连续梁桥—内力计算
(四)移动模架逐孔浇筑施工
1.阶段1:悬臂梁体系 在支架上浇筑边跨砼,形成单悬臂梁状 态
2.阶段2:带悬臂连续梁体系 在支架上浇筑第 2跨砼,形成一次超静定 连续梁状态。以此类推,浇筑后面跨。
3.阶段3:连续梁体系 在支架上浇筑最后一跨砼,形成连续梁 体系。
(五)顶推施工
1.在桥梁一端搭设的台座上逐段预制、 逐段向桥另一端推进。结构体系经历悬臂梁、 简支梁、双跨连续梁、多跨连续梁直到成桥 连续梁体系。
三、可变作用内力计算
(一)计算公式
??=(1+??)ξ ????(????Ω +???????)?
(二)荷载横向分布系数的算法
影响横向分布系数因素:桥梁宽跨比、 主梁抗弯、搞扭刚度。
超静定连续板、梁桥横向分布系数:
可用等跨径等挠曲刚度即“等效刚度简 支板、梁法”代替连续板、梁求其横向分布 系数。
连续梁砼徐变变形,结构受多余约束而 产生次内力,称为徐变次内力。
普通高等学校土木工程专业精编系列规划教材
桥梁 工程
主编 赵青
连续梁桥内力计算
连续梁桥内力计算
本节内容
一、桥梁设计步骤 二、结构重力计算
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一、桥梁设计步骤
桥梁设计一般分 总体设计(初步设计) 、 结构设计(施工图设计) 两步。前者工作: 选定桥位、桥型方案;确定桥长、跨径、桥 宽、主梁截面形式、梁高等关键要素。后者 工作:细化构造、明确作用(汽车荷载、人 群、温度、基础变位等)、确定材料、施工 方法、完成内力计算、配筋设计、验算,最 终形成施工图。
2.在顶推过程中,结构体系、梁体内力 不断发生变化,施工过程中的主梁各截面自 重内力比使用状态下自重内力更不利。
3.主梁配筋由施工过程内力包络图和使 用阶段内力包络图共同决定。
4.每顶出一段长度(一般取 5m)进行一 次自重内力分析,顶推施工时弯矩包络图如 下:
5.与鼻梁相接的第 1孔梁截面受力最不利; 其他孔截面内力约为固端梁在自重作用下的 弯矩。
预应力砼简支梁在预加力作用下只产生 自由挠曲和预应力偏心矩,不产生次力矩。
连续梁由于多余约束产生限制梁体自由 变形,在多余约束处产生垂直次内力,在梁 体内产生次力矩,如下图。
(三)徐变引起的次内力
砼在荷载作用下的变形分为:弹性变形 (与荷载有关)、收缩变形(与时间有关)、 徐变变形(与荷载和时间有关)
可将连续板、梁换算为不同跨径等挠度 即“等挠度跨径换算法”求其横向分布系数。
可用连续板、梁弯矩图反弯点之间的跨 径作为简支板梁跨径求其横向分布系数。
四、次内力计算
(一)次内力
连续梁结构受强迫变形时会在多余约束 处产生约束反力,从而产生附加内力,又称 结构次内力(或称二次力)。
(二)预加力引起的次内力
6.施工过程中,主梁最大自重弯矩发生 在鼻梁刚过前方支点。
7.主梁最小自重负弯矩发生在鼻梁刚过 前方支点或鼻梁刚接近前方支点时。
(六)悬臂施工
1.悬臂施工的连续梁桥最终结构自重内 力与合龙次序、预应力、砼收缩徐变有关。
2.例:一3跨预应力砼连续梁桥,上部结 构采用挂篮对称平衡悬臂法施工,分为 5个施 工阶段,合龙次序为先边跨后中跨。
5.例 有一联 30+45+30m 的预应力砼变截面连续梁桥, 按一次落架施工法,单元离散图如下:
(三)简支转连续施工
先架设预制主梁形成简支梁,再主梁在 墩顶连成整体形成连续梁体系。以 4跨连续梁 桥为例,施工过程如下:
1.阶段1:架设主梁
2.阶段2:边跨合龙 3.阶段3:中跨合龙
4.阶段4:体系转换 5.阶段5:桥面系施工
(4)阶段4:中跨合龙 现浇合龙段自重与挂篮施工机具重力之 和R0施加单悬臂的悬臂端, R0产生的内力如e (5)阶段5:拆除合龙段挂篮 跨中合 跨中合龙段砼凝固与两边单悬臂梁形成 连续梁后,拆除施工机具,相当于对连续梁 施加一对反向力 R0,跨中合龙段自重则作用 与连续梁上,内力如f 以上为每个阶段的内力分析,某个阶段 的累计内力为该阶段内力与前几个阶段内力 叠加值。
5.根据规范构造、施工要求,将估算的预 应力筋进行横、立、平面布置;
6.根据钢筋布置结果,考虑钢筋对主梁截 面几何特性的影响,重新模拟施工过程,进行 主梁真实作用效应计算,再次进行相应作用效 应组合即第二次效应组合;
7.据第二次效应组合值,进行规定状况下 极限状态的截面强度、应力、裂缝、变形等验 算;
(二)满堂支架施工
1.适用:桥墩不高、桥下地面适宜搭设支架中 小跨径连续梁桥。
2.该施工法无体系转换,一期、期恒载都按一 次落架方式作用在连续梁上,叠加两个施工阶段的 内力即为结构重力作用的内力;
3.结构自重内力可用力法、位移法、影响线法、 有限单元法计算;
4.采用有限单元法时,将各单元自重简化为均 布荷载,横隔板简化为集中力作用在横隔板中心线
(1)阶段1:在主墩上悬臂浇筑砼 在1号、2号墩顶浇筑 0号块梁段,后用挂 篮桥墩两侧分节段对称平衡悬臂施工,边跨 不对称梁段用支架施工,如上图b。 (2)阶段2:边跨合龙 此时形成单悬臂体系,主梁自重内力如 c (3)阶段3:拆除临时锚固 边跨合龙连成整体后,拆除临时锚固,
即对主梁施加一对方向相反的力 R,以释 放边跨合龙时在临时锚固中产生的力, R在悬 臂体系引起的内力如图d。
主要步骤如下: 1.细化结构尺寸、确定材料类型; 2.模拟实际施工阶段,计算相关作用内力 3.将各作用内力进行持久状况承载能力和 正常使用极限状态效应组合即第一次效应组合 4.据第一次效应组合值,按持久状况承载 能力和正常使用极限状态估算预应力筋。对 PC 连续梁桥,估算预应力筋时,一般将第一次组 合最大控制弯矩值的 20%~30%作为次内力计入。
8.若各项难处均满足桥规要求,则设计通 过;若有些截面不满足,则调整钢筋、甚至修 改截面尺寸重新计算,直至各项验算满足桥规 为止。
二、结构重力计算
(一)计算特点
结构重力作用包括一期恒载(主梁自重) 和二期恒载(结构附加重力:桥面铺装、人 行道、拉杆、灯柱等);
一期恒载内力与施工方法密切相关; 二期恒载模拟为均布荷载; 连续梁桥常用五种施工方法如下: