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文档简介
《桥梁工程》1/393第一章:绪论第一节桥梁在交通事业中作用和桥梁发展概况一、桥梁在交通工程中作用1、是交通中主要组成部分。2、在经济上,马路总造价10~20%。3、在国防上,具有非常主要地位。2/393二、桥梁建筑发展简史从设计办法上看,古代桥梁是以传统经验和技术来建造。它代表作有:①浮桥:架设简便迅速,常被用于军事。②古代藤、竹吊桥发展到大跨径吊桥和斜拉桥。如大渡河铁索桥(1723年);安澜竹索桥(1823年):3/393③石梁桥:福建泉州万安桥、漳州虎渡桥4/393④拱桥:河北省赵县赵州桥5/393近代桥梁是以材料力学、构造力学和弹性力学为基础构造设计理论建造。它代表作有:国内:1957年,第一座长江大桥——武汉长江大桥。1969年,南京长江大桥:6/393南京长江大桥7/393大跨径拱桥,渡口市6号桥是用钢拱架施工建成箱形拱桥,跨径为146m(1972)。渡口市6号桥8/393钢筋混凝土与预应力混凝土梁式桥:
马路上很普遍,已建百米以上跨径拱桥占世界同类拱桥三分之一以上。9/393国外:如法国博浪加斯脱桥,南斯拉夫克尔克大桥(l=390m)。10/393当代桥梁发展(1)设计理论:以极限状态设计法替代以弹性理论为基础允许应力法,普遍应用构造振动、稳定、疲劳和构造非线性理论。实现伎俩:借助计算机11/393(2)构造施工技术:借助预应力法采取悬臂法、顶推法、和机械化、自动、半自动化施工。它代表作有:斜拉桥、悬索桥等大跨径桥梁。12/393当代斜拉桥。目前我国成为世界上建造预应力混凝土斜拉桥座数最多国家。13/393马路吊桥也有十余座,重庆朝阳大桥。重庆朝阳大桥(1969)14/393施工上:简易支架法:15/393装配式简支梁桥陆地架设法:16/393装配式简支梁桥浮吊架设法:浮吊船架梁固定式悬臂浮吊架梁17/393装配式简支梁桥高空架设法:适合于架设中、小跨径多跨简支梁桥小跨径桥梁自行吊车桥上架设18/393悬臂和连续体系梁桥支架模板就地浇筑法:T型梁桥施工法:(犹如高空架设法)19/393预应力混凝土悬臂体系梁桥悬臂法施工挂篮构造简图20/393
重庆长江大桥施工中采取斜拉式挂篮对称浇筑21/393悬臂法建造连续梁桥体系转换22/393
顶推法施工:预应力混凝土连续桥架设。23/3934、将来发展(1)中小跨径梁式桥:标准化、整体化(由简支向连续化)方向发展;(2)建筑材料上:采取高强度、轻型材料、预应力钢材与钢筋混凝土,增大桥梁跨越能力;24/393(3)桥梁设计上:更新计算图式及计算办法,利用计算机将之一体化。(4)施工上:标准化工厂预制,现场安装和无支架施工。25/393第二节桥梁基本组成及分类
一、桥梁基本组成部分
上部构造
也称桥跨构造,它包括承重构造(如梁、拱等)、桥面、支座等。26/393
下部构造:桥墩和桥台及墩台基础。起支承桥跨作用。
其他构造:导流堤、防洪堤、丁坝和护岸等。它们保护着桥头路堤或河岸。27/393二、桥梁分类1、按建筑材料分:钢桥:钢材为桥跨构造材料,有板梁和桁梁两种:钢板梁,L<40m。钢桁梁:跨度和梁高较大时采取。
28/393上、下平面纵向联结系立面图下承式29/393混凝土桥:按材料分:一般钢筋混凝土桥和预应力混凝土桥两种;型式为梁桥、拱桥和刚架桥。石桥:石拱桥,有实腹式和空腹式。30/393
2、桥面所在位置分:有上承式桥和下承式桥。3、桥梁轴线与河流(道路等)交角角度:有正交桥(交角为直角)和斜交桥(交角为锐角)。立交桥31/393
4、按桥梁所跨越障碍物分类:
有跨河桥、立交桥等。
5、按照桥梁长度分:按桥梁长度:特大桥:L>500m;大桥:500>L>100m;中桥:100>L>30m;小桥:L>30m。32/393
6、按构造形式(构造体系)分类分类标准:以力学计算模式为基础,以受力方式显著差异为特性,广泛应用于桥梁构造分析和设计中。有四种基本构造类型是:梁式桥;拱式桥;刚架桥和悬吊桥。33/393简支梁桥连续梁桥悬臂梁桥(1)梁式桥:34/393
(1)梁式桥:承重构造:实体梁或梁式桁架;受力特性:竖直荷载作用下,支座有竖直反力,无水平反力;实体梁只受弯拉和剪应力,不受轴向力;形式分:简支梁桥、连续梁桥和悬臂梁桥;建筑材料:钢筋混凝土和预应力混凝土。35/393
(2)拱式桥:承重构造:拱(拱圈或拱肋);受力特性:在竖直荷载作用下,支座有竖直反力和水平反力(推力);36/393
建筑材料用抗压能力强圬工材料(如砖、石、混疑土)和钢筋混凝土;形式:三铰拱,两铰拱,无铰拱。桥跨构造受力:与同跨径梁相比,拱弯矩和变形较小,以受压为主;37/393(3)刚架桥:显著特点:是桥跨构造(梁或板)和墩台连接成一整体;38/393受力特性:在竖直荷载作用下,有竖直反力和水平反力;无铰刚架尚有支承弯矩。桥跨构造:刚架以受弯拉为主,也有轴向力和剪力,大小但于梁桥与拱桥之间。39/393长处:建筑高度小,减少线路标高,改善纵坡,减少路堤土方量,增加桥下净空。缺陷:是粱柱刚结处较易裂缝。40/393(4)悬吊桥:承重构造为缆索、桥塔、加劲梁及锚绽。构造自重轻,建筑高度小,跨径最大,近2023m。缺陷是构造刚度差,在车和风荷载作用下,桥有较大变形和振动。一般只在马路上修建。41/393(5)组合体系桥由几个不一样体系构造组合而成桥梁。42/393第二章桥梁规划设计及荷载第一节桥梁总体设计
一、桥梁设计基本标准和要求
(1)使用上要求桥梁必须适用。满足交通安全、通畅、及泄洪、通航或通车等要求,并便于检查和维修。43/393(2)经济上要求在经济上是合理。在设计、施工及运输上取得最大经济效益。(3)设计上要求满足施工和使用中应具有足够强度、刚度、稳定性和耐久性,并且要设计思想创新,设计合理。44/393(4)施工上要求
