连续梁桥及刚构桥课件.ppt

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1、第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥1第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第一节第一节 混凝土连续梁桥概述混凝土连续梁桥概述第一节第一节 概述概述一、混凝土连续梁桥的特点一、混凝土连续梁桥的特点三跨连续梁桥三跨连续梁桥三孔简支梁桥三孔简支梁桥VSp由于支点负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩大大减小，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。恒载、活载均有卸载作用。p由于弯矩图面积的减小，跨越能力增大。由于弯矩图面积的减小，跨越能力增大。p超静定结构，对基础变形及温差荷载较敏感。超静定结构，对基础变形及温差荷载较敏感。p行车条件好。行车条件好。连续梁连续

2、梁桥的桥的体体系系特点特点2第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第一节第一节 混凝土连续梁桥概述混凝土连续梁桥概述第一节第一节 概述概述一、混凝土连续梁桥的特点一、混凝土连续梁桥的特点连续梁连续梁桥的桥的适适用用特点特点连续梁桥连续梁桥简支梁桥简支梁桥连续刚构桥连续刚构桥钢筋砼梁钢筋砼梁PCPC梁梁钢筋砼梁钢筋砼梁PCPC梁梁钢筋砼梁钢筋砼梁PCPC梁梁150m150m300m300m50m50m约约2030m2030mp等截面连续梁适用于中小跨度桥梁；变截面连续梁跨越能等截面连续梁适用于中小跨度桥梁；变截面连续梁跨越能力显著增加。力显著增加。p预应力的使用提高了连续梁桥的跨越能力。

3、预应力的使用提高了连续梁桥的跨越能力。p由于支座使用和更换条件的限制，混凝土连续梁的跨度不由于支座使用和更换条件的限制，混凝土连续梁的跨度不宜过大。宜过大。控制值控制值等截面连续梁等截面连续梁变截面连续梁变截面连续梁3第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第一节第一节 混凝土连续梁桥概述混凝土连续梁桥概述第一节第一节 概述概述4第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥混凝土连续梁桥概述特点混凝土连续梁桥概述特点第一节第一节 概述概述连续梁连续梁桥的桥的施施工工特点特点p施工方法灵活，悬臂施工方法提高了连续梁的跨越能施工方法灵活，悬臂施工方法提高了连续梁的跨越能力；力；p施工中通常

4、存在体系转换的情况，不同的施工方法会施工中通常存在体系转换的情况，不同的施工方法会产生不同的恒载内力结果，计算分析中需要考虑结构的产生不同的恒载内力结果，计算分析中需要考虑结构的形成过程。形成过程。一、混凝土连续梁桥的特点一、混凝土连续梁桥的特点满堂支架施工满堂支架施工悬臂施工悬臂施工悬臂浇筑悬臂浇筑悬臂拼装悬臂拼装预制简支变连续施工预制简支变连续施工移动支架施工移动支架施工顶推施工顶推施工5第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥混凝土连续梁桥概述布置混凝土连续梁桥概述布置第一节第一节 概述概述二、混凝土连续梁桥的总体布置二、混凝土连续梁桥的总体布置平面布置方式：平面布置方式：正交正交

5、斜交斜交单向曲线单向曲线反向曲线反向曲线 连续梁桥平面布置示例连续梁桥平面布置示例联联连续梁由若干梁跨连续梁由若干梁跨（通常为（通常为3 8跨）组成一联，跨）组成一联，每联两端设置伸缩缝，整每联两端设置伸缩缝，整 个桥梁可由一联或多联组成个桥梁可由一联或多联组成。1.1.平面布置平面布置6第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第一节第一节 概述概述二、混凝土连续梁桥的总体布置二、混凝土连续梁桥的总体布置2.2.立面布置立面布置（1 1）分跨的选择）分跨的选择等跨布置等跨布置不等跨布置不等跨布置p布置原则：减小弯矩、增加刚度、方便施工、美观要求。布置原则：减小弯矩、增加刚度、方便施工、美

6、观要求。适用于中小跨度连续梁。适用于中小跨度连续梁。边跨与中跨之比边跨与中跨之比 L1/L L1/L 一般为一般为 0.50.50.80.8（过大，过小的不利情况（过大，过小的不利情况)VS7第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第一节第一节 概述概述（2 2）梁高的选择）梁高的选择等高度连续梁等高度连续梁变高度连续梁变高度连续梁等截面连续梁等截面连续梁变高度连续梁变高度连续梁变截面连续梁变截面连续梁梁高不变。具有构造、制造和施梁高不变。具有构造、制造和施工简便的特点。适用于中等跨度工简便的特点。适用于中等跨度（4040 60m60m左右）的、较长的桥梁。左右）的、较长的桥梁。可按等跨

