悬臂和连续体系梁桥.pptx
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1、u不带挂梁的单孔双悬臂梁桥u带挂梁的多孔悬臂梁桥2.悬臂梁桥结构类型:第1页/共88页3.悬臂梁桥设计与构造:u静定体系;跨中正弯矩减小减小跨度内主梁的高度降低钢筋混凝土数量和结构自重恒载内力的减小。构造特点:(1)截面形式 悬臂部分(锚孔):吊装时采用肋梁;悬臂浇注时采用箱梁;挂孔:一般采用肋梁,便于吊装;一般采用变高度梁,底缘曲线采用抛物线、正弦曲线、圆弧、折线。(2)跨径布置和梁高尺寸第2页/共88页钢筋混凝土T形H=(1/101/13)lh =(1/1.21/1.5)H箱形H =(1/121/15)lh =(1/21/2.5)H预应力混凝土:lx=(0.30.5)l预应力混凝土T形H
2、=(1/121/15)lh =(1/1.21/1.5)H箱形H =(1/151/18)lh =(1/21/2.5)Hu单孔双悬臂梁桥第3页/共88页h=(1/121/20)lH=(1.41.8)hu三跨带挂梁单悬臂梁桥第4页/共88页u多跨带挂梁双悬臂梁桥T形梁h=(1/121/20)l 箱形梁h=(1/121/20)l H=(1.41.8)h H=(2.02.4)h跨度超过40m以上,采用预应力混凝土悬臂梁桥更合理。l1=(0.750.8)l lg=(0.50.7)lh=(1/201/24)l H=(2.02.4)h第5页/共88页4.悬臂梁桥预应力筋的布置:u应选择适当的预应力束筋形式和锚
3、具形式;u应考虑施工的方便,尽可能少地切断预应力钢筋;u符合结构受力的特点;u考虑材料经济指标的先进性,预应力束筋在结构横断面上布置要考虑剪力滞效应;u避免使用多次反向曲率的连续束筋,以降低摩阻损失。第6页/共88页5.悬臂梁桥优缺点及应用:u优点:悬臂梁桥在施工阶段和成桥运营阶段两者受力状态是一致的,非常适宜于悬臂施工方法。u缺点:(1)裂缝雨水侵入梁体;(2)挂梁与悬臂端衔接处产生不利行车的折点。u 应用范围:国内箱形薄壁钢筋混凝土悬臂梁桥最大跨径为55m,国外一般在7080m以下;预应力混凝土悬臂梁桥一般在100m以下,世界最大的跨径为150m。第7页/共88页形刚构桥形刚构桥1.分类及
4、力学特点:(1)(1)带挂梁的T构桥型u静定结构;u施工无需体系转换;u省掉设置大吨位支座装置、更换支座的麻烦;u当挂梁与两岸引桥的简支跨尺寸和构造相同时,更能加快全桥施工进度,以获得良好经济效益。(2)带铰的T构桥型静定结构;u超静定结构;u竖向荷载时,相邻的T形刚构结构通过剪力铰而共同受力。第8页/共88页2.T形刚构的若干布置形式:第9页/共88页uT形刚构的布置应尽可能对称,以避免T形刚构的桥墩承受不平衡弯矩;u全桥的T形单元尺寸尽可能相同,以简化设计与施工;u钢筋混凝土T构桥,挂梁的经济长度一般在跨径的0.50.7范围内;u预应力混凝土T构,挂梁经济长度一般在跨径的0.220.5范围
5、内;u主孔跨径大时,取较小比值,并应使挂梁跨径不超过3540m,以利安装;3.T形刚构的构造:uT形刚构支点、跨中梁高与跨径的关系:(1)带铰T形刚构 l100m H=(1/141/18)l h=(0.200.4)H 且h 2.0m(2)带挂梁T形刚构l100m H=(1/171/21)l h与挂梁同高第10页/共88页4.T形刚构的缺陷:uT构带挂梁:在冲击力作用下T构悬臂端会下挠,使连接处形成折角增大了冲击,使伸缩缝处理和养护困难;各T构不能共同工作,使其跨径受到限制。uT构带铰:由于铰的存在,使铰的左右两侧主梁变形不一致,难于调整,引起行车不平顺;施工时有时需要强迫合拢;当T构的两边温度
