內(nèi)蒙古大學(xué)《橋梁工程》講義02鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋-7其他體系橋梁

1、第七章 其他體系橋梁第一節(jié) 懸臂和連續(xù)體系梁橋的類型和一般特點(diǎn)一、懸臂和連續(xù)體系梁橋的各種類型b.雙懸臂錨跨帶掛梁的多孔懸臂梁橋c.單懸臂錨跨和掛梁組成的三跨懸臂梁橋d.T形剛構(gòu)橋（現(xiàn)一般不用）e.連續(xù)梁恒載彎矩圖：相同的情況下，簡(jiǎn)支梁跨中M最大，懸臂體系和連續(xù)體系支點(diǎn)負(fù)彎矩的卸載作用，使跨中正彎矩值減小，而且材料用量也較簡(jiǎn)支梁橋少?；钶d方面：圖b中孔布載，跨中最大正彎矩與簡(jiǎn)支梁一樣。圖c活載對(duì)于中間孔只按較小跨徑的簡(jiǎn)支掛梁產(chǎn)生正彎矩，比簡(jiǎn)支梁小得多。對(duì)T形剛構(gòu)和連續(xù)梁橋也產(chǎn)生同樣的效果。與簡(jiǎn)支體系相比較，其他體系的橋可減小跨度內(nèi)的主梁高度，從而減輕自重。對(duì)超靜定的連續(xù)梁橋加大靠近支點(diǎn)附近的梁

2、高，做成變截面梁，能進(jìn)一步降低跨中的設(shè)計(jì)彎矩。圖中看出支點(diǎn)梁高（1.5m 2.5m 3.5m）彎矩（800KN.m 460KN.m 330KN.m）看出支點(diǎn)梁高從1.53.5m，M比等梁高降低一半多。其他體系橋的特點(diǎn)：1、懸臂、連續(xù)梁橋因?yàn)橹c(diǎn)處存在負(fù)彎矩，可以使跨中正彎矩減小。2、懸臂、連續(xù)梁橋的彎矩圖面積小，導(dǎo)致材料用量少。3、連續(xù)梁支點(diǎn)截面變大的目的： 進(jìn)一步減小跨中設(shè)計(jì)彎矩對(duì)恒載引起截面內(nèi)力影響不大確保通航要求抵抗支點(diǎn)處剪力4、簡(jiǎn)支梁和懸臂梁：靜定體系內(nèi)力不受基礎(chǔ)不均勻沿降的影響連續(xù)梁：超靜定體系基礎(chǔ)不均勻沿降引起梁內(nèi)附加內(nèi)力5、懸臂梁橋和連續(xù)梁橋與多孔簡(jiǎn)支梁橋比較，從立面上來說，在橋

3、墩上只需設(shè)置一排沿橋墩中心布置的支座，減小橋墩尺寸。6、從運(yùn)營(yíng)條件上，連續(xù)體系比簡(jiǎn)支懸臂都優(yōu)越。（伸縮縫少）7、懸臂梁橋和連續(xù)梁橋，支點(diǎn)負(fù)彎矩的存在，梁上緣受拉，造成構(gòu)造復(fù)雜。8、施工較簡(jiǎn)支梁橋復(fù)雜。第二節(jié) 鋼混凝土懸臂和連續(xù)體系梁橋的構(gòu)造和設(shè)計(jì)計(jì)算要點(diǎn)一、一般構(gòu)造1、主要尺寸的擬定（懸臂梁橋）單孔雙懸梁橋：a.懸臂伸入路堤，減去橋臺(tái)，但要設(shè)置搭板（抗拉支座）b.采取的截面：T形，箱形多跨懸臂梁橋：a.主孔跨徑l：通航要求，地質(zhì)，地形條件來決定。b.不受以上條件限制時(shí)，按彎矩包絡(luò)圖面積最小來確定邊孔與中孔的跨徑劃分。c.抗拉支座的設(shè)置。 d.截面：T形，箱形。2、主要尺寸的擬定（連續(xù)梁橋）從橋