应便于采取先进技术,加快施工速度,确保工程质量和施工安全。(5)美观上要求与周围环境相协调。45/393二、桥梁设计基本资料
(1)桥梁使用任务:交通种类和其他要求。(2)桥位附近地形:桥位线型、墩台位置。(3)桥位地质情况:地质不良现象。(4)河流水文情况:特性水位、河道情况。(5)其他资料:建材;施工情况;气象等。46/393三、设计程序
初步设计:总体规划问题,初步确定尺寸。它是控制建设项目投资和后来编制施工预算根据。编制施工图:对技术方案和总投资等详细化。47/393目前,我国马路大桥设计工作均采取两阶段设计。对技术简单中、小桥可采取一阶段设计。48/393四、桥位及桥型选择
桥位选择:大、中桥桥位服从路线总方向,路桥综合考虑,并以桥为主,尽也许建造直交桥。小桥桥位是局部问题,完全服从路线走向,以路为主。49/393桥型选择:一般钢筋混凝土简支梁桥:L<20m;预应力混凝土简支梁桥:30m<L<50m;石拱,双曲拱:30m<L<50m,箱拱:L>100m,预应力斜拉桥:100m<L<400m;软基上建简支、悬臂梁等静定构造桥,良好地基上建连续、刚架桥及两铰或无铰拱等超静定构造桥。50/393五、纵、横断面设计
技术术语:•桥梁全长简称桥长,桥涵总长所占百分比反应在整段线路建设中主要程度。51/393•净跨径l0;•总跨径:l=l1+l2+l3
•计算跨径;•桥下净空高度;•建筑高度;•标准跨径:•净矢高;•计算矢高:•矢跨比;52/393梁式桥纵向布置拱式桥53/393纵断面设计确定桥梁总跨径、桥梁分孔、桥道标高、标上和桥头引道纵坡以及基础埋置深度等。(1)桥梁总跨径确实定
对于一般跨河桥梁,总跨径可参照水文计算来确定。54/393考虑:排洪、冲刷及河床土壤性质和基础埋置情形,综合确定。
(2)桥梁分孔决定于总造价。使上、下部构造总造价趋向最低,同步考虑通航、冲刷等问题。大、中桥梁分孔是相称复杂问题。55/393
(3)桥道标高确实定必须根据设计洪水位、桥下通航(车)净空等需要,结合桥型、跨径等考虑,以确定合理桥道标高。
(4)桥头纵坡小桥,可做平坡桥;大、中桥梁,做成双向纵坡,桥上纵坡不大于4%;桥头引道纵坡不宜大于5%。56/393桥梁横断面设置桥梁横断面设置决定于桥面宽度和桥跨构造横截面布置。桥面宽度决定于行车道净宽度和人行道宽度。
桥梁横向坡度为1.5%~3%。57/393桥梁平面设置桥梁线形及桥头引道要保持平顺,使车辆能平稳地通过。大、中桥线形,一般为直线,如必须设成曲线时.其各项指标应符合路线布设要求。一般小桥,斜度一般不宜大于45°,在通航河流上则不宜大于5°。58/393第二节桥面构造布置及细部
1、桥面构造组成与布置
桥面铺装、排水系统、伸缩缝、人行道(安全带)、缘石、栏杆和灯柱等构造。59/3932、桥面铺装、防水排水系统(1)桥面铺装桥面铺装也称行车道铺装。作用:避免车辆轮胎(或履带)直接磨耗行车道板,避免主粱遭受雨水侵蚀,并能使车辆轮重集中荷载起一定分布作用。60/393型式:
①一般水泥混凝土或沥青混凝土铺装在非寒冷地域小跨径桥上,不做专门防水层。层铺法施工:单层(5~8cm)或双层式(底层4~5cm,面层3~4cm);水泥混凝土适用于重载交通。61/393②防水混凝土铺装非冰冻地域需作防水处理时,铺筑8~10cm防水泥混凝土,再铺磨耗层。防水混凝土铺装62/393③具有贴式防水层水泥混凝土或沥青混凝土铺装贴式防水层铺装63/393
在防水程度要求高,或在桥面板位于构造受拉区而也许出现裂纹桥梁上,需做贴式防水层。该层设在低标号混凝土排水三角垫层上面,再铺保护层。装配式梁式桥,宜在接缝处混凝土铺装层内或保护层内设置一层(
3~
6)钢筋网。64/393(2)桥面纵横坡对于沥青混凝土或水泥混凝土铺装,横坡为1.5~2.0%。行车道路面用抛物线型横坡,人行道用直线型。65/393(3)桥面排水原因:设置:桥长L<50m,纵坡ih>2%时,雨水可流至桥头从引道上排除,在桥头引道两则设置流水槽。当L>50m,ih>2%时,在桥上每隔12~15m设置一种泄水管。如桥面ih<2%,则宜每隔6~8m设置一个泄水管。66/393常用泄水管型式:①金属泄水管:适用于具有贴式防水层铺装构造。②钢筋混凝土泄水管:适用于不设专门防水层而采取防水混凝土铺装构造上。金属泄水管钢筋混凝土泄水管67/39368/3933、桥面伸缩缝(1)原因:
(2)设置:两梁端间以及梁端与桥台背墙间设置。
(3)作用:确保梁能自由变形;车辆在设缝处能平顺地通过;避免雨水、垃圾泥土等渗入而阻塞。69/393(4)变量:以安装伸缩缝构造时为基准温度伸长量lt+和收缩量lt-;收缩和徐变量ls以及计入梁制造与安装误差富裕量lE。lE可按计算变形量30%估算。总变形量为:70/393(5)常用伸缩缝构造U形锌铁皮式伸缩缝中小途径桥梁,当变形量在2~4cm以内时,常采取。71/393跨搭钢板式伸缩缝:梁端变形量4~6cm以上情况,最大可达40cm以上。72/393橡胶伸缩缝:橡胶伸缩缝适用于梁端变形量4~6cm以上,最大可达150cm,73/3933、人行道、栏杆、灯柱74/39375/3933、人行道、栏杆、灯柱人行道及安全带:城镇和近郊桥梁均应设置人行道,宽度可选用0.75cm,1m,大于1m按0.5m倍数递增。行人稀少地区可改用安全带。安全带,宽度大于25cm,与人行道相同,高出行车道25cm~35cm。