桥梁工程第十二章讲解

1、2011-07内蒙古工业大学土木学院内蒙古工业大学土木学院1 2011-07内蒙古工业大学土木学院内蒙古工业大学土木学院2 组合体系桥组合体系桥利用利用拱桥拱桥造型美观和造价造型美观和造价 低、低、连续梁连续梁受力合理和施工方法成熟、受力合理和施工方法成熟、连连 续刚构续刚构节省大型支座、节省大型支座、悬索桥和斜拉桥悬索桥和斜拉桥跨跨 越能力大等显著特点，充分发挥被组合的越能力大等显著特点，充分发挥被组合的 基本体系桥的特点及组合作用，使得组合基本体系桥的特点及组合作用，使得组合 后的桥梁在力学性能、材料和造价指标、后的桥梁在力学性能、材料和造价指标、 施工和养护、桥梁造型等诸多方面优于同施工

2、和养护、桥梁造型等诸多方面优于同 等设计条件的单一结构体系桥。等设计条件的单一结构体系桥。 2011-07内蒙古工业大学土木学院内蒙古工业大学土木学院3 12.1.1 12.1.1 概述概述 1 1、组成、组成拱肋、吊杆（或立柱）、加劲梁、桥面系等。拱肋、吊杆（或立柱）、加劲梁、桥面系等。 拱肋与加劲梁刚性连接，主要承重构件。拱肋承受轴向压力拱肋与加劲梁刚性连接，主要承重构件。拱肋承受轴向压力 和弯矩；加劲梁承担拱肋传来的拉力，同时也承受弯矩。和弯矩；加劲梁承担拱肋传来的拉力，同时也承受弯矩。 2 2、结构图式结构图式简支梁拱、悬臂梁拱、连续梁拱组合体系桥简支梁拱、悬臂梁拱、连续梁拱组合体系桥

3、。 3 3、按照桥面的位置分类、按照桥面的位置分类上承式、下承式、中承式。上承式、下承式、中承式。 4 4、按拱肋与加劲梁的相对抗弯刚度大小分类、按拱肋与加劲梁的相对抗弯刚度大小分类柔梁刚拱（也柔梁刚拱（也 称柔性系杆刚性拱）、柔拱刚梁（也称刚性系杆柔性拱）、称柔性系杆刚性拱）、柔拱刚梁（也称刚性系杆柔性拱）、 刚梁刚拱（也称刚性系杆刚性拱）。刚梁刚拱（也称刚性系杆刚性拱）。 2011-07内蒙古工业大学土木学院内蒙古工业大学土木学院4 （1 1）柔梁刚拱柔梁刚拱当拱的刚度远远大于梁的刚度时，当拱的刚度远远大于梁的刚度时， 梁可视为仅承受轴向拉力的杆件。梁可视为仅承受轴向拉力的杆件。 （2 2

4、）柔拱刚梁组合体系桥（或称朗格梁）柔拱刚梁组合体系桥（或称朗格梁）当拱当拱 的刚度远远小于梁的刚度时，拱肋可视为仅承受的刚度远远小于梁的刚度时，拱肋可视为仅承受 轴向压力的轴向压力的柔性柔性拱肋。拱肋。由于梁的抗拉和抗弯能力由于梁的抗拉和抗弯能力 大，施工中可以充分利用这种特性，使施工方便大，施工中可以充分利用这种特性，使施工方便 简单，同时，桥梁立面形状重心下移而使人产生简单，同时，桥梁立面形状重心下移而使人产生 稳定感和安全感，造型轻巧美观，视野开阔，适稳定感和安全感，造型轻巧美观，视野开阔，适 用于建造城市桥梁和跨线跨河桥梁。用于建造城市桥梁和跨线跨河桥梁。 2011-07内蒙古工业大学