4、梁美學(xué)上看：奇數(shù)孔布置較好。連續(xù)孔數(shù)一般很少超過主跨，常25孔一聯(lián)，聯(lián)與聯(lián)的銜接處，象簡(jiǎn)之梁橋一樣，通過兩個(gè)支座支承在一個(gè)橋墩上?？讖絼澐衷瓌t：邊跨與中跨跨中彎矩趨近于相等。3、截面型式配筋特點(diǎn)1.懸臂梁橋和連續(xù)梁橋的受力特點(diǎn)：在跨中承受正彎矩，在支點(diǎn)附近抵抗較大的負(fù)彎矩，因此，在進(jìn)行截面設(shè)計(jì)時(shí)往往要加強(qiáng)截面底部的混凝土受壓區(qū)。2.圖275a 帶馬蹄形的T形截面。圖b 梁肋底部沒局部寬度的翼板，其寬度與厚度沿梁長(zhǎng)可隨負(fù)彎矩的數(shù)值而改變。3.箱型截面的特點(diǎn)：整體性強(qiáng)，抗扭剛度大，適用于大跨徑橋梁圖a單箱單室，適用于窄橋圖b單箱單室截面，將人行道和行車道分二層布置。圖c多室箱形截面：（1）.可以用

5、兩側(cè)的人行道挑梁來支承較寬的人行道結(jié)構(gòu)，這樣可減小箱梁本身寬度。（2）.頂板按行車道要求來設(shè)計(jì)，底板可盡量薄些。（3）.梁肋的間距要適當(dāng)，使頂板的跨徑不致過大，這樣使翼板和肋共同受力。（4）.根據(jù)內(nèi)力的分布，頂、底、腹板都可以改變厚度的。（5）.在頂板和肋板連接處設(shè)承托。圖d 頂板采用預(yù)制裝配式微彎板。4.懸臂梁橋在支點(diǎn)附近加大梁肋厚度，增設(shè)梁肋下緣翼板的主梁構(gòu)造。為了適應(yīng)向支點(diǎn)逐漸增大的負(fù)彎矩和剪力要求，采取了三種措施：（1）.增大梁高，hh；（2）.加厚梁肋，；(3).增設(shè)漸拓寬的下緣翼板。5.變高度梁的梁底曲線可以做成：圓弧線、拋物線、正弦曲線、折線等。6.懸臂梁和連續(xù)梁配筋（1）.主要

6、特點(diǎn)：受力主筋的布置要滿足正負(fù)彎矩的要求（2）.在懸臂部分和支點(diǎn)附近是負(fù)彎矩區(qū)，主筋布在梁的頂部；跨中主筋布在底部，因?yàn)檎龔澗?；在正?fù)彎矩的過渡區(qū)，頂?shù)撞慷疾贾眠m量的鋼筋。（3）.抵抗主拉應(yīng)力的斜筋，根據(jù)受力要求彎折。（4）.對(duì)跨中主筋密集的部位，在支點(diǎn)負(fù)彎矩區(qū)，設(shè)加強(qiáng)鋼筋網(wǎng)。7.牛腿（1）.常將懸臂端和掛梁端的局部構(gòu)造稱為牛腿。（2）.因?yàn)榱旱幕ハ啻罱?，中間設(shè)置傳力支座來傳遞較大的豎直和水平反力，所以，梁高減小到梁高的一半，這樣，牛腿就成了上部結(jié)構(gòu)中的薄弱部位。（3）.對(duì)牛腿構(gòu)造上的處理：梁肋局部加寬，并設(shè)置端橫梁，配置密集的鋼筋。圖a 凹角處主拉應(yīng)力跡線密集，應(yīng)力集中現(xiàn)象嚴(yán)重。圖b 改進(jìn)后

7、的牛腿，可以看出，避免這種尖銳的凹角，就能緩和應(yīng)力集中。為改善牛腿的受力，盡量減小支座的高度。圖c 牛腿的構(gòu)造型式：斜筋N1N3是牛腿的主要鋼筋：基本沿主拉應(yīng)力方面布置；盡量靠近凹角轉(zhuǎn)折處。水平筋N4：承受負(fù)彎矩，支座水平力。沿牛腿端部下彎的豎向筋N5：相當(dāng)于加粗的箍筋。為承受主拉應(yīng)力和減少裂縫；在牛腿的縱向水平附加鋼筋和鋼箍要適當(dāng)加密。二、設(shè)計(jì)計(jì)算要點(diǎn)（一）、恒載1.驗(yàn)算截面一般選取56個(gè)。2.一般利用各截面的內(nèi)力影響線來計(jì)算截面內(nèi)力和繪制影響線：靜定的懸臂體系：內(nèi)力影響線為多段直線形，分段計(jì)算，然后求和。 （圖面積乘以圖形心處的影響線豎標(biāo)來表示所欲計(jì)算的內(nèi)力值）超靜定的連續(xù)梁：利用現(xiàn)成的公

