梁式桥桥梁工程培训.pptx

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1、1.梁式桥的分类梁式桥的分类按照承载结构体系可划分为：简支梁式桥；连续梁桥；悬臂梁桥；T形刚架桥。按其承载结构的截面形式可划分为：板式梁桥；肋梁式梁桥；箱形梁桥。按材料分 木桥；钢桥；混凝土桥；预应力混凝土桥第1页/共129页2.2.梁式桥承载结构体系截面类型梁式桥承载结构体系截面类型梁式桥承载结构体系的截面类型与梁式桥的跨度、立面布置、建筑高度、施工方法以及所使用材料的性质等有关。其关键在于充分合理地利用材料，满足结构的承载要求，并在施工中容易实施。目前经常采用的截面形式为：板式截面肋梁式截面箱形截面 第2页/共129页2.2.梁式桥承载结构体系截面类型梁式桥承载结构体系截面类型第3页/共1

2、29页2.2.梁式桥承载结构体系截面类型梁式桥承载结构体系截面类型第4页/共129页2.2.梁式桥承载结构体系截面类型梁式桥承载结构体系截面类型第5页/共129页2.2.梁式桥承载结构体系截面类型梁式桥承载结构体系截面类型第6页/共129页2.2.梁式桥承载结构体系截面类型梁式桥承载结构体系截面类型第7页/共129页3.梁式桥的构造特点梁式桥的构造特点简支梁式桥是静定结构，其结构的内力不受地基变形的影响。由于其各跨独立受力，最易设计成各种标准跨径的装配式结构。其桥跨结构主要承受由荷载引起的弯矩和剪力，随着跨度的增大，荷载在主梁(板)跨中引起的弯矩将急剧增加，同时在主梁(板)内力中，恒载引起的内

3、力所占比例也将明显增大。减小结构恒载是提高简支梁式桥跨越能力的最有效途径。.简支梁式桥简支梁式桥第8页/共129页3.梁式桥的构造特点梁式桥的构造特点桥梁工程中广泛采用的简支梁式桥有三种类型：简支板桥 主要用于小跨度桥梁；分为实心板和空心板。肋梁式简支梁桥 主要用于中等跨度桥梁；由于简支梁桥主要承受单向弯矩,采用T、I形截面是最合理的。箱形简支梁桥 主要用于预应力混凝土梁桥。特点是截面材料分布较为合理,且便于布置预应力筋，截面具有良好的抗弯、抗扭性能，尤其适用于桥面较宽的预应力混凝土桥梁和跨度较大的斜交桥和弯桥。第9页/共129页3.梁式桥的构造特点梁式桥的构造特点连续梁桥是多跨简支梁桥在中间

4、支座处连接贯通，形成整体的、连续的、多跨的梁结构。在荷载作用下中间支座处产生较大的负弯矩，使梁跨中的弯矩明显减小，整个梁中的弯矩沿梁跨方向分布更加合理。同样的截面高度连续梁桥有更大的跨越能力。钢筋混凝土连续梁桥仅用于中小跨径的桥梁。连续梁桥连续梁桥第10页/共129页3.梁式桥的构造特点梁式桥的构造特点大跨度连续梁桥宜采用预应力混凝土结构。其特点是：有效避免混凝土开裂；能够采用现代桥梁施工技术；可充分利用高强度材料；车辆荷载作用下变形和缓，行车平稳，伸缩缝较少；结构全截面受力；连续梁桥的中间桥墩只布置单排支座；连续梁是超静定结构。连续梁按其截面变化可分为等截面连续梁和变截面连续梁；按其各跨的跨

