《桥梁工程》(姚玲森)第3篇第1-4章连续梁-姚

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1、桥梁工程,道桥教研室,第三篇 悬臂与连续体系梁桥,本章重点,掌握悬臂体系和连续体系梁桥构造,掌握 悬臂体系和连续体系梁桥的计算,1.1 悬臂梁桥,第一章 基本结构体系,将简支梁梁体加长，并超过支点就称为悬臂梁桥。仅有一端越过支点的称为单悬臂梁；两端同时越过支点的称为双悬臂梁。悬臂梁桥一般布置成三跨以上。,力学特点,属于静定体系，不受基础不均匀沉降等附加变形影响,恒载 与简支梁桥相比，悬臂梁桥由于支点负弯矩的存在，使跨中正弯矩显著减小； 减小主梁高度； 降低钢筋混凝土数量和结构自重； 减小恒载内力。,弯矩图面积（绝对值）小。,简支梁桥,单悬臂锚跨和挂梁的三跨悬臂梁桥,双悬臂锚跨和挂梁的三跨悬臂梁

2、桥,带挂梁的三跨T型刚构桥,活载 如在锚跨布载，活载引起的跨中最大正弯矩是按支承跨径较小的简支挂梁产生的正弯矩计算，其最大弯矩比简支梁小得多。,简支跨径减小,支点负弯矩须注意,弯矩图面积（绝对值）小,例如,缺陷 某些区段同时存在正、负弯矩，构造较为复杂； 跨径增大导致梁体重量增加，不易采用装配式施工； 由于支点负弯矩存在，梁顶将产生裂缝，影响使用年限。,适用情况 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世界最大跨径为150m，一般亦在100m以下。,1.2 连续梁桥,将简支梁梁体在支点上连续就成为连续梁桥，连续梁至少布置成两跨，一般布置

3、成多跨一联。,力学特点 属于超静定体系，基础不均匀沉降将引起结构附加内力； 恒载作用下，连续梁由于支点负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩显著减少； 活载作用下，连续梁因主梁连续产生支点负弯矩对各跨跨中正弯矩仍有卸载作用，其弯矩分布比悬臂梁更合理。,优缺点 结构刚度大、桥面变形小、动力性能好、变形曲线平顺、有利于高速行车； 同悬臂梁一样，在施工和使用上有相同的缺陷。,适用情况 钢筋混凝土连续梁桥应用于少量城市高架和小半径弯桥，跨径不超过2530m ； 预应力混凝土连续梁应用范围广，常用跨径达到150m ，数量上仅次于简支梁桥。,1.3 刚构式桥,刚构式桥是一种具有悬臂受力特点的墩梁固结梁式桥，因桥墩向

4、两侧伸出悬臂形同“T”字，故又称为T型刚构。 刚构式桥几乎都是预应力混凝土结构，刚构式桥一般可分为带剪力铰刚构、带挂梁刚构和连续刚构三种基本类型。,构造及力学特点 （1）带剪力铰刚构桥 上部结构全部由悬臂组成，相邻悬臂端通过剪力铰相连； 当在一个T型刚构单元上作用竖向力时，相邻的T型刚构单元通过剪力铰共同参与受力，牵制了悬臂端竖向变形； 在结构温差作用、混凝土收缩和徐变、基础不均匀沉降作用下将产生超静定结构附加内力； 剪力铰处易形成折角，导致车辆跳车，损坏剪力铰。 （2）带挂梁刚构桥 上部结构由部分悬臂和挂梁组成，是一种静定结构； 各个T型刚构单元独立作用，受力和变形方面略差，但受力明确；,跨

5、内有正、负弯矩分布，总弯矩图面积比剪力铰刚构桥小； 增加了牛腿构造； 桥面伸缩缝较多，不利于高速行车。 （3）连续刚构桥 将主梁做成连续体，并与薄壁桥墩固结； 可以做成多跨一联，可在若干中间跨以剪力铰或简支挂梁相连； 一般采用对称布置，适合平衡悬臂施工； 随着墩高的增加，桥墩退化为柔性墩，墩顶水平位移较大。,第二章 立面与横断面设计,2.1 混凝土悬臂梁桥立面布置,1、三跨双悬臂结构 三跨双悬臂结构的悬臂梁桥常用于跨线桥； 悬臂端伸入路堤可省去两个桥台，但需设置搭板； 主梁为T形截面时，两侧悬臂长度一般为中跨跨径的0.30.4倍； 主梁为箱形截面时，两侧悬臂长度可加大到中跨跨径的0.40.6倍