7、或不等跨布置。长桥多采可按等跨或不等跨布置。长桥多采用等跨布置，以简化构造，统一模用等跨布置，以简化构造，统一模式，便于施工。式，便于施工。更能适应结构的内力分布规律。受更能适应结构的内力分布规律。受力状态与其施工时的内力状态基本吻力状态与其施工时的内力状态基本吻合。梁高变化规律可以是斜（直）线、合。梁高变化规律可以是斜（直）线、圆弧线或二次抛物线。箱型截面的底圆弧线或二次抛物线。箱型截面的底板、腹板和顶板可作成变厚度，以适板、腹板和顶板可作成变厚度，以适应梁内各截面的不同受力要求。应梁内各截面的不同受力要求。VSp高跨比高跨比 h/L(h/L(公路：跨中公路：跨中1/301/301/501/

8、50；中支点；中支点1/161/161/25)1/25)。p高跨比高跨比 h/L(h/L(公路：公路：1/151/151/301/30）8第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第一节第一节 概述概述（3 3）横断面的选择）横断面的选择p依据桥梁的结构体系、跨度、宽度、梁高、施工方法等确定。依据桥梁的结构体系、跨度、宽度、梁高、施工方法等确定。p大跨度连续梁通常采用箱形断面。大跨度连续梁通常采用箱形断面。实体截面实体截面：用于小跨度的桥梁（现浇）用于小跨度的桥梁（现浇）空心板截面空心板截面：常用于常用于15 30m的连续梁桥的连续梁桥（现浇）（现浇）肋式截面肋式截面：常用跨度在常用跨度在

9、15 30m范围内，范围内，常采用预制架设施工，并在梁段安装完成常采用预制架设施工，并在梁段安装完成之后，经体系转换形成连续梁。之后，经体系转换形成连续梁。鱼腹式鱼腹式特点特点：构造简单，施工方便，适用于中、构造简单，施工方便，适用于中、小跨度的连续梁桥。小跨度的连续梁桥。9第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥（2 2）箱形断面）箱形断面具有良好的抗弯和抗扭性能，是预具有良好的抗弯和抗扭性能，是预应力混凝土连续梁桥的应力混凝土连续梁桥的主要截面型主要截面型式式 单箱，单室单箱，单室，单箱双室截面，双箱，单箱双室截面，双箱单室、双箱双室、多箱单室等单室、双箱双室、多箱单室等 顶板和底板

10、顶板和底板结构承受正负弯矩的结构承受正负弯矩的主要部位主要部位腹板腹板主要承受结构的弯矩剪应力主要承受结构的弯矩剪应力以及扭转剪应力引起的主拉应力以及扭转剪应力引起的主拉应力 梗腋梗腋（或称承托）设置在腹板与（或称承托）设置在腹板与顶、底板接头处顶、底板接头处锯齿块锯齿块方便预应力张拉锚固方便预应力张拉锚固第一节第一节 概述概述10第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第一节第一节 概述概述大跨度预应力连续梁箱形断面的构成特点大跨度预应力连续梁箱形断面的构成特点顶板顶板满足横向抗弯及纵向抗压要求；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（桥面板）。一般采用等厚度，

11、主要由横向抗弯控制（桥面板）。腹板腹板主要承担剪应力和主拉应力；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，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，需加厚。靠近支点处受主拉应力控制，需加厚。底板底板满足纵向抗压要求；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，支点主一般采用变厚度，跨中主要受构造要求控制，支点主要受纵向压应力控制，需加厚。要受纵向压应力控制，需加厚。一般在支点截面设置横隔板。一般在支点截面设置横隔板。横隔板横隔板11第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥（4 4）示例）示例第一节第一节 概述概述1

12、2第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第一节第一节 概述概述13第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第一节第一节 概述概述14第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥（1 1）预应力钢筋的分类）预应力钢筋的分类按走向按走向：纵向力筋（主筋）、横向力筋和竖向力筋：纵向力筋（主筋）、横向力筋和竖向力筋三向三向按位置按位置：分为顶板筋、底板筋、腹板筋（竖筋）：分为顶板筋、底板筋、腹板筋（竖筋）按形状按形状：直筋、弯筋、平面筋、空间筋等：直筋、弯筋、平面筋、空间筋等按受力特性按受力特性：分为正弯矩筋、负弯矩筋、抗剪筋等：分为正弯矩筋、负弯矩筋、抗剪筋等按使用时间长短按使用时间

