桥梁工程 第2篇 混凝土梁式桥构造 part4.3.ppt

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1、第二篇 混凝土梁桥和刚架桥1M(tM(t)下切口下切口处处徐徐变变变变形：形：第四章 第五节 砼徐变次内力的换算弹性模量法第二篇 混凝土梁桥和刚架桥24 4 换换算算弹弹性模量概念性模量概念为为便于用便于用结结构力学中力法来求解超静定构力学中力法来求解超静定结结构的徐构的徐变变次内力次内力问题问题，引入两个，引入两个广广义换义换算算弹弹性模量：性模量：(1)应应用在用在不不变变荷荷载载下徐下徐变变变变形（形（载变载变位）位）计计算的算的换换算算弹弹性模量性模量(2)应应用在随用在随t变变化荷化荷载载下徐下徐变变变变形形（常（常变变位）位）计计算的算的换换算算弹弹性模量性模量第四章 第五节 砼徐

2、变次内力的换算弹性模量法第二篇 混凝土梁桥和刚架桥3则则式（式（4.5.74.5.7）成）成为为：四、超静定梁的徐变次内力计算四、超静定梁的徐变次内力计算1.1.计算方法：计算方法：1 1）狄辛格方法；）狄辛格方法；2 2）扩扩展狄辛格方法；展狄辛格方法；3 3）换换算算弹弹性模量法；性模量法；4 4）以上述理）以上述理论为论为基基础础的有限元法等。的有限元法等。第四章 第五节 砼徐变次内力的换算弹性模量法第二篇 混凝土梁桥和刚架桥42 2 换算弹性模量法换算弹性模量法1）原理）原理 超静定超静定结结构所构所选选取的基本取的基本结结构，其被截开的截面或者被移去的多余支点构，其被截开的截面或者被

3、移去的多余支点（赘赘余余约约束）除了加上荷束）除了加上荷载产载产生的生的赘赘余力余力Xi外，外，还还要施加随要施加随时间时间t变变化的徐化的徐变赘变赘余力余力Xit，然后根据，然后根据变变形形协调协调条件：外荷条件：外荷载载及及赘赘余力（余力（Xi和和Xit）在）在赘赘余余约约束束处产处产生的徐生的徐变变变变形之和形之和应为应为零，可求得徐零，可求得徐变变次内力。次内力。计计算外荷算外荷载载及及赘赘余余约约束束处处初始内力初始内力Xi引起的徐引起的徐变变变变形形时时，换换算算弹弹性模性模量取量取 计计算由待定的、随算由待定的、随时间时间t t变变化的徐化的徐变赘变赘余力余力X Xitit引起的

4、徐引起的徐变变变变形形时时，换换算算弹弹性模量取性模量取第四章 第五节 砼徐变次内力的换算弹性模量法第二篇 混凝土梁桥和刚架桥52 2）计计算步算步骤骤 对对于同一座于同一座连续连续梁，施工方法（一次梁，施工方法（一次现浇现浇成成桥桥、先、先简简支后支后连续连续、悬悬臂臂浇浇筑等）不同，各筑等）不同，各节节段加段加载龄载龄期就不同，期就不同，计计算模式也不同，因此其徐算模式也不同，因此其徐变变次内力也次内力也不相同。其一般不相同。其一般计计算算步步骤骤如下：如下：选选取基本取基本结结构的构的计计算算图图式；式；按不同施工按不同施工阶阶段段计计算恒算恒载载内力内力图图 ；在在赘赘余余联联系系处处

5、分分别别施加各施加各单单位位赘赘余力余力 ，得到各，得到各 图；图；根据已知条件分根据已知条件分别计别计算各梁段的老化系数算各梁段的老化系数 和和换换算算弹弹性模量性模量 、；第四章 第五节 砼徐变次内力的换算弹性模量法第二篇 混凝土梁桥和刚架桥6按按换换算算弹弹性模量性模量和和图图乘法乘法计计算所有恒定外力、徐算所有恒定外力、徐变赘变赘余力在余力在赘赘余余约约束束处产处产生的生的变变位，即：位，即：由由变变形形协调协调条件，解力法方程条件，解力法方程组组求各求各徐徐变变次内力次内力 ：按解得的徐按解得的徐变变次内力次内力Xit分分别计别计算各梁段的内力及算各梁段的内力及变变位。位。将各施工阶

6、段的恒载内力和变形与第将各施工阶段的恒载内力和变形与第7步的计算结果迭加，便得整个步的计算结果迭加，便得整个结构总的受力和变形。结构总的受力和变形。第四章 第五节 砼徐变次内力的换算弹性模量法第二篇 混凝土梁桥和刚架桥7 第六节第六节 混凝土收缩次内力计算混凝土收缩次内力计算混凝土结构的收缩并不是因混凝土结构的收缩并不是因外力外力产生，而是由结构产生，而是由结构材料本身的特性材料本身的特性引起引起的。混凝土收缩应变的。混凝土收缩应变也随也随时间变时间变化，其增化，其增长长速度受速度受空气温度空气温度及及湿度湿度等条件等条件的影响。收的影响。收缩缩方向是方向是三三维维的，但在的，但在结结构分析中

