混凝土悬臂与连续体系梁桥毕业设计1

1、 3-13-1 悬臂梁桥的构造及设计悬臂梁桥的构造及设计 3-2 3-2 连续梁桥的构造及设计连续梁桥的构造及设计 3-3 3-3 刚构式桥的构造及设计刚构式桥的构造及设计-前前 言言对对悬臂梁桥悬臂梁桥、连续梁桥连续梁桥、连续刚构桥连续刚构桥的构造、参数取值、力的构造、参数取值、力学及特点作了简单的介绍；学及特点作了简单的介绍；普通钢筋混凝土普通钢筋混凝土和和预应力混凝土预应力混凝土简支梁桥的经济跨径分别为简支梁桥的经济跨径分别为20m和和40m左右；左右；跨径超出此范围时，跨中恒载弯矩和活载弯矩将会迅速增大跨径超出此范围时，跨中恒载弯矩和活载弯矩将会迅速增大，从而导致梁的截面尺寸和自重显著

2、地增加，不但材料耗用，从而导致梁的截面尺寸和自重显著地增加，不但材料耗用量大而不经济，并且也由于很大的安装重量给装配式施工造量大而不经济，并且也由于很大的安装重量给装配式施工造成很大的困难；成很大的困难；为了降低材料用量指标，对于较大跨径的桥梁，宜采用能减为了降低材料用量指标，对于较大跨径的桥梁，宜采用能减小跨中弯矩值的其他体系桥梁，例如小跨中弯矩值的其他体系桥梁，例如悬臂体系悬臂体系、连续体系连续体系的的梁桥等梁桥等。u结构刚度大、变形小、伸缩缝结构刚度大、变形小、伸缩缝少少和和行车平稳行车平稳舒适等优点舒适等优点u恒载、活载均有卸载弯矩恒载、活载均有卸载弯矩u但超静定体系对地基要求高但超静

3、定体系对地基要求高u适合于中等以上跨径桥梁适合于中等以上跨径桥梁连续梁桥均布荷载q主要特点：主要特点：多跨悬臂梁桥多跨连续梁桥 力学特点力学特点一、等截面连续梁桥一、等截面连续梁桥等跨布置等跨布置不等跨布置不等跨布置u在跨径不大时在跨径不大时，连续梁桥在恒载与活载作用下，连续梁桥在恒载与活载作用下支点截面负支点截面负弯矩弯矩与与跨中截面正弯矩跨中截面正弯矩差值不大差值不大，可以考虑等截面形式，可以考虑等截面形式，以以简化施工简化施工。 构造特点构造特点u不等跨布置不等跨布置：用于：用于较大跨度连续梁较大跨度连续梁，边跨为，边跨为0.60.60.80.8中跨中跨u等跨布置等跨布置：用于：用于中小

4、跨度连续梁中小跨度连续梁，跨径取决于，跨径取决于经济分孔经济分孔和和施工的设备施工的设备条件。高跨比一般为条件。高跨比一般为l/15l/151/251/25；在顶推施工；在顶推施工的的梁高梁高H与与顶推跨径顶推跨径L0之比一般为之比一般为1/121/121/171/17。u腹板厚度腹板厚度：支点腹板：支点腹板总厚度总厚度与行车道板与行车道板宽度宽度B之比为之比为1/161/161/211/21，支点腹板，支点腹板厚度厚度与梁高与梁高H之比为之比为1/121/121/161/16。 适用范围适用范围u中等跨径：中等跨径：4060m（国外有达（国外有达80m的）；的）；u以等跨为宜，亦可用不等跨；

5、以等跨为宜，亦可用不等跨；u适应于适应于预制装配预制装配（逐孔架设逐孔架设、顶推法施工顶推法施工）和）和就地浇注施就地浇注施工工（有支架有支架、移动模架移动模架），），不适宜于悬臂法施工不适宜于悬臂法施工。连续梁桥的施工方法连续梁桥的施工方法连续梁桥的施工方法连续梁桥的施工方法二、变截面连续梁桥二、变截面连续梁桥 力学特点力学特点 主跨跨径大于主跨跨径大于70m70m支点设计负弯矩比跨中设计正弯矩大，支点设计负弯矩比跨中设计正弯矩大，变截面主梁变截面主梁符合受力要求符合受力要求，高度变化与内力变化相适应。，高度变化与内力变化相适应。 M / M = 0 .2 04 0 . 00 . 6 74