6、。 注意： 悬臂过长会导致活载挠度较大，行车跳动厉害，悬臂端与路堤连接处破坏； 悬臂过短时，由于支点负弯矩减小，会削弱其对跨中正弯矩的卸载作用。,三跨双悬臂结构,2、三跨单悬臂带挂梁结构 在跨越城市河道的桥梁中，常采用带挂梁的三跨钢筋混凝土单悬臂桥； 跨径决定于桥下通航净空要求，一般不超过5060m ； 边跨为锚跨，跨径较小，可作为城市桥梁沿河道路的立交孔； 主梁为箱形截面时，两侧悬臂长度可加大到中跨跨径的0.40.6倍。,三跨单悬臂带挂梁结构,3、多跨双悬臂带挂梁结构 通航跨径要求在60m以下时，可采用带多跨双悬臂带挂梁结构； 通常设计成中跨跨径相同，两侧边跨跨径稍小； 当跨径不大时，可设计

7、成等高度梁； 预应力混凝土悬臂梁桥的悬臂长度可达到(0.30.5)l ，梁高可减少至(1/201/25)l ，而支点梁高可增大至H=(22.5)h以利长悬臂受力；,多跨双悬臂带挂梁结构,2.2 混凝土连续梁桥立面布置,连续梁跨径的布置一般采用不等跨的形式，若采用等跨布置，则边跨内力将控制全桥设计，是不经济的，一般边跨长度为中跨跨径的0.50.8倍。混凝土连续梁可分为等高度连续梁和变高度连续梁。,1、等高度连续梁桥 优点：结构构造简单，适用于顶推法、移动模架法、整孔架设法等施工； 缺点：支点上主梁只能通过增加预应力束筋来抵抗负弯矩，材料用量大； 梁高与跨径之比一般选取在1/161/26之间。,2

8、、变高度连续梁桥 变高度连续梁桥能较好地符合连续梁的内力分布规律； 梁体外形和谐，节省材料并增大桥下净空； 变高度连续梁的截面变化曲线可以为二次抛物线、圆弧线或者折线，一般选用二次抛物线。,2.3 混凝土刚构式桥立面布置,1、带挂梁结构 适当增大挂梁长度，可使悬臂长度相对减小，从而减少悬臂施工工作量； 增大悬臂长度，可减小挂梁长度，从而减小跨中建筑高度，减轻挂梁质量。便于运输安装； 挂梁长度与主孔跨径之比在0.250.5之间，一般预应力混凝土挂梁跨径不超过3540m，跨中梁高一般为支点梁高的0.20.4倍。,2、带剪力较结构 剪力较是一种只能传递竖向剪力，不能传递水平推力和弯矩的连接构造； 上

9、部结构全是悬臂部分，相邻两悬臂通过剪力较相连； 恒载作用下是静定结构，活载作用下是超静定结构； 剪力较起到了牵制悬臂变形的作用； 中间铰结构极其复杂，构造上很难处理； 剪力较和伸缩缝极易破坏，致使跳车现象难以根治； 带剪力较结构的T形刚构桥的立面布置大致与带挂梁结构相同。,3、连续刚构 连续刚构桥是墩梁固结的连续梁桥； 利用主墩的柔性适应桥梁的纵向变形，故常用于大跨、高墩结构； 高墩的柔度可以适应预加力、混凝土收缩徐变、温度变化引起的纵向位移，边跨较矮的桥墩，相对刚度较大，可设置滑动支座； 公路多跨连续刚构桥，箱形根部梁高可取(1/171/20)L ，跨中可取(1/501/60)L 。,固结,

10、桥墩（补充内容） 1、力学特点 桥墩除满足承重、稳定性要求外，其柔度应适应温变、收缩、徐变以及制动力等引起的水平位移，尽量减小次内力； 墩梁固结后，结构内力是按桥墩与主梁的刚度比来分配的。 桥墩刚度大，纵桥向允许变位小、但附加内力大，故桥墩的纵桥向刚度应尽量地小。 横桥向约束弱，横向不平衡荷载或风载作用时易扭曲、变位，其横向刚度应大一些。,2、构造特点 连续刚构适用于高墩结构，此时桥墩作用如同摆柱，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； 桥墩水平抗推刚度宜在满足桥梁施工、运行稳定性要求的前提下尽量地小，因墩梁固结对温度变化、预应力、混凝土收缩徐变等产生的次内力相当敏感，应考虑

11、墩身与主梁之间的刚度比以减少次内力； 桥梁在横向不平衡荷载或风载作用下，易产生扭曲、变位，为了增大其横向稳定性，桥墩在横向的刚度应设计得大一些； 墩身高度主要由桥面标高、桥梁建筑高度、桥下净空高度，主梁端高度等因素决定；墩柱纵向厚度一般采用高度的1/81/15，墩柱高用小值、墩柱矮用大值。,3、连续刚构柔性墩立面形式： a.竖直双肢薄壁墩理想的柔性墩（应用较多） 两个相互平行薄壁与主梁固结的桥墩，适用桥墩不很高情况，增加桥墩纵桥向刚度； 双肢可增加桥墩竖向荷载作用下的刚度，其水平抗推能力小、纵向允许的变位大，减小主梁附加内力，主梁负弯矩峰值出现在两肢墩墩顶、较单壁墩小，可减小主梁在墩顶处的尺寸