7、主要考构分析中主要考虑虑它它沿杆件方向沿杆件方向的的变变形量。形量。对于对于连续梁桥连续梁桥，一般只计算结构的收缩位移量，但对于墩梁固结的，一般只计算结构的收缩位移量，但对于墩梁固结的连连续刚构体系续刚构体系桥梁，则必须考虑因收缩引起的结构次内力。桥梁，则必须考虑因收缩引起的结构次内力。一、一、混凝土收缩应变表达式混凝土收缩应变表达式1.1.一般表达式一般表达式:第四章 第六节 混凝土收缩次内力计算第二篇 混凝土梁桥和刚架桥82.2.名义收缩系数名义收缩系数:3.3.收缩随时间发展的系数收缩随时间发展的系数计计算算时时刻混凝土刻混凝土龄龄期期 构件理构件理论论厚度（厚度（mm），），A为为截面

8、面截面面积积，u为为构件与大气接触的周构件与大气接触的周边边度；度；第四章 第六节 混凝土收缩次内力计算第二篇 混凝土梁桥和刚架桥9二、二、等效温降值计算法等效温降值计算法按式（按式（4.6.1）求出）求出结结构中某段构中某段长长度内的收度内的收缩应变缩应变量以后，便可将它量以后，便可将它换换算算为这为这段段长长度内的度内的相相对对温降量温降量：材料温度膨材料温度膨胀胀系数系数收收缩应变缩应变具体的具体的计计算可按年平均温差的工况和用手算或用算可按年平均温差的工况和用手算或用电电算程序来完成。算程序来完成。第四章 第六节 混凝土收缩次内力计算第二篇 混凝土梁桥和刚架桥10第七节第七节 基础沉降

9、次内力计算基础沉降次内力计算关于超静定关于超静定连续连续梁因沉降梁因沉降产产生的次内力生的次内力计计算，在算，在结结构力学构力学中已有中已有详详细细的叙述。的叙述。公路公路桥桥涵地基与基涵地基与基础设计规础设计规范范规规定的沉降量定的沉降量 、：墩台均匀墩台均匀总总沉降（沉降（cm）值值（不包括施工中的沉降）（不包括施工中的沉降）为为：第四章 第七节 基础沉降内力计算第二篇 混凝土梁桥和刚架桥11地基土沉降地基土沉降比混凝土徐比混凝土徐变变复复杂杂土土质类别质类别、历历史成因、所史成因、所处处位置不同、位置不同、作用力大小。作用力大小。超静定结构会因不均匀沉降而产生支点反力重分布。如考虑与其它

10、次内超静定结构会因不均匀沉降而产生支点反力重分布。如考虑与其它次内力的力的耦合作用耦合作用，就更难求解。，就更难求解。大跨连续梁恒重比例大，土基沉降量大部分在施工阶段完成，为简化分大跨连续梁恒重比例大，土基沉降量大部分在施工阶段完成，为简化分析，通常是按析，通常是按基规基规规定的相邻墩台的规定的相邻墩台的容许沉降差容许沉降差进行结构内力分析。进行结构内力分析。更重要的是：更重要的是：不良地带不良地带的建桥，先要的建桥，先要地基加固地基加固，或，或加大地基承压面加大地基承压面，采，采用用超长桩超长桩或或增加桩基数量增加桩基数量等措施，以尽量减小后期沉降量。等措施，以尽量减小后期沉降量。第四章 第

11、七节 基础沉降内力计算第二篇 混凝土梁桥和刚架桥12第八节第八节 温度次内力和自应力计算温度次内力和自应力计算一、一、基本概念基本概念1.1.温度梯度温度梯度温度梯度温度梯度桥梁结构受到日照温度影响后，温度沿梁截面高度变化的形式。桥梁结构受到日照温度影响后，温度沿梁截面高度变化的形式。下图为各国桥梁规范对梁式结构沿梁高方向的温度梯度的规定，属于下图为各国桥梁规范对梁式结构沿梁高方向的温度梯度的规定，属于日照日照温差温差（局部温差）的表现形式。（局部温差）的表现形式。图图g)g)所示的是反映气温随季度发生周期性变化时，在构件截面上假定为平所示的是反映气温随季度发生周期性变化时，在构件截面上假定为

12、平均变化的年温差表现形式。这个形式在各国都是一致的，而只有取值上的差均变化的年温差表现形式。这个形式在各国都是一致的，而只有取值上的差异。异。第四章 第八节 温度次内力和自应力计算第二篇 混凝土梁桥和刚架桥132 2 温度次内力温度次内力结结构因受到自然构因受到自然环环境温度的影响（升温或降温）将境温度的影响（升温或降温）将产产生伸生伸缩缩或弯曲或弯曲变变形，当形，当这这个个变变形受到多余形受到多余约约束束时时，便会在，便会在结结构内构内产产生附加内力，工程上称此附加内生附加内力，工程上称此附加内力力为为温度次内力温度次内力。1)1)年平均温差年平均温差第四章 第八节 温度次内力和自应力计算第

13、二篇 混凝土梁桥和刚架桥14悬悬臂梁和臂梁和连续连续梁在年温差（温升）梁在年温差（温升）时时，只，只产产生生纵纵向水平位移向水平位移；而不；而不产产生次生次内力；内力；连续刚构在同样条件下由于连续刚构在同样条件下由于受固结桥墩受固结桥墩的约束，故不但使主梁产生水平位的约束，故不但使主梁产生水平位移，而且使墩产生移，而且使墩产生弯曲变形弯曲变形和和支点反力支点反力，从而导致截面内产生次内力。，从而导致截面内产生次内力。2)2)线线性性变变化的温度梯度化的温度梯度静定的简支梁在静定的简支梁在线性温度梯度线性温度梯度的影响下，结构只产生弯曲变形；的影响下，结构只产生弯曲变形；超静定结构超静定结构在温

