组合体系桥桥梁工程实用教案

1、会计学1组合组合(zh)体系桥桥梁工程体系桥桥梁工程第一页，共25页。12.1 12.1 预应力混凝土梁拱组合预应力混凝土梁拱组合(zh)(zh)体系桥体系桥预应力混凝土梁拱组合体系桥一般预应力混凝土梁拱组合体系桥一般由拱肋、吊杆（或立柱）、加劲梁由拱肋、吊杆（或立柱）、加劲梁和桥面系等组成，拱肋与加劲梁刚和桥面系等组成，拱肋与加劲梁刚性连接。性连接。拱肋和加劲梁为主要承重构件，拱拱肋和加劲梁为主要承重构件，拱肋承受轴向压力和弯矩，加劲梁承肋承受轴向压力和弯矩，加劲梁承担拱肋传来的拉力，同时担拱肋传来的拉力，同时(tngsh)(tngsh)也承受弯矩。也承受弯矩。加劲梁通常也称为系杆，相应地也

2、加劲梁通常也称为系杆，相应地也将此种组合体系桥称为系杆拱桥。将此种组合体系桥称为系杆拱桥。 a) a) 柔梁刚拱；柔梁刚拱；b) b) 柔拱刚梁；柔拱刚梁；c) c) 刚梁刚拱刚梁刚拱第1页/共25页第二页，共25页。优点：优点：1 1 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(dlin)(dlin)2 2 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。3 3 桥型合理、施工方便、造价较低，以及造型轻巧美观、变化多样桥型合理、施工方便、造价较低，以及造型轻巧美观、变化多样

3、 分类分类(fn li)(fn li)：1 1 结构图式：简支梁拱、悬臂梁拱和连续梁拱组合体系桥结构图式：简支梁拱、悬臂梁拱和连续梁拱组合体系桥2 2 桥面的位置桥面的位置: : 上承式、下承式和中承式。上承式、下承式和中承式。3 3 拱肋结构拱肋结构: : 钢管混凝土或钢筋混凝土。钢管混凝土或钢筋混凝土。4 4 与加劲梁的相对抗弯刚度大小与加劲梁的相对抗弯刚度大小: : 柔梁刚拱（也称柔性系杆刚性拱）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）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） 第2页/共25页第三页，共25页。在简

4、支梁上设置加强拱，梁端结点刚接，其间布置吊杆在简支梁上设置加强拱，梁端结点刚接，其间布置吊杆只用于下承式只用于下承式外部为静定结构，内部为高次超静定结构外部为静定结构，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架，由吊杆上下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架，由吊杆上下(shngxi)(shngxi)联系以达到共同受力的目的。跨间剪力主要由拱肋轴力的垂直分力所平衡联系以达到共同受力的目的。跨间剪力主要由拱肋轴力的垂直分力所平衡，加劲纵梁的拉力，加劲纵梁的拉力H H与拱内水平分力组成力矩，平衡截面内的简支梁弯矩与拱内水平分力组成力矩，平衡截面

5、内的简支梁弯矩 ，若拱轴，若拱轴线的纵坐标为线的纵坐标为 , ,拱和梁的弯矩分别为拱和梁的弯矩分别为 和和 , ,则根据平衡条件有则根据平衡条件有 。0iMiyaiMbiMibiaiiHyMMM0一般经济适用一般经济适用(shyng)(shyng)跨径在跨径在4040120m120m范围内范围内 第3页/共25页第四页，共25页。一般适用一般适用(shyng)(shyng)经济经济跨径在跨径在404080m80m范围范围 它实际上是将单悬臂梁桥的实腹梁部分挖空，用立柱代替腹板，由空腹代替实腹；它实际上是将单悬臂梁桥的实腹梁部分挖空，用立柱代替腹板，由空腹代替实腹；结构受力明确，上弦结构受力明确

6、，上弦(shngxin)(shngxin)为加劲梁，承担拉力和局部弯矩，下弦为拱，承受压弯作为加劲梁，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。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，提高预应力束效率。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，提高预应力束效率。适用于上承式。适用于上承式。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。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。主跨主跨L L及锚跨及锚跨L1L1间需满足一定比例，一般需要满足间需满足一定比例，一般需要满足L/ L1=1/(0.7