13、长短：分为永久性筋和临时筋：分为永久性筋和临时筋按布置在混凝土体内或体外按布置在混凝土体内或体外：分为体内筋和体外筋：分为体内筋和体外筋按与混凝土是否有粘结按与混凝土是否有粘结：分为有粘结筋和无粘结筋：分为有粘结筋和无粘结筋第一节第一节 概述概述三、三、PCPC连续梁桥中的预应力钢筋形式连续梁桥中的预应力钢筋形式15第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥（2 2）纵向预应力钢筋的布置）纵向预应力钢筋的布置A.A.连续配束连续配束p小跨度等截面连续梁桥（现浇）中采用；小跨度等截面连续梁桥（现浇）中采用；p连续跨数不宜过多（一般小于连续跨数不宜过多（一般小于4）。）。第一节第一节 概述概述

14、16第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥悬臂灌注钢束布置示意悬臂灌注钢束布置示意B.B.分段配束分段配束p适用于大跨度变截面连续梁（刚构）桥适用于大跨度变截面连续梁（刚构）桥p特别是采用分段施工的情况特别是采用分段施工的情况 第一节第一节 概述概述17第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥分段配筋示例分段配筋示例第一节第一节 概述概述18第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥C.C.预应力钢筋的逐段接长预应力钢筋的逐段接长p由于力筋供料长度、施工方法和结构受力等方面的原因，有时由于力筋供料长度、施工方法和结构受力等方面的原因，有时需要采用连接器把主筋对接或逐段加长。需

15、要采用连接器把主筋对接或逐段加长。p适用对逐孔施工的连续梁桥，其纵向主筋往往采用逐段接长适用对逐孔施工的连续梁桥，其纵向主筋往往采用逐段接长力筋。该方式也用于顶推法施工的连续梁桥，以及混凝土斜拉桥力筋。该方式也用于顶推法施工的连续梁桥，以及混凝土斜拉桥梁部中。梁部中。、波纹管、波纹管、螺旋筋、锚垫板、连接体、挤压头、保护罩、螺旋筋、锚垫板、连接体、挤压头、保护罩、六角螺栓、六角螺栓、六角螺母、约束圈、钢绞线、波纹管、保护罩六角螺母、约束圈、钢绞线、波纹管、保护罩、夹片、夹片 多根钢绞线连接器结构示例多根钢绞线连接器结构示例第一节第一节 概述概述19第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥

16、p特点减小截面尺寸；提高混凝土浇筑质量；无须预留孔道，减少孔道压浆等工序；施工方便迅速，钢束便于更换；钢束线形容易调整，减小预应力损失；但其对力筋防护和结构构造等的要求较高，抗腐蚀、耐疲劳性能有待提高。p在桥梁工程中有所应用（新桥设计和既有桥梁加固）。D.D.预应力钢筋的体外布置预应力钢筋的体外布置p指把力筋布置在主梁截面以外的箱指把力筋布置在主梁截面以外的箱内外，配以横隔板、转向块等构造，内外，配以横隔板、转向块等构造，对梁体施加预应力。对梁体施加预应力。体外布筋示例（瑞士体外布筋示例（瑞士Bois de Bois de RossetRosset引桥）引桥）第一节第一节 概述概述20第三章第

17、三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第一节第一节 概述概述21第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥横向布筋横向布筋在箱梁结构中，若两腹板间距过大或悬臂板外挑过长，在箱梁结构中，若两腹板间距过大或悬臂板外挑过长，就需要对箱梁顶板施加横向预应力就需要对箱梁顶板施加横向预应力竖向布筋竖向布筋当腹板混凝土、普通钢筋、纵向下弯力筋等不足以抵抗当腹板混凝土、普通钢筋、纵向下弯力筋等不足以抵抗荷载剪力时，就需要在腹板内布置竖向力筋。竖向力筋一方面可以荷载剪力时，就需要在腹板内布置竖向力筋。竖向力筋一方面可以提高截面的抗剪能力，另一方面也可以与挂篮施工配合，作为后锚提高截面的抗剪能力，另一方面也可

18、以与挂篮施工配合，作为后锚钢筋钢筋。材料材料采用高强度钢筋（钢铰线和粗钢筋），在预留孔道内按后张采用高强度钢筋（钢铰线和粗钢筋），在预留孔道内按后张法工艺施工。法工艺施工。竖向预应力竖向预应力横向预应力横向预应力（3 3）横向预应力钢筋和竖向预应力钢筋）横向预应力钢筋和竖向预应力钢筋第一节第一节 概述概述22第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥（4 4）示例）示例第一节第一节 概述概述23第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第一节第一节 概述概述24第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第一节第一节 概述概述25第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥四、四、

