连续梁桥的设计与计算ppt课件

1、 延续梁桥的设计与计算一 延续梁桥的体系与构造特点一、体系特点由于支点负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩大大减小，恒载、活载均有卸载作用由于弯矩图面积的减小，跨越才干增大超静定构造，对根底变形及温差荷载较敏感行车条件好连续梁桥均布荷载q均布荷载q我我国国已已建建成成的的大大跨跨径径预预应应力力混混凝凝土土连连续续梁梁桥桥梁高 H（m）、H/L序号桥名主桥跨径桥址建成年份截面型式H支H支/LH中H中/L1南京长江二桥北汊桥90+3165+90江苏2000双幅单箱单室8.81/18.731/552六库怒江大桥85+154+85云南1995单箱单室8.531/18.12.831/54.43宜昌乐天溪桥85

2、.8+2125+85.8四川1990单箱单室7.71/16.23.21/39.14黄浦江奉浦大桥85+3125+85上海1995单箱单室71/17.92.81/44.65潭洲大桥75+125+75广东1996双幅单箱单室71/17.92.751/45.56常德沅水大桥84+3120+84湖南1986单箱单室6.81/17.631/407风陵渡黄河大桥87+7114+87山西19948沙洋汉江大桥63+6111+63湖北1985单箱单室6.01/18.52.51/44.49江门外海桥55+7110+55广东19885.81/19.02.51/4410珠江三桥80+110+80广东1983五箱单室

3、5.51/202.71/40.7二、构造特点1、跨径布置布置原那么：减小弯矩、添加刚度、方便施工、美观要求不等跨布置大部分大跨度延续梁边跨为0.50.8中跨等跨布置中小跨度延续梁短边跨布置特殊运用要求2、截面方式板式截面适用于小跨径延续梁肋梁式适宜于吊装箱形截面适宜于节段施工其它3、梁高与跨径、施工方法有关等高度梁适用于中、小跨径延续梁，一般跨径在5060米以下变高度梁适用于大跨径延续梁，100米以上，90%为变高度延续梁桥 型支 点 梁 高 (m)跨 中 梁 高 (m) 等高度连续梁H = (115 130)l常用(118 120)l 变高度(折线形)连续梁H = (116 120)lh =

4、 (122 128)l 变高度(曲线形)连续梁H = (116 120)lh = (130 150)l4、腹板及顶、底板厚度顶板满足横向抗弯及纵向抗压要求普通采用等厚度，主要由横向抗弯控制腹板主要承当剪应力和主拉应力普通采用变厚度腹板，接近跨中处受构造要求控制，接近支点处受主拉应力控制，需加厚。n底板满足纵向抗压要求n普通采用变厚度，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n横隔板普通在支点截面设置横隔板5、配筋特点纵向钢筋悬臂施工阶段配筋主筋没有下弯时布置在腹板加掖中需下弯时平弯至腹板位置普通在锚固前竖弯，以抵抗剪力延续梁后期配筋各跨跨中底板配置延续束n顶板配制横向钢筋或n横

5、向预应力钢筋n腹板下弯的纵向钢筋n需求时布置竖向预应力钢筋二 延续梁桥常用施工方法一、满堂支架现浇二、简支变延续三、逐跨施工现浇、拼装四、顶推施工五、悬臂施工现浇、拼装三 延续梁桥内力计算一、恒载内力必需思索施工过程中的体系转换，不同的荷载作用在不同的体系上1、满堂支架现浇施工一切恒载直接作用在延续梁上2、简支变延续施工一期恒载作用在简支梁上，二期恒载作用在延续梁上3、逐跨施工主梁自重内力图，应由各施工阶段时的自重内力图迭加而成4、顶推施工顶推过程中，梁体内力不断发生改动，梁段各截面在经过支点时要接受负弯矩，在经过跨中区段时产生正弯矩施工阶段的内力形状与运用阶段的内力形状不一致配筋必需满足施工

6、阶段内力包络图n主梁最大正弯矩发生在导梁刚顶出支点外时n最大负弯矩与导梁刚度及分量有关n导梁刚接近前方支点n刚经过前方支点5、平衡悬臂施工分清荷载作用的构造表达约束条件的转换主梁自重内力图，应由各施工阶段时的自重内力图迭加而成二、活载内力1、纵向某些截面能够出现正负最不利弯矩，必需用影响线加载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、超静定次内力计算1、产生缘由构造因各种缘由产生变形，在多余约束处将产生约束力，从而引起构造附加内力(或称二次力)2、延续梁产生次内力的外界缘由预应力墩台根底沉降温度变形徐变与收缩四、变形计算必需思索施工过程中的体系转换，不同的荷载作用在不同的体系上根