5、土木学院内蒙古工业大学土木学院5 （3 3）刚梁刚拱组合体系桥）刚梁刚拱组合体系桥当梁与拱的刚度介于当梁与拱的刚度介于 上述两者之间，即设置分离式加劲梁的情况时，上述两者之间，即设置分离式加劲梁的情况时， 弯矩由梁和拱按刚度分担。拱肋和梁受力较均匀，弯矩由梁和拱按刚度分担。拱肋和梁受力较均匀， 两者的尺寸可作适当比例的配合，使之外形协调两者的尺寸可作适当比例的配合，使之外形协调 美观，而且不致使预应力筋过分集中于梁，克服美观，而且不致使预应力筋过分集中于梁，克服 了预应力筋布置的困难。了预应力筋布置的困难。 2011-07内蒙古工业大学土木学院内蒙古工业大学土木学院6 5 5、优点：、优点：

6、能充分发挥混凝土受压性能、造价低廉。能充分发挥混凝土受压性能、造价低廉。 以梁式桥为外部条件，拱的水平推力由梁承担，以梁式桥为外部条件，拱的水平推力由梁承担， 克服了拱桥对地基要求高的缺点。克服了拱桥对地基要求高的缺点。 桥型合理、施工方便、造价较低，以及造型轻巧桥型合理、施工方便、造价较低，以及造型轻巧 美观、变化多样。美观、变化多样。 2011-07内蒙古工业大学土木学院内蒙古工业大学土木学院7 12.1.2 12.1.2 简支梁拱组合体系桥简支梁拱组合体系桥 根据内力包络图，在简支梁上设置加强拱，梁端结根据内力包络图，在简支梁上设置加强拱，梁端结 点刚接，其间布置吊杆，即形成简支梁拱组合

7、体系点刚接，其间布置吊杆，即形成简支梁拱组合体系 桥。仅用于下承式。桥。仅用于下承式。 2011-07内蒙古工业大学土木学院内蒙古工业大学土木学院8 受力特点：受力特点：简支刚梁刚拱组合体系桥，外部为静简支刚梁刚拱组合体系桥，外部为静 定结构，内部为高次超静定结构，主要承重构件定结构，内部为高次超静定结构，主要承重构件 除拱肋外，还有加劲纵梁，它与横梁组成平面框除拱肋外，还有加劲纵梁，它与横梁组成平面框 架，由吊杆上下联系以达到共同受力的目的。架，由吊杆上下联系以达到共同受力的目的。 适用跨径：适用跨径：简支梁拱组合体系桥的跨度远大于简简支梁拱组合体系桥的跨度远大于简 支梁，一般经济适用跨径在

8、支梁，一般经济适用跨径在4040120m120m范围内，实范围内，实 用跨径已超过用跨径已超过100m100m。 2011-07内蒙古工业大学土木学院内蒙古工业大学土木学院9 12.1.3 12.1.3 悬臂梁拱组合体系桥悬臂梁拱组合体系桥 预应力混凝土单悬臂梁拱组合体系桥，上弦为加预应力混凝土单悬臂梁拱组合体系桥，上弦为加 劲梁，承担拉力和局部弯矩，下弦为拱，承受压劲梁，承担拉力和局部弯矩，下弦为拱，承受压 弯作用，立柱主要传递轴力。加劲梁中配置的预弯作用，立柱主要传递轴力。加劲梁中配置的预 应力束大部分是直束，可以减少摩阻损失，提高应力束大部分是直束，可以减少摩阻损失，提高 预应力束效率。

9、仅适用于上承式。预应力束效率。仅适用于上承式。 2011-07内蒙古工业大学土木学院内蒙古工业大学土木学院10 受力特点：受力特点：属外部静定结构，混凝土徐变和张拉预属外部静定结构，混凝土徐变和张拉预 应力时支座不会产生附加反力。应力时支座不会产生附加反力。 经济跨径经济跨径404080m80m。 缺点缺点活载作用下悬臂梁的挠度线与简支梁间的活载作用下悬臂梁的挠度线与简支梁间的 线型不连续，由于转折点存在容易跳车，特别是预线型不连续，由于转折点存在容易跳车，特别是预 拱度不足的情况，悬臂端局部弯折下挠，使这种跳拱度不足的情况，悬臂端局部弯折下挠，使这种跳 动加剧，会造成行人的不安全感。动加剧，

