续梁桥实例,富阳富春江桥 主跨80米， 跨中梁高2.3米，支点梁高5米 单箱单室，悬臂施工,10-2连续梁桥, 附 连续梁桥实例,上海奉浦大桥主跨125米 ，支点高度7米、跨中2.5米， 悬臂施工,10-2连续梁桥, 附 连续梁桥实例,德国莱茵河桥 主跨205米， 支点高度7.9m、跨中4.2米,10-2连续梁桥,工程实例1,意大利山谷桥,10 x32m,梁高2.5米，曲线半径150米,10-2连续梁桥10-2-4-6顶推施工,工程实例2,法国，使用体外预应力,10-2连续梁桥10-2-4-6顶推施工,工程实例

10、3,非洲南部的科马提河桥,10-2连续梁桥10-2-4-6顶推施工,工程实例4,湘潭湘江二桥 ，主跨90米,10-2连续梁桥10-2-4-6顶推施工,工程实例5,美国美因河桥，全长1132米，两边顶推，辅助缆,10-2连续梁桥10-2-4-6顶推施工,工程实例6,鼻梁,10-2连续梁桥10-2-4-6顶推施工,工程实例7,鼻梁+临时支架,7-2连续梁桥7-2-4-6顶推施工,103 混凝土刚构桥,主要内容： 结构类型形式 单跨、斜腿、多跨连续、V型墩 构造特点 尺寸布置 内力计算要点简介,.Wel.,刚构桥的一般静力图式示意,附已淘汰的T型刚构,T构在外形上与门型刚构相同， 但其实质属于无推力

11、的悬臂体系。 T构的致命缺陷： 1）由于挠曲线在挂孔处呈尖角，于高速行车不利。 2）挂孔牛腿处的应力复杂，极易损坏。 进入20世纪90年代后，便不再设计。,乌龙江大桥,主跨：144米；桥梁类型：梁桥、T型刚构桥；全长552米。建成时间1971年9月。跨径纪录保持了整个七十年代；是我国大跨径桥梁发展过程中的一个里程碑。 （本桥型现已淘汰） 简介：乌龙江桥位于福建省福州市乌龙江下游峡口处，是中国较早建成的一座大跨度预应力混凝土型钢构桥。总长，分跨为()，各刚构间采用简支挂梁连接。桥宽。,重庆长江公路大桥,国内跨度最大的预应力混凝土型刚构桥。 正桥全长，分跨为.()，最大跨度。年月日建成通车。,10

12、-3-1 刚构桥的体系与构造特点,10-3-1-1 体系特点 恒载、活载负弯矩卸载作用基本与连续梁接近； 桥墩参加受弯作用，使主梁弯矩进一步减小； 弯矩图面积的小，跨越能力大，在小跨径时梁高较低，能增加净空高度，但对基础要求较高； 超静定次数高，对常年温差、基础变形、日照温均较敏感；,10-3-1-2 刚构桥的主要类型,单跨刚构桥 主要用于中小跨度的跨线桥，建筑高度小,10-3-1-2 刚构桥的主要类型（续1）,斜腿刚构桥 受力形式接近拱桥，可获得较大跨度或较小的梁高,10-3-1-2 刚构桥的主要类型（续2）,安康汉江桥 主跨为176m，中孔跨中64m,10-3-1-2 刚构桥的主要类型（续

13、3桥例2）,10-3-1-2 刚构桥的主要类型（续3桥例3-跨线桥）,10-3-1-2 刚构桥的主要类型（续3桥例4-木桥）,10-3-1-2 刚构桥的主要类型（续4）,连续刚构桥 用于柔性墩或大跨度高墩桥梁,Raftsundet Bridge Span of 86+202+298+125m,10-3-1-2 刚构桥的主要类型（续4连续刚构桥例）,10-3-1-2 刚构桥的主要类型（续4 连续刚构桥例）,V型墩刚构内部高次超静定，外部接近连续梁,10-3-1-2 刚构桥的主要类型（续4 V型墩刚构）,MAIN RIVER BRIDGE 82-135-82m main span, depth o