14、度影响下，由于存在中支座的在温度影响下，由于存在中支座的多余约束多余约束，限制梁体变形，限制梁体变形，使中支座产生向下的使中支座产生向下的垂直拉力垂直拉力，从而导致梁体内产生次内力。，从而导致梁体内产生次内力。第四章 第八节 温度次内力和自应力计算第二篇 混凝土梁桥和刚架桥153.3.温度自内力温度自内力温度自应力温度自应力结构在非线性温度梯度影响下产生挠曲变形时，因梁要服从结构在非线性温度梯度影响下产生挠曲变形时，因梁要服从平截面假定，致使截面内各纤维层的变形不协调而互相约束，从而在整个平截面假定，致使截面内各纤维层的变形不协调而互相约束，从而在整个截面内产生一组自相平衡的应力，称此应力为温

15、度自应力。截面内产生一组自相平衡的应力，称此应力为温度自应力。分离、顶板变形分离、顶板变形满足平截面假定满足平截面假定第四章 第八节 温度次内力和自应力计算第二篇 混凝土梁桥和刚架桥16受非受非线线性温度梯度的超静定性温度梯度的超静定结结构，其构，其总总的温度的温度应应力将是温度力将是温度自自应应力力和温和温度次内力度次内力产产生的生的次次应应力力之和：之和：二、二、基本结构上温度自应力计算基本结构上温度自应力计算沿梁高连续分布的任意曲线沿梁高连续分布的任意曲线T T(y y)来代表截面上的温度梯度：取梁中一个来代表截面上的温度梯度：取梁中一个单元进行分析，并假定全截面匀质、忽略钢筋影响，则当

16、纵向纤维之间单元进行分析，并假定全截面匀质、忽略钢筋影响，则当纵向纤维之间互不约束，各自作自由伸缩时，则沿梁各点的互不约束，各自作自由伸缩时，则沿梁各点的自由变形应变为自由变形应变为：第四章 第八节 温度次内力和自应力计算第二篇 混凝土梁桥和刚架桥17实际实际梁截面的梁截面的变变形服从平截面假定，它的形服从平截面假定，它的应变变应变变化可表示化可表示为为:温度自应变温度自应变为为式式(4.8.2)、(4.8.3)的的应变应变差，即差，即图图中阴影部分，由中阴影部分，由纵纵向向纤维纤维间间的的约约束束产产生生:任意任意纤维层纤维层的自的自应应力力:第四章 第八节 温度次内力和自应力计算第二篇 混

17、凝土梁桥和刚架桥18自自应应力是自平衡状力是自平衡状态态的的应应力，可利用截面上力，可利用截面上应应力合力的力合力的总总和和为为零及零及对对截截面中和面中和轴轴的力矩之和的力矩之和为为零两个条件求得零两个条件求得 和和 ：其中：其中：第四章 第八节 温度次内力和自应力计算第二篇 混凝土梁桥和刚架桥19三、三、连续梁温度次应力计算连续梁温度次应力计算1.1.等截面连续梁的温度次内力等截面连续梁的温度次内力中支点切口中支点切口处处的的赘赘余力矩余力矩为为 ，其，其力法方程力法方程：计计算步算步骤骤如下：如下：按式（按式（4.8.7）计计算两算两简简支梁支梁挠挠曲曲线线曲率：曲率：计计算算该该两跨在

18、各自端点切两跨在各自端点切线线之之间夹间夹角：角：第四章 第八节 温度次内力和自应力计算第二篇 混凝土梁桥和刚架桥20等截面基本等截面基本结结构中每跨梁两端的构中每跨梁两端的转转角角对对称且相等，各等于称且相等，各等于 ：相相对转对转角方向与所角方向与所设赘设赘余力矩余力矩M1T的方向相反。的方向相反。第四章 第八节 温度次内力和自应力计算第二篇 混凝土梁桥和刚架桥212.2.变截面连续梁的温度次内力变截面连续梁的温度次内力求解的方法有平面杆系有限元法，求解的方法有平面杆系有限元法，图图解解析法解解析法和和纽玛纽玛克法等。本克法等。本节仅节仅介介绍图绍图解解析法：解解析法：绘绘制制 的分布的分

19、布图图绘绘曲率分布曲率分布图图以曲率分布以曲率分布图为图为虚荷虚荷载载 用用总总和法和法计计算虚反力算虚反力RB1和和 RB2，虚，虚反力反力 便是中支点便是中支点处处梁端梁端转转角；角；按下式按下式计计算算:(1)的的计计算算步步骤骤第四章 第八节 温度次内力和自应力计算第二篇 混凝土梁桥和刚架桥22求解求解 与求与求 基本相似，只需基本相似，只需应应用式（用式（4.8.74.8.7）求全梁若干段截面的）求全梁若干段截面的 值来取代图中的值来取代图中的 ，所得到，所得到B B支点的反力之和便是支点的反力之和便是 。2)2)的计算步骤的计算步骤 三、连续梁内的总温度应力三、连续梁内的总温度应力