7、L/ L1=1/(0.70.8),0.8),第4页/共25页第五页，共25页。保证锚跨有足够的长度，防止悬臂梁绕中央墩倾覆。为了避免锚跨出保证锚跨有足够的长度，防止悬臂梁绕中央墩倾覆。为了避免锚跨出现现(chxin)(chxin)较大的正弯矩区域，导致预应力束线形复杂，也可将锚较大的正弯矩区域，导致预应力束线形复杂，也可将锚跨缩短至跨缩短至L1L10.5L0.5L，但必须设置平衡重，或将相邻引桥跨压在锚跨，但必须设置平衡重，或将相邻引桥跨压在锚跨末端，以避免活载作用产生负反力，同时需验算倾覆稳定性。末端，以避免活载作用产生负反力，同时需验算倾覆稳定性。缺点：缺点：在活载作用下悬臂梁的挠度线与简

8、支梁间的线型不连续，由于转折点在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，特别是预拱度不足的情况，悬臂端局部弯折下挠，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，使这种跳动加剧，会造成行人的不安全感。在交通繁忙的线路上不使这种跳动加剧，会造成行人的不安全感。在交通繁忙的线路上不宜推荐这种桥型。宜推荐这种桥型。 第5页/共25页第六页，共25页。连续连续(linx)(linx)梁拱组合体系桥梁拱组合体系桥连续梁拱组合体系桥是以连续梁为基体，采用拱来加强，分担梁的弯矩，梁连续梁拱组合体系桥是以连续梁为基体，采用拱来加强，分担梁的弯矩，梁内配置纵向预应力筋

9、，以平衡拱对梁产生的水平力，在边跨拱肋与中跨拱肋交点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，一般情况担，当不设支座时由柔性墩承担。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。梁的纵向预应力筋一般全桥统一布置，采用直束的下，剪力不再控制断面设计。梁的纵向预应力筋一般全桥统一布置，采用直束的形状，减少形状，减少(jinsho)(jinsho)预应力

10、筋的摩阻损失，同时长束节省锚固设施，降低造价预应力筋的摩阻损失，同时长束节省锚固设施，降低造价。连续梁拱组合体系桥与连续梁桥比，降低了材料指标，特别是腹板的混凝土连续梁拱组合体系桥与连续梁桥比，降低了材料指标，特别是腹板的混凝土材料以及预应力束的锚具等，同时也克服了拱桥存在外部超静定水平约束，对地材料以及预应力束的锚具等，同时也克服了拱桥存在外部超静定水平约束，对地基要求较高的缺点。基要求较高的缺点。第6页/共25页第七页，共25页。1上承式连续梁拱组合(zh)体系桥受力特点：受力特点：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，拱肋轴力的垂直分力承担剪力承担轴压

11、力及弯矩，拱肋轴力的垂直分力承担剪力立柱立柱传递压力传递压力空腹范围内加劲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空腹范围内加劲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高度依靠拱来加大，使跨中弯矩减小，中墩处负弯矩产矩，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，中墩处负弯矩产生的梁内拉力由预应力平衡。生的梁内拉力由预应力平衡。一般一般(ybn)(ybn)边跨与主跨之比为（边跨与主跨之比为（0.50.50.70.7）:1:1适用经济跨径在适用经济跨径在5050120m120m范围范围 第7页/共25页第八页，共25页。2 2

12、中承式连续中承式连续(linx)(linx)梁拱组合体系桥梁拱组合体系桥中承式连续梁拱组合体系桥一般由三跨组成，包括二个半拱、一个中承式连续梁拱组合体系桥一般由三跨组成，包括二个半拱、一个(y )(y )全拱和通长的加劲梁，其间设置立柱和吊杆。全拱和通长的加劲梁，其间设置立柱和吊杆。力学特点力学特点: :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，连续刚梁不仅承担弯矩与剪力，而且还需以轴向拉力来平用一组拱肋来加强，连续刚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。衡拱的推力。一般边跨与主跨之比为（

13、一般边跨与主跨之比为（0.250.250.50.5）:1:1。由于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，是由于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，是目前我国在梁拱组合体系桥的设计与建造中采用较多的一种桥梁形式，其适用目前我国在梁拱组合体系桥的设计与建造中采用较多的一种桥梁形式，其适用经济跨径在经济跨径在6060250m250m范围。范围。第8页/共25页第九页，共25页。3 3下承式连续梁拱组合下承式连续梁拱组合(zh)(zh)体系桥体系桥下承式连续梁拱组合体系桥实际上为三跨变截面连续梁，中孔用全下承式连续梁拱组合体系桥实际上为三跨变截面连续梁，中孔用