19、PCPC连续梁桥设计实例连续梁桥设计实例南京长江二桥北汊桥跨径：90m+3165m+90m截面：箱梁梁高：根部8.8m，跨中3.0m预应力：三向预应力体系主梁配纵向预应力筋，钢绞线桥面板配横向预应力筋，钢绞线腹板配竖向预应力筋，精轧螺纹钢第一节第一节 概述概述26第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第一节第一节 概述概述27第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第一节第一节 概述概述28第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第一节第一节 概述概述29第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第一节第一节 概述概述30第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第

20、一节第一节 概述概述31第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第一节第一节 概述概述32第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第一节第一节 概述概述33第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第一节第一节 概述概述34第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第一节第一节 概述概述35第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第一节第一节 概述概述36第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第一节第一节 概述概述37第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第二节第二节 内力计算内力计算一、一、PC连续梁桥梁设计计算概述连续梁桥梁设计计算概述PCPC梁桥

21、设计计算基本流程梁桥设计计算基本流程38第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第二节第二节 内力计算内力计算二、二、PC连续梁桥梁恒载内力计算连续梁桥梁恒载内力计算p恒载内力是分阶段分工况叠加而形成的，这即为恒载内力是分阶段分工况叠加而形成的，这即为内力叠加内力叠加。p同样道理，也存在同样道理，也存在位移和应力的叠加位移和应力的叠加。p混凝土连续梁恒载内力的计算与所采用的施工方法密切相关。混凝土连续梁恒载内力的计算与所采用的施工方法密切相关。p连续梁的内力计算中存在次内力的影响。连续梁的内力计算中存在次内力的影响。体系转换体系转换p结构形成的过程中（施工过程中），从一个施工阶段到下一结

22、构形成的过程中（施工过程中），从一个施工阶段到下一个施工阶段时，结构的受力体系发生了改变，这种改变称为体个施工阶段时，结构的受力体系发生了改变，这种改变称为体系转换。系转换。p体系转换很多时候体现在结构的受力约束关系的改变上。体系转换很多时候体现在结构的受力约束关系的改变上。计算要点确定每一施工阶段的结构情况，及计算图式；确定每一施工阶段的荷载情况；内力、位移和应力的叠加。必须注意施工过程中的体系转换，不同的荷载作用在不同的体系上39第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第二节第二节 内力计算内力计算40第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第二节第二节 内力计算内力计算1.满

23、堂支架施工的恒载内力满堂支架施工的恒载内力p这种施工方法，连续梁在建造过程中没有发这种施工方法，连续梁在建造过程中没有发生体系转换，而是一次整体完成，故恒载内力生体系转换，而是一次整体完成，故恒载内力按连续梁计算即可。按连续梁计算即可。41第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第二节第二节 混凝土连续梁桥的内力计算混凝土连续梁桥的内力计算第二节第二节 内力计算内力计算1.满堂支架施工的恒载内力满堂支架施工的恒载内力p这种施工方法，连续梁在建造过程中没有发生体系转换，而是一次整体完成，这种施工方法，连续梁在建造过程中没有发生体系转换，而是一次整体完成，故恒载内力按连续梁计算即可。故恒载内

24、力按连续梁计算即可。42第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第二节第二节 混凝土连续梁桥的内力计算混凝土连续梁桥的内力计算第二节第二节 内力计算内力计算满堂支架施工的预应力布置满堂支架施工的预应力布置43第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第二节第二节 混凝土连续梁桥的内力计算混凝土连续梁桥的内力计算第二节第二节 内力计算内力计算2.简支变连续施工的的恒载内力简支变连续施工的的恒载内力p一期恒载作用在简支梁上，二期恒载作用在连续梁上一期恒载作用在简支梁上，二期恒载作用在连续梁上44第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第二节第二节 混凝土连续梁桥的内力计算混凝土连续

25、梁桥的内力计算第二节第二节 内力计算内力计算45第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第二节第二节 混凝土连续梁桥的内力计算混凝土连续梁桥的内力计算第二节第二节 内力计算内力计算46第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第二节第二节 混凝土连续梁桥的内力计算混凝土连续梁桥的内力计算第二节第二节 内力计算内力计算简支变连续施工的预应力布置简支变连续施工的预应力布置47第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第二节第二节 混凝土连续梁桥的内力计算混凝土连续梁桥的内力计算3.逐跨施工的恒载内力逐跨施工的恒载内力第二节第二节 内力计算内力计算p主梁自重内力图，应由各主梁自重内力图

26、，应由各施工阶段时的自重内力图迭施工阶段时的自重内力图迭加而成。加而成。48第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第二节第二节 内力计算内力计算p主梁自重内力图，应由各施工阶段时的自重内力图迭加而成主梁自重内力图，应由各施工阶段时的自重内力图迭加而成3.逐跨施工的恒载内力逐跨施工的恒载内力49第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第二节第二节 内力计算内力计算逐跨施工的预应力布置逐跨施工的预应力布置50第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第二节第二节 混凝土连续梁桥的内力计算混凝土连续梁桥的内力计算t t第二节第二节 内力计算内力计算4.顶推施工的恒载内力顶推施工的恒