20、当解力法方程求得当解力法方程求得赘赘余力矩余力矩 之后，便可得到全梁各个截面的温之后，便可得到全梁各个截面的温度次内力度次内力 ，再，再应应用用材料力学材料力学中的公式可以得到截面上由温中的公式可以得到截面上由温度次内力度次内力产产生的温度次生的温度次应应力力为为：则连续则连续梁梁总总温度温度应应力的一般表达式：力的一般表达式：第四章 第八节 温度次内力和自应力计算第二篇 混凝土梁桥和刚架桥23第九节第九节 悬臂施工时挠度和预拱度计算悬臂施工时挠度和预拱度计算简支梁简支梁桥一般采用预制安装或有支架法施工，其计算图式就是成桥计桥一般采用预制安装或有支架法施工，其计算图式就是成桥计算图式，计算算图

21、式，计算简单简单；悬臂施工的悬臂施工的T T型刚构桥和连续体系梁桥型刚构桥和连续体系梁桥：其受力状况较为：其受力状况较为复杂复杂，对每个，对每个节段设置节段设置预拱度预拱度，使成桥以后的桥面标高符合设计要求等问题；，使成桥以后的桥面标高符合设计要求等问题；一、恒载作用下挠度计算和预拱度设置一、恒载作用下挠度计算和预拱度设置悬臂法施工中的一期恒载主要包括悬臂法施工中的一期恒载主要包括结构自重结构自重和和预施预应力预施预应力两大部分。两大部分。1.1.有支架施工的悬臂梁有支架施工的悬臂梁每个每个结结点的点的预预拱度拱度 可用下式表示：可用下式表示：第四章 第九节 悬臂施工时挠度和预拱度计算第二篇

22、混凝土梁桥和刚架桥24各各结结点在卸架后由点在卸架后由恒恒载载引起的引起的总变总变形形节节段自重段自重 及及预应预应力力对对 i 结结点点产产生生的的弹弹性性变变形形第四章 第九节 悬臂施工时挠度和预拱度计算第二篇 混凝土梁桥和刚架桥252 2 悬臂拼装结构悬臂拼装结构由于恒由于恒载载而而设设的的预预拱拱度度 可表示：可表示：悬臂结构逐段拼装时，后节段悬臂结构逐段拼装时，后节段的恒载对先拼节段会产生弹性的恒载对先拼节段会产生弹性变形，而先拼的节段已完成了变形，而先拼的节段已完成了本身恒载的变形，不再对后续本身恒载的变形，不再对后续节段产生影响。节段产生影响。第四章 第九节 悬臂施工时挠度和预拱

23、度计算第二篇 混凝土梁桥和刚架桥263 3 挂篮施工的悬浇结构挂篮施工的悬浇结构挂篮施工悬浇挂篮施工悬浇和和悬臂拼装悬臂拼装工艺的最大差别工艺的最大差别：挂篮在施工过程中固定在先完成的节段上，挂篮自重使结构产生变形，挂篮在施工过程中固定在先完成的节段上，挂篮自重使结构产生变形，挂篮拆除后，原来变形得到恢复；挂篮拆除后，原来变形得到恢复；挂篮伸出的悬臂，又因浇注混凝土时结构重量不断增加而使自身产生挂篮伸出的悬臂，又因浇注混凝土时结构重量不断增加而使自身产生挠曲变形，导致永久性结构发生同样的变形，值得重视的是，在挂篮拆挠曲变形，导致永久性结构发生同样的变形，值得重视的是，在挂篮拆除后，这部分变形却

24、不能恢复。除后，这部分变形却不能恢复。第四章 第九节 悬臂施工时挠度和预拱度计算第二篇 混凝土梁桥和刚架桥27（1）现浇）现浇1号节段号节段现浇现浇1 1号号节节段混凝土段混凝土时时，挂，挂篮篮自重全落在墩自重全落在墩顶顶的的0 0号号节节段段上。但在上。但在悬浇过悬浇过程程中，混凝土重量不断增加，使挂中，混凝土重量不断增加，使挂篮设篮设的伸臂的伸臂发发生生弹弹性性变变形形 ，它使底模它使底模板前端的板前端的标标高也高也发发生同生同样变样变形。形。类类似似变变形将同形将同样样地会地会发发生在以生在以后各后各节节段的施工中段的施工中,用用 、.表示。因此，在各表示。因此，在各节节点的点的预预拱度

25、拱度值值中，均中，均应应分分别计别计入入这这个影响，但也可以通个影响，但也可以通过调过调整挂整挂篮篮的的吊吊带带来解决。来解决。第四章 第九节 悬臂施工时挠度和预拱度计算第二篇 混凝土梁桥和刚架桥28（2）挂篮自重引起的结构变形）挂篮自重引起的结构变形当当现浇现浇2号以后号以后节节段混凝土段混凝土时时，挂，挂篮设备篮设备一般将拆成两截，分一般将拆成两截，分别别固定在固定在（或部分落在）已完成的（或部分落在）已完成的悬悬臂臂节节段上。段上。由于挂篮有由于挂篮有自重自重，在大跨度桥梁的悬臂施工中，挂篮的重心距悬臂梁根，在大跨度桥梁的悬臂施工中，挂篮的重心距悬臂梁根部的力臂较大，造成已完成梁段发生变

26、形，从而使待浇段模板也部的力臂较大，造成已完成梁段发生变形，从而使待浇段模板也下垂下垂（、）。）。但但这种变形将随挂篮的拆除而最后恢复。故设置预拱度时，应预先从应这种变形将随挂篮的拆除而最后恢复。故设置预拱度时，应预先从应设置的预拱度中扣除这部分影响。设置的预拱度中扣除这部分影响。第四章 第九节 悬臂施工时挠度和预拱度计算第二篇 混凝土梁桥和刚架桥29当逐段施加当逐段施加预应力预应力时，它对各节点产生的变形值，仍可写成与式（时，它对各节点产生的变形值，仍可写成与式（4.9.24.9.2）相类似的形式，不过它的方向一般向上挠曲，因此也要从应设的预拱度中减相类似的形式，不过它的方向一般向上挠曲，因