7、据恒载及活载变形设置预拱度大跨径时必需专门研讨大跨径桥梁施工控制预拱度设置原那么：某节点预拱度 = 一切在该节点出现后的荷载或体系转换产生的位移四 预应力次内力计算预应力初弯矩：预应力次弯矩：总预矩：M eNMy 0MMMN 0压力线：简支梁压力线与预应力筋位置重合延续梁压力线与预应力筋位置相差yNNMe yNMe 一、用力法解预加力次力矩 1、直线配筋n力法方程n变位系数n赘余力n总预矩01111 Nx EIl3211 EIeNyNl 1eNxyN231111 )23(2311 10MeeNMeNeNMMMyyyN 压力线位置 2、曲线配筋梁端无偏心矩时EIll3/ )(2111 )(321

8、22111llelflfEINyN )(2122111elllflfNxy 10 10)(MefNMMMMyN fNefNeNMyyyBN 1)(梁端有偏心矩时EIll3/ )(2111 )()(213212122111lleelelflflEINcayN )2(11eefNxy 110110)2(MeefNMMxMMyN )2()2(1110efNMeefNMMyyBN 3、部分配筋部分直线配筋EIll3/ )(2111 EIelNleNEIyyN16787421 eNxyN3221/1111 eNeNeNMyyyBN32113221 部分曲线配筋EIll3/ )(2111 fNefNeNM

9、yyyBN 1)()526(48163)2(481321heEIlNhlNlheNEIyyyN 32/ )526(/1111heNxyN 4、变截面梁曲线配筋二、线性转换与吻合束 1、线性转换只需坚持束筋在超静定梁中的两端位置不变，坚持束筋在跨内的外形不变，而只改动束筋在中间支点上的偏心距，那么梁内的混凝土压力线不变，总预矩不变 改动e在支点B所添加(或减少)的初预矩值，与预加力次力矩的变化值相等，而且两者图形都是线性分布，因此正好抵消fNefNeNMyyyBN 1)( 2、吻合索调整预应力束筋在中间支点的位置，使预应力筋重心线线性转换至压力线位置上，预加力的总预矩不变，而次力矩为零。次力矩为

10、零时的配束称吻合索).1(00niEIdxMMiiN 多跨延续梁在恣意荷载作用下).1(0niEIdxMMipin 结论：按外荷载弯矩图外形布置预应力束及为吻合束吻合束有恣意多条均布荷载q集中荷载q三、等效荷载法求解总预矩 把预应力束筋和混凝土视为相互独立的脱离体，预加力对混凝土的作用可以用等效荷载替代1、在梁端部轴向力竖向力力矩yyNN 1cos 11sin yyNN eNeNyy 1cos 2、在梁内部初预矩图为曲线时产生均布荷载初预矩图成折线时产生集中力lWw 22sin yyNNW 44sin yyNN 3、初预矩与总预矩将等效荷载作用在根本构造上可得初预矩将等效荷载直接作用在延续梁上

11、可得总预矩假设等效荷载直接作用在延续梁上支反力等于0，此时为吻合束只需改动预应力束曲率半径或梁端高度才干改动总预矩五 徐变、收缩次内力计算一、徐变、收缩实际一、徐变、收缩实际收缩收缩与荷载无关与荷载无关徐变徐变与荷载有关与荷载有关收缩、徐变与资料、配合比、温度、湿收缩、徐变与资料、配合比、温度、湿度、截面方式、护条件、混凝土龄期度、截面方式、护条件、混凝土龄期有关有关1、混凝土变形过程收缩弹性变形回复弹性变形滞后弹性变形屈服应变2、收缩徐变的影响n 构造在受压区的徐变和收缩会增大挠度；n徐变会增大偏压柱的弯曲，由此增大初始偏心，降低其承载才干；n预应力混凝土构件中，徐变和收缩会导致预应力的损失

12、；n徐变将导致截面上应力重分布。n对于超静定构造，混凝土徐变将导致构造内力重分布，即引起构造的徐变次内力。n混凝土收缩会使较厚构件的外表开裂3、线性徐变n当混凝土棱柱体在继续应力不大与0.5Ra时，徐变变形与初始弹性变构成线性比例关系n徐变系数徐变与弹性应变之比eeecccllllll ec / 二、 徐变、收缩量计算表达1、实验拟合曲线法、实验拟合曲线法建立一个公式，参数经过查表计算，建立一个公式，参数经过查表计算，各国参数取法不一样，常用公式有：各国参数取法不一样，常用公式有：CEBFIP 1970年公式年公式联邦德国规范联邦德国规范1979年公式年公式国际预应力协会国际预应力协会FIP1