27、载内力顶推施工中的恒载弯矩顶推施工中的恒载弯矩包络图包络图顶推施工的计算图式顶推施工的计算图式顶推过程中，梁体内力顶推过程中，梁体内力不断发生改变不断发生改变，梁段各截面在经过支点时要承受负弯矩，梁段各截面在经过支点时要承受负弯矩，在经过跨中区段时产生正弯矩；在经过跨中区段时产生正弯矩；施工阶段的内力状态与使用阶段的内施工阶段的内力状态与使用阶段的内力状态不一致；力状态不一致；配筋必须满足施工阶段内力包络图配筋必须满足施工阶段内力包络图在顶推阶段，连续梁的受力情况，与导梁的长度对被顶推梁的跨度之比、刚度之比、自重之比，以及有无临时中间墩，或临时缆索等而有所不同。在计算结构内力时，对于支承在台座

28、滑道上的部分梁端，应视其工艺特点和填土性质，适当考虑其影响。51第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第二节第二节 混凝土连续梁桥的内力计算混凝土连续梁桥的内力计算第二节第二节 内力计算内力计算最大正弯矩的产生最大正弯矩的产生主梁最大正弯矩发生在导梁刚顶出支点外时4.顶推施工恒载内力顶推施工恒载内力最大负弯矩的产生最大负弯矩的产生与导梁刚度及重量有关 导梁刚接近前方支点 刚通过前方支点52第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第二节第二节 混凝土连续梁桥的内力计算混凝土连续梁桥的内力计算5.悬臂施工的恒载内力悬臂施工的恒载内力第二节第二节 内力计算内力计算分清荷载作用的结构分清

29、荷载作用的结构 体现约束条件的转换体现约束条件的转换 主梁自重内力图，应由各主梁自重内力图，应由各施工阶段时的自重内力图迭施工阶段时的自重内力图迭加而成加而成53第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第二节第二节 内力计算内力计算54第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第二节第二节 混凝土连续梁桥的内力计算混凝土连续梁桥的内力计算 1、纵向某些截面可能出现正负最不利弯矩，必须用影响线加载 2、横向 箱梁专门分析 多梁式横向分布系数计算，等刚度法三、三、PC连续梁桥梁活载内力计算连续梁桥梁活载内力计算第二节第二节 内力计算内力计算55第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构

30、桥第二节第二节 内力计算内力计算四、四、PC连续梁桥的变形计算连续梁桥的变形计算56第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥混凝土连续梁桥的次内力计算混凝土连续梁桥的次内力计算概述概述第三节第三节 次内力计算次内力计算一、次内力的产生概述一、次内力的产生概述超静定结构在各种内外因素的综合影响下，结构因受到强迫的挠曲变形或轴向伸缩变形，在结构多余约束处产生多余的约束力，从而引起结构附加内力，这部分内力一般称为结构的次内力（二次内力）。次内力次内力原因结构变形变形受限新的约束力多余约束多余约束结构内力次内力次内力57第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第三节第三节 次内力计算次内力

31、计算温温度度次次内内力力产产生生的的分分析析MQp无多余约束的简无多余约束的简支梁，非均匀温度支梁，非均匀温度变化效应产生的变变化效应产生的变形可以自由发生形可以自由发生p无多余约束的简无多余约束的简支梁，非均匀温度支梁，非均匀温度变化产生的变形在变化产生的变形在中支点处被约束。中支点处被约束。p中支点处产生被中支点处产生被动的约束力。动的约束力。p约束力产生结构约束力产生结构的次内力（弯矩和的次内力（弯矩和剪力）。剪力）。58第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第三节第三节 次内力计算次内力计算59第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥二、次内力图的形态特点二、次内力图的形

32、态特点第三节第三节 次内力计算次内力计算次内力弯次内力弯矩图形态矩图形态次内力剪次内力剪力图形态力图形态p次内力产生的直接原因是冗余约束处的冗余反力次内力产生的直接原因是冗余约束处的冗余反力p梁式结构中次内力的形态特点是呈线性分布梁式结构中次内力的形态特点是呈线性分布60第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥三、次内力的计算原理三、次内力的计算原理第三节第三节 次内力计算次内力计算61第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥三、次内力的计算原理三、次内力的计算原理第三节第三节 次内力计算次内力计算62第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥四、温度次内力的计算四、温度次内力