8、式、圖表。 等截面： 變截面： 這時(shí)可利用等截面內(nèi)力影響線圖來計(jì)算（1）.恒載內(nèi)力需要計(jì)入恒載集度沿梁長(zhǎng)的變化（變動(dòng)幅度在10%范圍內(nèi)時(shí)，按均布荷載計(jì)算，取最大集度與最小集度的平均值）（2）.恒載集度變化的情況下，利用影響線求恒載內(nèi)力也比較方便。（3）.內(nèi)力影響線呈多段直線形，以影響線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)為界來分段計(jì)算，最后求和。（4）.圖呈曲線時(shí)：把圖分成若干小段，每一小段近似作直線處理，然后計(jì)算。如果影響線是直線時(shí)，不論圖的形狀如何，都用圖面積乘以圖形心處的影響線豎標(biāo)來表示所欲計(jì)算的內(nèi)力值。（二）、活載、內(nèi)力影響線上按最不利活載位置布置活載，就可求得截面的控制內(nèi)力值，對(duì)有正負(fù)區(qū)段的內(nèi)力影響線，對(duì)正，負(fù)

9、區(qū)段加載，以求出正，負(fù)兩個(gè)內(nèi)力值。、利用等帶荷載來計(jì)算活載內(nèi)力：當(dāng)在兩段或兩段以上的同號(hào)影響線上加載時(shí)，其中產(chǎn)生較大內(nèi)力值的一段采用基本等帶荷載，其他梁段采用不計(jì)加重車時(shí)的等帶荷載。、計(jì)算各主梁活載內(nèi)力時(shí)，與簡(jiǎn)支架一樣，也要計(jì)入荷載的橫向分布，也就是確定主梁的m。、因?yàn)閼冶哿汉瓦B續(xù)梁與簡(jiǎn)支梁的力學(xué)體系不用，所以荷載橫向分布系數(shù)m的求法也不同。1、T形或I形截面主梁（1）.荷載位于支點(diǎn)，用“杠桿原理法”計(jì)算m。（2）.荷載位于跨中（懸臂梁橋的錨固孔），用“偏心壓力法”或“G-M法”。（3）.對(duì)懸臂和聯(lián)系體系中的懸臂部分和連續(xù)梁跨，不同于簡(jiǎn)支梁，故引入縱向剛度修正系數(shù) 縱向修正系數(shù)的引入：我們知道

10、跨中的荷載橫向分布取決于結(jié)構(gòu)縱向剛度與橫向剛度之間的關(guān)系，引入一個(gè)非簡(jiǎn)支體系的縱向剛度修正系數(shù)，來近似考慮因體系不同對(duì)荷載橫向分布帶來的影響（在這里體系改變不引起橫向剛度的變化）。以跨中撓度來表示剛度的特性：= =1作用于簡(jiǎn)支體系跨中時(shí)的跨中撓度=1作用于非簡(jiǎn)支體系跨中時(shí)的跨中撓度 荷載作用于不同體系的懸臂橋時(shí)：為了計(jì)算與簡(jiǎn)支梁相對(duì)應(yīng)的跨中撓度，在懸臂受里特性不損壞的情況下，作出如圖2714的假想計(jì)算圖式。（這時(shí)與簡(jiǎn)支梁相對(duì)應(yīng)的跨徑應(yīng)取=2）（表271列出了圖所示值） 懸臂連續(xù)體系窄橋和寬橋的劃分標(biāo)準(zhǔn)： 1.66窄橋（偏心壓力法算）1.66 寬橋（用GM法算）（此時(shí)，用系數(shù)修正后的剛度參數(shù)，查

11、表）2、箱形截面主梁（閉口箱形薄壁截面梁要精確計(jì)算必須用薄壁桿件結(jié)構(gòu)力學(xué)）（1）.橫向一排車的總重KP，偏心的作用在梁上，這時(shí)，箱梁受力分兩種情況：對(duì)稱荷載KP產(chǎn)生平面彎曲：彎曲正應(yīng)力：；彎曲剪應(yīng)力：扭矩=產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)：扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力；約束扭轉(zhuǎn)正應(yīng)力；剪應(yīng)力；奇數(shù)正應(yīng)力與剪應(yīng)力（2）.設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，鋼混凝土或者預(yù)應(yīng)力混凝土箱形截面的抗扭剛度很大，扭轉(zhuǎn)引起的應(yīng)力比平面彎曲引起的應(yīng)力小的多；橫隔板制約箱壁不易發(fā)生畸變，因而畸變應(yīng)力更小，可忽略不計(jì)；一般中，大跨徑箱梁橋的恒載內(nèi)力比活載內(nèi)力大的多，所以活載扭轉(zhuǎn)應(yīng)力占總應(yīng)力的比重就更小了。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，就可避免復(fù)雜的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力而采取一些近似的方法。（3）.圖內(nèi)對(duì)直