5、长可分为等跨连续梁和不等跨连续梁。预应力混凝土连续梁桥一般跨径范围为40160m，最大跨径已达240m。第11页/共129页3.梁式桥的构造特点梁式桥的构造特点悬臂梁桥是简支梁桥的梁体向一端或两端伸过其支点所形成的梁式桥结构。可分为单悬臂梁和双悬臂梁。T形刚架桥是由桥跨梁体与桥墩(台)刚接形成的具有悬臂受力特点的无支座T形梁式桥结构。在荷载作用下悬臂梁桥和T形刚架桥有与连续梁桥类似的内力分布，一般为静定结构。悬臂梁桥和悬臂梁桥和T T形刚架桥形刚架桥第12页/共129页3.梁式桥的构造特点梁式桥的构造特点悬臂梁桥受力特点和施工方法与连续梁桥相近，而在结构上却增加了悬臂与挂梁间的牛腿和剪力铰构造

6、，使用上其行车舒适性也不如连续梁桥。因此在实际桥梁工程中的应用受到很大限制。T形刚架桥宜采用预应力混凝土结构。预应力混凝土T形刚架桥，的结构性能与悬臂施工法达到了高度协调统一，其梁跨在施工中的受力状态与运营荷载作用下的受力状态基本一致，且省去了桥梁支座，在施工中不必设置墩上临时固定装置，避免了施工过程中的结构体系转换问题。第13页/共129页3.梁式桥的构造特点梁式桥的构造特点第14页/共129页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造简支板桥是小跨度桥梁广泛采用的桥型之一。根据施工方式分为整体式板桥、装配式板和装配整体式板桥。根据跨越方式可分为正交板桥和斜交板桥。第15页/共12

7、9页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造整体式板桥通常采用等厚矩形截面。整体式正交板桥整体式斜交板桥整体式板桥的设计与构造整体式板桥的设计与构造第16页/共129页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造在均布恒载作用下，桥跨板基本处于单向受力状态。其跨中截面单位宽度上的弯矩可象简支梁跨中弯矩那样确定，与之正交截面单位宽度上的弯矩(为Poisson比)比弯矩小得多。整体式正交板桥的受力特点整体式正交板桥的受力特点第17页/共129页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造当车轮荷载作用在板中时，桥跨板处于双向受力状态。其跨中截面弯矩沿板横向(y轴方向)是

8、非均布的，的值随着距作用点的距离增加而减小，最大值与板宽和荷载作用位置有关。由于此时板的挠度沿y轴方向有变化，根据挠度及曲率与横向弯矩的关系，的值沿y轴方向也有变化，并将大于均布恒载作用下的该值，但与相比仍然较小。可考虑作为单向板计算。第18页/共129页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造第19页/共129页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造当车轮荷载作用在板的自由边附近时，和的分布规律与荷载作用在板中类似，但数值较大，而数值较小。根据上述受力特点，实际工程中的整体式正交板桥通常作为单向板考虑，采用更为实用的简化设计计算方法确定其内力，如“折算宽度法”。该法

9、假定车轮荷载引起的跨中弯矩Mc由板的折算宽度b来承担，折算宽度b取桥规中车轮荷载的有效分布宽度。在折算宽度内车轮荷载引起的单位板宽上的弯矩cMc/b为均布。由此所确定的板中弯矩c(均布恒载引起的单位板宽上的弯矩)可根据钢筋混凝土结构设计原理用于确定板受力钢筋的数量。此外整体式正交简支板桥也可采用简化刚接板(梁)法确定其内力。第20页/共129页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造整体式正交简支板桥的板厚通常取跨径的1/151/20，但不宜小于100mm。其配筋应与其受力特点相吻合。当车轮荷载作用在板桥两侧边缘的某一侧时，板边缘截面上的值较大(车轮荷载有效分布宽度小于板中)，因而

10、在板边缘的16板宽内主筋配筋量通常增加15，同时应考虑布置适量边缘构造钢筋。整体式正交简支板桥的构造与配筋第21页/共129页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造第22页/共129页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造上图桥计算跨径为5.69m，板厚0.32m,约为跨径的118。纵向主筋为直径20mm的II级钢,在中间2/3板宽内按间距125mm布置,两侧各16板宽内按间距110mm布置，并在跨径两端1416的范围内按30弯起。横向分布钢筋为直径10mm的I级钢，按单位宽度截面上所配主筋面积的 15配制，并沿纵向按间距200mm布置。第23页/共129页4.4.