6、变化不同时,易产生不均匀变形,引起较大次内力;剪力铰的构造与计算图式中的理想铰存在差异,难以准确计算各种因素产生的次内力。第11页/共88页5.牛腿:u牛腿:悬臂梁桥的悬臂端和挂梁端结合部的局部构造。第12页/共88页u牛腿处梁高突变减小,截面凹折转角多,因传递的集中力数值很大,所以其受力复杂;u应通过加强的牛腿横梁来保证挂梁与悬臂梁的传力效果;u最好使挂梁与悬臂梁的腹板一一对应,缩短传力路线;u接近牛腿部位的腹板应加厚,加厚部分的长度不应小于梁的高度;u牛腿的凹角线形应和缓,避免尖锐转角,以减缓主拉应力的过分集中;u牛腿处的支座高度应尽量减小,并宜采用摩阻力较小的支座,以改善牛腿的受力状态;
7、u牛腿的构造尚应满足某些特殊要求,如承受更换支座的顶升荷载;端横梁因通过管线开洞后加固钢筋网的设置。第13页/共88页连续梁桥连续梁桥1.连续体系特点:u由于支点负弯矩的卸载作用,跨中正弯矩大大减小,跨越能力增大;u超静定结构,对基础变形及温差荷载较敏感;u伸缩缝少,行车平稳;u结构整体刚度大,变形小。第14页/共88页第15页/共88页第16页/共88页u中间跨 l=8 14m u边跨=(0.50.8)l u跨中截面高 h=(1/181/30)lu支点截面高 H=(1.21.4)h2.连续板桥第17页/共88页3.预应力连续梁设计形式及特点:(1)等截面连续梁u力学特点:跨径不大时跨中、支点
8、截面弯矩差值不大,故采用等截面形式。u构造特点:1)等跨布置:高跨比1/151/25;2)在顶推施工的等截面连续梁桥中梁高H与顶推跨径之比一般为1/121/17;u适用范围:1)采用中等跨径,以4060m为宜(国外也有达到80m跨径者);2)适应于有支架施工、逐孔架设施工及顶推施工。第18页/共88页(2)变截面连续梁u力学特点:支点弯矩远大于跨中截面弯矩,故采用等截面形式。u构造特点:1)立面不等跨布置,边主跨之比=0.60.8;2)支点梁高H=1/161/18;跨中梁高h=(1/1.52.5)H;3)梁高底缘采用折现、二次抛物线或1.51.8次抛物线;4)多于三跨时,除边跨外中间各跨一般采
9、用等跨布置,以方便悬臂施工;5)跨径大时除截面高度变化外,还可将截面的底板、顶板和腹板作成变厚度;6)城市桥梁需增大中跨跨径时,边、中跨之比可能小于0.5,此时端部必须设置拉力支座或压重。u适用范围1)跨径L70m;2)适合悬臂浇注和悬臂拼装施工。第19页/共88页u采用变高度形式的优点:1)大跨度连续梁桥恒载内力占得比重较大,选用变高度可以大大减小跨中区段因恒载产生的内力;2)变高度梁符合梁的内力分布规律;3)美观,而且省材料;4)减小跨中梁高,通航净空容易保证;5)采用悬臂法施工时,施工阶段主梁刚度大,且变高度形式又与施工阶段的内力状态相符。第20页/共88页连续刚构桥连续刚构桥定义:连续
10、梁桥与T形刚构桥的组合体系,也称墩梁固结的连续梁桥。u梁体连续,墩、梁、基础三者共同受力;u连续刚构桥由于墩梁固结共同工作,由活载引起的跨中正弯矩较连续梁要小,可以降低跨中区域的梁高,从而恒载内力进一步降低;u 无伸缩缝、行车平顺、不须设大吨位支座、不存在临时固结和体系转换,养护工作量小;u但连续刚构桥对地基承载力的要求更高,若地基发生过大的不均匀沉降,连续梁可通过调整墩顶支座的标高,抵消下沉来补救,而连续刚构做不到;u梁墩联结处应力复杂也是连续刚构的一个缺点。1.连续刚构体系特点:第21页/共88页u边、主跨的跨径比值在0.50.692之间,大部分比值在0.550.58之间。比变截面连续梁桥
11、的比值范围要小,其原因在于墩梁固结,边跨的长短对中跨恒载弯矩调整的影响很小;u预应力混凝土连续刚构桥主要适用于高桥墩的情况。桥墩作用如同摆柱,以适应预应力、混凝土收缩徐变和温度变化等引起的纵向位移;u一般采用箱形截面;u箱梁根部截面的高跨比一般为1/161/20,其中大部分为1/18左右;跨中截面梁高通常为支点截面梁高的1/2.51/3.5。2.连续刚构设计与构造:第22页/共88页3.连续刚构桥桥墩构造:(1)特点:u大跨度连续刚构桥的桥墩需满足受力、变形等方面的要求;u连续刚构桥桥墩的水平抗推刚度宜在满足桥梁施工、运营稳定性要求的前提下尽量地小;u大跨连续刚构桥在横桥向的约束很弱,桥墩在横