33、的计算第三节第三节 次内力计算次内力计算1.温度对结构的影响温度对结构的影响p热胀冷缩特性是构成桥热胀冷缩特性是构成桥梁材料的固有特性。梁材料的固有特性。p桥梁结构是置于大气环桥梁结构是置于大气环境中使用的。境中使用的。p桥梁结构不可避免地要考虑温度桥梁结构不可避免地要考虑温度变化的影响。变化的影响。p温度是桥梁设计中的一种重要作温度是桥梁设计中的一种重要作用（荷载）。用（荷载）。年温差年温差日照温差日照温差砼水化热砼水化热均匀温差均匀温差非均匀温差非均匀温差p对简支梁和连续梁只产生伸缩变形对简支梁和连续梁只产生伸缩变形p对简支梁和连续梁不仅要产生变形，对简支梁和连续梁不仅要产生变形，还会引起

34、内力和应力。还会引起内力和应力。局部温差局部温差体系温差体系温差63（1）均匀温度效应（体系升温或降温）考虑示例）均匀温度效应（体系升温或降温）考虑示例p均匀温度指所有构件（塔、梁、索）全断面均处于同一个温度。均匀温度指所有构件（塔、梁、索）全断面均处于同一个温度。p对结构的体系温差，按合拢温度和最高（最低）温度差值计算升温（降温）对结构的体系温差，按合拢温度和最高（最低）温度差值计算升温（降温）效应。效应。l钢结构可按当地最高日均和最低日均气温确定，无准确值时可按下表确定；钢结构可按当地最高日均和最低日均气温确定，无准确值时可按下表确定；l混凝土结构可按当地最高月均和最低月均气温确定。混凝土

35、结构可按当地最高月均和最低月均气温确定。64（2）非均匀温度效应考虑示例）非均匀温度效应考虑示例p非均匀温度指所有构件间或截面不同部位存在不同的温度分布。非均匀温度指所有构件间或截面不同部位存在不同的温度分布。p斜拉桥主要计算的非均匀温度效应包括：斜拉桥主要计算的非均匀温度效应包括：l索梁温差：按土索梁温差：按土(10(1015)15)考虑考虑l塔梁温差：按土塔梁温差：按土(10(1015)15)考虑考虑l塔截面两侧温差：按土塔截面两侧温差：按土55考虑考虑l梁顶面的正温差和负温差：按规范考虑顶板升温或降温梁顶面的正温差和负温差：按规范考虑顶板升温或降温l结合梁断面中钢与混凝土的温差：按土结合

36、梁断面中钢与混凝土的温差：按土(10(1015)15)T1T2梁顶面的正温差示例梁顶面的正温差示例65（A）构件温差）构件温差p构件温差出现的原因是不同构件升温或降温的速度不同。构件温差出现的原因是不同构件升温或降温的速度不同。p斜拉索的温度变化对结构内力和变形影响大。斜拉索的温度变化对结构内力和变形影响大。斜拉索（有保护套）与混凝土梁斜拉索（有保护套）与混凝土梁斜拉索（有保护套）与钢梁斜拉索（有保护套）与钢梁混凝土塔与钢梁混凝土塔与钢梁（2）非均匀温度效应考虑示例）非均匀温度效应考虑示例66（B）断面温差）断面温差p断面温差出现的原因是构件断面不同部位受太阳辐射影断面温差出现的原因是构件断面

37、不同部位受太阳辐射影响而出现的温度分布不均匀。响而出现的温度分布不均匀。塔左右两侧的温差塔左右两侧的温差梁顶面的正温差梁顶面的正温差（2）非均匀温度效应考虑示例）非均匀温度效应考虑示例67p梁顶面正负温差计算的规范要求梁顶面正负温差计算的规范要求（2）非均匀温度效应考虑示例）非均匀温度效应考虑示例68第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥四、温度次内力的计算四、温度次内力的计算第三节第三节 次内力计算次内力计算2.温度效应的模拟温度效应的模拟p实际结构中温度变化效应对结构的影响是复杂的，反映在结构实际结构中温度变化效应对结构的影响是复杂的，反映在结构在在“感受感受”温度作用时具有内外不

38、确定性。温度作用时具有内外不确定性。环境温度和日照情况是变化的（不确定性）；环境温度和日照情况是变化的（不确定性）；结构内的温度场反映是不均匀的；结构内的温度场反映是不均匀的；p计算分析时先需要对结构温度场本身进行简化和模拟。计算分析时先需要对结构温度场本身进行简化和模拟。(1)(1)将实际结构中的三维温度场简化为一维问题来处理。将实际结构中的三维温度场简化为一维问题来处理。(2)(2)将一维温度变化分布用简单的数学分布模式来表达。将一维温度变化分布用简单的数学分布模式来表达。线性温度梯度分布线性温度梯度分布非线性温度梯度分布非线性温度梯度分布p梁式桥梁结构主要关心竖向梁式桥梁结构主要关心竖向