76/393栏杆和灯柱77/393第三节桥梁设计荷载1、永久荷载永久荷载亦称恒载,它是在设计有效期内,其作用位置和大小,不随时间变化或其变化与平均值相比可忽视不计荷载。78/393例如当途径为30~150m时,构造自重约占30~60%,对于特大跨度圬工桥、钢筋混凝土桥,或预应力混凝土桥,活载居于次要地位。故宜用轻质、高强材料。79/3932、可变荷载可变荷载为在设计有效期内,其作用位置和大小、方向随时间变化,且其变化与平均值相比不可忽视荷载。(1)车辆荷载标准中把大量、经常出现汽车荷载排列成车队形式,作为设计荷载;把偶尔、出现平板挂车或履带车作为验算荷载。80/393重量单位:吨;长度单位:米。汽车车队纵向排列81/39310t,15t,20t汽车平面尺寸30t汽车平面尺寸55t汽车平面尺寸汽车横向布置82/393履带车-50履带车横向布置挂车-80、100、200挂车横向布置83/393(2)车辆荷载影响力汽车荷载冲击力:目前将荷载增大乘以冲击系数而得。汽车荷载制动力:离心力:位于曲线上桥梁,当R
250m时,须考虑车辆离心力作用,由车辆荷载(不计冲击力)乘以离心力系数。84/393车辆荷载引发土侧压力:(3)人群荷载:马路桥梁人群荷强要求为300kg/m。3、偶尔荷载偶尔荷载包括地震力和船只或漂流物撞击力。这种荷载在设计有效期内不一定出现,但一旦出现,其连续时间较短而数值很大。85/393第三章钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥第一节概述
一、分类及特点
采取抗压性能好混凝土和抗拉能力强钢筋结合在一起建成。86/393分类1:钢筋混凝土梁桥预应力混凝土梁桥建筑材料梁桥预压程度全预应力混凝土梁桥部分预应力混凝土梁桥木梁桥钢梁桥石梁桥87/393分类2:装配式梁桥(正交桥、直线桥)整体式梁桥(斜交桥、弯桥)施工办法梁桥88/393支座端横隔梁中横隔梁主梁桥面铺装泄水管栏杆伸缩缝人行道89/393特点:(1)装配式梁桥与整体式梁桥相比有:①桥梁构件型式和尺寸趋于标准化,有助于大规模工业化生产。②采取先进施工技术,节省劳动力和减少劳动强度,提升工程质量和劳动生产率,从而显著减少工程造价。90/393③构件制造不受季节性影响,且上、下部构造也可同步施工,加快施工速度,缩短工期。④能节省大量支架模板等材料消耗。缺陷:⑤预制构件需要有一定运输和起重设备来进行运输和安装工作。91/393⑥为了保证全桥整体性,尚应设计牢靠接头构造,必要时还需采取“湿”集整措施。特点:(1)钢筋混凝土桥与钢桥、石桥等比:①具有钢筋混凝土构件长处。②设计理论和施工技术上发展成熟。92/393③种类多,数量大,具有主要地位。缺陷:④自重大。⑤就地浇筑时,施工工期长,耗材多。适用:简支梁桥:标准跨径10,13,16,20m。悬臂梁、连续梁桥:L≤60~70m。93/393(1)预应力混凝土梁桥与钢筋混凝土桥相比:①具有钢筋混凝土梁桥所有长处。②利用高强度材料(高强混凝土、高强钢材),减小构件截面,并扩大混凝土构造适用范围。94/393③节省钢材,跨径越大,节省越多。④梁刚度大,建筑高度小,有较大跨越能力。由于能消除裂缝,这就扩大了对多种桥型适应性,并愈加提升了构造耐久性。⑤预应力技术采取,为当代装配式构造提升了接头和拼装质量。95/393适用:简支梁桥:L≤50~60m;标准跨径有25,30,35,40m。悬臂梁、连续梁桥:L≤250m。二、梁式桥构造体系类型及应用按梁式桥承载构造体系可分为:简支梁桥、连续梁桥和悬臂梁桥、T形刚架桥等。96/393二、梁式桥构造体系类型及应用97/393
特点:静定构造;相邻桥孔各自单独受力;构造最简单,受力明确,1、简支梁桥
应用最早,使用最广泛一种桥型。最易设计成多种标准跨径装配式构件;简化施工管理工作,减少施工费用。98/393适用性:静定构造,构造内力不受地基变形影响,场地地基要求低。缺陷:(1)伸缩缝(变形缝)多,行车巅簸,不平顺。(2)桥跨构造主要承受荷载引发弯矩与剪力,且构造本身自重大,约占所有设计荷载30~60%。;支座独立。99/393改善措施:减小构造自重所占百分比可由提升简支梁桥跨越能力最有效途径:(1)高强、轻质材料;(2)预应力技术;(3)采取合理主梁(板)截面形式。100/393
l=4~8m,实心板桥l=6~13m,空心板桥l=8~16m,形式划分:标准跨径:(1)简支板桥l=8~20m,
l=20~50m,(2)简支肋梁桥中等跨径,截面:T,I,Π钢筋混凝土简支梁桥预应力混凝土简支梁桥预应力空心预制板桥101/393(3)简支箱梁桥:预应力混凝土梁桥,仅用于桥面较宽桥梁构造(抗扭性能),较大跨径斜交桥和弯桥。跨径:20~70m2、连续梁桥特点:承重构造不间断地连续跨越几个桥孔而形成一超静定构造。102/393长处:①支座处产生负弯矩,显著减小了跨中正弯矩,使弯矩沿纵向分布更合理;
103/393②减小跨中建筑高度,节省钢筋混凝土数量。缺陷:③地基有不均匀沉陷时,桥跨构造内会产生附加内力。104/393适用:对地基要求高,常适用于桥基十分良好场所。钢筋混凝土连续梁桥①支座处有负弯矩,在支座处桥面易出现裂缝,影响桥梁耐久性和正常使用;②就地浇筑施工办法,费时费工,代价高,对大跨径很难适合。105/393预应力混凝土连续梁桥①利用预应力有效地避免混凝土开裂,尤其是支座有负弯矩处可避免桥面开裂,确保桥梁耐久性和正常使用;②采取当代桥梁施工技术,如顶推法、悬臂浇筑法等。106/393③充足利用高强度材料,减小构造截面尺寸,提升其跨越能力;④车辆荷载作用下变形和缓,行车平稳,伸缩缝少;⑤构造全截面受力,抗弯刚度大,并有较大超载能力;⑥连续梁桥中间桥墩只布置单排支座。107/393截面形式:等截面连续梁(中小跨径);变截面连续梁(大跨径)。