12、向的刚度应设计的大一些。(2)立面形式u竖直双肢薄壁墩u竖直单薄壁墩;uV形墩(或Y形柱式墩)第23页/共88页第24页/共88页4.连续梁桥横截面形式及尺寸:(1)横截面形式板式、肋梁式截面:构造简单、施工方便;箱形截面:有良好的抗弯和抗扭性能,是预应力砼连续体系的主要截面形式。u空心板截面:常用于跨径1530m的连续梁桥,板厚一般为0.81.5m,亦用有支架现浇施工为主;u肋式截面:常用跨径为2550m,梁高取1.32.6m。采用预制架设施工,并在梁段安装后经体系转换为连续梁桥;u箱形截面:跨径超过4060m或更大时,主梁多采用箱形截面。第25页/共88页单箱双室双箱单室单箱单室垂直腹板形
13、式斜腹板形式顶板宽度一般小于20m;顶板宽度约为25m左右;顶板宽度可达40m左右;abb悬臂长度:u一般不大于5m,当长度超过3m后,宜布置横向预应力束筋和进行横向计算;u单箱单室截面b:a=1:(2.53.0)第26页/共88页(2)顶板:u顶板厚度取决于:横向弯矩;纵横向布置预应力筋的构造要求;u顶板悬臂端部厚度不小于10cm,如设置防撞墙或需锚固横向预应力束筋,则端部厚度不小于20cm;纵向预应力筋横向预应力筋l0.5l0.5lb1l(m)b1(mm)3.51802005.02002505.0280300第27页/共88页(3)腹板:u腹板功能:承受结构弯曲剪应力和扭转剪应力所产生的主
14、拉应力;u变高度梁宜采用直腹板,等高度梁可用直腹板或斜腹板;u腹板厚度取决于:1)布置纵向预应力筋管道的需要 无管道时:200mm 有管道时:250300mm 有锚固头时:350mm 2)抗剪的需要:300800mm 3)浇注混凝土的要求II-III-Ib3b3H第28页/共88页(4)底板:u纵向负弯矩区受压底板的厚度对改善全桥受力状态、减少徐变下挠十分重要;u箱梁底板厚度随箱梁负弯矩的增大而逐渐加厚至墩顶;u底板厚度与主跨之比宜为1/1401/170;u跨中区域底板厚度按构造要求设计,一般为0.220.28m。II-III-Ib2b2H第29页/共88页(5)梗腋:u提高截面的抗扭刚度和抗
15、弯刚度,减小扭转剪应力和畸变应力;u加腋有竖加腋和水平加腋两种;u水平加腋对纵向布束有利;u竖加腋可加大腹板的刚度,对改善腹板受力有利。竖加腋水平加腋2:11:31:12:11:31:12:13:1第30页/共88页5.预应力筋布置:(1)纵向预应力筋 纵向受力钢筋,可布置在顶、底板和腹板中。(2)横向预应力筋 用以保证桥梁的横向整体性、桥面板及横隔板横向抗弯能力的主要受力钢筋,一 般布置在横隔板和顶板中。(3)竖向预应力筋 布置在腹板中,主要作用是提高截面的抗剪能力。第31页/共88页第32页/共88页第四章第四章 悬臂和连续体系梁桥计算悬臂和连续体系梁桥计算第33页/共88页主梁恒载内力主
16、梁恒载内力1.恒载内力计算特点(1)简支梁桥成桥结构图示(2)连续梁桥等超静定结构:u施工方法确定计算图式;u各施工阶段的计算图式;u单独计算然后进行内力或应力叠加(连续梁恒载内力计算的一个重要特点)(3)连续梁桥施工方法:u有支架施工法;u逐孔施工法;u悬臂施工法;u顶推施工法。第34页/共88页(1)满堂支架现浇施工内力计算u整联布设支架,一次落架;u无体系转换,连续梁可以按结构力学中的连续梁进行计算;u对于悬臂结构一般属于静定结构、变截面、手算可采用影响线加载、施工中的内力状态可能出现控制应力。2.恒载内力计算第35页/共88页(2)悬臂施工内力计算u分清荷载作用的结构;u体现约束条件的
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