10、会造成行人的不安全感。 2011-07内蒙古工业大学土木学院内蒙古工业大学土木学院11 2011-07内蒙古工业大学土木学院内蒙古工业大学土木学院12 连续梁拱组合体系桥连续梁拱组合体系桥以以连续梁为基体，采用拱连续梁为基体，采用拱 来加强，分担梁的弯矩，梁内配置纵向预应力筋，来加强，分担梁的弯矩，梁内配置纵向预应力筋， 以平衡拱对梁产生的水平力，在边跨拱肋与中跨拱以平衡拱对梁产生的水平力，在边跨拱肋与中跨拱 肋交点处，在拱座位置上两者水平力基本上处于平肋交点处，在拱座位置上两者水平力基本上处于平 衡，其微小差量由中间支座摩阻力承担，当不设支衡，其微小差量由中间支座摩阻力承担，当不设支 座时由

11、柔性墩承担。剪力主要由拱轴力的垂直分力座时由柔性墩承担。剪力主要由拱轴力的垂直分力 承担，一般情况下，剪力不再控制断面设计。承担，一般情况下，剪力不再控制断面设计。 体系分类体系分类上承式、中承式、下承式。上承式、中承式、下承式。 2011-07内蒙古工业大学土木学院内蒙古工业大学土木学院13 1 1、上承式连续梁拱组合体系桥、上承式连续梁拱组合体系桥 力学特点力学特点加劲梁加劲梁承担拉力及局部弯矩，承担拉力及局部弯矩，拱肋拱肋 承担轴压力及弯矩，承担轴压力及弯矩，立柱立柱主要传递压力，剪力主主要传递压力，剪力主 要由拱肋轴力的垂直分力承担，空腹范围内加劲要由拱肋轴力的垂直分力承担，空腹范围内

12、加劲 纵梁产生的拉力与拱内水平分力组成力矩，平衡纵梁产生的拉力与拱内水平分力组成力矩，平衡 截面内的连续梁弯矩，同时，连续梁中墩附近的截面内的连续梁弯矩，同时，连续梁中墩附近的 高度依靠拱来加大，使跨中弯矩减小，中墩处负高度依靠拱来加大，使跨中弯矩减小，中墩处负 弯矩产生的梁内拉力由预应力平衡。弯矩产生的梁内拉力由预应力平衡。 经济跨径经济跨径5050120m120m。 适用情况适用情况对于桥下有净空要求对于桥下有净空要求, ,桥面标高又受桥面标高又受 限制的情况，可能不适宜采用此种体系桥。限制的情况，可能不适宜采用此种体系桥。 2011-07内蒙古工业大学土木学院内蒙古工业大学土木学院14

13、2 2中承式连续梁拱组合体系桥中承式连续梁拱组合体系桥 力学特点力学特点在负弯矩区用桥面以下两组主拱腿来在负弯矩区用桥面以下两组主拱腿来 加强，在桥面以上正弯矩区用一组拱肋来加强，加强，在桥面以上正弯矩区用一组拱肋来加强， 连续连续刚刚梁不仅承担弯矩与剪力，而且还需以轴向梁不仅承担弯矩与剪力，而且还需以轴向 拉力来平衡拱的推力。拉力来平衡拱的推力。 经济跨径经济跨径6060250m250m。 优点优点中承式连续梁拱组合体系桥结构布置合理，中承式连续梁拱组合体系桥结构布置合理， 造型美观，施工方便，是采用较多的一种桥梁形造型美观，施工方便，是采用较多的一种桥梁形 式。式。 2011-07内蒙古工

14、业大学土木学院内蒙古工业大学土木学院15 3 3下承式连续梁拱组合体系桥下承式连续梁拱组合体系桥 力学特点力学特点梁拱的弯矩按刚度分配梁拱的弯矩按刚度分配, ,通过拱的通过拱的 加强加强, ,显著地减小了中跨主梁的弯矩显著地减小了中跨主梁的弯矩, ,使得加劲梁使得加劲梁 的建筑高度可以大幅度减小，两个边跨由于受到的建筑高度可以大幅度减小，两个边跨由于受到 中孔拱的刚度影响，减少了正弯矩的负担，扩大中孔拱的刚度影响，减少了正弯矩的负担，扩大 了负弯矩的区域，有利于配置预应力束。了负弯矩的区域，有利于配置预应力束。 经济跨径经济跨径4040120m 120m 适用情况适用情况对桥下净空要求大，不宜