12、線箱形截面的橋常采用以下的近似方法來計(jì)算荷載內(nèi)力。經(jīng)驗(yàn)估算法：對(duì)具有一定厚度箱壁且有橫隔板加勁的箱形梁，忽略畸變應(yīng)力；將活載偏心作用：約束扭轉(zhuǎn)正應(yīng)力，扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力。估計(jì)活載對(duì)稱作用下：平面彎曲正應(yīng)力的15%；剪應(yīng)力的5%即： 彎矩 剪力 修正偏心壓力法求活載內(nèi)力增大系數(shù) 計(jì)算出設(shè)計(jì)活載（汽+人），驗(yàn)算活載（掛或履）產(chǎn)生的最大和最小的內(nèi)力值 再與恒載內(nèi)力組合 確定出各截面的控制內(nèi)力值 繪制內(nèi)力包絡(luò)圖一般還要計(jì)算縱截面上由恒載和局部活載引起的橫向彎曲內(nèi)力。方法可用常用的一些方法。（三）、牛腿的計(jì)算（實(shí)質(zhì)是對(duì)預(yù)先設(shè)計(jì)好的牛腿尺寸和配筋進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算）計(jì)算步驟： 牛腿截面內(nèi)力 豎截面a-b的驗(yàn)算 最弱截面

13、驗(yàn)算（拉應(yīng)力最大的截面）（為最弱截面傾角）45斜截面抗拉驗(yàn)算 R作用下總斜拉力： 第三節(jié) 預(yù)應(yīng)力混凝土T型剛構(gòu)橋一、結(jié)構(gòu)類型、分為跨中帶剪力鉸的和跨內(nèi)設(shè)掛梁的兩種基本類型1、帶鉸的T型剛構(gòu)橋（超靜定結(jié)構(gòu)）特點(diǎn)：只傳遞剪力不傳遞水平力、彎矩a圖 常用多跨布置圖式（如果在靠岸跨搭支架容易，則將岸邊一側(cè)的懸臂在支架澆注，然后向河中懸臂澆注）b圖 全橋由對(duì)稱的T板組成，采用搭板c圖 在邊跨的端部平衡重，這樣可以增大中跨的跨徑d圖 在橋臺(tái)上伸出了固端梁來連接2、帶掛孔的T型剛構(gòu)橋（靜定結(jié)構(gòu)）特點(diǎn)：消除了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的短處，能充分發(fā)揮T型懸臂在運(yùn)營(yíng)和施工中受力一致的特點(diǎn)。與帶鉸的T型剛構(gòu)橋相比：（1）受

14、力準(zhǔn)確 （2）構(gòu)造簡(jiǎn)單 （3）可加快施工進(jìn)度缺點(diǎn)：除了懸臂施工的機(jī)器設(shè)備，還要預(yù)制和安裝拱梁的設(shè)備。帶掛梁的T構(gòu)：（1）以偶數(shù)T構(gòu)單元與掛梁配合布置最為簡(jiǎn)單合理。（因?yàn)椋簝蓚?cè)的恒載對(duì)稱，墩柱中無不平衡的彎矩）（2）一般的多跨橋梁采用尺寸統(tǒng)一的T構(gòu)和掛梁，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和施工。二、構(gòu)造特點(diǎn)（一）縱、橫截面型式和主要尺寸1、預(yù)應(yīng)力混凝土T構(gòu)橋的橫截面型式，梁底線型等基本與普通鋼筋混凝土T構(gòu)相似，但它采用標(biāo)號(hào)高的混凝土和高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼筋（單向，雙向，三向）2、表2-7-2中列出了支點(diǎn)處的梁高，腹板的取值，跨中梁高一般為支點(diǎn)梁高的1/51/2，掛梁跨徑30m以下梁高2m以下3、預(yù)應(yīng)力混凝土箱橫向預(yù)應(yīng)力筋的采用

15、：加大翼板的高度，從而減小底板尺寸，減小下部結(jié)構(gòu)尺寸4、箱形梁的橫截面一般構(gòu)造尺寸如圖2-7-225、預(yù)應(yīng)力混凝土懸臂體系梁橋，橋面較寬時(shí)采用分離式的箱形截面：（1）箱梁的留出空隙（2）對(duì)空隙的處理： 一種是中設(shè)分車帶差縫，這樣使兩箱獨(dú)自受力；一種是用橋面板集整成整體受力（相比：前者更有利）。（二）預(yù)應(yīng)筋的布置1、預(yù)應(yīng)力筋劃分： 直筋：一部分在接縫的端面某錨固，一部分在懸臂端部錨固彎筋：一般要先平彎（到承托或腹板的位置，再豎彎，在承托或腹板中錨固）2、對(duì)帶鉸的T構(gòu)，懸臂部分不能出現(xiàn)正負(fù)異號(hào)的彎矩，則在梁的底部也配適當(dāng)?shù)目v向預(yù)應(yīng)力筋。4、縱向預(yù)應(yīng)力筋布置的方法（1）明槽法（較少采用）需將橋面板向

