超静定结构课件

第十章超静定混凝土梁桥的构造【了解】悬臂和连续体系梁桥的类型和一般特点【掌握】预应力砼连续梁桥【了解】混凝土刚构桥【了解】预应力混凝土斜拉桥10-1悬臂和连续体系梁桥的一般特点◎简支梁特点回顾：跨越能力较低、经济指标不甚理想、行车舒适性受到限制；◎悬臂和连续体系的共同特点◎利用超静定结构支点负弯距的卸载作用，有效降低跨中正弯距，能减小截面高度、增大跨越能力；◎主梁截面可根据内力的变化曲线，作成变截面线型，使截面尺寸与内力匹配；◎使用较少数量的支座，减少桥墩尺寸；◎施工方法复杂、多样性；◎结构内力计算、结构配筋受施工方案的影响较大；◎连续～超静定结构：对温度变化和支座变位敏感。◎悬臂～静定结构：挂孔牛腿应力复杂，易损坏。◎营运条件:连续梁较少的桥面接缝，有营运条件的优势但简支梁的桥面连续措施，也可改善之。连续体系附加产生内力的示意图悬臂与连续体系的进一步比较共同点：负弯矩的代偿功能（卸载作用）使截面高度减小、跨越能力提高。不同点：1、静力图式：悬臂～静定，连续～超静定；因而对温度环境、基础条件的要求不同。2、跨越能力：连续体系比悬臂体系更大。3、行车条件：连续体系更好些。4、局部构造：悬臂体系的挂孔牛腿的缺陷，不可忽视。连续梁～变高度截面可提高跨越能力变截面：以少量的负弯矩代偿大量的正弯矩，为提高跨越能力创造条件负弯矩1200→1540正弯矩800→40010-2预应力砼连续梁桥10-2-1概述：1、现阶段，大跨径连续梁桥的截面型式，绝大部分以箱形截面为主。2、连续箱形梁桥概要：一般适应跨径：40-250m葡萄牙～已建成250m的连续箱梁桥,超过这一跨径不经济.我国～南京长江二桥北汊桥165m变截面连续箱梁。常用施工方法：立支架就地现浇、预制拼装(可以整孔、分段串联)、悬臂浇筑、顶推、用滑模逐跨现浇施工等。发展趋势：减轻结构自重，采用高标号混凝土40-60号；跨径40-80m，一般用于特大型桥梁引桥、高速公路和城市道路的跨线桥以及通航净空要求不太高的跨河桥。现阶段我国公路桥梁100m以上多采用预应力混凝土连续刚构桥。10-2-3连续梁桥的体系特点结构概念：多跨连续跨越，梁墩分离，上部结构、下部结构依靠支座联系〖图↓〗形式：等高度截面及变高度截面；力学：◎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，跨越能力增大◎属超静定结构,存在体系转换，对基础变形及温差较敏感连续梁桥结构示意图边跨/中跨=0.5~0.8均布力集中力预应力布置示例（腹板，满堂支架施工）◎预应力筋布置形态与弯矩分布规律相当10-2-4构造特点10-2-4-1跨径布置布置原则：减小弯矩、增加刚度、方便施工、美观要求不等跨布置：大部分大跨度连续梁～边跨为0.5~0.8中跨等跨布置：中小跨度连续梁短边跨布置特殊使用要求〖图↓〗几种桥跨布置图等跨、等高度截面悬臂施工法常用短边跨～中跨无负弯矩，边跨拉力支座连续刚构（见后）板式截面——适用于小跨径连续梁（连续板，少用）肋梁式（T、I形截面）——适合于吊装，中等跨径箱形截面——适合于节段施工〖现阶段为最常用的截面型式〗其它（组合截面等，少用）10-2-4-2截面形式等高度梁：适用于中、小跨径连续梁，一般跨径在50~60米以下变高度梁适用于大跨径连续梁，100米以上90%为变高度连续梁10-2-4-3梁高——与跨径的比例底板○满足纵向抗压要求○一般采用变厚度○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。