39、平面内的结构行为，三维温度平面内的结构行为，三维温度分布主要关心温度在竖向轴的分布主要关心温度在竖向轴的一维分布问题。一维分布问题。69第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第三节第三节 次内力计算次内力计算线性分布线性分布典型的温度场分布模式典型的温度场分布模式非线性分布非线性分布均匀温差均匀温差不均匀温差不均匀温差纵向变形纵向变形纵向变形纵向变形竖向弯曲竖向弯曲次内力次内力自应力自应力自应力自应力少量纵向少量纵向变形变形次应力次应力竖向弯曲竖向弯曲竖向弯曲竖向弯曲竖向弯曲竖向弯曲次内力次内力次应力次应力次内力次内力次应力次应力次内力次内力次内力次内力自应力自应力自应力自应力自应力自

40、应力自应力自应力次应力次应力次应力次应力70第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第三节第三节 次内力计算次内力计算线性分布温度对结构的影响线性分布温度对结构的影响p对简支梁产生纵向伸缩变形对简支梁产生纵向伸缩变形p对连续梁产生纵向伸缩变形对连续梁产生纵向伸缩变形p对连续刚构产生纵向伸缩变对连续刚构产生纵向伸缩变形和竖向挠曲变形形和竖向挠曲变形71第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第三节第三节 次内力计算次内力计算p对简支梁产生竖向挠曲变形对简支梁产生竖向挠曲变形p对连续梁产生竖向挠曲变形对连续梁产生竖向挠曲变形p在冗余约束处受限，产生次在冗余约束处受限，产生次内力，该内力

41、在截面上形成应内力，该内力在截面上形成应力。力。p上层纤维有伸长趋势上层纤维有伸长趋势p下层纤维不伸长下层纤维不伸长p因为结构断面是因为结构断面是“连续连续”的，上层的，上层纤维的伸长受到下次纤维的（内部）纤维的伸长受到下次纤维的（内部）约束，自由伸长受限。约束，自由伸长受限。线性分布温度对结构的影响线性分布温度对结构的影响非线性分布温度对结构的影响非线性分布温度对结构的影响p在截面内产生应力，称为在截面内产生应力，称为自应力自应力72第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第三节第三节 次内力计算次内力计算3.温度效应的产生的应力构成温度效应的产生的应力构成p梁的温度变形受到纵向纤维之

42、间的相互约束（因梁变形梁的温度变形受到纵向纤维之间的相互约束（因梁变形仍服从平截面假定，实际截面的最终变形仍为直线），仍服从平截面假定，实际截面的最终变形仍为直线），在截面上产生自平衡的纵向约束应力，一般称为在截面上产生自平衡的纵向约束应力，一般称为自应力自应力。自应力自应力次应力次应力p梁的温度上拱变化受到支承条件约束，产生次内力，由梁的温度上拱变化受到支承条件约束，产生次内力，由温度温度次内力次内力引起的截面应力称为温度引起的截面应力称为温度次应力次应力。73第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥自由温差应变 T(y)=T(y)温差自应力 s0(y)=E(y)=ET(y)-(0+y

43、)平截面假定 a(y)=0+y温差自应变 (y)=T(y)-a(y)=T(y)-(0+y)第三节第三节 次内力计算次内力计算4.温度自应力的计算温度自应力的计算p假定不受限的纤维自由温度应变假定不受限的纤维自由温度应变p实际受限后满足平截面假定的真实际受限后满足平截面假定的真实应变，实应变，为梁的弯曲曲率。74第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥截面内力矩平衡：截面内力矩平衡：联立求解得：联立求解得：第三节第三节 次内力计算次内力计算截面内水平力平衡：截面内水平力平衡：变形曲率变形曲率y=0处应变处应变温温 差差 自自 应应 力力：s0(y)=E(y)=ET(y)-(0+y)带回带回

44、75第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥力法方程力法方程 温度次力矩温度次力矩温差次应力温差次应力第三节第三节 次内力计算次内力计算5.温度次应力的计算温度次应力的计算（1）按结构力学方法求解）按结构力学方法求解11x1T1T076第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第三节第三节 次内力计算次内力计算5.温度次应力的计算温度次应力的计算（2）按矩阵位移法求解）按矩阵位移法求解p取梁端固定的结构单元（梁单元），分析杆端力（荷载向量）与截面变形的关系。取梁端固定的结构单元（梁单元），分析杆端力（荷载向量）与截面变形的关系。p组集各单元刚度矩阵与单元荷载列阵，得到总体刚度矩阵和荷

