混凝土懸臂和連續(xù)體系梁橋的設(shè)計(jì)與構(gòu)造特點(diǎn)

1、第二節(jié) 混凝土懸臂和連續(xù)體系梁橋的設(shè)計(jì)與構(gòu)造特點(diǎn)授課時(shí)間：2006年10月20日授課地點(diǎn)：試驗(yàn)樓試驗(yàn)三教學(xué)內(nèi)容：1、等截面連續(xù)梁橋的力學(xué)特點(diǎn)、構(gòu)造特點(diǎn)和適用范圍2、變截面連續(xù)梁橋的力學(xué)特點(diǎn)、構(gòu)造特點(diǎn)和適用范圍3、連續(xù)剛構(gòu)橋的力學(xué)特點(diǎn)、構(gòu)造特點(diǎn)和適用范圍4、連續(xù)梁橋橫截面形式和尺寸重點(diǎn)：1、變截面連續(xù)梁橋的力學(xué)特點(diǎn)、構(gòu)造特點(diǎn) 2、連續(xù)剛構(gòu)橋的力學(xué)特點(diǎn)、構(gòu)造特點(diǎn)思考題及習(xí)題：書后216、18、19 215、216二、公路混凝土連續(xù)體系梁橋特點(diǎn): 結(jié)構(gòu)剛度大、變形小、伸縮縫少和行車平穩(wěn)舒適等突出優(yōu)點(diǎn),預(yù)應(yīng)力技術(shù)對(duì)混凝土預(yù)壓，發(fā)揮了高強(qiáng)材料的特性，提高了混凝土的抗裂性，促使結(jié)構(gòu)輕型化，因而的跨越能力更

2、大。（一）預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋1.等截面連續(xù)梁橋（1）力學(xué)特點(diǎn)跨徑不大時(shí), 跨中、支點(diǎn)截面彎矩差值不大，采用等截面形式，并采取一定的構(gòu)造措施予以調(diào)節(jié)，簡化了主梁的構(gòu)造（2）構(gòu)造特點(diǎn)等跨布置: 跨徑大小主要取決于經(jīng)濟(jì)分孔和施工的設(shè)備條件。高跨比1/121/25；在頂推施工的等截面連續(xù)梁橋中梁高H與頂推跨徑之比一般為1/121/17。不等跨布置: 當(dāng)跨徑較大時(shí)，為減少邊跨正彎矩，一般邊跨與中跨跨長之比在0.60.8左右。需要加大個(gè)別橋跨的跨徑時(shí)，常常不需改變高度，而是采用增加鋼筋束和調(diào)整截面尺寸的方式予以解決，使橋梁外觀上仍保持等截面布置。使橋梁的立面協(xié)調(diào)一致，又能減少構(gòu)件及模板的規(guī)格。（3）適用

3、范圍a.采用中等跨徑，以4060m為宜（國外也有達(dá)到80m跨徑者）。b.以等跨徑為宜，也可以采用不等徑布置。c.有支架施工、逐孔架設(shè)施工、移動(dòng)模架施工及頂推法施工。2.變截面連續(xù)梁橋（1）力學(xué)特點(diǎn)1)、跨徑大時(shí)（70m），高度變化基本上與內(nèi)力變化相適應(yīng)。2)、加大支點(diǎn)附近梁當(dāng)高：a、對(duì)恒載引起的截面內(nèi)力影響不大；b、與橋下通航的凈空要求無甚妨礙；c、能適應(yīng)抵抗支點(diǎn)處剪力很大的要求。d、外形美觀，節(jié)省材料，增大橋下凈空高度。e、適合懸臂法施工（懸臂澆筑和懸臂拼裝），施工階段主梁的剛度大，且內(nèi)力與運(yùn)營階段的主梁內(nèi)力基本一致。（2）構(gòu)造特點(diǎn)1）一般采用不等跨布置。2）多于三跨的連續(xù)梁橋，除邊跨外，其

4、中間各跨一般采用等跨布置，以方便懸臂施工。3）采用箱形截面的三跨連續(xù)梁，邊跨與中跨之比：0.50.7倍。4）城市橋梁需增大中跨跨徑時(shí)，邊跨與中跨之比0.5倍以下，必須設(shè)置端部能抵抗拉力的支座或壓重。5）不受建筑高度限制時(shí)，梁高底曲線可采用二次拋物線、折線和介于折線與二次拋物線之間的1.51.8次拋物線變化形式，拋物線的變化規(guī)律應(yīng)與連續(xù)梁的彎矩變化規(guī)律基本接近。6）成橋資料分析，支點(diǎn)截面的梁高H支約為（1/161/18）（為中間跨跨長），一般不小于/20，跨中梁高H中約為（1/1.51/2.5）H支。7）大跨徑，除截面高度變化外，還可將截面的底板、頂板和腹板作成變厚度，以滿足主梁內(nèi)各截面的不同受