15、建造中承对桥下净空要求大，不宜建造中承 式连续梁拱组合体系桥的情况。式连续梁拱组合体系桥的情况。 2011-07内蒙古工业大学土木学院内蒙古工业大学土木学院16 部分斜拉桥部分斜拉桥是一种介于连续梁与斜拉桥之间的新型桥梁，属是一种介于连续梁与斜拉桥之间的新型桥梁，属 于梁与斜拉索组合体系。于梁与斜拉索组合体系。 漳州战备大桥漳州战备大桥 2001-10 2011-07内蒙古工业大学土木学院内蒙古工业大学土木学院17 12.2.1 12.2.1 部分斜拉桥结构形式及构造特点部分斜拉桥结构形式及构造特点 1 1、组成组成塔、梁、索。塔、梁、索。 2 2、显著特点显著特点塔的高度较矮、主梁刚度大、斜

16、塔的高度较矮、主梁刚度大、斜 拉索布置较为集中等。拉索布置较为集中等。 3 3、塔高塔高一般采用主跨的一般采用主跨的1/81/81/121/12倍，相当于倍，相当于 斜拉桥塔高的斜拉桥塔高的1/21/21/31/3。由于塔的高度较矮，拉。由于塔的高度较矮，拉 索倾角也较小。索倾角也较小。 2011-07内蒙古工业大学土木学院内蒙古工业大学土木学院18 4 4、梁高梁高一般宜采用变高度截面，跨中梁高一般一般宜采用变高度截面，跨中梁高一般 在（在（1/541/541/691/69）L L0 0之间，是同跨径斜拉桥梁高的之间，是同跨径斜拉桥梁高的 2 22.52.5倍；塔墩处主梁根部梁高一般在（倍；

17、塔墩处主梁根部梁高一般在（1/321/32 1/391/39）L L0 0之间。在特殊情况下，主梁亦可采用等高之间。在特殊情况下，主梁亦可采用等高 度梁，此时，梁高与跨度之比可采用度梁，此时，梁高与跨度之比可采用1/351/351/451/45。 5 5、跨度比跨度比在桥跨布置上，主边跨跨度比例更接在桥跨布置上，主边跨跨度比例更接 近连续梁，一般在近连续梁，一般在0.420.420.620.62之间；之间； 6 6、结构体系结构体系（1 1）塔梁固结并在梁底设支座；）塔梁固结并在梁底设支座； （2 2）塔墩固结并塔梁分离；（）塔墩固结并塔梁分离；（3 3）塔梁墩固结。）塔梁墩固结。 2011-

18、07内蒙古工业大学土木学院内蒙古工业大学土木学院19 与连续梁桥相比，由于斜拉索的存在，与连续梁桥相比，由于斜拉索的存在，的主梁荷载弯矩的主梁荷载弯矩 远比同跨连续梁小，同时还要承受拉索传来的压力。远比同跨连续梁小，同时还要承受拉索传来的压力。 由于拉索较少，主梁主要承受弯矩，同时，因斜拉索倾由于拉索较少，主梁主要承受弯矩，同时，因斜拉索倾 角较小，主梁能获得较大压力，因此，斜拉索主要起到体角较小，主梁能获得较大压力，因此，斜拉索主要起到体 外预应力束、降低一般刚构桥或连续梁桥支点梁高的作用，外预应力束、降低一般刚构桥或连续梁桥支点梁高的作用， 即加固主梁的作用。即加固主梁的作用。 的斜拉索应

19、力变化幅度较一般斜拉桥小，可以不考虑疲的斜拉索应力变化幅度较一般斜拉桥小，可以不考虑疲 劳问题，因此可以采用较高的张拉应力。劳问题，因此可以采用较高的张拉应力。 2011-07内蒙古工业大学土木学院内蒙古工业大学土木学院20 与连续梁相比，部分斜拉桥跨越能力较大，当中支点梁高与连续梁相比，部分斜拉桥跨越能力较大，当中支点梁高 相同时，部分斜拉桥跨度可比连续梁桥大相同时，部分斜拉桥跨度可比连续梁桥大1 1倍以上；对大倍以上；对大 跨度桥梁而言，相同跨度的部分斜拉桥比连续梁桥经济。跨度桥梁而言，相同跨度的部分斜拉桥比连续梁桥经济。 优点优点塔的高度较矮，塔身结构简单，施工方便；斜拉塔的高度较矮，塔