27、此也要从应设的预拱度中减去这部分影响。去这部分影响。第四章 第九节 悬臂施工时挠度和预拱度计算第二篇 混凝土梁桥和刚架桥30二、二、设置预拱度应考虑的因素设置预拱度应考虑的因素当悬臂梁合龙转换成连续体系以后，除一期恒载需设预拱度外，还当悬臂梁合龙转换成连续体系以后，除一期恒载需设预拱度外，还有有二期恒载、次内力二期恒载、次内力（二次预应力、徐变、收缩及温度影响）和（二次预应力、徐变、收缩及温度影响）和1/21/2汽汽车活载车活载的影响。的影响。为了施工的简化，通常可将为了施工的简化，通常可将二期恒载、次内力二期恒载、次内力影响值的总和作为跨影响值的总和作为跨中预拱度的最大值，以两桥墩支点为零，

28、其余各点可以近似地按中预拱度的最大值，以两桥墩支点为零，其余各点可以近似地按二次二次抛物线抛物线进行分配进行分配 。第四章 第九节 悬臂施工时挠度和预拱度计算第二篇 混凝土梁桥和刚架桥31阶阶段段影响因素影响因素增（）增（）减（）减（）施工方法施工方法计计算方算方法法预预拱度拱度分配分配悬悬拼拼悬浇悬浇悬悬臂臂施工施工阶阶段段一期恒一期恒载载按按悬悬按式按式（4.9.24.9.2）叠加）叠加值值预预施施预应预应力力臂梁臂梁挂挂篮设备篮设备自重自重逐段逐段挂挂篮篮伸臂伸臂挠挠曲曲计计算算收收缩缩徐徐变变合合龙龙后及后及通通车车二期恒二期恒载载、次次应应力：力：按按连续连续梁梁计计算算跨中跨中最大

29、最大值值按二次按二次抛物抛物线线比例分配比例分配二次二次预应预应力力收收缩缩徐徐变变1/2汽汽车车荷荷载载(不不计计冲冲击击力力)悬臂施工的连续梁预拱度设置内容悬臂施工的连续梁预拱度设置内容注：注：“”表示表示预预拱向上；拱向上；“”表示表示预预拱向下（或扣除）。拱向下（或扣除）。表中挂表中挂篮篮伸臂的伸臂的挠挠曲，可通曲，可通过调过调整吊整吊带长带长度度预预先消除。先消除。第四章 第九节 悬臂施工时挠度和预拱度计算第二篇 混凝土梁桥和刚架桥32E N D第二篇 混凝土梁桥和刚架桥33第五章第五章 刚架桥简介刚架桥简介刚架桥的特点：刚架桥的特点：墩梁固结的构造，使之既可省掉昂贵的墩梁固结的构造

30、，使之既可省掉昂贵的支座装置支座装置，又可在施工中不用，又可在施工中不用进行进行体系的转换体系的转换；特别是在恒载条件下，桥墩两侧梁体结构的受力状；特别是在恒载条件下，桥墩两侧梁体结构的受力状态接近平衡，桥墩接近态接近平衡，桥墩接近中心受压中心受压，主梁以，主梁以受弯受弯为主，仍属于为主，仍属于梁式桥梁式桥的的受力状态。受力状态。刚架桥其他分类：刚架桥其他分类：一、一、门式刚架桥门式刚架桥；二、二、斜腿刚架桥斜腿刚架桥；三、全无缝式三、全无缝式连续刚构桥连续刚构桥等。等。第二篇 混凝土梁桥和刚架桥34第一节第一节 门式刚架桥门式刚架桥一、结构特点及其适用范围一、结构特点及其适用范围它的主要特点

31、是将桥台台身与它的主要特点是将桥台台身与主梁固结主梁固结，既省掉了主梁与桥台之间，既省掉了主梁与桥台之间的的伸缩缝伸缩缝，改善了桥头行车的平顺性，又提高了结构的，改善了桥头行车的平顺性，又提高了结构的刚性刚性。适用范围：适用范围：在竖向荷载作用下，可以利用固结端的负弯矩来部分地降低梁的跨在竖向荷载作用下，可以利用固结端的负弯矩来部分地降低梁的跨中弯矩，从而达到减小中弯矩，从而达到减小梁高梁高的目的。在城市中当遇到线路立体交叉的目的。在城市中当遇到线路立体交叉或需要跨越不太宽的河流时，采用这种桥型，就能降低线路标高，或需要跨越不太宽的河流时，采用这种桥型，就能降低线路标高，改善纵坡和减少路堤土方

32、量。当桥面标高已经确定时，采用这种桥改善纵坡和减少路堤土方量。当桥面标高已经确定时，采用这种桥型可以型可以增加桥下净空增加桥下净空。第五章 第一节 门式刚架桥第二篇 混凝土梁桥和刚架桥35缺点：缺点：1 1、薄壁台身（或立柱）除承受轴向压力外，还承受横向弯矩，并且在薄壁台身（或立柱）除承受轴向压力外，还承受横向弯矩，并且在基脚处还产生基脚处还产生水平推力水平推力。2 2、基脚无论采用、基脚无论采用固结固结或者或者铰结构造铰结构造，都会因预应力、徐变、收缩、，都会因预应力、徐变、收缩、温度变化以及基础变位等因素，而产生较大的温度变化以及基础变位等因素，而产生较大的次内力次内力。温升及基础变位温升