45、载列阵，列出矩阵位组集各单元刚度矩阵与单元荷载列阵，得到总体刚度矩阵和荷载列阵，列出矩阵位移方程。移方程。p求解方程，得到杆端位移，再利于本构关系求出对于的杆端力。求解方程，得到杆端位移，再利于本构关系求出对于的杆端力。单元荷载列阵单元荷载列阵 矩阵位移方程矩阵位移方程 求解求解 单元单元i端反力端反力Mi,Ni,Qi单元单元j端反力端反力Mj,Nj,Qj计算计算Nt和和Mt温差次应力温差次应力77第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第三节第三节 次内力计算次内力计算五、预应力次内力的计算五、预应力次内力的计算1.预应力次内力的产生预应力次内力的产生（1）简支梁中预应力的效应）简支梁

46、中预应力的效应NyeyNyey轴力Ny弯矩M=-Ny*ey轴向变形x挠曲变形yyx78第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第三节第三节 次内力计算次内力计算荷载产生的弯矩荷载产生的弯矩预应力产生的弯矩预应力产生的弯矩ey压力线压力线p简支梁中，预应力产生的简支梁中，预应力产生的弯矩图就是预应力钢筋与梁弯矩图就是预应力钢筋与梁重心轴之间包围的面积图。重心轴之间包围的面积图。p各截面内的弯矩与轴力比值（压弯偏心值）沿梁轴线连接各截面内的弯矩与轴力比值（压弯偏心值）沿梁轴线连接得到的曲线。得到的曲线。预应力产生的截面弯矩预应力产生的截面弯矩简支梁中，压力线与预应力钢筋的重心线重合。简支梁中

47、，压力线与预应力钢筋的重心线重合。79第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第三节第三节 次内力计算次内力计算荷载产生的弯矩荷载产生的弯矩预应力产生的弯矩预应力产生的弯矩eyp简支梁中，预应力产生的简支梁中，预应力产生的弯矩图就是预应力钢筋与梁弯矩图就是预应力钢筋与梁重心轴之间包围的面积图。重心轴之间包围的面积图。预应力产生的截面弯矩预应力产生的截面弯矩预应力的初力矩预应力的初力矩p预压力预压力Ny与预应力偏心距与预应力偏心距ey的乘积；与结构体系的乘积；与结构体系无关，仅与预应力大小和布置有关。无关，仅与预应力大小和布置有关。简支梁中，预应力仅产生初力矩简支梁中，预应力仅产生初力矩8

48、0第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第三节第三节 次内力计算次内力计算1.预应力次内力的产生预应力次内力的产生（2）连续梁中预应力的效应）连续梁中预应力的效应NyeyNyey轴力Ny轴向变形x挠曲变形的趋势在中支点被约束yx支点产生约束力RR约束力R在结构上产生弯矩（次弯矩M）预应力已经产生与约束无关的初力矩M0叠加得到连续梁中预应力的总弯矩My预应力的次剪力Qy81第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥第三节第三节 次内力计算次内力计算预应力的初力矩预应力的初力矩M0M0预应力的次力矩预应力的次力矩MM预应力的总力矩预应力的总力矩MyMy压力线压力线连续梁中，压力线与预应

49、力钢筋的重心线不一定重合。连续梁中，压力线与预应力钢筋的重心线不一定重合。（由于有预应力次弯矩的存在）（由于有预应力次弯矩的存在）82第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥（1）直线配筋）直线配筋第三节第三节 次内力计算次内力计算2.预应力次内力的力法求解预应力次内力的力法求解p两跨连续梁，直线配筋，预应力两跨连续梁，直线配筋，预应力Ny，偏心，偏心ep取中支点反力取中支点反力Rb为冗余力，将结构等效为为冗余力，将结构等效为简支梁。简支梁。p在预应力作用下，结构的初力矩为在预应力作用下，结构的初力矩为M0=-Ny*ep初力矩使得静定结构上挠，跨中处为初力矩使得静定结构上挠，跨中处为b。

50、p冗余力冗余力Rb使得结构下挠，跨中处为使得结构下挠，跨中处为b83第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥（1）直线配筋）直线配筋第三节第三节 次内力计算次内力计算2.预应力次内力的力法求解预应力次内力的力法求解p冗余力冗余力Rb处的实际位移为零处的实际位移为零p求出求出Rbp根据冗余反力根据冗余反力Rb求出预应力次力矩求出预应力次力矩M84第三章第三章 连续梁桥及刚构桥连续梁桥及刚构桥（1）直线配筋）直线配筋第三节第三节 次内力计算次内力计算2.预应力次内力的力法求解预应力次内力的力法求解p中支点总预矩：中支点总预矩：p边支点总预矩：边支点总预矩：压力线位置压力线位置p边支点压力线位