20、身结构简单，施工方便；斜拉 索可采用较高张拉应力；主梁抗弯刚度大，可采用梁式桥索可采用较高张拉应力；主梁抗弯刚度大，可采用梁式桥 施工方法，而无需象斜拉桥那样采用大型牵索挂篮，极大施工方法，而无需象斜拉桥那样采用大型牵索挂篮，极大 地方便了施工；结构整体刚度大，变形小。地方便了施工；结构整体刚度大，变形小。 适宜跨度适宜跨度100100300m,300m,若主梁采用钢与混凝土结构，跨若主梁采用钢与混凝土结构，跨 径有望突破径有望突破400m400m。 2011-07内蒙古工业大学土木学院内蒙古工业大学土木学院21 海南省洋浦海湾大桥海南省洋浦海湾大桥 2011-07内蒙古工业大学土木学院内蒙古

21、工业大学土木学院22 连续刚构桥连续刚构桥是墩梁固结的连续结构，利用高是墩梁固结的连续结构，利用高 墩的柔性来适应结构由预加力、混凝土收缩及徐墩的柔性来适应结构由预加力、混凝土收缩及徐 变作用等引起的位移，减少由这些作用引起的结变作用等引起的位移，减少由这些作用引起的结 构次内力。构次内力。 刚构刚构- -连续组合梁桥连续组合梁桥在连续刚构桥的某些刚度在连续刚构桥的某些刚度 较大的矮墩上布置活动支座，释放位移，就成为较大的矮墩上布置活动支座，释放位移，就成为 了了。 2011-07内蒙古工业大学土木学院内蒙古工业大学土木学院23 山东东明黄河公路大桥山东东明黄河公路大桥 竣工于竣工于19931

22、993年年1010月，大桥全长月，大桥全长41424142米，桥宽米，桥宽18.518.5米是山东米是山东 省最长的公路桥，享有省最长的公路桥，享有“齐鲁第一桥齐鲁第一桥”的美称。江泽民总的美称。江泽民总 书记于书记于19931993年年5 5月月2424日为大桥亲笔题写了桥名，它是万里黄日为大桥亲笔题写了桥名，它是万里黄 河入鲁的第一站。河入鲁的第一站。 2011-07内蒙古工业大学土木学院内蒙古工业大学土木学院24 1 1、构造上分类构造上分类：（：（1 1）带铰的刚构）带铰的刚构连续组合梁连续组合梁 桥桥在主跨中设铰、其余各跨梁连续；（在主跨中设铰、其余各跨梁连续；（2 2）刚）刚 构构

23、连续组合梁桥连续组合梁桥全联梁不设铰。全联梁不设铰。 2 2、上部结构上部结构：通常采用变高度箱形截面，截面尺寸：通常采用变高度箱形截面，截面尺寸 拟定原则与连续梁桥及连续刚构桥相似。拟定原则与连续梁桥及连续刚构桥相似。 3 3、桥墩型式桥墩型式：板式墩、双薄壁墩、：板式墩、双薄壁墩、V V形墩。形墩。 2011-07内蒙古工业大学土木学院内蒙古工业大学土木学院25 受力方面受力方面上部结构具有连续梁特点，内力与连续上部结构具有连续梁特点，内力与连续 梁桥较为接近；但在墩梁结合处仍有刚构受力特梁桥较为接近；但在墩梁结合处仍有刚构受力特 点，负弯矩比连续梁大些。桥跨结构应考虑混凝点，负弯矩比连续

24、梁大些。桥跨结构应考虑混凝 土收缩及徐变作用、温度作用等引起的次内力。土收缩及徐变作用、温度作用等引起的次内力。 在在中，墩梁固结的桥墩高度对结构的内力与位移中，墩梁固结的桥墩高度对结构的内力与位移 影响较大。当桥墩较高时，桥墩的刚度减小，使影响较大。当桥墩较高时，桥墩的刚度减小，使 主梁跨中截面的正弯矩、支点截面的负弯矩较接主梁跨中截面的正弯矩、支点截面的负弯矩较接 近相同跨径的连续梁桥的弯矩，温度作用产生的近相同跨径的连续梁桥的弯矩，温度作用产生的 次内力较小；相反，当桥墩较矮时，由于墩的刚次内力较小；相反，当桥墩较矮时，由于墩的刚 度较大，跨中截面的正弯矩将减小，支点截面的度较大，跨中截