对大跨径(l0>100m),多采取变截面箱形连续梁。施工特点:顶推法、悬臂浇筑法和拼装法等。适用性:跨径为40~160m108/3933、悬臂梁桥和T形刚架桥单悬臂梁和双悬臂梁。特点:①内力分布上,支点处同连续梁桥,挂梁上同简支梁桥;109/393②挂梁和剪力铰处是受力薄弱处;③接缝多,不利于高速行车。适用性:钢筋混凝土悬臂梁桥:50~80m下列;预应力混凝土悬臂梁桥:100m下列;110/393钢筋混凝土T形刚架桥:50m下列;预应力混凝土T形刚架桥:60~200m。111/393三、截面类型
(一)板桥
承重构造:特点:①建筑高度较小,构造简单,施工方便。②预制施工时,重量小,架设方便。112/393
形式:①整体式实心矩形板:刚度大,现浇,受季节性影响大,需模板、支架。
受力方面:截面材料不经济,自重大,仅适用于小跨径≤6m。改善是矮肋式板,空心式。113/393②装配式板桥:实心板(l≤8m)、空心板(l=6~13m)、预应力混凝土板(l=8~16m)。③异形板截面:当代高架桥中用。有单波式和双波式。114/393③异形板特点:桥下净空大,可布置与桥梁同向线路,造型美观,但现浇,施工较为复杂。115/393(二)肋板式梁桥现浇混凝土肋梁桥有双T形,一般由工厂或现场预制T形,Π形构件,然后工地装配施工。116/393显著减轻了构造自重。增大了跨越能力。②适合于预制、安装,控制主梁质量,加快施工速度。③预应力或受拉区布筋,将肋下缘做成马蹄形。一般特点:①肋与肋之间处于受拉区域混凝土挖空后,117/393Π形梁桥:块件之间用穿过腹板螺栓连结,以使施工简化。Π形构件特点是:截面形状稳定,横向抗弯刚度大,块件堆放、装卸和安装都方便。118/393Π形梁桥:但构件制造较复杂;梁肋以只配钢筋网,刚度小。适用性:Π形梁桥一般只用l=6~12m小跨径桥梁。119/393T形梁:装配式桥梁工程中最普遍;长处:以T形梁翼组成行车道板;制造简单,肋内配筋可做成刚劲钢筋骨架,主梁之间借助间距为4~6m横用梁来连结,整体性好,接头也较方便。b)a)120/393缺陷:截面形状不稳定,运输和安装复杂;构件在桥面板跨中有接头,对板受力不利。c)d)e)f)121/393
(三)箱形梁桥跨径(L0≥50m)预应力混凝土、弯桥、斜交桥普遍采取。形式及适用性:T形梁:装配式简支梁常用;钢筋混凝土梁桥,L0=7.5~20m;预应力混凝土梁桥,L0=20~40m。122/393特点:(与T形梁相比)①较大抗正、负弯矩能力,底板受压区。②抗扭能力大,故适用于偏心荷载作用下宽桥。如大跨径预应力梁桥。③横向刚度大,反抗弯、运输、安装阶段稳定性好。缺陷:箱形薄壁构件预制、安装施工复杂,单根箱梁安装重量大,只适用于较大跨径。123/393适用:中等宽度桥梁:单箱单室、单箱双室一般宽度桥梁:单箱多室、双箱单室当代都市高架道路:长悬臂斜腹形。124/393第二节简支梁式桥设计与构造
简支板桥,梁桥,箱形梁桥。
一、简支板桥设计与构造
一般应用于小跨径桥梁中。
由施工方式分,整体式板桥和装配式板桥。由跨越河流角度分,正交板桥和斜交板桥。125/393正交桥:荷载作用后:双向受力;由弹性薄板小挠度弯曲理论计算应力应变。特点:①均布荷载作用:单向受力状态;②车轮荷载作用于板中:双向受力状态,近似单向计算;126/393③车轮荷载作用于板自由边:双向受力状态,同上;总结:设计按单向板计算,简化办法有折算法;简化刚接板法。127/393配筋:纵向受力钢筋:由计算确定。横向分布钢筋:垂直于主钢筋,>15%,S≯25cm。板中间2/3处按计算配筋;板边两端1/6处增加15%。
整体正交现浇板桥横截面为等厚度矩形,或矮肋式板桥。128/393装配式板桥横截面有实心板和空心板两种。矩形实心板桥:施工方便,建筑高度小等长处,应用最广泛,跨径≤8m。129/393空心矩形板桥:自重小,可充足利用材料。跨径6~13m,预应力混凝土空心板桥在8~16m。目前使用较多。130/393装配式板横向联结有企口混凝土铰联结和钢板焊接联结。企口混凝土铰联结:用C25~C30以上细骨料混凝土填实,或将钢筋绑扎后,再浇筑。131/393钢板联结:两构件预埋钢板焊接。纵向中距一般为80~150cm。132/393斜交桥特点:理论和试验表白,在垂直荷载作用下:①斜交角
≤15
,正交板桥设计。②荷载有向两支承边之间最短距离方向传递趋势。斜板桥最大主弯矩方向133/393③各角点受力情况能够用比拟连续梁工作来描述。134/393整体式斜板桥:由于l/b一般均不大于1.3,主钢筋配备有两种方案。A方案:按主弯矩方向变化配备主筋,其分布钢筋与支承边平行。底层钢筋上层钢筋135/393B方案:在两钝角角点之间范围内,主钢筋方向与支承边垂直。底层钢筋上层钢筋136/393装配式斜板桥:跨宽比(l/b)一般均大于1.3,主钢筋沿斜跨径方向配备,分布钢筋在钝角角点处与主钢筋垂直,在支承边附近,与支承力平行。137/393二、简支梁桥设计与构造中小跨径桥梁中应用最广桥型。简支梁桥按施工方式分有整体式和装配式简支梁桥。截面形式分:T形、工形、Π形肋梁和箱形。
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(1)整体式简支梁桥:
长处:现场浇筑,构造整体性好,刚度大;缺陷:工期长,施工费用高,材料消耗大。应用:斜线桥,弯桥,一般用截面为双T形主梁。139/393(2)装配式简支梁桥
特点:用合理构造类型。
构造类型:包括装配式主梁横截面型式、沿纵截面上横隔梁布置、块件划分方式以及块件连结集整等几方面问题。它是直接影响桥跨构造受力状态及其内力计算办法。140/393
