农桥新幻灯片

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1、农桥,讲解人：方朝阳,主要内容,1.农桥的构造 2.农桥的类型 3.农桥主要尺寸和技术名称 4.荷载及其组合 5.铰接板桥结构计算 6.农桥的墩台与基础,1 农桥的构造,对低于公路工程技术标准（JTJ-81）中四级公路车辆荷载和行车道宽度的，习惯上皆称为农桥。 农桥是我国当前农田水利工程配套的主要建筑物之一。随着农田水利工程、农业机械化和农村交通运输事业的发展，面广量大的农桥建设已迫在眉睫。,梁式板桥,桁架拱片,2 农桥的类型,根据最基本的分类方法和国内常用的农桥分成如下三类： 1、梁式体系 2、板式体系 3、拱式体系,2.1 梁式体系,按承重结构的静力体系划分： 简支梁桥 连续梁桥 悬臂梁桥

2、,（1）简支梁桥,简支梁桥是使用最广泛、构造最简单的梁式桥。简支梁属静定结构，且相邻桥孔各自单独受力，故最易设计成各种标准跨径的装配式构件。鉴于多孔简支梁桥各跨的构造和尺寸统一，从而能简化施工管理工作，并降低施工费用，目煎国内外所采用的钢筋混凝工和预应力混凝土简支梁，绝大部分均采用装配式结构。,跨度12m,（2）连续梁桥,这种体系的主要特点是：承重结构(板、T形梁或箱梁)不间断地连续跨越几个桥孔而形成一超静定的结构。连续孔数一般不宜过多，一般很少超过五跨。当需要在宽阔的河流或旱谷上修建很多孔连续梁时，通常可按35孔为一联分联布置，联与联的衔接处，像简支梁桥一样，两个支座支承在一个桥墩上。连续梁

3、由于荷载作用下支点截面产生负弯矩，从而显著减小于跨中的正弯矩，这样不但可减小跨中的建筑高度，而且能节省钢筋混凝土数量，跨径增大时，这种节省就愈显著。连续粱通常适用于桥基良好的场合，否则，任一墩台基础发生不均匀沉陷时，桥跨结构内就会产生附加应力。,（3）悬臂梁桥,这种桥梁的主体是长度超出跨径的悬臂结构。仅一端悬出者称为单悬臂梁，两端均悬出者称为双悬臂梁。对于较长的桥，还可以借助简支的挂梁与悬臂梁一起组合成多孔桥。在力学性能上，悬臂根部产生的负弯矩，减小了跨中正弯矩，所以悬臂梁也与连续梁相仿，可以省材料。但却增加了牛腿等复杂构造。悬臂梁桥属于静定结构，墩台的不均匀沉陷不会在梁内引起附加内力。,2.

4、2 板式体系,板桥是小跨径桥梁最常用的桥型之一。在所有的桥梁形式中，板桥以其建筑高度最小，外形最简单而久用不衰。板桥的特点如下： 1、外形简单，制作方便，施工简单，模板及钢筋工作都较省，也利于工厂化成批生产。 2、建筑高度小，适宜于桥下净空受到限制的桥梁使用。既降低桥面高度，又可缩短引道长度，外形轻盈美观。 3、整体式板桥，由于是双向受力结构，因而比一般梁有更高的承载能力和更大的刚度。 4、装配式板桥的预制构件，构件质量较轻，便于安装。 板桥可分为，简支板桥、悬臂板桥、连续板桥 。,（1）简支板桥,简支板桥分整体式板桥和装配式板桥。前者跨径一般为48m，后者当采用预应力混凝土时，其跨径可达25

5、m。这种结构的整体性能好，横向刚度较大，施工也较简单，不足的是，支架材料消耗量较多，施工期较长。一般宜采用装配式结构。,（2）悬臂梁桥,悬臂板桥一般做成双悬臂式结构，中间跨径为810m，两端伸出的悬臂长度约为中间跨径的0.30.4倍，板在跨中的厚度约为跨径的1/141/18，在支点处的板厚要比跨中的加大30%40%。在车速较高，荷载较重且交通量很大时，搭板容易损坏，从而导致车辆在从路堤上桥时对悬臂的冲击，故目前较少采用。,（3）连续板桥 连续板桥的特点是板不间断地跨越几个桥孔而形成一个超静定结构体系。当桥梁全长较大时，可以几孔一联，做成多联式的连续板桥。连续板桥较简支板桥来说，具有伸缩缝少，车