横隔板一般在支点截面设置横隔板10-2-4-5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腋中需下弯时平弯至腹板位置一般在锚固前竖弯，以抵抗剪力连续梁后期配筋各跨跨中底板配置连续束顶板:配制横向钢筋或横向预应力钢筋腹板下弯的纵向钢筋：需要时布置竖向预应力钢筋。悬臂施工时预应力束布置连续梁桥实例富阳·富春江桥:主跨80米，跨中梁高2.3米，支点梁高5米单箱单室，悬臂施工连续梁桥实例德国·莱茵河桥～主跨205米，支点高度7.9m、跨中4.2米工程实例1意大利山谷桥,10x32m,梁高2.5米，曲线半径150米工程实例2法国，使用体外预应力工程实例4湘潭湘江二桥，主跨90米工程实例5美国美因河桥，全长1132米，两边顶推，辅助缆工程实例6鼻梁工程实例7鼻梁+临时支架10－3混凝土刚构桥主要内容：结构类型形式单跨、斜腿、多跨连续、V型墩构造特点尺寸布置内力计算要点简介刚构桥的一般静力图式示意〖附〗已淘汰的T型刚构◎◎T构在外形上与门型刚构相同，◎◎但其实质属于无推力的悬臂体系。T构的致命缺陷：1）由于挠曲线在挂孔处呈尖角，于高速行车不利。2）挂孔牛腿处的应力复杂，极易损坏。进入20世纪90年代后，便不再设计。乌龙江大桥主跨：144米；桥梁类型：梁桥、T型刚构桥；全长552米。建成时间1971年9月。跨径纪录保持了整个七十年代；是我国大跨径桥梁发展过程中的一个里程碑。重庆长江公路大桥国内跨度最大的预应力混凝土Ｔ型刚构桥。正桥全长１１２０ｍ，分跨为８６.５＋４×１３８＋１５６＋１７４＋１０４.５(ｍ)，最大跨度１７４ｍ。１９８０年７月１日建成通车。10-3-1刚构桥的体系与构造特点10-3-1-1体系特点○恒载、活载负弯矩卸载作用基本与连续梁接近；○桥墩参加受弯作用，使主梁弯矩进一步减小；○弯矩图面积的小，跨越能力大，在小跨径时梁高较低，能增加净空高度，但对基础要求较高；○超静定次数高，对常年温差、基础变形、日照温均较敏感；10-3-1-2刚构桥的主要类型单跨刚构桥——主要用于中小跨度的跨线桥，建筑高度小斜腿刚构桥——受力形式接近拱桥，可获得较大跨度或较小的梁高安康汉江桥主跨为176m，中孔跨中64m连续刚构桥——用于柔性墩或大跨度高墩桥梁RaftsundetBridgeSpanof86+202+298+125mV型墩刚构——内部高次超静定，外部接近连续梁MAINRIVERBRIDGE82-135-82mmainspan,depthof6.5m我国已建成的预应力混凝土连续刚构桥连续刚构发展概况10-3-1-3常用计算图式单跨刚构桥斜腿刚构桥连续刚构桥V型墩刚构10-3-1-4构造特点1、截面形式单跨刚构桥——矩形截面斜腿刚构——箱型截面、多肋式连续刚构——大跨度：变高度箱梁 小跨度：多室扁箱梁V型墩刚构——箱型截面、多肋式2、节点构造角点受力特点箱型截面直角点构造箱型截面斜腿与主梁交点构造3、铰的构造钢铰铅板铰混凝土铰10-3-1-5减小墩柱抗推刚度的措施1、合理选择桥型，避免矮墩桥梁采用连续刚构2、减小墩柱的纵桥向尺寸3、采用双臂墩减小墩柱纵桥向抗推刚度4、斜腿刚构设置合理的倾角5、对于长大桥梁，中间桥墩采用刚构，边墩采用连续梁体系连续+刚构10-3-1-6配筋特点1、三向预应力体系 腹板、顶底板——纵向预应力 顶板——横向预应力 腹板——竖向预应力2、纵向预应力束配置的争论 是否需要弯起束和连续束10-3-2连续刚构桥的主要尺寸一、主梁主梁的结构尺寸基本与连续梁相同