(3)构造类型主梁横截面型式主梁横截面型式有三种基本类型:Π形,T形和箱形梁桥。预制装配单元划分141/393装配式梁桥设计中块件划分标准是:①现场实际预制、运输和起重等条件,确定拼装单元最大尺寸和重量;②块件划分应满足受力要求,拼装接头应尽可能设置在内力较小处;③拼装接头数量要少,接头型式要牢靠可靠,施工要方便;142/393④构件要便于预制、运输和安装;⑤构件形状和尺寸应力求标准化,增强交换性,构件种类应尽可能减少。目前,钢筋混凝土与预应力混凝土梁桥常用块件划分方式有:①纵向竖缝划分;②纵向水平缝划分;③纵、横向竖缝划分。143/393a)b)①纵向竖缝划分简支梁桥中应用最普遍。单元体:各主梁整体,如Π形梁和T形梁;144/393a)b)长处:接头和接缝横隔梁和行车道板内,或直接用螺栓连结;构造部分为预制拼装。
故主梁受力可靠,施工也方便。145/393应用:装配式钢筋混凝土和预应力混凝土T形简支梁桥。缺陷:构件尺寸和重量都很大,增加运输与安装上困难。改善:预制矩翼T形梁,并现浇部分翼板和横隔梁。146/393②纵向水平缝划分组合式梁147/393T形组合梁桥:钢筋混凝土和预应力混凝土简支梁桥箱形组合梁桥:预应力混凝土梁桥。长处:安装单元尺寸小,重量轻。缺陷:主梁梁肋与翼板之间存在混凝土施工接缝。改善:加大肋顶宽度和伸出肋内钢筋。148/393149/393③纵、横向竖缝划分长处:块件尺寸小,重量轻,能够工厂化成批预制后,方便运输。150/393横向分段装配式梁或称串连梁缺陷:块件预制精度要求很高。预制时,采取全梁预制办法。国内应用很少。151/393构造布置定义:对于设计给定桥面宽度,如何选定主梁间距(或片数)。钢筋混凝土简支梁桥,T形最普遍。标准跨径为10、13、16和20m四种。
主梁布置:间距为1.5~2.2m,四梁式或五梁式桥,常用1.6m。152/393153/393
T形梁横隔梁布置:作用:将各主梁连结成整体。无横隔梁时:翼板接缝处易产生纵向裂缝,且桥梁整体性不好。
横隔梁布置:两梁端必须设置端横隔梁,中横隔梁:当跨径≥13m,在跨内跨中、距支座l/4或l/3处设中间横隔梁1~3道,间距4~6m。154/393主梁设计与构造:主梁尺寸:钢筋混凝土桥,l/11~l/16,标准跨径为10、13、16和20m,这时主梁间距2.2m,对应梁高0.9、1.1、1.3和1.5m;预应力混凝土桥,l/14~l/25,标准跨径为25、30、35和40m,这时主梁间距2.2m,对应梁高1.75、2.0、2.25和2.5m。梁肋宽常用15~18cm。155/393
横隔梁尺寸:跨中横隔梁高度为主梁高度3/4,端横隔梁与主梁近同高。横隔梁肋宽常为12~16cm,且上宽下窄和内宽外窄楔形。横隔梁配筋与连接:以中横隔梁为设计计算对象;配筋:受力钢筋与构造钢筋,均由计算所得。156/393
连接有两种:①钢板接缝:先预埋钢板,再在预埋钢板上加焊盖按钢板或用螺栓与预埋钢板连接。157/393
②湿接缝:翼板悬臂边做成企口形,将伸出钢筋连接,或放置钢筋网,浇筑混凝土。158/393
不等截面梁:简支梁桥在横截面上可采取不等截面梁,详细变化为:(1)变截面等高梁:沿纵向腹板厚度发生变化、马蹄部分也逐渐加高变截面T梁。(2)变截面不等高梁:横截面由跨中向支点减小鱼腹形变高度梁。159/393实例:(1)钢筋混凝土桥:跨径为20m。160/393实例2:预应力混凝土桥,跨径为30m。161/393第三节简支梁式桥计算一、计算内容
简支梁桥设计计算项目有主梁、横隔梁、桥面板和支座等。原因:162/393二、行车道板计算163/393荷载沿双向传递164/393二、行车道板计算1、行车道板类型
单向板:la/lb≥2,四边支承板;
悬臂板:将三边支承,翼缘端边是自由边板
沿短跨一端嵌固,另一端为自由端悬臂板;165/393
铰接板:将三边支承,翼缘端边是铰接板
沿矩跨一端嵌固,另一端为铰接铰接板;
双向板:la/lb≤2,四边支承;少用;两方向配受力钢筋。166/393
2、板荷载有效分布宽度
对于混凝土或沥青面层,荷载呈45
扩散。沿纵向:
a1=a2+2H;沿横向:
b1=b2+2H;式中:H为铺装层厚度。167/393于是桥面板上作用于行车道板面上局部分布荷载p为:式中:P——加重车后轴轴重。168/393
(1)单向板跨径为l、宽度较大梁式行车道板受力状态。当荷载以a1×b1分布面积作用在板上时,板在跨中弯矩实际图形是呈曲线形分布,在荷载中心处达成最大值mxmax,169/393170/393∵∴式中:M—车轮荷载产生跨中总弯矩;mxmax—荷载中心处最大单宽弯矩值,可按弹性板理论算得。构想用矩形a×mxmax来替代此曲线图形:171/393此式为板有效工作宽度,或荷载有效分布宽度,以此板宽来承受车轮荷载产生总弯矩,它满足了弯矩最大值要求。荷载有效分布宽度与板支承条件、荷载性质及荷载位置有关。172/393根据最大弯矩按矩形换算有效分布宽度aa)简支板,跨中单个荷载;b)固缝板,跨中单个荷载c)简支板,全跨窄条荷载;d)简支板,1/4跨径处单个荷载;173/393桥面板属于弹性固结支承,为了计算方便,对于单向板荷载有效分布宽度,《桥规》要求:荷载在跨径中间对于单独一种荷载:a=a1+l/3=a2+2H+l/3≮2l/3对于几个接近相同荷载:a=a1+d+l/3=a2+2H+d+l/3≮2l/3174/393荷载在板支承处:
a
=a1+t=a2+2H+t≮l/3
式中:t—板厚度。荷载接近板支承处:
ax=a
+2x