25、面的正弯矩将减小，支点截面的 负弯矩将增大，温度作用产生的次内力也较大。负弯矩将增大，温度作用产生的次内力也较大。 2011-07内蒙古工业大学土木学院内蒙古工业大学土木学院26 1 1、特点特点刚构刚构连续组合梁桥具有连续体系梁桥伸缩缝连续组合梁桥具有连续体系梁桥伸缩缝 少、行车平顺等特点，有利于高速行车。与连续梁比，刚少、行车平顺等特点，有利于高速行车。与连续梁比，刚 构构连续组合梁桥减少了造价较高的大吨位桥梁支座数量，连续组合梁桥减少了造价较高的大吨位桥梁支座数量， 减少了支座养护和更换的工作量，降低了使用期的维护费减少了支座养护和更换的工作量，降低了使用期的维护费 用；与连续刚构比，刚

26、构用；与连续刚构比，刚构连续组合梁桥能有效地防止刚连续组合梁桥能有效地防止刚 构过长而引起温度作用次内力过大的问题。构过长而引起温度作用次内力过大的问题。 2 2、适用性适用性通常适合于桥墩高度相差较大的情况。对于通常适合于桥墩高度相差较大的情况。对于 地势较平坦的大跨径、低矮、长联的桥梁，也可采用，但地势较平坦的大跨径、低矮、长联的桥梁，也可采用，但 应采用变换桥墩刚度的方法，增加连续刚构部分桥墩的柔应采用变换桥墩刚度的方法，增加连续刚构部分桥墩的柔 度。度。 2011-07内蒙古工业大学土木学院内蒙古工业大学土木学院27 12.4.112.4.1桁架拱桥（桁架拱桥（又称拱形桁架桥）又称拱形

27、桁架桥） 1 1、组成组成上部结构一般是由桁架拱片、横向联结上部结构一般是由桁架拱片、横向联结 系和桥面三部分组成。系和桥面三部分组成。 桁架拱片桁架拱片是桁架拱桥的主要承重结构，由上弦杆、是桁架拱桥的主要承重结构，由上弦杆、 腹杆、下弦杆和拱顶实腹段组成，下弦杆为拱形，腹杆、下弦杆和拱顶实腹段组成，下弦杆为拱形， 上弦杆一般与桥道结构组合成一整体而共同工作。上弦杆一般与桥道结构组合成一整体而共同工作。 在跨中部分，因上、下弦杆很靠近而做成实腹段。在跨中部分，因上、下弦杆很靠近而做成实腹段。 2 2、材料材料钢筋混凝土结构或预应力混凝土结构。钢筋混凝土结构或预应力混凝土结构。 2011-07内

28、蒙古工业大学土木学院内蒙古工业大学土木学院28 3 3、力学特点力学特点具有桁架和拱的受力特点。拱形结具有桁架和拱的受力特点。拱形结 构的水平推力大大减少了跨间弯矩，同时，利用拱构的水平推力大大减少了跨间弯矩，同时，利用拱 上结构与拱圈形成桁架，使之整体受力，能充分发上结构与拱圈形成桁架，使之整体受力，能充分发 挥各部分构件的作用。挥各部分构件的作用。 2011-07内蒙古工业大学土木学院内蒙古工业大学土木学院29 4 4、优点优点结构受力合理、整体性强、节省材料、结构受力合理、整体性强、节省材料、 自重较轻等特点，同时，桥梁大部分构件是预制自重较轻等特点，同时，桥梁大部分构件是预制 安装的，施工工序少，吊装能力适应性强，工期安装的，施工工序少，吊装能力适应性强，工期 较短。较短。 5 5、缺点缺点拱脚有推力，对地基要求较高；构件拱脚有推力，对地基要求较高；构件 纤细，施工和运输均须仔细小心；模板较复杂；纤细，施工和运输均