6、1 0 k Nm1 6 . 82 7 0 k Nm3 0 0 k Nm2 7 . 0( b )MSMm1 6 7 0 k Nm1 2 0 0 k Nm1 5 4 0 k NmmJ / J = 1Sm6 . 6( a )SJmm8 0 0 k Nm2 7 . 04 6 0 k Nm3 3 0 k NmS0 . 3 0= 1 0 k N / mg1 . 5 m1 . 0 m1 . 0 m适合悬臂施工，施工阶段主梁刚度大、内力与运营阶段基本一致；适合悬臂施工，施工阶段主梁刚度大、内力与运营阶段基本一致；变截面梁加大支点梁高，变截面梁加大支点梁高，降低降低跨中设计正弯矩跨中设计正弯矩 。 构造特点构造

7、特点分跨：分跨：u连续孔数一般连续孔数一般不超过不超过5 5跨跨；u多于三跨的连续梁桥，除边跨外，其多于三跨的连续梁桥，除边跨外，其中间各跨一般中间各跨一般采用等跨布置采用等跨布置，以方便悬臂施工；，以方便悬臂施工；u多于两跨的连续梁桥，其边跨一般为中跨的多于两跨的连续梁桥，其边跨一般为中跨的0.60.60.80.8倍左右，当倍左右，当采用箱形截面采用箱形截面，边孔跨径其至可减少，边孔跨径其至可减少至中孔的至中孔的0.50.50.70.7倍；倍；u有时为了满足城市桥梁或跨线桥的交通要求而需增有时为了满足城市桥梁或跨线桥的交通要求而需增大中跨跨径时，可将边跨跨径设计成仅为大中跨跨径时，可将边跨跨

8、径设计成仅为中跨的中跨的0.50.5倍以下倍以下，此时，端支点上将出现较大的负反力，故，此时，端支点上将出现较大的负反力，故必需在该位置设置必需在该位置设置能抵抗拉力的支座能抵抗拉力的支座或或压重压重以消除以消除负反力。负反力。梁高梁高与跨径、施工方法有关与跨径、施工方法有关h支/l=1/161/18，h中/ h支=1/1.51/2.5梁底曲线：梁底曲线：折线、圆弧线、抛物线和正弦曲线折线、圆弧线、抛物线和正弦曲线 适用范围适用范围u70120m，大于，大于120m跨径，目前较少见；跨径，目前较少见；u适宜于悬臂法施工适宜于悬臂法施工。施工过程中墩梁临时固结，待合拢后，施工过程中墩梁临时固结，

9、待合拢后，拆除临时固结措施，进行体系转换。拆除临时固结措施，进行体系转换。变截面连续梁桥的施工方法变截面连续梁桥的施工方法几种常用挂蓝示意几种常用挂蓝示意三、三、 横截面形式和尺寸横截面形式和尺寸 横截面形式主要有横截面形式主要有板式板式、肋梁式肋梁式和和箱形截面箱形截面。 板式和肋梁式截面板式和肋梁式截面实体板：实体板：用于中小跨径连续梁桥，有用于中小跨径连续梁桥，有支架现浇支架现浇; ;空心板：空心板：用于用于151530m30m连续梁桥有支连续梁桥有支架现浇，板厚可取架现浇，板厚可取0.80.81.5m1.5m; ;肋梁式：肋梁式：用于跨径用于跨径252550m50m，梁高一，梁高一般取

10、般取1.31.32.6m2.6m，预制架设，预制架设，并在梁段安装后经体系转换并在梁段安装后经体系转换为连续梁桥。为连续梁桥。1）横截面形式）横截面形式 箱形截面箱形截面 用于跨径超过用于跨径超过404060m60m（等截面）（等截面）或或以上以上（变截面）（变截面），有有支架现浇支架现浇、逐孔施工逐孔施工及及悬臂施工悬臂施工等多种方法。等多种方法。单箱多室：单箱多室：宽度可不受限制宽度可不受限制单箱单室：单箱单室：顶板宽度顶板宽度小于小于20m20m；单箱双室：单箱双室：顶板宽度顶板宽度25m25m左右；左右；双箱单室：双箱单室：顶板宽度可达顶板宽度可达40m40m左左右右；圆空式单箱双室：

11、圆空式单箱双室：顶板宽度顶板宽度15 15 m m左右；左右；斜腹板箱梁：斜腹板箱梁：施工稍困难，使用较少施工稍困难，使用较少112.53ba5m5m,bb宜配预应力筋2）细部尺寸）细部尺寸 顶板和底板厚度顶板和底板厚度基本要求：基本要求：满足满足桥面板横向受桥面板横向受弯弯和和布置箱梁纵、横向预应力布置箱梁纵、横向预应力筋筋的要求。对于的要求。对于悬臂端部厚度悬臂端部厚度10cm10cm, ,若若设置防撞墙设置防撞墙或或需锚固需锚固横向预应力筋横向预应力筋，则，则20cm20cm。底板厚度底板厚度2 2与与跨径跨径l之比一般取之比一般取1/1401/1401/1701/170；跨中区域跨中区

12、域则则可按构造要求一般取可按构造要求一般取222228cm28cm。 腹板厚度腹板厚度 主要取决于布置预应力筋和浇注混凝土必要的间隙等构主要取决于布置预应力筋和浇注混凝土必要的间隙等构造要求。造要求。取值：取值：u腹板内无预应力筋：最小取腹板内无预应力筋：最小取20cm20cm；u腹板内有预应力筋：最小取腹板内有预应力筋：最小取252530cm30cm；u腹板内有预应力筋锚固头：最小取腹板内有预应力筋锚固头：最小取35cm35cm。u墩上或靠近桥墩的箱梁根部腹板需加厚到墩上或靠近桥墩的箱梁根部腹板需加厚到303060cm60cm，特，特殊情况可达殊情况可达100cm100cm。变化情况：变化情

13、况： 大跨度桥，采用变厚度形式，变厚段一般为一个节段长。大跨度桥，采用变厚度形式，变厚段一般为一个节段长。中、小跨径，一般采用等厚度形式。中、小跨径，一般采用等厚度形式。墩上腹板厚度参数：墩上腹板厚度参数： 跨中腹板厚度参数：跨中腹板厚度参数： wpp1maxthKBlwmm2maxthKBl 英国水泥和混凝土协会提出如下两个关于预应力混凝土英国水泥和混凝土协会提出如下两个关于预应力混凝土连续梁最佳腹板厚度参数的公式，其指标可供参考：连续梁最佳腹板厚度参数的公式，其指标可供参考： 承托（梗腋）承托（梗腋） 为了减小局部应力，在箱梁顶板与腹板、腹板与底板为了减小局部应力，在箱梁顶板与腹板、腹板与

14、底板的交接处，一般需设置承托。的交接处，一般需设置承托。承托的坡度：承托的坡度： 横隔梁（板）横隔梁（板）布置：布置：uT T型截面：型截面：设置中横隔板设置中横隔板和和端横隔板端横隔板；u箱形截面：箱形截面：设端横隔板设端横隔板，u直桥：一般直桥：一般少设或不设中间横隔板少设或不设中间横隔板。弯、斜梁，。弯、斜梁，设置中设置中横隔板横隔板。u为满足施工、维修和通风要求，横隔板上一般为满足施工、维修和通风要求，横隔板上一般设置过人设置过人洞洞。厚度：厚度：u中横隔板：中横隔板：1520cm。u端横隔板：尺寸和配筋形式与箱梁的支承方式有关。端横隔板：尺寸和配筋形式与箱梁的支承方式有关。当当支座直

15、接位于主梁腹板支座直接位于主梁腹板之下，厚度为之下，厚度为3050cm，只需配置一定数量普通钢筋。只需配置一定数量普通钢筋。当当支座设置在横隔板中部支座设置在横隔板中部，宜采用预应力混凝土宜采用预应力混凝土，厚度一般小于厚度一般小于80cm，设置曲线形的预应力筋。，设置曲线形的预应力筋。四、预应力筋布置四、预应力筋布置主梁内力主梁内力 竖向受剪竖向受剪 纵向受弯纵向受弯 横向受弯横向受弯三向预应力三向预应力竖向预应力竖向预应力纵向预应力纵向预应力横向预应力横向预应力纵向受弯和部分受剪纵向受弯和部分受剪横向受弯横向受弯三向预应力三向预应力受受 剪剪预应力数量、位置根据使用阶段的预应力数量、位置根

16、据使用阶段的受力状态受力状态确定，确定，满足施工各阶段的满足施工各阶段的受力受力需要，施工方法决定施工阶段受力需要，施工方法决定施工阶段受力，预应力配筋必须结合，预应力配筋必须结合施工方法施工方法。混凝土箱梁三向预应力筋布置混凝土箱梁三向预应力筋布置）纵向预应力筋）纵向预应力筋 纵向预应力筋又称纵向预应力筋又称主筋，主筋，布置在顶、底板和腹板中；布布置在顶、底板和腹板中；布置方式与采用的置方式与采用的施工方法施工方法、预应力筋、预应力筋种类种类等有关系布置方式等有关系布置方式分为：分为：连续配筋连续配筋、分段配筋分段配筋、逐段加长力筋逐段加长力筋、体外布筋体外布筋、后后连续力筋连续力筋。 连续

17、配筋的力筋布置连续配筋的力筋布置 小跨度的等截面连续梁桥，采用就地灌注施工的，其小跨度的等截面连续梁桥，采用就地灌注施工的，其纵向力筋可按照结构各部位的受力要求进行连续配筋。二纵向力筋可按照结构各部位的受力要求进行连续配筋。二次抛物线。次抛物线。( a)现浇施工现浇施工整根、曲线、通束：整根、曲线、通束：预应力筋长、弯曲预应力筋长、弯曲次数又多，加大摩阻损失，目前次数又多，加大摩阻损失，目前少用少用。 分段配筋布置分段配筋布置 大跨度、变截面、悬臂施工法。大跨度、变截面、悬臂施工法。 悬臂伸出施工时，对梁体施加负弯矩筋；在两梁段合龙悬臂伸出施工时，对梁体施加负弯矩筋；在两梁段合龙后（称为体系转

18、换），再张拉正弯矩筋和其它力筋。后（称为体系转换），再张拉正弯矩筋和其它力筋。 力筋的布置原则：力矩大、锚固方便、施工简单。力筋的布置原则：力矩大、锚固方便、施工简单。(b)(c)正正弯矩区弯矩区底部底部、负弯矩区负弯矩区顶部顶部布布置预应力筋；置预应力筋；正、负弯矩交替正、负弯矩交替作用区段作用区段，顶、顶、底板底板均需设预应力筋。均需设预应力筋。 顶板力筋在腹板顶板力筋在腹板内下弯并内下弯并锚固锚固在在腹板腹板上，减小外荷载上，减小外荷载剪力；剪力；腹板具有足够腹板具有足够厚厚度度以承受以承受集中的锚固集中的锚固力。力。悬臂施工悬臂施工直线布束：直线布束：锚固在梗肋处，锚固在梗肋处，减少减

19、少摩阻摩阻损失损失、穿束方便，改穿束方便，改善腹板浇筑条件；善腹板浇筑条件；由由弯曲应力弯曲应力决定，抗剪强度决定，抗剪强度由由竖向竖向预应力筋提供。预应力筋提供。 ( d) 逐段加长力筋布置逐段加长力筋布置顶推施工顶推施工用连接器把主筋对接或逐段加长。用连接器把主筋对接或逐段加长。逐孔施工、顶推法施工的连续梁逐孔施工、顶推法施工的连续梁常用。常用。接头的位置通常设置在离支点约接头的位置通常设置在离支点约1/51/5跨度附近弯矩较小的部位。跨度附近弯矩较小的部位。 体外布筋布置体外布筋布置 力筋布置在主梁截面以外的箱内，配以横隔板、转向块力筋布置在主梁截面以外的箱内，配以横隔板、转向块等构造，

20、对梁体施加预应力。等构造，对梁体施加预应力。 无预留孔道，孔道压浆等工序，施工方便迅速，且便于无预留孔道，孔道压浆等工序，施工方便迅速，且便于更换；对力筋防护和结构构造等的要求较高。更换；对力筋防护和结构构造等的要求较高。 后连续筋布置后连续筋布置( e )先简支后连续先简支后连续 先简支后连续方法施工的预应力混凝土连续梁桥，后先简支后连续方法施工的预应力混凝土连续梁桥，后连续采用预应力筋布置，必须先预留张拉槽孔和预埋管道，连续采用预应力筋布置，必须先预留张拉槽孔和预埋管道，待连续部分的混凝土浇筑完毕后，穿束张拉后连续的力筋，待连续部分的混凝土浇筑完毕后，穿束张拉后连续的力筋，实现整体梁的连续。实现整体梁的连续。）横向和竖向布筋横向和竖向布筋横向预应力筋布置在横向预应力筋布置在横隔板横隔板或或顶板顶板中，中，