14、f 6.5m,10-3-1-2 刚构桥的主要类型（续4 V型墩刚构桥例）,10-3-1-2 刚构桥的主要类型（续4 V型墩刚构桥例）,10-3-1-2 刚构桥的主要类型（续4 V型墩刚构桥例）,10-3-1-2 刚构桥的主要类型（续4 V型墩刚构桥例）,我国已建成的预应力混凝土连续刚构桥,属于10-3-1-2 连续刚构发展概况,10-3-1-3 常用计算图式,单跨刚构桥,斜腿刚构桥,10-3-1-3 常用计算图式（续1）,连续刚构桥,10-3-1-3 常用计算图式（续2）,V型墩刚构,10-3-1-3 常用计算图式（续3）,10-3-1-4 构造特点,1、截面形式 单跨刚构桥矩形截面 斜腿刚构

15、箱型截面、多肋式 连续刚构大跨度：变高度箱梁 小跨度：多室扁箱梁 V型墩刚构箱型截面、多肋式,10-3-1-4 构造特点（续1）,2、节点构造 角点受力特点,箱型截面直角点构造,10-3-1-4 构造特点（续2）,箱型截面斜腿与主梁交点构造,10-3-1-4 构造特点（续3）,3、铰的构造 钢铰 铅板铰,10-3-1-4 构造特点（续4）,混凝土铰,10-3-1-5 减小墩柱抗推刚度的措施,1、合理选择桥型，避免矮墩桥梁采用连续刚构 2、减小墩柱的纵桥向尺寸 3、采用双臂墩减小墩柱纵桥向抗推刚度 4、斜腿刚构设置合理的倾角 5、对于长大桥梁，中间桥墩采用刚构，边墩采用连续梁体系,连续+刚构,1

16、0-3-1-6 配筋特点,1、三向预应力体系 腹板、顶底板纵向预应力 顶板横向预应力 腹板竖向预应力 2、纵向预应力束配置的争论 是否需要弯起束和连续束,10-3-1-6 配筋特点续桥例比较,10-3-2 连续刚构桥的主要尺寸,一、主梁 主梁的结构尺寸基本与连续梁相同,跨中梁高：,支点梁高：,10-3-2 连续刚构桥的主要尺寸（续）,二、立柱 墩身尺寸根据连续刚构的抗推刚度确定,立柱间距： 810米,10-3-2 连续刚构桥的主要尺寸（续）国内主要桥例尺寸,10-3-4 国内著名刚架桥桥例,一、洛溪大桥 跨径：65+125+180+110米 荷载：汽超20级，挂120 梁高：墩顶10米，跨中3

17、米 下部结构：主跨双薄壁墩，边跨单薄壁墩 施工方法：悬臂浇筑,10-3-4 国内著名刚架桥桥例（续）,二、虎门大桥辅助航道桥 跨径：150+270+150米 荷载：汽超20级，挂120 桥宽：30米，6车道+分隔带+紧急停车带 分两幅桥建设 梁高：墩顶14.8m，跨中5.0m 下部结构：双薄壁墩 施工方法：悬臂浇筑,10-4斜拉桥,组成、 构造类型、 体系、 总体布置、 主要尺寸比例、 内力计算简介,10-4-1、斜拉桥的组成与构造类型,主要构件： 主梁、拉索、索塔,10-4-1、斜拉桥的组成与构造类型（续1）,根据斜索立面布置形状分类： 辐射式、竖琴式、扇式、星式,10-4-1、斜拉桥的组成