跨中梁高：支点梁高：二、立柱墩身尺寸根据连续刚构的抗推刚度确定

立柱间距：8~10米立柱厚度：～国内主要桥例尺寸10-3-4国内著名刚架桥桥例一、洛溪大桥跨径：65+125+180+110米荷载：汽——超20级，挂——120梁高：墩顶10米，跨中3米下部结构：主跨双薄壁墩，边跨单薄壁墩施工方法：悬臂浇筑二、虎门大桥辅助航道桥跨径：150+270+150米荷载：汽——超20级，挂——120桥宽：30米，6车道+分隔带+紧急停车带分两幅桥建设梁高：墩顶14.8m，跨中5.0m下部结构：双薄壁墩施工方法：悬臂浇筑10-4预应力混凝土斜拉桥⊙组成⊙构造类型⊙体系⊙总体布置⊙主要尺寸比例⊙内力计算简介10-4-1斜拉桥的组成与构造类型主要构件：主梁、拉索、索塔根据斜索立面布置形状分类：辐射式、竖琴式、扇式、星式根据斜索位置（索面数量）分类：单索面（中间）、双索面（两侧）◎竖直、倾斜索面根据塔柱的形状、数量分类独塔、双塔、多塔（极少）独柱双柱门式斜腿门式倒V(A)宝石拐脚式倒Y马拉开波桥根据主梁材料分类：主梁材料：预应力混凝土、组合结构斜拉桥叠合梁、钢-混凝土、钢管混凝土、钢斜拉桥10-4-2结构体系类型1、边界条件飘浮体系（全飘、半飘）、支承体系、塔梁固结、刚构体系2、稀索体系与密索体系决定梁高的主要因素密索梁高较小现代斜拉桥均采用密索。10-4-3特殊构造措施1、锚墩及辅助墩◎锚墩一般采用柔性墩，上端铰接下端与基础固结，墩顶与主梁共同水平变位，设抗拉措施；◎辅助墩加强主梁刚度，减少跨中挠度，降低塔柱的内力与变位（50%）；2、尾索（背索）塔柱与锚墩相连的拉索；可约束塔顶位移，有利于减少平衡重；主跨活载增加背索应力，边跨减少；附：世界大跨径斜拉桥一览表排序 桥梁名称主跨（m）所在地 建成年份1 多多罗大桥（Tatara） 890 日本.

19982 罗曼蒂大桥(Normandie) 856 法国 19943 南京长江二桥 628 中国 20014 武汉白沙洲大桥 618 中国 20005 青州闽江大桥 605 中国·福州.

20006 杨浦大桥 602 中国·上海 19937 名港中央大桥(Meiko-Chuo)590 日本 1996

徐浦大桥590 中国·上海 19979 斯卡路森特桥(Skarnsundet)530 挪威 199110 礐石大桥 518 中国·汕头 199911鹤见航路桥（TsurumiFairway）510日本199112 荆沙长江大桥 500 中国·荆州 200013 生口桥（Ikuchi） 490 日本 1991

弗来森特桥(Fresund) 490 丹麦-瑞典 199915 东神户大桥(Higashi-Kobe)485 日本 199316 西海大桥(SeoHae) 470 韩国 199917 安娜雪斯桥（Annacis） 465 加拿大 198618 横滨海湾桥(YakohamaBay)460 日本 198919胡克来2号桥(SecondHooghlyBr.)457 印度 199220塞文2号桥（SecondSevemBr.）456 英国 1996位于日本Nishi-Seto高速公路上的Tatara桥世界第一斜拉桥－多多罗大桥法国Normandy桥南京长江二桥～南汊主桥南京长江二桥～南汊主桥南京长江二桥～南汊主桥：双索面五孔连续钢箱梁斜拉桥，全长1238m。桥跨布置为58.5+246.5+628+246.5+58.5m，两边跨各设一辅助墩

南京长江二桥～南汊主桥南京长江二桥～南汊主桥〖合拢〗武汉－白沙洲大桥福州－青州闽江大桥全长259