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第四章 悬臂和连续体系梁桥


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4. 悬臂梁桥预应力筋的布置:
应选择适当的预应力束筋形式和锚具形式; 应考虑施工的方便,尽可能少地切断预应力钢筋; 符合结构受力的特点; 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; 避免使用多次反向曲率的连续束筋,以降低摩阻损失。
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5. 悬臂梁桥优缺点及应用:
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2. 连续刚构设计与构造:
边、主跨的跨径比值在0.5~0.692之间,大部分比值在0.55~0.58之间。比变 截面连续梁桥的比值范围要小,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;
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; 一般采用箱形截面; 箱梁根部截面的高跨比一般为1/16~1/20,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1/2.5~1/3.5。
(1)带铰T形刚构
H=(1/14~1/18)l
l≤100m
h=(0.20~0.4)H 且h ≥ 2.0m
(2)带挂梁T形刚构l≥100m H=(1/17~1/21)l h与挂梁同高
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4.T形刚构的缺陷:
T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。
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均布荷载q
连续梁桥
均布荷载q
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2. 连续板桥
中间跨 l =8 ~14m 边跨=( 0.5~0.8)l 跨中截面高 h= (1/18~1/30)l 支点截面高 H =(1.2~1.4)h
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3. 预应力连续梁设计形式及特点:
(1)等截面连续梁
力学特点:跨径不大时跨中、支点截面弯矩差值不大,故采用等截面形式。 构造特点: 1)等跨布置:高跨比1/15~1/25; 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1/12~1/17; 适用范围:
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4.1.4 连续刚构桥
定义:连续梁桥与T形刚构桥的组合体系,也称墩梁固结的连续梁桥。
1. 连续刚构体系特点:
梁体连续,墩、梁、基础三者共同受力; 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; 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; 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; 梁墩联结处应力复杂也是连续刚构的一个缺点。
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2.T形刚构的若干布置形式:
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3.T形刚构的构造:
T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;
全桥的T形单元尺寸尽可能相同, 以简化设计与施工; 钢筋混凝土T构桥,挂梁的经济长度一般在跨径的0.5~0.7范围内; 预应力混凝土T构,挂梁经济长度一般在跨径的0.22~0.5范围内; 主孔跨径大时,取较小比值,并应使挂梁跨径不超过35~40m,以利安装; T形刚构支点、跨中梁高与跨径的关系:
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; b1 l (m) b1(mm )
横向预应力筋
3.5
5.0 5.0
180~200
200~250 280~300 0.5l l
纵向预应力筋
0.5l
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(3)腹板: 腹板功能:承受结构弯曲剪应力和 扭转剪应力所产生的主拉应力; 变高度梁宜采用直腹板,等高度梁 可用直腹板或斜腹板; 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
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第四章
悬臂和连续体系梁桥计算
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4.2.1 主梁恒载内力
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:
施工方法确定计算图式;
各施工阶段的计算图式;算的一 个重要特点)
(3)连续梁桥施工方法:
双悬臂梁桥
均布荷载q
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3. 悬臂梁桥设计与构造:
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
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。
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。 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70~80m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。
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b 单箱单室
a
b 顶板宽度一般小于20m;
单箱双室
顶板宽度约为25m左右;
双箱单室
顶板宽度可达40m左右;
垂直腹板形式 斜腹板形式
悬臂长度:
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; 单箱单室截面b:a=1:(2.5~3.0)
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(2)顶板:
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;
1)采用中等跨径,以40~60m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。
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(2)变截面连续梁
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。 构造特点: 1)立面不等跨布置,边主跨之比=0.6~0.8; 2)支点梁高H= 1/16~1/18;跨中梁高h=(1/1.5~2.5)H;
T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。
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5.牛腿:
牛腿:悬臂梁桥的悬臂端和挂梁端结合部的局部构造。
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第四章 悬臂和连续体系梁桥构造与设计
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4.1.1 悬臂梁桥
1. 悬臂梁桥特点:
由于支点负弯矩的卸载作用,跨中正弯矩大大减小; 由于弯矩图面积的减小,跨越能力增大; 体系形式:双悬臂、单悬臂; 缺点行车条件不好。
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2. 悬臂梁桥结构类型:
不带挂梁的单孔双悬臂梁桥 带挂梁的多孔悬臂梁桥
3)梁高底缘采用折现、二次抛物线或1.5~1.8次抛物线;
4)多于三跨时,除边跨外中间各跨一般采用等跨布置,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。 适用范围 1)跨径L≥70m; 2)适合悬臂浇注和悬臂拼装施工。
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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。
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单孔双悬臂梁桥
预应力混凝土:lx=(0.3~0.5) l
T形 钢筋混 凝土 箱形
H = (1/10~1/13) l h = (1/1.2~1/1.5) H H = (1/12~1/15) l h = (1/2~1/2.5) H 预应 力混 凝土
T形 箱形
H = (1/12~1/15) l h = (1/1.2~1/1.5) H H = (1/15~1/18) l
1:3 1:3 2:1 1:1 2:1 1:1
2:1~3:1
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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。
b3
b3’
H
有管道时: 250~300mm
有锚固头时:350mm 2)抗剪的需要:300~800mm
I-I
II-II
3)浇注混凝土的要求
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(4)底板: 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; 箱梁底板厚度随箱梁负弯矩的 增大而逐渐加厚至墩顶; 底板厚度与主跨之比宜为 1/140~1/170;
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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。
空心板截面:常用于跨径15~30m的连续梁桥,板厚一般为0.8~1.5m,亦用
有支架现浇施工为主; 肋式截面:常用跨径为25~50m,梁高取1.3~2.6m。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; 箱形截面:跨径超过40~60m或更大时,主梁多采用箱形截面。
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3. 连续刚构桥桥墩构造:
(1)特点: 大跨度连续刚构桥的桥墩需满足受力、变形等方面的要求; 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; 大跨连续刚构桥在横桥向的约束很弱,桥墩在横向的刚度应设计的大 一些。 (2)立面形式
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