混凝土橋設(shè)計(jì)與構(gòu)造

§2.1.1

砼梁橋設(shè)計(jì)與構(gòu)造

橋梁系：陸萍2023/11/2一、混凝土梁式橋的主要類型及其特點(diǎn)梁橋受力變形示意圖梁式橋的主要承重結(jié)構(gòu)是梁（受彎）！≤截面最大應(yīng)力材料容許應(yīng)力材料強(qiáng)度截面彎矩截面形狀尺寸結(jié)構(gòu)體系（施工方法）建筑材料梁橋的跨越能力主要取決于結(jié)構(gòu)體系、建筑材料及截面形式。另外，還與施工方法有關(guān)?；炷亮菏綐蚪ú慕孛骟w系施工鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土箱形肋形板形預(yù)制裝配現(xiàn)澆懸臂連續(xù)簡支1、鋼筋混凝土梁式橋和預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋鋼筋混凝土的組成1）鋼筋混凝土梁橋的特點(diǎn)鋼筋混凝土梁橋的優(yōu)點(diǎn)：就地取材、耐久性好、可塑性強(qiáng)、裝配式結(jié)構(gòu)的工業(yè)化程度高、整體性好、結(jié)構(gòu)剛度大，變形小、噪聲小鋼筋混凝土梁橋的缺點(diǎn)（難以克服）：開裂自重大受拉時(shí)，鋼筋可以有相當(dāng)大的彈性變形，而混凝土的極限彈性變形很小，拉力稍大便會(huì)發(fā)生脆性斷裂。裂縫過大會(huì)使鋼筋遭受銹蝕，必須加以限制，一般為0.2~0.3mm承載能力大部分消耗于結(jié)構(gòu)自重，限制了其跨越能力。裂縫寬度的限制使得鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)無法利用高強(qiáng)度材料減輕自重。中、小橋橋梁數(shù)量多，工程量大，因此，鋼筋混凝土橋在橋梁工程中仍占有重要地位。2）預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋的特點(diǎn)（預(yù)先儲(chǔ)存了壓應(yīng)力的新型混凝土材料）先張法工藝：張拉預(yù)應(yīng)力筋立模澆筑混凝土放松切斷力筋設(shè)備：臺(tái)座錨具張拉千斤頂直束，工廠預(yù)制后張法工藝：立模澆筑混凝土穿束、張拉、錨固壓漿設(shè)備：錨具管道張拉千斤頂用途廣泛：曲線束，現(xiàn)場澆筑基本原理：以混凝土為支承而張拉鋼筋，從而使鋼筋在預(yù)先受拉的同時(shí)使混凝土預(yù)先受壓，以抵消外荷載所產(chǎn)生的拉應(yīng)力，延緩或避免出現(xiàn)裂縫。全預(yù)應(yīng)力混凝土部分預(yù)應(yīng)力混凝土普通鋼筋砼梁橋混凝土強(qiáng)度低（小于C40）鋼材強(qiáng)度低（150~250MPa）帶裂縫工作，耐久性低現(xiàn)澆或預(yù)制施工強(qiáng)度低，自重大施工簡單、安全中小橋梁（＜20m）預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋高強(qiáng)混凝土（C40以上）高強(qiáng)鋼筋（鋼絞線、鋼絲）不開裂，全截面工作施工方法更多樣自重相對(duì)較輕預(yù)應(yīng)力工藝要求高跨越能力大（300m+）2023/11/26受力特點(diǎn)分類：

簡支、懸臂、連續(xù)、T構(gòu)、連續(xù)剛構(gòu)簡支

連續(xù)