12、，增加桥梁美感； 占据宽度大，防撞设施需保护范围较大，增加费用（一肢撞坏、另一肢随之失稳）； 每肢薄壁墩又有空心和实心之分；实心双壁墩施工方便、抗撞能力强，空心双壁墩节省混凝土约40%。,竖直双肢薄壁墩,单位宽度抗推刚度,单位宽度抗弯刚度,b.竖直单薄壁墩 深谷、深水河流的高桥墩常采用竖直单薄壁墩，外观呈“一”字； 截面形式为矩形实心、箱形空心桥墩。 单薄壁墩（箱形）的抗扭性能好，抗推能力强，增大通航孔有效跨径； 柔性不如双肢薄壁墩大，随着墩身高度的增加，其柔性逐渐增加，对于高的大、中等跨径连续刚构来说，箱形单薄壁墩也是理想的形式。,竖直单肢薄壁墩,c. V形墩（或Y形柱式墩） 在刚架桥中为了

13、减小内支点处的负弯矩峰值，可将墩柱做成V形墩形式，V形托架可使主梁的负弯矩峰值降低一倍以上； Y形柱式墩是上部为V形托架，下部为单柱式，两者在立面上构成Y字形。下部的单柱具有一定的柔性，可满足纵向变形的要求。,V形墩,2.4 混凝土横断面布置,混凝土悬臂梁桥、连续梁桥和刚构桥一般采用的横断面形式有板式横断面、肋式横断面和箱形横断面三种。 1、板式横断面,矩形横断面的钢筋混凝土板或预应力混凝土板（图3-2-3a）其主要特点：构造简单，施工方便，建筑高度小，结构自重大，不经济。 为减轻自重，可做成留有圆洞的空心板桥或将受拉区稍加挖空的矮肋式板桥（图3-2-2b）。,现代化高架道路上经常采用单波和双

14、波式横截面的板桥（图3-2-3），与柱形桥墩的配合下，桥下净空大，可布置与桥梁同向的线路，造型也美观，但施工复杂。,2、肋式横断面 在横断面内形成明显肋形结构的梁桥称为肋梁式梁桥，简称肋梁桥。 受力特点： 梁肋（腹板）与顶部钢筋混凝土桥面板结合在一起作为承重结构。 肋与肋之间的混凝土得到很大程度的挖空，显著减轻了结构自重。 与板桥相比，肋梁桥具有更大的抵抗荷载弯矩的能力。 为抵抗支点附近的负弯矩，需要加强截面底部的混凝土受压区，常用的方法有两种：一种是带马蹄形的T形截面，另一种是在梁肋底部加设局部变宽的下翼板。,3、箱形横断面 当悬臂与连续体系梁桥跨径较大时，箱形截面是最适宜的横断面形式，一般

15、跨径大于40m 。 受力特点： 箱形截面的顶板和底板具有较大面积，能够抵抗正负双弯矩； 截面闭合，抗扭刚度较大，内力分布均匀，整体性能较好； 箱形截面具有良好的动力性，且收缩变形数值较小。 截面形式：,单箱单室,整体性好，受力明确，施工方便；适用于桥面宽度较窄的情况。,单箱多室,能有效减小顶板的正负弯矩；施工较困难；腹板自重弯矩所占比例较大。,多箱单（多）室,多箱单室较单箱多室更经济；多箱单室可分箱施工。,分离式箱形截面,施工方便；分离的箱梁分别支承在独立的桥墩上。,构造要求： 主梁的顶板主要按行车道板的要求设计，肋梁间距不宜超过2.53.0m，保证顶板和梁的共同受力； 跨中底板厚度可减小，但

16、不宜小于15cm或梁肋间净距的1/16 ； 负弯矩段底板厚度应逐渐增大，一般在墩顶处达到梁高的1/101/12 ； 腹板主要承受剪应力和拉应力，厚度应满足剪切极限强度要求； 跨中截面梁肋总厚度不小于桥宽的1/121/20 ，支点截面不小于1/81/12 ；,顶底板与梁肋的连接处应设置梗腋以加强竖肋同水平板的联系，提高截面的抗扭刚度和抗弯刚度，有利于布置纵向和横向预应力筋。,一般箱梁上的常用形式,常用于底板与腹板之间的下梗腋,常用于斜腹板与顶板之间,3.1 纵向钢筋和预应力筋设计,1、悬臂梁桥配筋,悬臂部分和支点附近时负弯矩区段，主钢筋要布置在梁的顶部。跨中部分承受正弯矩，主钢筋应布置在梁的底部。 在正负弯矩过渡区域，两个方向的弯矩都可能发生，所以梁的顶部和底部都要布置适量的钢筋。,第三章