5、力要求。（3）適用范圍a.主跨跨徑達(dá)到70m及其以上；b.適合懸臂澆筑和懸臂拼裝兩種施工。采用懸臂法施工時(shí)，存在墩梁臨時(shí)固結(jié)和體系轉(zhuǎn)換的工序，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性應(yīng)予以重視，施工較為復(fù)雜；此外，主墩需要布置大型橡膠支座，存在養(yǎng)護(hù)上甚至更換上的麻煩。（二）連續(xù)剛構(gòu)橋連續(xù)梁橋與T形剛構(gòu)橋的組合體系，也稱墩梁固結(jié)的連續(xù)梁橋。1.力學(xué)特點(diǎn)（1）梁體連續(xù)，墩、梁、基礎(chǔ)三者固結(jié)為一個(gè)整體共同受力。1）在采用雙肢薄壁墩的連續(xù)剛構(gòu)橋中，墩頂截面的恒載負(fù)彎矩要較相同跨徑連續(xù)梁橋的??；2）由于墩梁固結(jié)共同參與工作，連續(xù)剛構(gòu)橋由活載跨中正彎矩較連續(xù)梁要小，可以降低跨中區(qū)域的梁高，恒載內(nèi)力進(jìn)一步降低。3）連續(xù)剛構(gòu)橋的主跨徑可以

6、比連續(xù)梁橋的設(shè)計(jì)大一些。2.構(gòu)造特點(diǎn)（1）主梁1）采用不等跨變截面的結(jié)構(gòu)布置形式，以適應(yīng)主梁內(nèi)力的變化。2）底部的線形基本上與變截面連續(xù)梁橋相類似。3）建成的連續(xù)剛構(gòu)橋，邊跨和主跨的跨徑比值在0.50.692之間，大部分比值在0.550.58之間。比變截面連續(xù)梁橋的比值范圍0.60.8要小。其原因在于墩梁固結(jié)，邊跨的長短對(duì)中跨恒載彎矩調(diào)整的影響很小。4）預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋主要適用于高橋墩的情況。橋墩作用如同擺柱，以適應(yīng)預(yù)應(yīng)力、混凝土收縮徐變和溫度變化等引起的縱向位移。（2）主梁截面高度1）一般采用箱形截面；2）箱梁根部截面的高跨比一般為1/161/20，其中大部分為1/18左右，少數(shù)低于1

7、/20。3）跨中截面梁高通常為支點(diǎn)截面梁高的1/2.51/3.5，略小于連續(xù)梁的跨中梁高，由于連續(xù)剛構(gòu)橋墩梁固結(jié)，活載跨中正彎矩較小的緣故。（3）橋墩1）特點(diǎn)：a、大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋的橋墩不僅應(yīng)滿足施工、運(yùn)營等各階段支承上部結(jié)構(gòu)重量和穩(wěn)定性等方面的要求，而且橋墩的柔度應(yīng)適應(yīng)由于溫度變化、混凝土收縮、徐變以及制動(dòng)力等因素引起的水平位移，以盡量減少這些因素對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的次內(nèi)力。b、連續(xù)剛構(gòu)橋橋墩的水平抗推剛度宜在滿足橋梁施工、運(yùn)營穩(wěn)定性要求的前提下盡量地小。大跨連續(xù)剛構(gòu)橋在橫橋向的約束很弱，橋墩在橫向的剛度應(yīng)設(shè)計(jì)的大一些。2）立面形式：a.豎直雙肢薄壁墩應(yīng)用得較多的一種形式,適用于橋墩不是很高。豎直雙

8、肢薄壁墩可增加縱橋向荷載作用下的剛度，同時(shí)其水平抗推剛度小，在橋梁縱向允許的變位大，這不僅可以減小主梁附加內(nèi)力，而且由于主梁的負(fù)彎矩峰值出現(xiàn)在兩肢墩的墩頂，且較單壁墩小一些，故可減小主梁在墩頂截面處的尺寸，增加橋梁美感。但是雙肢薄壁墩占據(jù)的寬度較大，防撞設(shè)施需保護(hù)的范圍也較大，這部分增加的費(fèi)用可能較多。每肢薄壁墩又有空心和實(shí)心之分。實(shí)心雙壁墩施工方便，抗撞能力強(qiáng)，空心雙壁墩可以節(jié)約混凝土40%左右，通過分析后選用。b.豎直單薄壁墩在深谷和深水河流的高橋墩上經(jīng)常采用豎直單薄壁墩箱形截面單薄壁墩的抗扭性能好，穩(wěn)定性強(qiáng)，能增大通航孔的有效跨徑，但其柔性不如雙肢薄壁墩大，但對(duì)于墩身很高的大跨徑連續(xù)剛構(gòu)