懸臂

2023/11/28跨徑布置：86.5+4×138+156+174+104.5，共8跨，掛孔長35m。橋?qū)?1m。墩柱高48m~62m。根部梁高分別為11m和8m。帶鉸T構(gòu)（鉸復(fù)雜，少用）帶掛梁T構(gòu)（力學(xué)性能、行車平順性差）2023/11/29連續(xù)剛構(gòu)：墩梁固結(jié)、梁體連續(xù)、柔性高墩簡支跨徑減小支點(diǎn)負(fù)彎矩須注意彎矩圖面積（絕對(duì)值）小例如支點(diǎn)負(fù)彎矩的存在，使跨中正彎矩顯著減小，降低主梁高度，減少自重一、簡支梁橋正彎矩結(jié)構(gòu)，適合T形截面靜定結(jié)構(gòu)，不受溫度變化、混凝土收縮徐變影響，無附加內(nèi)力不受地基變位影響，適于較差地基各孔單獨(dú)受力，便于預(yù)制、架設(shè)、費(fèi)用較省，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好2023/11/211122023/11/2132023/11/214二、懸臂梁橋懸臂梁橋——簡支梁橋梁體伸長，越過支點(diǎn)與鄰跨搭接或鉸結(jié)組成的橋跨結(jié)構(gòu)即為懸臂梁橋。懸臂梁橋一般至少三跨，利用懸臂端的自重負(fù)彎矩對(duì)錨跨跨中正彎矩產(chǎn)生有利的卸載作用。2023/11/215特點(diǎn)：一般為靜定結(jié)構(gòu)，不受地基沉降的影響，無附加內(nèi)力產(chǎn)生，適用于地基較差情況；與同跨簡支梁橋相比，跨中正彎矩顯著減小，受力較為合理；同比布載，彎矩圖包圍面積小于簡支梁橋，受力更為經(jīng)濟(jì)；多跨橋，中間墩上設(shè)置單排支座，節(jié)省橋墩體積；2023/11/216錨跨布載，與同跨簡支梁橋受力無異；負(fù)彎矩結(jié)構(gòu)，梁頂容易開裂，采用鋼筋砼結(jié)構(gòu)較為困難，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)較好；掛梁處需設(shè)置牛腿、伸縮縫裝置，斷縫移至跨度內(nèi)（縫沒減少），行車條件仍較差；構(gòu)件不易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，需采用現(xiàn)澆施工。2023/11/217牛角沱嘉陵江大橋，建于1966年，總長600.56米2023/11/2182023/11/2191890年蘇格蘭520m福斯灣(Forth)懸臂桁架橋加拿大魁北克大橋177m的懸臂支承著195m長的中間段構(gòu)成主跨2023/11/220舊莊河一號(hào)橋是中國鐵路上首次采用懸臂拼裝法施工的預(yù)應(yīng)力混凝土橋，全長106m，主跨為24+48+24(m)鉸接懸臂梁，中跨跨中設(shè)獨(dú)特的預(yù)應(yīng)力混凝土剪力鉸，邊跨梁端采用特殊設(shè)計(jì)的制動(dòng)支座和預(yù)應(yīng)力混凝土錨柱與橋臺(tái)連接，以承受正負(fù)支點(diǎn)反力和橫向水平力。主梁為變截面單室箱梁。2023/11/221三、連續(xù)梁橋梁體連續(xù)通過支點(diǎn)，一跨受力，其他各跨均受影響；超靜定結(jié)構(gòu)，受地基位移影響大，對(duì)地基要求較高；支點(diǎn)負(fù)彎矩對(duì)跨中正彎矩產(chǎn)生有利卸載作用，可減小截面尺寸，節(jié)省材料；恒載內(nèi)力與施工方法密切相關(guān)2023/11/222多跨一聯(lián)，減少接縫數(shù)量，但聯(lián)長加大，伸縮縫構(gòu)造復(fù)雜；可采用懸臂施工、頂推施工法等，工藝技術(shù)較成熟，工程質(zhì)量容易控制；墩臺(tái)上設(shè)置單排支座，減小墩臺(tái)工程量橋面無接縫，主梁變形和緩，行車平順；常采用變截面箱梁。