式中:x—荷载离支承边缘距离。t175/393悬臂板受力状态(2)悬臂板176/393(2)悬臂板由弹性板理论,板端作用P时,板条最大负弯矩mxmax≈-0.465P,而总弯矩为M0=-Pl0,因此,按最大负弯矩值换算有效工作宽度为:177/393可见,悬臂板有效工作宽度接近于二倍悬臂长度,即荷载可近似按45
向悬臂板支承处罚布。《马路桥面设计规范》对悬臂板要求活载有效分布宽度为:178/393
a=a1+2b
=a2+2H+2b;式中:b
为承重板上荷载压力面外侧边缘至悬臂根部距离。179/393履带荷载:取一米宽板条按实际荷载强度p进行计算。单向板悬臂板180/393
3、行车道板内力计算实体矩形行车道板由弯矩控制设计。设计时,以每米宽板条来进行计算。(1)多跨连续单向板内力固端铰支弹性固缝181/393当t/h<1/4时:跨中弯矩:M中=0.5M0;支点弯矩:M支=-0.7M0;当t/h≥1/4时:跨中弯矩:M中=0.7M0;支点弯矩:M支=-0.7M0;式中:M0=M0p+M0g。工程中,简化办法是先算出跨度相同简支板M0,然后修正。182/393(2)铰接悬臂板内力
T形梁翼缘板作为行车道板往往用铰按方式连接,最大弯矩在悬臂根部。当车轮荷载对中布置在铰接处是最不利荷载位置,这时铰内剪力为零,两相邻悬臂板各承受半个车轮荷载,即P/4。由材料力学或构造力学可计算得跨中弯矩。183/393184/393三、荷载横向分布计算
(一)概念
构造内力是空间问题,但工程中合理转化成平面问题。并通过荷载横向分布系数考虑荷载空间作用影响。185/393对于横隔梁刚度:构想五根主梁所组成桥梁在跨度内承受荷强P跨中横截面。对于横隔梁刚度为0;若中梁跨中有P作用,则全桥中只有中梁受力,即中梁横向分布系数m=1,其他梁m=0;这种形式整体性差,并且是很不经济。EIH=0,m中=1wa186/393此时五根主梁挠度均相等,荷载P由五根梁均匀分担,每梁只承受P/5,各梁横向分布系数m=0.2。EIH=,m中=0.2wc若各主梁间横隔梁刚度很大,可构想横隔梁刚度接近无穷大(EIH=
),则在荷载P作用下,横隔梁无弯曲变形,所有五根主梁共同参与受力。187/393EIH=,m中=0.20<
EIH<
,0.2<m中<1wbwcEIH=0,m中=1wa188/393实际工程中钢筋混凝土或预应力混凝土梁桥构造情况是:各根主梁有横向构造联成整体,不过横向刚度达不到无穷大。因此,在荷载P作用下,各根主梁变形复杂,此时中梁挠度wb不大于wa而大于wc,设中梁所受荷载为mP,则其横向分布系数m也不大于1而大于0.2。189/393因此,桥上荷载横向分布规律与构造横向连结刚度有关,横向连结刚度愈大,荷载横向分布作用愈显著,各主梁负担也愈趋均匀。190/393在实践中,目前常用几个荷载横向分布计算办法有:①杠杆原理法——把横向构造(桥面板和横隔梁)视为在主梁上断开而简支在其上简支梁。②偏心压力法——把横隔梁视作刚件极大梁,当计及主梁抗扭刚度影响时,称为修正偏心压力法;191/393③横向铰接板(梁)法——把相邻板(梁)之间视为铰接,只传递剪力;④横向刚接梁法——把相邻主梁之间视为刚性连接,即传递剪力和弯矩;⑤比拟正交异性板法——将主梁和横隔梁刚度换算成两向刚度不一样比拟弹性平板来求解,并由实用曲线图表进行荷载横向分布计算。192/393共同特点是:从分析荷载在桥上横向分布出发,求得各梁荷载横向分布影响线,从而通过横向最不利布载来计算荷载横向分布系数m。有了作用于单梁上最大荷载,就能按熟知办法求得主梁活载内力值。193/393
(二)杠杆原理法
(1)特点:①基本假定:忽视主梁之间横向构造联系作用,桥面板和横隔梁在主梁上断开,并视作沿横向支承在主梁上简支梁或悬臂梁来考虑。194/393195/393②若工字形主梁装配式桥梁、双柱式、双主梁桥,本法计算荷载横向分布系数是精确。③一般多梁式桥,由于不考虑支座弹性压缩和主梁本身微小压缩变形,近似计算接近主梁支点处横向分布系数。196/393④对于无横隔梁装配式箱形梁桥初步设计,在绘制主梁荷载横向影响线时能够假设箱形截面是不变形,故箱梁内竖标位为等于l常数。197/3931实际主梁荷载极值以杠杆原理计算值⑤近似计算横向联系很弱无中间横隔梁桥梁,计算荷载横向分布系数,对于中间主梁会偏大些,而对于边梁则会偏小。198/393
(2)计算举例
例:一桥面净空为净—7附2×0.75m人行道钢筋混凝土T梁桥,共设五根主梁。试求荷载位于支点处时1号梁和2号梁对应于汽车—15级、挂车—80和人群荷载横向分布系数。199/393对于1#梁:汽车-15:m0=0.875/2=0.438挂-80:m0=0.563/4=0.141对于2#梁:汽车-15:m0=1/2=0.5;挂-80:m0=(0.437+1.0+0.437)/4=0.469200/393(三)偏心压力法(刚性横梁法)201/393(三)偏心压力法(刚性横梁法)
钢筋混凝土或预应力混凝土梁桥都在梁两端设置横隔梁外,还在跨度中央,甚至还在跨度四分点处,设置中间横隔梁。在具有可靠横向联结桥上,且在桥宽跨比B/l不大于或接近于0.5情况时,车辆荷载作用下中间横隔梁弹性挠曲变形同主梁相比较微不足道。202/393特点:①宽跨比B/l≤0.5(窄桥),中横隔梁作用是主梁跨中变形保持近似直线形状。②中横隔梁弹性挠曲变形同主梁相比,很小,犹如刚性梁同样。③成果边梁受力偏大。203/393
(1)不考虑主梁抗扭刚度偏心压力在中间横隔梁刚度相称大窄桥上,在沿横向偏心布置活载作用下,总是接近活载一侧边梁受载最大。
1)中心荷载P=1作用204/3931)中心荷载P为1作用205/393假定中间横隔梁是刚性,且横截面向称于桥中线,各根主梁挠度相同,即:∵∴∴即:若I1=I2=…….