33、及基础变位引起的次内力引起的次内力第五章 第一节 门式刚架桥第二篇 混凝土梁桥和刚架桥363 3、当基脚采用、当基脚采用铰结构造铰结构造，铰的构造比较复杂，不仅施工困难，而且易，铰的构造比较复杂，不仅施工困难，而且易于于腐蚀腐蚀，难以养护和维修。，难以养护和维修。4 4、角隅节点（台身与主梁连接处）的截面承受较大的、角隅节点（台身与主梁连接处）的截面承受较大的负弯矩负弯矩，因此，因此，工程设计中必须在此处设置工程设计中必须在此处设置防劈钢筋防劈钢筋予以特别加强。予以特别加强。绞的绞的构造构造角隅节点角隅节点的受力与的受力与防劈钢筋防劈钢筋构造构造 第五章 第一节 门式刚架桥第二篇 混凝土梁桥和

34、刚架桥375 5、这种桥型宜采用有、这种桥型宜采用有支架的整体浇筑法施工支架的整体浇筑法施工，相对于采用普通的装配，相对于采用普通的装配式简支梁桥而言，施工工期往往式简支梁桥而言，施工工期往往拖延拖延较长。较长。二、门式刚架桥的几种型式二、门式刚架桥的几种型式1 1、两铰、两铰立墙式立墙式刚架桥刚架桥 2 2、两铰、两铰立柱式立柱式刚架桥刚架桥两铰立柱式刚架桥两铰立柱式刚架桥 第五章 第一节 门式刚架桥第二篇 混凝土梁桥和刚架桥383 3、重型门式刚架桥、重型门式刚架桥重型门式刚架构造图重型门式刚架构造图 第二节第二节 斜腿刚架桥斜腿刚架桥一、结构特点及应用范围一、结构特点及应用范围由一对斜置

35、的撑杆与梁体固结后来承担车辆荷载的桥梁称之为斜由一对斜置的撑杆与梁体固结后来承担车辆荷载的桥梁称之为斜腿刚架桥。腿刚架桥。第五章 第二节 斜腿刚架桥第二篇 混凝土梁桥和刚架桥39（a）跨越有坚岩陡坡或谷地上的刚构桥；（）跨越有坚岩陡坡或谷地上的刚构桥；（b）高速公路上的跨线桥）高速公路上的跨线桥 斜腿刚架桥斜腿刚架桥第五章 第二节 斜腿刚架桥第二篇 混凝土梁桥和刚架桥40优点：优点：1 1、斜腿刚架桥的主跨相当于一座、斜腿刚架桥的主跨相当于一座折线形拱式桥折线形拱式桥，其压力线接近于拱桥，其压力线接近于拱桥的受力状态，斜腿以的受力状态，斜腿以受压受压为主，比门式刚架的立墙或立柱受力更合理，为主

36、，比门式刚架的立墙或立柱受力更合理，故其故其跨越能力跨越能力也大。也大。2 2、斜腿刚架桥的两端具有较长的、斜腿刚架桥的两端具有较长的伸臂长度伸臂长度，通过调整边跨与中跨的，通过调整边跨与中跨的跨长比，可以使两端支座成为单向受压铰支座而不致向上起翘，从跨长比，可以使两端支座成为单向受压铰支座而不致向上起翘，从而改善行车条件，同时在恒载作用下边跨对主跨的跨中弯矩也能起而改善行车条件，同时在恒载作用下边跨对主跨的跨中弯矩也能起到卸载作用，有利于将主跨的梁高减薄。到卸载作用，有利于将主跨的梁高减薄。第五章 第二节 斜腿刚架桥第二篇 混凝土梁桥和刚架桥413 3、斜腿下端的铰支座一般座落在岸边的坚硬岩

37、石上或者桥台上，不、斜腿下端的铰支座一般座落在岸边的坚硬岩石上或者桥台上，不会被水淹没或者被土堤掩埋，故在施工上和维护保养上都比门式刚架会被水淹没或者被土堤掩埋，故在施工上和维护保养上都比门式刚架桥简单和容易些。桥简单和容易些。缺点缺点 ：1 1、主梁的恒重和车辆荷载都是通过主梁与斜腿相交处的横隔板，再、主梁的恒重和车辆荷载都是通过主梁与斜腿相交处的横隔板，再经过斜腿传至地基土上。这样的单隔板或呈三角形的隔板将使此处梁经过斜腿传至地基土上。这样的单隔板或呈三角形的隔板将使此处梁截面产生较大的负弯矩峰值，使得通过此截面的预应力钢筋十分密集，截面产生较大的负弯矩峰值，使得通过此截面的预应力钢筋十分

38、密集，在构造布置上比较复杂。在构造布置上比较复杂。斜腿与主梁相交节点构造 第五章 第二节 斜腿刚架桥第二篇 混凝土梁桥和刚架桥422 2、预加力、徐变、收缩、温度变化以及基础变位等因素都会使斜腿、预加力、徐变、收缩、温度变化以及基础变位等因素都会使斜腿刚架桥产生次内力，受力分析上也相对较复杂。因此，为了减少超刚架桥产生次内力，受力分析上也相对较复杂。因此，为了减少超静定次数，同时使斜腿基脚处的地基应力均匀些，一般将斜脚基脚静定次数，同时使斜腿基脚处的地基应力均匀些，一般将斜脚基脚处设计成处设计成铰支座铰支座。那就是它具有与地面呈那就是它具有与地面呈40405050夹角的斜腿，造成施工上有一定夹