18、与构造类型（续2）,根据斜索位置（索面数量）分类： 单索面（中间）、 双索面（两侧） 竖直、倾斜索面,10-4-1、斜拉桥的组成与构造类型（续3）,根据塔柱的形状、数量分类 独塔、双塔、多塔（极少）,马 拉 开 波 桥,10-4-1、斜拉桥的组成与构造类型（续4）,根据主梁材料分类： 主梁材料： 预应力混凝土、 组合结构斜拉桥 叠合梁、钢-混凝土、钢管混凝土、 钢斜拉桥,10-4-2、结构体系类型,1、边界条件 飘浮体系（全飘、半飘）、支承体系、塔梁固结、刚构体系,10-4-2、结构体系类型（续）,2、稀索体系与密索体系 决定梁高的主要因素 密索梁高较小 现代斜拉桥均采用密索。,10-4-3、

19、特殊构造措施,1、锚墩及辅助墩 锚墩一般采用柔性墩，上端铰接下端与基础固结，墩顶与主梁共同水平变位，设抗拉措施； 辅助墩加强主梁刚度，减少跨中挠度，降低塔柱的内力与变位（50%）； 2、尾索（背索） 塔柱与锚墩相连的拉索； 可约束塔顶位移，有利于减少平衡重； 主跨活载增加背索应力，边跨减少；,属于104附： 世界大跨径斜拉桥一览表,排序桥梁名称 主跨（m） 所在地 建成年份 1多多罗大桥（Tatara） 890 日本. 1998 2罗曼蒂大桥(Normandie) 856 法国 1994 3南京长江二桥 628 中国 2001 4武汉白沙洲大桥 618 中国 2000 5青州闽江大桥 605

20、中国福州. 2000 6杨浦大桥 602 中国上海 1993 7名港中央大桥(Meiko-Chuo) 590 日本 1996 徐浦大桥 590 中国上海 1997 9斯卡路森特桥(Skarnsundet) 530 挪威 1991 10礐石大桥 518 中国汕头 1999 11 鹤见航路桥（Tsurumi Fairway） 510 日本 1991 12荆沙长江大桥 500 中国荆州 2000 13生口桥（Ikuchi） 490 日本 1991 弗来森特桥(Fresund) 490 丹麦-瑞典 1999 15东神户大桥(Higashi-Kobe) 485 日本 1993 16西海大桥(Seo Ha

21、e) 470 韩国 1999 17安娜雪斯桥（Annacis） 465 加拿大 1986 18横滨海湾桥(Yakohama Bay) 460 日本 1989 19 胡克来2号桥(Second Hooghly Br.)457 印度 1992 20 塞文2号桥（Second Sevem Br.）456 英国 1996,位于日本Nishi-Seto高速公路上的Tatara桥,属于104世界第一斜拉桥多多罗大桥,属于104法国Normandy桥,属于104南京长江二桥南汊主桥,属于104南京长江二桥南汊主桥纵向俯视,南京长江二桥南汊主桥：双索面五孔连续钢箱梁斜拉桥，全长1238m。桥跨布置为58.5+

22、246.5+628+246.5+58.5m，两边跨各设一辅助墩,属于104南京长江二桥南汊主桥施工中,属于104南京长江二桥南汊主桥合拢,属于104武汉白沙洲大桥,属于104福州青州闽江大桥,全长2590m,其中正桥1185m。主跨605m,主塔高175m,桥宽29.5m。,属于104上海杨浦大桥,属于104部分斜拉桥（简介）,力学特点及其优点 目前一般采用塔梁固结的结构形式 力学特点更接近连续梁桥 在结构上采用了拉索的形式 故可看作通过索塔的高度将体内预应力筋移出梁体外，使其与梁体形成了一个水平夹角，以拉索的竖向分力对主梁作弹性支承。 从结构体系看 连续梁以主梁受弯为主； 斜拉桥的拉索作用使主梁以受压为主； 而有矮塔的部分斜拉桥拉索布置的区域特点，则使主梁承受以压、弯为主。 部分斜拉桥由于承受部分弯矩也需要配置部分合理的预应力筋（数量少于连续梁），以保证主梁的拉、压应力能满足主梁的安全工作要求。,105 悬索桥,一般特点 由古老的索桥演变而来， 主要承重结构：缆索（含吊杆）、塔、锚