=In,则R
i=1/n。206/3932)偏心矩M=1•e作用207/3932)偏心矩M=1•e作用在M作用下,横截面产生绕O转角
,因此各主梁竖向挠度为:∴∴208/393当偏心荷载P=1时总作用:其中:e为P作用位置。209/393当荷载P作用于k号梁上(e=ak),则第i号主梁荷载为:当荷载P作用于i号梁上(e=ai),则第k号主梁荷载为:210/3933)第i号主梁荷载影响线
ik:当各梁惯性矩相同步,则:211/3933)计算举例例:计算跨径l=19.50m,试求荷载位于跨中时l号边梁荷载横向分布系数mq(汽车荷载)、mg(挂车荷载)。此桥在跨度内设有横隔梁,具有强大横向连结刚性,且承重构造长宽比为:l/B=19.5/(5*1.60)=2.4>2,为窄桥,212/393故可按偏心压力法来绘制横向影响线并计算横向分布系数m。本桥各根主梁横截面均相等,梁数n=5,梁间距为1.60m,则:213/393第1号主梁荷载影响线竖标值
11:于是,1号梁活载横向分布系数可计算:214/393汽-15:m0=(0.575+0.350+0.188-0.038)/2=0.538;挂-80:m0=(0.513+0.4+0.288+0.175)/4=0.344215/393
于是,1号梁活载横向分布系数:汽-15:m0=(0.575+0.350+0.188-0.038)/2=0.538;挂-80:m0=(0.513+0.4+0.288+0.175)/4=0.344216/393
(2)修正偏心压力法由于横隔梁近似为绝对刚性和忽视主梁抗扭刚度,造成了边梁受力偏大。因此在实用中处理办法有:将偏心压力法求得边梁最大横向分布系数乘以0.9折减办法。若考虑主梁抗扭刚度,则为修正偏心压力法。217/393218/393第i号主梁荷载影响线
ik:219/393(四)铰接板法
特点:①对于用现浇混凝土纵向企口缝连接装配式板桥以及仅在翼板间用焊接钢板或伸出交叉钢筋连结无中间横隔梁装配式桥。
翼板间伸出交叉钢筋连结翼板间企口桥面接缝220/393装配式板桥纵向企口缝横截面及类型翼板间用焊接钢板中间横隔梁装配式桥221/393特点:②竖向荷载作用下,铰接纵缝内只传递向剪力。③基本假定:对于简支梁桥,常截面横向传递荷载为半波正弦荷载。
(1)铰接板(梁)法首先来分析铰接板桥受力特点。222/393某块板上有竖向荷载P作用时,①通过结合缝所承受内力在起传递板间荷载作用。②纵向剪力t(x)和法向力n(x)同竖向剪力g(x)相比,影响极小;③在构造上,结合缝(企口缝)高度不大、刚性甚弱,一般可视作近似铰接,则横向弯矩m(x)对传布荷载影响极微,也可忽视。223/393表达结合缝上内力为竖向剪力g(x)、横向弯矩m(x)、纵向剪力t(x)和法向力n(x)。224/393简化计算时,就假定竖向荷载作用下结合缝内只传送竖向剪力g(x),这就是横向铰接板(梁)计算理论假定前提。
把空间计算问题,简化为平面问题,应仍满足荷载、铰接力和挠度三者协调性,即:
225/393
对于每条板梁有:不过,事实上无论对于集中轮重或分布荷载作用情况,不能满足上式条件(在x方向为有限长度)。但当采取具有某一峰值p0半波正弦荷载:
226/3931)铰接板桥荷载横向分布在正弦荷载p0=psin(x/l)作用下,各条铰缝内也产生正弦分布铰接力gi=gisin(x/l)。227/393对于具有n条板桥梁,就有(n-1)条铰缝。因此就有(n-1)个欲求未知铰接力峰值gi。求gi可按《构造力学》中“力法”原理求解。
11g1+12g2+13g3+14g4+1p=0
21g1+22g2+23g3+24g4+2p=0
31g1+32g2+33g3+34g4+3p=0
41g1+42g2+43g3+44g4+4p=0式中:
ik—铰接缝k内作用单位正弦铰接力,在铰接缝i处引发竖向相对位移;
ip—外荷载p在铰接缝i处引发竖向位移。228/393求得系数后裔入即得正则方程:2(1+)g1-(1-)g2=1-(1-)g1+2(1+)g2-(1-)g3=0-(1-)g2+2(1+)g3-(1-)g4=0-(1-)g3+2(1+)g4=0即:229/393式中:=(b)/(2w)=5.8I(b/l)2/IT。I:板抗弯惯性矩;b:板宽;l:板跨度;IT:板抗扭惯性矩。详见材料力学计算。230/393
求得gi后,根据力平衡原理可得板块竖向荷载峰值pi1。
1号板:p11=1-g1;2号板:p21=g1-g2;3号板:p31=g2-g3;4号板:p41=g3-g4;5号板:p51=g4-g5。231/393
2)铰接板桥荷载横向影响线和横向分布系数
弹性板荷载与挠度成百分比及变位互等定理(pik=pki),得1号板梁荷载横向影响线
ik:1号板:
11=p11=1-g1;2号板:
21=p21=g1-g2;3号板:
31=p31=g2-g3;4号板:
41=p41=g3-g4;5号板:
51=p51=g4-g5.232/393铰接T形梁计算特点小跨径钢筋混凝土T形梁桥:不设中间横隔梁,仅对翼板边连结,或仅由现浇桥面板连结各主梁。特性:横向连结刚度极强,犹如横向铰接构造。另外,对于无横隔梁组合式梁桥也近似作为横向铰接来计算。233/393铰接T形梁计算特点234/393计算特点:半正弦荷载作用,求得正则方程:2(1++)g1-(1-)g2=1-(1-)g1+2(1++)g2-(1-)g3=0-(1-)g2+2(1++)g3-(1-)g4=0-(1-)g3+2(1++)g4=0即:235/393式中:=f/w=390I(d1/h1)3/l4。I:板抗弯惯性矩;
d1:翼板悬出长度;h1:翼板厚度,对于变厚度翼板,可取距梁肋d1/3处板厚;
l:板跨度。236/393(五)比拟正交异性板法1、特点:
①多种体系梁桥:悬臂、连续体系桥梁,主梁由多道横隔梁连接钢筋混凝土宽桥。②将横隔梁、主梁组成纵横交错梁格体系简化为一矩形平板,用弹性薄板理论求解。237/393
(2)比拟正交异性板挠曲微分方程
纵梁:b,Ix和ITx;横隔梁:a,Iy和ITy。将主梁Ix和ITx平摊于b,将横隔梁Iy和ITy平摊于a,则比拟成一块抱负平板。图中x和y方向换算厚度不一样,绘成虚线。238/393比拟板纵横向每米长度截面抗弯惯矩和抗扭惯矩对应为:对于肋梁式钢筋混凝土或预应力混凝土构造,忽视
影响。于是得比拟正交异性板。239/393比拟正交异性板挠曲微分方程:240/393
常数
称为扭弯参数,它表达比拟板两个方向单宽抗扭刚度代数平均值与单宽抗弯刚度几何平均值之比。对于常用T形梁或I字形梁,
在0~1之间变化。
241/393
可看出,当
=1,且两个方向单宽抗弯刚度相同(Jx=Jy)时,便简化成各向同性板。
(3)应用图表计算荷载横向分布对于一块纵、横向截面单宽惯矩分别为Jx,JTx,和Jy,Jty简支比拟板。当板上位置k作用荷载p=1*sin(x/l)时,板在跨中就产生弹性挠曲:242/393243/393首先将全板按横向不一样位置分作许多纵向板条①、②…...,并以单位板宽(简称板条)来考虑。于是,在k处有单位正弦荷载作用下,任一板条沿x方向挠度为:
wi(x)=wisin(x/l)式中:wi—与荷载峰值1对应第i根板条挠度峰值。244/393以板条在跨中(即x=x/2)为研究对象,则可得荷载和挠度分布图形如上图所示。图中
1k,
2k…,
ik表达k点有单位荷载作用下各板条所分担荷载。根据荷载与挠度正比关系,显然有:
1k=C*w1,
2k=C*
2k,...,
ik=C*
ik式中:C为与跨度和截面刚度有关常数。245/393(
1k+
2k+
…+
nk)*1=A(
)=1(C*w1+C*w2
+
…+C*wn)*1=C*
wi
=C*A(w)
式中:A(
)和A(w)——对应为跨中荷载横向分布图形面积和强度横向分布图形面积。由此可得:C=1/A(w)
246/393则有:A(w)=2B*w平式中:B是桥宽二分之一。因此得到:C=1/(2Bw平)于是得:
ik=C*wik=wik/(2Bw平)由变位互等定理和反力互等定理,则:
ki=wki/(2Bw平)247/393将荷载作用在任意位置i时k点挠度值wki与同一荷载下构想平均挠度值w平之比定义为影响系数Kki,即:
Kki=wki/w平于是:
ik=C*wik=wik/(2Bw平)=Kik/2B这里
ik为p=1作用在任意位置i时分派至k点荷载。248/393Kki是欲计算板条位置k、荷载位置i、扭弯参数
以及纵、横向截面抗弯刚度之比
函数。K0、K1曲线图表见规范。对于一般梁肋式构造所比拟成正交各向异性板,
变化范围在0~1之间。而K
可足够精确地由下式内插求得:249/393(4)计算步骤:1)计算主梁Ix、ITx;Jx=Ix/b,JTx=ITx/b;横隔梁Iy,ITy;Jy=Iy/a,JTy=ITy/a。2)参数
和
:250/3933)将桥全宽分为八等分共九个点位置来计算,以桥宽中间点为0,向左(或向右)依次为正(或负)B/4、B/2、3B/4、B。由
值查《规范》“G-M”表得K0、K1值。251/3935)求影响线竖标值
ik:
ik=K
/n式中:n——桥梁主梁根数。6)求主梁分担荷载Rik:
Rik=
ik*b式中:b——主梁宽度。4)求K
值:252/393(六)小结
由前面分析与计算可知:(1)荷载位于桥跨中间部分时,由于桥梁横向构造作用,荷载横向分布可用偏心压力法等计算横向系数。253/393(2)当荷载在支点处作用在某主梁上时,假如不考虑支座弹性变形影响,荷载就直接由该主梁传至支座,其他主梁基本上不参与受力。因此,荷载横向系数计算可用“杠杆原理法”。254/3931)对于无中间横隔梁或仅有一根中横隔梁情况,跨中部分采取不变mc,从离支点l/4处起至支点区段内mx呈直线形过渡。(3)实际工程中处理办法:255/3932)对于有多根内横隔梁情况,mc从第一根内横隔梁起向m0直线形过渡。256/393(4)实用中,求简支梁跨中最大弯矩时,可按不变化mc计算。其他截面弯矩计算,一般也可取用不变mc计算,但对于中梁,若m0与mc相差较大,且内横隔梁又少于三根时,以计及其沿跨径变化。在计算主梁最大剪力(梁端截面)时,只考虑该段内横向分布系数变化影响。忽视远端荷载。257/393
在设有横隔梁钢筋混凝土或预应力混凝土梁桥上,在工程设计中有以主梁计算中偏心压力法原理和比拟板法原理来计算横隔梁内力两种实用办法。四、横隔梁内力计算258/393力学模型:桥梁中横隔梁近似地视作竖向支承在多根弹性主梁上多跨弹性支承连续梁。1、偏压法横隔梁计算图式259/393
在计算中,首先求主梁荷载,再利用静力平衡条件来求出横梁内力影响线。对于具有多根内横隔梁桥梁,跨中横隔梁受力最大,一般只要计算跨中横隔梁内力,其他横隔梁可偏安全地仿此设计。2、比拟板法
同前面比拟板法,不一样点是将求主梁荷载影响线换成求横隔梁荷载影响线。260/393第四节支座
一、概述
钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥在桥跨构造和墩台之间均须设置支座。261/3931、作用:(1)传递上部构造支承反力,有竖向力和水平力;(2)确保构造在活载、温度变化、混凝土收缩和徐变等原因作用下自由变形,以使上、下部构造实际受力情况符合构造静力图式。262/393
2、分类:传递荷载种类位移梁式桥支座固定支座活动支座竖向压力和水平力只有竖向压力自由转动自由转动且能水平移动263/3933、设置:简支梁桥每跨:一端设置固定支座,另一端设置活动支座。悬臂梁桥锚固跨:一侧设置固定支座,另一侧设置活动支座。264/393
多孔悬臂梁桥挂梁:支座布置与简支梁同。连续梁桥:每联中只要一种桥墩(或桥台)上设置固定支座,其他墩台上均应设置活动支座。265/393注意:(1)悬臂梁桥和连续梁桥在某些特殊情况下支座需要传递竖向拉力时,尚应设置能承受拉力支座。(2)相邻两跨简支梁固定支座,不宜集中布置在一种桥墩上。(3)坡桥:应将固定支座布置在标高低墩台上。266/393(4)连续梁桥,为使全梁纵向变形分散在梁两端,应将固定支座设置在靠中间支点处;但若中间支点桥墩较高或因地基受力等原因,对承受水平力十分不利时,可根据详细情况将固定支座布置在靠边其他墩台上。267/393(5)尤其宽梁桥,尚应设置沿纵向和横向均能移动活动支座。(6)对于弯桥,应考虑活动支座沿弧线方向移动也许性。(7)地震地域梁桥:支座构造尚应考虑桥梁防震和减震设施。
268/393
二、支座类型和构造(1)简易垫层支座对于标准跨径不大于10m简支板或简支梁桥,在板或梁端部支承简易垫层上。269/393弧形钢板支座270/393
(2)弧形钢板支座对于标准跨径在10~20m,支承反力不超出600kN简支梁桥,可采取弧形钢板支座。弧形钢板支座上下垫板之间摩擦系数为0.20。271/393标准跨径为16m钢筋混凝土T形梁桥弧形钢板支座272/393(3)钢筋混凝土摆柱式支座对于标准跨径≥20m梁式桥,为了更加好地确保梁端自由移动,需用钢筋混凝土摆柱式支座来替代一般弧形钢板活动支座。273/393摆柱式支座摩擦系数只有0.05,并且能承受支点反力可达5000~6000kN。支座高度从20~30cm起,甚至达成100cm以上。274/393钢筋混凝土摆柱式支座275/393(4)橡胶支座
五十年代起优质合成橡胶来制造桥梁支座。橡胶支座长处:构造简单,加工方便,省钢材,造价低,构造高度小,安装方便,能适应任意方向变形,抗震性好。276/393目前用作支座橡胶:化学合成氯丁橡胶。特点:抗压强度、抗油蚀性、冷热稳定性、耐老化性。缺陷:橡胶易老化。从适用和经济上看,仍然值得推广。应用:宽桥、曲线桥和斜交桥。277/393在桥梁工程中使用橡胶支座大体上可提成两类,即板式橡胶支座和盆式橡胶支座。①板式橡胶支座278/393①板式橡胶支座两种:无加劲层纯橡胶支座:一般用于温度低于-25C。允许压应力≤3000kPa,只适用于小跨径桥梁。279/393板式橡胶支座:由几层薄钢板或钢丝网作为加劲层。允许压应力≤10000kPa,支承反力达3000kN中等跨径桥梁。280/393
活动机理:利用橡胶不均匀弹性压缩实现转角
,利用其剪切变形实现水平位移
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