9、或中等跨徑的連續(xù)剛構(gòu)來說，箱形單薄墩也是理想的墩身形式。c.V形墩（或Y形柱式墩）V形墩形式，V形托架可使主梁的負(fù)彎矩峰值降低一倍以上。Y形墩上部為V形托架，下部為單柱式，下部的單柱具有一定的柔性，可滿足縱向變形的要求。3.適用范圍橋墩縱向剛度較小，基本上屬于一種無推力的結(jié)構(gòu)，而上部結(jié)構(gòu)具有連續(xù)梁施工的一般特點(diǎn)，因此有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。連續(xù)剛構(gòu)橋是大跨徑橋梁選型中具有競爭能力的橋型之一。我國跨在180m以上的梁橋，均采用連續(xù)剛跨橋。保持了連續(xù)梁無伸縮縫、行車平順的優(yōu)點(diǎn)，又保持了T構(gòu)不須設(shè)大噸位支座的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)避免了連續(xù)梁（存在臨時(shí)固結(jié)和體系轉(zhuǎn)換）和T構(gòu)（存在伸縮縫問題）兩者的缺點(diǎn)，養(yǎng)護(hù)工作量小

10、。但連續(xù)剛構(gòu)橋?qū)Φ鼗休d力的要求更高，若地基發(fā)生過大的不均勻沉降，連續(xù)梁可通過調(diào)整墩頂支座的標(biāo)高，抵消下沉來補(bǔ)救，而連續(xù)剛構(gòu)則做不到。梁墩聯(lián)結(jié)處應(yīng)力復(fù)雜也是連續(xù)剛構(gòu)的一個(gè)缺點(diǎn)。（三）連續(xù)梁橋橫截面形式和尺寸1、綜合確定：根據(jù)橋梁總體布置、跨徑、寬度、梁高、支承形式和施工方法等方面。2、橫截面形式：板式、肋梁式和箱形截面。板式、肋梁式截面構(gòu)造簡單、施工方便；箱形截面具有良好的抗彎和抗扭性能，是預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)體系的主要截面形式。（1）板式和T形截面1）空心板截面：常用于跨徑1530m的連續(xù)梁橋，板厚一般為0.81.5m，亦用有支架現(xiàn)澆為主。2）肋式截面：常用于預(yù)制架設(shè)施工，并在梁段安裝后經(jīng)體系轉(zhuǎn)

11、換為連續(xù)梁橋。常用跨徑為2550m，梁高取1.32.6m。（2）箱形截面1）適用：跨徑超過4060m或更大時(shí)，主多采用箱形截面,適用于有支架現(xiàn)澆施工、逐孔施工、懸臂施工等多種施工方式，2）型式：單箱單室、單箱雙室和分離式雙箱單室等幾種，以第一種應(yīng)用得較多。單箱單室截面的頂板寬度一般小于20m；單箱雙室的頂板寬度約為25m左右；雙箱單室的可達(dá)40m左右。一般地，等高度箱梁可采用直腹板或斜腹板。變高度箱梁宜采用直腹板。3）頂板：厚度：滿足橋面板橫向彎矩的要求（恒載、活載、日照溫差等）；滿足布置縱、橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋束的要求。懸臂長度:一般不大于5m，當(dāng)長度超過3m后，宜布置橫向預(yù)應(yīng)力束筋。頂板兩側(cè)懸臂

12、板的長度對(duì)活載彎矩?cái)?shù)值影響不大，但恒載及人群荷載彎矩隨懸臂長度幾乎成平方關(guān)系增加。懸臂端部厚度不小于100mm，如設(shè)置防撞墻或需錨固橫向預(yù)應(yīng)力束筋，則端部厚度不小于200mm4）底板箱梁底板厚度隨箱梁負(fù)彎矩的增大而逐漸加厚至墩頂, 縱向負(fù)彎矩區(qū)受壓底板的厚度對(duì)改善全橋受力狀態(tài)、減少徐變下?lián)鲜种匾? 底板厚度與主跨之比宜為1/4001/170，跨中區(qū)域底板厚度則可按構(gòu)造要求設(shè)計(jì)，一般為0.220.28m。5）腹板是承受結(jié)構(gòu)的主拉應(yīng)力(彎曲剪應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力所引起)，墩頂區(qū)域剪力大，腹板較厚，跨中腹板較薄，但腹板的最小厚度應(yīng)考慮鋼束管道布置、鋼筋布置和混凝土澆筑的要求。墩上腹板厚度的參數(shù)：跨中腹板厚度的參數(shù)：式中 墩上腹板厚度的總和；跨中腹板厚度的總和；墩上梁高；跨中梁高；橋面總寬；橋梁最大跨徑；腹板的最小厚度應(yīng)考慮預(yù)應(yīng)力鋼筋束的布置和混凝土澆筑的要求，一般的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)為：（a）腹板內(nèi)無預(yù)應(yīng)力束筋管道布置時(shí)，其最小厚度可采用；（b）腹板內(nèi)無預(yù)應(yīng)力束筋管道布置時(shí)，可采用=250300mm；（c）腹板內(nèi)無預(yù)應(yīng)力束筋錨固頭時(shí)，則采用=350mm。6) 梗腋:可提高截面