14、全拱来加强拱来加强力学特点力学特点: :梁拱的弯矩按刚度分配梁拱的弯矩按刚度分配, ,通过拱的加强通过拱的加强, ,显著地减小了中跨主梁的弯显著地减小了中跨主梁的弯矩矩, ,使得加劲梁的建筑使得加劲梁的建筑(jinzh)(jinzh)高度可以大幅度减小，两个边跨由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，扩大了负弯矩的于受到中孔拱的刚度影响，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。区域，有利于配置预应力束。适用经济跨径在适用经济跨径在4040120m120m范围，范围， 第9页/共25页第十页，共25页。12.2 12.2 部分部分(b fe

15、n)(b fen)斜拉桥斜拉桥漳州战备漳州战备(zhnbi)(zhnbi)大桥大桥 2001 2001年年1010月月 第10页/共25页第十一页，共25页。1 1 部分部分(b fen)(b fen)斜拉桥结构形式及构造特点斜拉桥结构形式及构造特点由塔、梁、索三部分组成由塔、梁、索三部分组成部分斜拉桥结构形式和构造上又有显著的特点，主要体现在塔的高度较部分斜拉桥结构形式和构造上又有显著的特点，主要体现在塔的高度较矮、主梁刚度大和斜拉索布置较为集中等方面。矮、主梁刚度大和斜拉索布置较为集中等方面。塔高塔高h h一般采用主跨一般采用主跨L0L0的的1/81/81/121/12倍，相当于斜拉桥塔高

16、的倍，相当于斜拉桥塔高的1/21/21/31/3。主梁一般宜采用变高度截面，跨中梁高一般在（主梁一般宜采用变高度截面，跨中梁高一般在（1/541/541/691/69）L0L0之间，之间，是同跨径斜拉桥梁高的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；塔墩处主梁根部梁高一般在（1/321/321/391/39）L0L0之间。之间。斜拉索布置较为集中，通常布置在边跨跨中及斜拉索布置较为集中，通常布置在边跨跨中及1/31/3中跨附近，中跨跨中中跨附近，中跨跨中无索区长度无索区长度(chngd)(chngd)通常在（通常在（0.1290.1290.2240.224）L0L

17、0之间。之间。在桥跨布置上，主边跨跨度比例更接近连续梁，一般在在桥跨布置上，主边跨跨度比例更接近连续梁，一般在0.420.420.620.62之间之间；结构体系可选用塔梁固结并在梁底设支座、塔墩固结并塔梁分离、塔梁结构体系可选用塔梁固结并在梁底设支座、塔墩固结并塔梁分离、塔梁墩固结三种形式。墩固结三种形式。第11页/共25页第十二页，共25页。2 2 力学特点力学特点与连续梁桥相比，由于斜拉索的存在，部分斜拉桥的主梁荷载弯矩远比同跨与连续梁桥相比，由于斜拉索的存在，部分斜拉桥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。一般斜拉桥，尤其当主梁较柔细时连续梁小，同时还要承受拉索传来

18、的压力。一般斜拉桥，尤其当主梁较柔细时，是以梁的受压和索的受拉来承受竖向荷载，部分斜拉桥由于拉索较少，主梁，是以梁的受压和索的受拉来承受竖向荷载，部分斜拉桥由于拉索较少，主梁主要承受弯矩，同时，因斜拉索倾角主要承受弯矩，同时，因斜拉索倾角(qngjio)(qngjio)较小，主梁能获得较大压力，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，即加固主梁的作用，故也将此种桥称为斜索加劲预应力梁。作用，即加固主梁的作用，故也将此种桥称为斜索加劲预应力梁。部分斜拉桥的斜拉索应力变化

19、幅度较一般斜拉桥小，可以不考虑疲劳问题，部分斜拉桥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。因此可以采用较高的张拉应力。第12页/共25页第十三页，共25页。3 3部分斜拉桥其他特点及适用性部分斜拉桥其他特点及适用性与连续梁相比，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可比连续梁桥大1 1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。与斜拉桥相比，部分斜拉桥优点有：塔的高度较