2023/11/223變高不等跨連續(xù)梁橋等高等跨連續(xù)梁橋V墩連續(xù)梁橋云南六庫大橋(L=154m,1991年)、連續(xù)南京長江二橋北汊橋(L=90+3×165m+90m,2001年)、連續(xù)2023/11/226V墩連續(xù)梁（彎矩削峰）等高、等跨連續(xù)梁橋簡支--變連續(xù)梁橋2023/11/227四、預(yù)應(yīng)力砼T型剛構(gòu)結(jié)構(gòu)形式：帶鉸T構(gòu)——相鄰懸臂通過剪力鉸相連，恒載下為靜定，活載作用為超靜定；懸臂端由于混凝土徐變產(chǎn)生的下?lián)喜灰卓刂疲患袅︺q構(gòu)造復(fù)雜，現(xiàn)很少使用。2023/11/228帶掛梁T構(gòu)－靜定結(jié)構(gòu)，受力明確，不受外界環(huán)境影響。接縫較多，不利高速行車。T形單元盡量對(duì)稱一致，使恒載對(duì)稱偶數(shù)個(gè)T＋奇數(shù)個(gè)掛梁，組成靜定結(jié)構(gòu)由于箱梁端部要設(shè)置掛梁，在箱梁端部須設(shè)置牛腿。純負(fù)彎矩結(jié)構(gòu)，與懸臂施工受力接近一致。2023/11/229牛腿2023/11/230跨徑布置：86.5+4×138+156+174+104.5，共8跨，掛孔長35m。橋?qū)?1m。墩柱高48m~62m。根部梁高分別為11m和8m。2023/11/231主跨174mT構(gòu)每側(cè)懸臂凈長65.75m，分為20節(jié)段對(duì)稱地采用掛籃懸臂澆筑，近根部使用托架。主梁采用雙箱單室斷面，梁底呈拋物線變化，牛腿支承處梁高3.2m，懸臂根部為11m(8m)。為了加強(qiáng)箱梁的整體性和橫向剛度，距根部6.65m范圍內(nèi)將量箱底板連通。采用三向預(yù)應(yīng)力。橋墩采用空心薄壁結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)2023/11/232烏龍江橋2023/11/233五、連續(xù)剛構(gòu)橋連續(xù)剛構(gòu)在T型剛構(gòu)基礎(chǔ)上，將主梁連續(xù)并與薄壁橋墩固結(jié)而成。梁體連續(xù)使跨中產(chǎn)生正彎矩，削弱了懸臂根部負(fù)彎矩。取消了掛梁，總體剛度增大，且橋面連續(xù)，平順性好。2023/11/234連梁：連剛受力比較隨薄壁墩高的增加，連續(xù)梁與連續(xù)剛構(gòu)的恒載、活載彎矩基本一致隨墩高的增加，墩對(duì)主梁根部的嵌固作用迅速減弱，而退化成僅起支承作用。隨墩高的增加，主梁內(nèi)軸力迅速減小從本質(zhì)上，連續(xù)剛構(gòu)屬于連續(xù)梁的范疇2023/11/235重慶石板坡長江大橋復(fù)線橋2023/11/237重慶嘉華大橋主跨252m，邊跨138m重慶石板坡復(fù)線橋，主跨330m2023/11/238北盤江特大橋全長1261m，跨徑布置：82.5+220+290+220+82.5預(yù)應(yīng)力混凝土斜腿剛構(gòu)。主墩空心薄壁墩，最大墩高170m。2023/11/239沅陵沅水橋2023/11/240LavanttalBridge2023/11/2412023/11/242小結(jié)各體系受力各有千秋，沒有不好的結(jié)構(gòu)，只有不合理的設(shè)計(jì)內(nèi)力調(diào)整方法：靜定體系：調(diào)整各孔跨徑長度比，調(diào)整彎矩零點(diǎn)超靜定體系：調(diào)整截面抗彎剛度比（梁高、壁厚等）調(diào)整梁體支承方式（單點(diǎn)支承-多點(diǎn)支承）調(diào)整預(yù)筋線形、位置改變施工方法合理評(píng)估次內(nèi)力2023/11/2432023/11/2