6、辆行驶平稳的优点。由于它在支点处产生负弯矩，对跨中弯矩起到卸载作用，故可以比简支板桥的跨径做得大一些，或者其厚度比同跨径的简支板做得薄一些，这一点和悬臂板桥是相同的。连续板桥的两端直接搁置在桥台上，避免了像悬臂板桥所出现的车辆上桥时对悬臂端部的冲击。,2.3 拱式体系,拱式体系桥梁的分类方法很多，按主拱圈设铰数目分，有三铰、两铰和无铰拱桥；按结构形式分，有石板拱、双曲拱、钢筋混凝土肋拱和桁架拱、片拱及钢筋混凝土框架拱和刚架拱等拱桥；按拱上建筑物形式的不同分，有实腹式和空腹式拱桥。 在灌区桥梁和农村公路桥梁中，常用的有以下几种：板拱桥、双曲拱桥、肋拱桥、桁架拱桥、片拱桥、框架拱桥、刚架拱桥。,3

7、 桥梁主要尺寸和技术名称,（1） 桥梁净跨径（L0） 梁式桥的净跨径是指设计水位以上相邻两墩台之间的净距，拱式桥为单孔两拱脚截面最低点间的水平距离,（2）桥梁计算跨径 指桥梁结构相邻两支座中心间的距离（10m跨度以内的桥梁不设专门的支座）；拱式桥则为插入两台座的主拱圈（桁架拱则为下弦杆）与台座交界面重心间的水平距离。 （3）桥梁全长（L） 对于不设桥台的桥梁（如悬臂桥），其行车道的长度即为桥梁全长；设有桥台的桥梁，为桥后端点（八字墙或侧墙离台前最远点）间的距离。由桥梁全长便可估算每延米的造价。 （4）桥梁孔径 单跨桥孔径即净跨径；多跨桥孔径为各跨净跨之和。,（5） 建筑高度与容许建筑高度 建筑

8、高度指桥面顶面标高与上部结构最下缘的标高差；容许建筑物高度则是桥面顶面至通航净空上限间的距离。 （6） 水位 设计水位：农村公路桥梁可考虑采用25年一遇的洪水位作为设计水位（渠系建筑物中的配套桥梁不在此列）。 低水位：可按常水位考虑。 通航水位：指允许通航的最大设计水位。也可按通航500kN（或1000kN）的吃水深度考虑。 （7） 桥下净空高度（H） 设计水位或通航水位至上部结构最下缘间的距离。,标准化跨径：0.75m 1.0m 1.25m 1.5m 2.0m 2.5m 3.0m 4.0m 5.0m 6.0m 8.0m 10m 13m 16m 20m,4 荷载及其组合,（1）永久荷载（恒载）

9、 作用在桥梁上部结构的荷载是结构物的自重及附属设备的重量；作用在墩、台上的荷载是上部结构的恒载传至支座的作用力，还有墩、台本身自重及侧向土压力。计算结构自重时材料容重按荷载设计规范中取。 （2）可变荷载 汽车荷载 （按公路级设计） 车道荷载 qk=7.88kN/m Pk=135kN 车辆荷载技术指标如下表： 桥梁结构的整体计算采用车道荷载；桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台和挡土墙土压力等的计算采用车辆荷载。车辆荷载与车道荷载的作用不得叠加。,汽车荷载冲击力 公路桥涵设计通用规范（JTGD602004）中规定：汽车荷载冲击力标准值为汽车荷载标准值乘以冲击系数，0.050.45。 车辆荷载引起的土侧

10、压力 车辆荷载在桥台或挡土墙后填土的破坏棱体上引起的土侧压力，可按下式换算成等代均布土层厚度(m)计算： 式中 r：土的重度(kN/m3)； G：布置在Bl0面积内的车轮总重（kN） l0：桥台或挡土墙后填土的破坏棱体长度(m)， B：桥台横向全宽或挡土墙的计算长度(m)。, 汽车荷载制动力 一个设计车道上由汽车荷载产生的制动力标准值按公路桥涵设计通用规范(JTGD602004)规定的车道荷载标准值在加载长度上计算的总重力的10计算。 人群荷载 人群荷载标准值为3.0kNm2。,（3）荷载组合 1）按极限承载能力状态设计时的作用效应组合 永久荷载的设计值效应和可变荷载设计值效应的组合。 永久荷

11、载与可变荷载、一种偶然作用标准值效应组合。 2）按正常适用极限状态设计时的效应组合 永久荷载标准值与可变荷载频遇值效应组合。 永久荷载标准值与可变荷载准永久值效应组合。,一、结构尺寸的拟定 1主梁分块方式和截面形式的拟定原则 (1)每片梁的质量应当满足当地现有的运输工具和架梁设备的起吊能力，梁的截面尺寸必须满足装载限界的要求。 (2)包括施工费等在内，结构应该是经济的。 (3)结构的构造应当简单，接头数量少。接头必须耐久可靠，并具有足够的刚度以保证结构的整体性。 (4)为便于制造及更换，截面形状和尺寸应力求标准化。,混凝土简支梁的设计,2截面尺寸的拟定 (1)主梁高度 主梁高度是主梁尺寸最主要

12、的一项，它取决于使用和经济条件。在建筑高度受限制的桥梁中，可采用低高度梁，根据平衡设计或按容许挠度决定梁高。在普通高度梁的设计中，一般按经济条件决定梁高。梁的高度增高，用钢量较少，尽管混凝土数量会增加，但总的还是较经济。所以，在满足容许建筑高度和起吊能力的前提下，采用较大梁高是适宜的。 目前我国公路钢筋混凝土简支梁设计中，板式截面梁高与跨度比约为111120；肋式截面梁则为111113。梁的跨度越大，高跨比越小。 (2)梁肋厚度 梁肋的厚度取决于梁内最大主拉应力和主筋布置构造的要求。在桥规中规定有抗剪需要的最小梁肋厚度计算公式。,梁肋厚度还应考虑肋内主筋布置，这要根据钢筋数量、类型、排列以及钢

13、筋净距和保护层厚度等要求加以确定。梁肋厚度一般为160400mm，规范规定的梁肋最小构造厚度为14cm。在T形梁设计中，为减轻自重、增大内力偶臂和节省材料，仅在梁肋下翼缘增宽以满足布筋要求，这样做是适宜的，同时还可保证移动和安放梁时的稳定。 (3)梁肋间距 T形梁的梁肋间距主要取决于起吊设备的能力以及预制安装的方便，标准设计中梁肋间距取1.62.2m。加大梁肋间距，减小梁数，从设计角度一般是经济合理的。 (4)桥面板 桥面板的厚度由构造要求及受力条件确定。从受力看，板厚在横桥向承受悬臂弯矩，在纵向作为主梁受压翼缘参与主梁的受力。,二、结构计算 1恒载内力计算 2活载内力计算 活载主要包括汽车荷

14、载、人群荷载、汽车冲击力等。 桥面板的汽车荷载计算，纵向和横向均采用车辆荷载加载计算。 主梁的汽车荷载计算，对于大中桥纵向采用车道荷载活加载计算，对于小桥纵向采用车道荷载或车辆荷载加载计算，取控制者进行设计；横向均采用车辆荷载加载计算。 横隔梁的汽车荷载计算，纵向采用车道荷载或车辆荷载加载计算，取控制者进行设计，横向采用车辆荷载加载计算。 3作用效应组合 根据不同的验算项目，将恒载、活载等分别进行作用效应的最不利组合，以便进行结构验算。 4结构设计计算 (1)截面承载力计算、强度计算 、 (2)结构刚度及稳定性验算,5局部承压计算 对于预应力混凝土梁还应进行混凝土局部承压的计算，以确保锚下混凝

15、土在张拉(后张梁)或放张(先张梁)时不开裂。 6施工验算 装配式简支梁在吊装和安放时，应进行单梁的吊装计算，以确定起吊点的合理位置。 支架法施工的简支梁，应进行施工落架验算，以确保梁的施工质量。 值得注意的是，当有的验算项目不满足规范要求时，应重新调整结构尺寸，重新进行上述验算。,截面配筋应依据计算的纵、横弯矩来定，主钢筋直径应不小于12mm，间距应不大于200mm，一般也不宜小于70mm；由于汽车荷载在板边缘的分布范围比跨中小，因而两侧各16板宽范围内的主筋宜较中间板带增加15。,钢筋构造,按旧的荷载标准汽车15级、挂车80设计的整体式简支板桥的构造图。其标准跨径6m，桥面净宽8.5m(与路

16、基同宽)，两边有0.25m的安全带，计算跨径为5.69m，板厚320mm，约为跨径的118。纵向主筋采用20，在跨径两端1416的范围内呈30弯起；分布钢筋采用10，按单位板宽上主筋面积的15配置。,5 铰接板桥结构计算,（1）荷载横向分布影响线及横向分布系数： 式中 I：板块截面的抗弯矩形矩； It：板块截面的抗扭惯性矩； b1：板块的宽度； l：板块的计算跨度。 由算出的r查表可得荷载作用在任一板块j时，I板 块荷载横向分布影响线的纵坐标ij。,查表说明：,1)本表适用于横向铰接的梁或板，各片梁或板的截面是相同的； 2)表头的两个数字表示所要查的梁或板号，其中第一个数目表示该梁或板是属于几梁或板铰接而成的体系，第二个数目表示该片粱或权在这个体系中自左而右的序号； 3)横向分布影响线竖标以ij表示，第一个脚标i表示所要求的梁或板号，第二个脚标j表示受单位荷载作用的那片梁或板号，表中ij下的数字前者表示i，后者表示j，ij的竖坐标应