16、下加厚做成錨固齒板。在橋面板頂面留出凹槽-預(yù)應(yīng)力筋放在槽內(nèi)-張拉錨固-澆注明槽砼明槽法的優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)穿束方便；無需壓漿工藝 缺明槽砼未受預(yù)應(yīng)力；自重大；易開裂（2）暗管法適用于將較多力筋分批下彎錨于接縫處腹板上。優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)力筋在受預(yù)應(yīng)力的砼內(nèi)，保護(hù)好；自重小 缺工藝要求嚴(yán)格；預(yù)留孔道要求準(zhǔn)確、順直；間距不大的密集孔道在施工中易串孔漏漿（三）非預(yù)應(yīng)力筋，按構(gòu)造配置第四節(jié) 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋與普通鋼筋混凝土連續(xù)梁橋相比：充分發(fā)揮高強(qiáng)材料的特性；增進(jìn)結(jié)構(gòu)輕型化；增大跨徑；有效的避免混凝土開裂，特別是避免負(fù)彎矩區(qū)的橋面板開裂。與預(yù)應(yīng)力混凝土T構(gòu)相比：下部結(jié)構(gòu)受力和構(gòu)造簡(jiǎn)單；節(jié)省材料；變形和緩；伸縮縫

17、少；剛度大；行車平穩(wěn)；超載能力大；養(yǎng)護(hù)方便。連續(xù)梁橋的力學(xué)特點(diǎn)：二次力：結(jié)構(gòu)因各種原因產(chǎn)生變形，在多余約束處將產(chǎn)生約束力，從而引起結(jié)構(gòu)附加內(nèi)力。產(chǎn)生次內(nèi)力的外界原因： 預(yù)應(yīng)力墩臺(tái)基礎(chǔ)沉降溫度變形徐變與收縮采用懸臂法分段施工：墩橋臨時(shí)固結(jié)懸臂端澆注完畢拆除臨時(shí)固結(jié)設(shè)置永久支座一、結(jié)構(gòu)類型（圖2-7-29）1、可設(shè)計(jì)成等跨，不等跨；等高和不等高2、為什么預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁在孔徑布置和截面設(shè)計(jì)等方面可供選擇的范圍比鋼筋混凝土橋大得多？（答：預(yù)應(yīng)力筋在結(jié)構(gòu)內(nèi)部起到調(diào)整內(nèi)力的作用）二、構(gòu)造特點(diǎn)（一）縱、橫截面形式和主要尺寸截面形式： T形，I字形：適用于中等跨度 箱形：適用于大跨度和用頂推法施工的橋梁（

18、二）預(yù)應(yīng)力的布置預(yù)應(yīng)力筋的布置方式，與施工方法與預(yù)應(yīng)力筋的種類有密切關(guān)系。a頂推法施工，直線型預(yù)應(yīng)力筋上、下通束使截面接近軸心受壓，抵抗頂推中的正負(fù)彎矩頂推完成后，再在跨中的底部和支點(diǎn)的頂部加局部預(yù)應(yīng)力筋有時(shí)在跨中頂部和支點(diǎn)附近的底部設(shè)置局部的臨時(shí)束，待頂推完后拆除b先簡(jiǎn)支后連續(xù)的施工方法c、d曲線形預(yù)應(yīng)力筋布置e整根曲線形通束錨固于梁端的布置方式第五節(jié) 預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋一、組成： 斜索（對(duì)主梁起彈性支撐作用；水平分力提供水平預(yù)壓力）塔柱主梁二、優(yōu)缺點(diǎn)1、有了斜索支承，主梁彎矩減小，材料省；2、借斜索的預(yù)拉力可以調(diào)整主梁的內(nèi)力，使之分布均勻合理；能將主梁做成等截面梁，便于施工；3、斜索的水平分力給主梁提供水平預(yù)壓力，提高梁的抗裂性，充分發(fā)揮高強(qiáng)材料的特性；4、結(jié)構(gòu)輕巧，適用性強(qiáng)；5、建筑高度小；6、與懸索橋相比，豎向剛度及抗扭剛度較強(qiáng)，抗風(fēng)穩(wěn)定性好，用鋼量小，鋼索的錨固裝置較簡(jiǎn)單；7、便于采用懸臂法施工，施工安全可靠