13、978年公式年公式我国采用的公式我国采用的公式 fffddattBt, ss0sstt, 2、徐变系数数学模型、徐变系数数学模型1根本曲线根本曲线Dinshinger公式公式)1(00,tkte n徐变在加载时辰有急徐变在加载时辰有急变变n在加载初期徐变较大在加载初期徐变较大n随时间增长逐渐趋于随时间增长逐渐趋于稳定稳定2徐变系数与加载龄期的关系徐变系数与加载龄期的关系n老化实际n不同加载龄期的混凝土徐变曲线在恣意时辰t(t)，徐变增长率都一样00, ttn随着加载龄期的增大，徐变系数将不断减小，当加载龄期足够长时徐变系数为零n该实际较符合新混凝土的特性00, tt将Dinshinger公式运

14、用与老化实际)1()1(000,0, eektktt)(0tkee 1 )(0 tkee1)( tken先天实际n不同加载龄期的混凝土徐变增长规律都一样n混凝土的徐变终极值不因加载龄期不同而异，而是一个常值n该实际较符合加载龄期长的混凝土的特性 tt0),(1 )(0 tken混合实际n对新混凝土采用老化实际，对加载龄期长的混凝土采用先天实际三、构造因混凝土徐变引起的变形计算1、根本假定、根本假定不思索钢筋对混凝土徐变的约束作用不思索钢筋对混凝土徐变的约束作用混凝土弹性模量为常数混凝土弹性模量为常数线性徐变实际线性徐变实际2、应力不变条件下的徐变变形计算、应力不变条件下的徐变变形计算应力应变公

15、式应力应变公式变形计算公式变形计算公式),(1),(),( tEyxyx LFkpdxdFyxyx),(),( LLkpkpkptdxxEIxMxMdxxEIxMxM),()()()()()()( ),(1 tkp 静定构造可以满足应力不变的条件静定构造可以满足应力不变的条件一次落架构造可以直接按该式计算一次落架构造可以直接按该式计算分段施工构造要思索各节段应力是分多分段施工构造要思索各节段应力是分多次在不同的龄期施加的次在不同的龄期施加的3、应力变化条件下的徐变变形计算、应力变化条件下的徐变变形计算1应力应变公式应力应变公式 时辰的应力增量在时辰的应力增量在t时辰的应变时辰的应变),(1 1

16、)( tEddb dd)()( n从0 时辰到 t 时辰的总应变 tbdtEtEt0),(1 1)(),(1 )()(00 2时效系数时效系数利用中值定理计算应力增量引起的徐变利用中值定理计算应力增量引起的徐变时效系数),(),()()(),()(0000 tttdtt ),()()(),()(),(0000 ttdttt ),(),(1 )()(),(1 )()(00000 ttEttEtb n从0 时辰到 t 时辰的总应变3松弛系数经过实验计算时效系数松弛实验松弛系数经过实验数据拟合0)( t 应应变变：令台座实验构件)()(0t 应力变化：应力变化：)(),()(00 tRt),(),(

17、1 )(),()(),()(0)(0000000 ttEtREtt ),(1),(11),(000 ttRt 近似拟合松弛系数),(000),( tet ),(111),(0),(00 tett ),(),(1/1),(000 ttt 令折算系数 EttEtb)()(),(1 )()(000 换算弹性模量EtE),(0 徐变应力增量4变形计算公式变形计算公式 LLkkkpdxIEMtMdxtEIMM )(),(1 05微分变形计算公式应力应变微分关系dttdEtdttdEdttd),()()(1)(0 ndt时段内的微变形时段内的微变形),()(),()(0 tddxEIMtMtddxEIMM

18、dxEIMtdMdLkLkLkkp )()()(0ttc 四、构造因混凝土徐变引起的次内力计算n计算变形时次内力为未知数，必需经过变形协调条件计算n计算有两种思绪：微分平衡、积分平衡1、 微分平衡法Dinshinger法1微分平衡方程赘余力方向上 ),()(),()(0 tddxEIMtMtddxEIMMdxEIMtdMdLkLkLkkp 0 kpd根据施工 情况确定两跨连续梁),()(),(),(11011100 tdXtdtddxEIMMPLk )()()(1111tdXdxEIMMtdXdxEIMtdMLkkLk ),()(),()(),()(1111 tdtXtddxEIMMtXtdd

19、xEIMtMLkkLk 微分平衡方程PX1101110 0),()()(110111111 tdXtXtdXdPkp徐变稳定力2简支变延续 010 X0),()()(1111111 tdtXtdXP1),()( tket按老化实际解微分方程得：1)()(110 teXtX1111/ pX 1 )(210 teMMMgggt两跨连续梁成桥弯矩一次落架弯矩徐变后弯矩徐变稳定力3其它施工方法 1),()( tkek按老化实际解微分方程得：1)()()(10110 teXXtX1111/ pX 1)()(1210 teMMMMggggt0),()()(110111111 tdXtXtdXP两跨连续梁成