20、矮，塔身结构简单，施工方便；斜。与斜拉桥相比，部分斜拉桥优点有：塔的高度较矮，塔身结构简单，施工方便；斜拉索可采用较高张拉应力；主梁抗弯刚度大，可采用梁式桥施工方法拉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(fngf)(fngf)，而无，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。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。部分斜拉桥的适宜跨度在部分斜拉桥的适宜跨度在100100300m300m之间，若主梁采用钢与混凝土结构，跨径有望之间，若主梁采用钢与混凝土结构，跨径有望突破突破400m400m。第13页/共2

21、5页第十四页，共25页。第14页/共25页第十五页，共25页。第15页/共25页第十六页，共25页。第16页/共25页第十七页，共25页。第17页/共25页第十八页，共25页。刚构刚构连续组合梁桥的力学特性连续组合梁桥的力学特性在受力方面，刚构在受力方面，刚构连续组合梁桥上部结构具有连续梁特点，内力与连续梁桥连续组合梁桥上部结构具有连续梁特点，内力与连续梁桥较为接近较为接近(jijn)(jijn)；但在墩梁结合处仍有刚构受力特点，负弯矩比连续梁大些。；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土收缩及徐变作用、温度作用等引起的次内力。桥跨结构应考虑混凝土收缩及徐变作

22、用、温度作用等引起的次内力。在刚构在刚构连续组合梁桥中，墩梁固结的桥墩高度对结构的内力与位移具有较大连续组合梁桥中，墩梁固结的桥墩高度对结构的内力与位移具有较大的影响。当桥墩较高时，桥墩的刚度减小，使主梁跨中截面的正弯矩、支点截面的影响。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近的负弯矩较接近(jijn)(jijn)相同跨径的连续梁桥的弯矩，温度作用产生的次内力较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，由于墩的刚度较大，跨中截面的正弯矩将减小，支点小；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，支点截面的负弯矩

23、将增大，温度作用产生的次内力也较大。截面的负弯矩将增大，温度作用产生的次内力也较大。第18页/共25页第十九页，共25页。刚构刚构连续组合梁桥其它特点及适用性连续组合梁桥其它特点及适用性刚构刚构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，刚构车。与连续梁比，刚构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支座养护和更换(gnhun)(gnhun)的工作量，降低了使用期的维护费用；与连续刚构比，刚构的工作量，降低了使

24、用期的维护费用；与连续刚构比，刚构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。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。刚构刚构连续组合梁桥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连续组合梁桥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，也可采用刚构径、低矮、长联的桥梁，也可采用刚构连续组合梁桥，但应采用变换桥墩刚度的方法连续组合梁桥，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度，增加连续刚构部分桥墩的柔度 第19页/共25页第二十页，共25页。12124 4其他组合体系桥简介其他组合体系桥简介12

25、.4.1 12.4.1 桁架拱桥桁架拱桥(gngqio)(gngqio)桁架拱桥桁架拱桥(gngqio)(gngqio)的上部结构一般是由桁架拱片、横向联结系的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。和桥面三部分组成。桁架拱片是桁架拱桥桁架拱片是桁架拱桥(gngqio)(gngqio)的主要承重结构，由上弦杆、腹的主要承重结构，由上弦杆、腹杆、下弦杆和拱顶实腹段组成，下弦杆为拱形，上弦杆一般与桥道杆、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。在跨中部分，因上、下弦杆很靠近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

26、。而做成实腹段。桁架拱桥桁架拱桥(gngqio)(gngqio)通常采用钢筋混凝土结构或预应力混凝土结通常采用钢筋混凝土结构或预应力混凝土结构。构。只用于跨度不大的城市桥梁或次等级公路只用于跨度不大的城市桥梁或次等级公路 第20页/共25页第二十一页，共25页。拱形结构的水平拱形结构的水平(shupng)(shupng)推力大大减少了跨间弯矩，同时，利用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，能充分发挥各部分构件拱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，因此，桁架拱桥具有结构受力合理、整体性强、节省材料的作用，因此，桁架拱桥具有结构受力合理、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安装的，施工工、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，工期较短。序少，吊装能力适应性强，工期较短。缺点：拱脚有推力，对地基要求较高；构件纤细，施工和运输缺点：拱脚有推力，对地基要求较高；构件纤