39、角的斜腿，造成施工上有一定的难度。的难度。二、用不同施工方法建造的斜腿刚架桥实例二、用不同施工方法建造的斜腿刚架桥实例（一）悬臂浇筑法施工的桥例（一）悬臂浇筑法施工的桥例法国博诺姆桥法国博诺姆桥第五章 第二节 斜腿刚架桥第二篇 混凝土梁桥和刚架桥43山西浊漳河桥山西浊漳河桥 斜腿刚构施工斜腿刚构施工 第五章 第二节 斜腿刚架桥第二篇 混凝土梁桥和刚架桥44（四）竖向转体法施工的桥例（四）竖向转体法施工的桥例陕西安康汉江桥陕西安康汉江桥陕西安康汉江桥陕西安康汉江桥 第五章 第二节 斜腿刚架桥第二篇 混凝土梁桥和刚架桥45（五）平面转体法施工的两座桥例（五）平面转体法施工的两座桥例江西小港桥和贵溪

40、桥江西小港桥和贵溪桥平面转体施工的斜腿刚架桥平面转体施工的斜腿刚架桥 第五章 第二节 斜腿刚架桥第二篇 混凝土梁桥和刚架桥46第三节第三节 全无缝式连续刚构桥全无缝式连续刚构桥一、构造特点及适用范围一、构造特点及适用范围全无缝式连续刚构桥，它除了将所有的桥墩与主梁固结以外，还将两全无缝式连续刚构桥，它除了将所有的桥墩与主梁固结以外，还将两端的桥台也与主梁端的桥台也与主梁刚性固结刚性固结，形成一座在全桥范围内没有，形成一座在全桥范围内没有伸缩缝装置伸缩缝装置的桥梁。的桥梁。全无缝式连续刚构桥全无缝式连续刚构桥 第五章 第三节 全无缝式连续刚架桥第二篇 混凝土梁桥和刚架桥47普通连续刚构桥是利用中

41、间桥墩的墩梁嵌固作用和边跨的自重普通连续刚构桥是利用中间桥墩的墩梁嵌固作用和边跨的自重平衡作用，共同来提高中间主跨的结构刚度，从而达到扩大主跨跨平衡作用，共同来提高中间主跨的结构刚度，从而达到扩大主跨跨越能力的目的。由温度引起的伸缩变形则依靠较高的越能力的目的。由温度引起的伸缩变形则依靠较高的柔性桥墩柔性桥墩（例（例如双肢薄壁墩）和在两端桥台上设置如双肢薄壁墩）和在两端桥台上设置活动铰支座活动铰支座来解决。其伸缩量来解决。其伸缩量一般较大，需要设置专门的伸缩缝装置来满足大变形量和行车平顺一般较大，需要设置专门的伸缩缝装置来满足大变形量和行车平顺的问题。的问题。全无缝式连续刚构桥对于温度引起的变

42、形量则依靠桥台台后的全无缝式连续刚构桥对于温度引起的变形量则依靠桥台台后的特殊构造特殊构造和在一定范围内的和在一定范围内的路面变形路面变形来吸收，故其跨径和桥梁全长来吸收，故其跨径和桥梁全长都不能太大，一般其全长以都不能太大，一般其全长以100m100m以内为宜。由于它省掉了支座和伸以内为宜。由于它省掉了支座和伸缩缝装置的设置、维护以及更换的麻烦，同时又能解决桥头跳车的缩缝装置的设置、维护以及更换的麻烦，同时又能解决桥头跳车的弊端，故这种桥型适合应用在量大面广的弊端，故这种桥型适合应用在量大面广的中、小跨径桥梁中、小跨径桥梁上。上。第五章 第三节 全无缝式连续刚架桥第二篇 混凝土梁桥和刚架桥4

43、8二、主要类型二、主要类型1 1、桩柱式整体桥台、桩柱式整体桥台这种桥台是将刚性桥面板通过这种桥台是将刚性桥面板通过刚性接头刚性接头与与柔性桩柔性桩相连，这样台相连，这样台梁结合部不发生相对变形，梁体的变形是通过梁结合部不发生相对变形，梁体的变形是通过桩的挠曲桩的挠曲来吸收。因此来吸收。因此在设计时应考虑整个台在设计时应考虑整个台桩桩土的共同作用，并正确设置搭板，以达土的共同作用，并正确设置搭板，以达到消除到消除桥头跳车桥头跳车的目的。的目的。整体式桥台的两种类型整体式桥台的两种类型 第五章 第三节 全无缝式连续刚架桥第二篇 混凝土梁桥和刚架桥492 2、扩大基础式整体桥台、扩大基础式整体桥台

44、当台后填土高度较高时，整体式桥台可采用当台后填土高度较高时，整体式桥台可采用刚性桥面板刚性桥面板与与柔性墙体刚柔性墙体刚性连结性连结，墙下设扩大基础的结构，在这种情况下，梁体的变形是通过，墙下设扩大基础的结构，在这种情况下，梁体的变形是通过墙身的弯曲墙身的弯曲来吸纳。来吸纳。扩大基础式整体桥台扩大基础式整体桥台 第五章 第三节 全无缝式连续刚架桥第二篇 混凝土梁桥和刚架桥50三、示例三、示例我国对这类桥型的研究始于我国对这类桥型的研究始于19981998年，并于年，并于20012001年建成了第一座按无缝桥年建成了第一座按无缝桥理论设计的全无缝式连续刚构桥理论设计的全无缝式连续刚构桥广东省清远