20、桥弯矩一次落架弯矩徐变后弯矩4一次落架施工 解微分方程得：0)(1 tX0),()()(111111 tdtXtdX两跨连续梁011011 PX 一次落架施工延续梁徐变次内力为零 5各跨龄期不同时 ),(),(),(),(),(),(),(),(),()2(1121)1(1121)2(1121)1(12)2(1121)1(112101111 tdtdtdxtdtdtdtdtdtdxdxdtptptkedttd ),(按老化实际以梁段的时间为基准t ，那么梁段加载时间历程为t=t +111)(21),(),( eeetdtdtktk )2(1)1(11)2(11)1(111111pppee 令)

21、,(),(),(),(),(),(),(),(),()2(1121)1(1121)2(1121)1(12)2(1121)1(112101111 tdtdtdxtdtdtdtdtdtdxdxdtptp0)(111110111 ttptdxdxx )2(1)1(11)2(11)1(111111pppee 1)()(101101 111 texxxt解得： 1111/ px解得：6多跨延续梁 0)(*10* ittitFdXdDXXF nnnnnF .2111211TimiititittmeCXDFXXX01 7预应力等效荷载徐变次内力由于徐变损失，预加力随着时间变化，援用平均有效系数CC=Pe/P

22、pPe徐变损失后预应力钢筋的平均拉力；Pp徐变损失前预应力钢筋的平均拉力CMXMMXMMMMNtNgtgNtgtt111111 2、换算弹性模量法(Trost-Bazant法)1平衡方程赘余力方向上 根据施工 情况确定两跨连续梁0),()(0 LkLkkpdxtEIMMdxIEMtM 01111 ptX dxIEMMLkk 11 LkpdxtEIMM),(01 2一次落架时根据施工 情况确定两跨连续梁01 tX00 LkdxEIMM01 p3各跨龄期不同时 LLLLLptEIdxMMtEIdxMM22110011101),(),( LLLLLIEdxMIEdxM 02221121114多跨延续

23、梁 0 DXFkt nnnnnF 2111211.TnpppD.,21 五、构造因混凝土收缩引起的次内力计算1、收缩变化规律假设混凝土收缩规律与徐变一样),(),()()( ttss收缩终极值2、微分平衡法Dinshinger法n位移微分公式 )(),()()()(tdtdEtEtdtdsb ),(),(),()()(1 tdtddxEIMtMdxEIMtdMdsLkLkkp 收缩产生的弹性应变增量收缩应变增量收缩产生的应力形状的徐变增量，初始应力为0n位移微分平衡方程 0)(),(),()(1111111 tdxtdtxs 3、换算弹性模量法n位移公式 sLkkpdxIEMtMd1)( 收缩

24、应变收缩产生的弹性变形与徐变变形n位移平衡方程： )(),(1 1)()(0tdtEtstb 0)(1111 sstxx 收缩产生的徐变次内力收缩产生的弹性次内力六 根底沉降引起的次内力计算一、沉降规律假定沉降规律与徐变一样沉降终极值1)()()( tpddet),(),()()( ttdd沉降速度系数二、变形计算公式变形过程瞬时沉降长期沉降沉降+徐变瞬时沉降弹性及徐变变形沉降徐变增量变形dpLdkdLLkckkpdxIEMtMdxIEMtMtdxEIMM )()(),(1 0 沉降弹性增量变形后期沉降本身变形三、力法方程0111111110 dpddtpxxx n墩台根底沉降规律与徐变变化规

25、律类似时n墩台根底沉降瞬时完成时0111110 tpxx d1111 010 x0)(1111 dpdtxx 0111 ddx 0 dpn徐变使墩台根底沉降的次内力减小n延续梁内力调整措施n最好的方法是在成桥后压重n经过支承反力的调整将被徐变释放七 温度应力计算一、温度变化对构造的影响产生的缘由：年年温差、日照、砼水化热年年温差：构件的伸长、缩短；延续梁设伸缩缝拱桥、刚构桥构造次内力日照温差：构件弯曲构造次内力；线性温度场次内力非线性温度场次内力、自应力线性温度梯度对构造的影响非线性温度梯度对构造的影响温度梯度场二、自应力计算温差应变 T(y)=T(y) 平截面假定 a(y)=0+y温差自应变 (y)=T(y)-a(y)=T(y)-(0+y)温差自应力 s0(y)=E(y)=ET(y)-(0+y)截面内程度力平衡