45、市四九桥，其跨径组合广东省清远市四九桥，其跨径组合为为10.3510.352 216m16m10.35m10.35m，包括搭板在内的桥梁总长为，包括搭板在内的桥梁总长为75.48m75.48m，实际，实际的总温度计算长度为的总温度计算长度为51.40m51.40m，桥梁全宽，桥梁全宽8.5m8.5m，水流方向与桥轴线的斜交，水流方向与桥轴线的斜交角为角为7575。四四九九中中桥桥总总体体布布置置图图 第五章 第三节 全无缝式连续刚架桥第二篇 混凝土梁桥和刚架桥51（一）构造特点（一）构造特点1 1、桥台及桩基构造、桥台及桩基构造该桥将整体桥台设计为该桥将整体桥台设计为柔性墙柔性墙和和柔性桩柔性

46、桩的结合体，并将梁体内的钢筋弯的结合体，并将梁体内的钢筋弯曲后伸进到墙体中以形成整体。曲后伸进到墙体中以形成整体。四九中桥整体式桥台布置图四九中桥整体式桥台布置图 第五章 第三节 全无缝式连续刚架桥第二篇 混凝土梁桥和刚架桥522 2、搭板构造、搭板构造为了便于传递梁体的变形和利于行车，搭板在靠桥台的一端应与桥台为了便于传递梁体的变形和利于行车，搭板在靠桥台的一端应与桥台顶部齐平，并用钢筋将它与桥台及顶部齐平，并用钢筋将它与桥台及牛腿紧密连结牛腿紧密连结。桥台后搭板及加筋格栅布置图桥台后搭板及加筋格栅布置图 第五章 第三节 全无缝式连续刚架桥第二篇 混凝土梁桥和刚架桥533 3、挡土墙设置、挡

47、土墙设置台后的接线路堤两侧均砌筑了台后的接线路堤两侧均砌筑了挡土墙挡土墙，这是为了杜绝填料被挤出，和，这是为了杜绝填料被挤出，和防止沉降的发展，但在挡土墙与桥台的墙身之间留有防止沉降的发展，但在挡土墙与桥台的墙身之间留有2cm2cm的间隙，其间嵌的间隙，其间嵌入橡胶止水带，既可方便膨胀变形，又可防止在收缩变形时，填料从台背入橡胶止水带，既可方便膨胀变形，又可防止在收缩变形时，填料从台背后流走。后流走。4 4、铺设土工格栅、铺设土工格栅尽管搭板尾端埋入土堤内有一定的深度，但仍会在板土之间产生一定尽管搭板尾端埋入土堤内有一定的深度，但仍会在板土之间产生一定的收缩裂隙，并反应到路堤表面，工程上称它为

48、的收缩裂隙，并反应到路堤表面，工程上称它为“反射裂缝反射裂缝”。为了防止。为了防止这种反射裂缝的出现，特在搭板区及其尾端的一定长度内铺设土工格栅。这种反射裂缝的出现，特在搭板区及其尾端的一定长度内铺设土工格栅。第五章 第三节 全无缝式连续刚架桥第二篇 混凝土梁桥和刚架桥54E N D第二篇 混凝土梁桥和刚架桥55第六章第六章 梁式桥的支座梁式桥的支座按支座变形的可能性，梁式桥的支座一般分成按支座变形的可能性，梁式桥的支座一般分成固定支座固定支座和和活动支活动支座座两种。固定支座既要固定主梁在墩台上的位置并传递竖向压力，又两种。固定支座既要固定主梁在墩台上的位置并传递竖向压力，又要保证主梁发生挠

49、曲时在支承处能要保证主梁发生挠曲时在支承处能自由转动自由转动。活动支座只传递。活动支座只传递竖向压竖向压力力，但要保证主梁在支承处既能自由转动又能，但要保证主梁在支承处既能自由转动又能水平移动水平移动。简支梁的静力图式简支梁的静力图式第二篇 混凝土梁桥和刚架桥56第一节第一节 常用支座的类型和构造常用支座的类型和构造一一 、简易垫层支痤简易垫层支痤 跨径跨径小于小于10m10m的板桥或梁桥，的板桥或梁桥，可不设专门的可不设专门的支座结构支座结构，而采用由，而采用由几层油毛毡或石棉做成的简易支座。几层油毛毡或石棉做成的简易支座。为了防止墩、台顶部前缘与上部结为了防止墩、台顶部前缘与上部结构相抵，

50、通常应将墩、台顶部的前构相抵，通常应将墩、台顶部的前缘削成斜角，并且最好在板或梁端缘削成斜角，并且最好在板或梁端底部以及墩、台顶部内增设底部以及墩、台顶部内增设1 12 2层层钢筋网予以钢筋网予以加强加强。第六章 第一节 常用支座的类型和构造第二篇 混凝土梁桥和刚架桥57二、二、橡胶支座橡胶支座 优点优点;具有构造简单，加工方便，造价低，结构高度小，安装方具有构造简单，加工方便，造价低，结构高度小，安装方便和使用性能良好的优点便和使用性能良好的优点;能方便地适应任意方向的变形，故特别适能方便地适应任意方向的变形，故特别适应于宽桥、曲线桥和斜交桥应于宽桥、曲线桥和斜交桥;橡胶的弹性还能削减上、下