11、简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造在桥梁工程中,由于桥位处的地形条件限制或道路线型的要求,许多桥梁采用斜交方式跨越河流或障碍物。斜交板桥的受力分析比较复杂,工程设计中通常采用近似数值法确定其内力或将其结果制成表格供设计者直接查用。理论计算和实验分析表明斜交板的内力分布受斜交角的大小影响,受垂直于板桥轴线的板宽b与垂直于简支边的跨径l比的影响及受支座类型的影响整体式斜交板桥的受力特点第24页/共129页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造1)当斜交角15时，斜交角的影响可忽略不计，并可按正交板考虑。(2)斜板中主弯矩的方向在宽板的中部近似垂直于支承边，在两侧近似平行于自

12、由边；窄板的两侧与宽板两侧类似，但窄板中部处于平行于自由边与垂直于支承边的中间方向；斜板中扭矩分布相当复杂。第25页/共129页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造3)纵向最大弯矩的位置随着斜交角的增大从跨中向钝角方向移动(上页图)。(4)斜交板的最大纵向弯矩比相同斜跨径的正交板要小，而横向弯矩要大得多。(5)钝角处有相当大的垂直于钝角平分线的负弯矩和平行于钝角平分线的正弯矩。(6)在支承边上的反力从钝角处向锐角处逐渐减小,钝角处最大,而锐角处最小。第26页/共129页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造斜板桥的配筋原则上要与其受力特点相一致。对于斜板窄桥(L/

13、b1.3)板底层纵向主筋一般沿斜跨方向布置，而横向钢筋在板中部钝角范围内垂直于纵向主筋,在支承边附近范围内平行于支承边布置。对于斜板宽桥板(L/b1.30)底层纵向主筋在板中部钝角范围内垂直于支承边布置，在锐角至对面钝角间的板边部分平行于自由边布置，横向钢筋平行于支承边布置。斜交板桥的构造与配筋第27页/共129页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造此外在斜板桥板顶层沿自由边宽度br=h范围内布置一些附加钢筋网，纵向筋平行于自由边，横向筋平行于支承边；并在钝角的l/5范围内布置相当于跨中主钢筋0.81.0倍的附加钢筋，在板顶层钢筋垂直于钝角平分线，在板底层钢筋平行于钝角平分线第

14、28页/共129页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造第29页/共129页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造装配式板桥是目前采用最广泛的板桥形式之一。按其横截面形式主要分为实心板和空心板。钢筋混凝土空心板的跨径范围为613m，板厚0.40.8m，而预应力混凝土空心板的跨径范围为816 m，板厚0.40.7m。装配式正交板桥的设计与构造装配式正交板桥的设计与构造装配式板桥第30页/共129页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造第31页/共129页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造装配式板桥通过各种横向联结方式将预制板块连接成整体

15、，以便共同承受各种荷载的作用。常用的联结形式有两种企口混凝土铰联结和钢板联结。企口混凝土铰联结有圆形、菱形和漏斗形三种。钢板联结一般采用在预制板顶面沿纵向两侧边缘每隔0.81.5m预埋一块钢板，连接时将钢盖板与相邻预制板顶面对应的预埋钢板焊接在一起。第32页/共129页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造第33页/共129页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造装配式板桥在荷载作用下亦属双向受力板，但由于其结构受力特点可简化为单向受力窄板来确定其板中内力，每块预制板除承受本板内的荷载外，还通过预制板间的联结承受相邻板上荷载、变形或两者同时所引起的竖向剪力和其它内力

16、的作用。设计中多采用铰接板(梁)法确定其板中内力。其它内力与竖向剪力相比对确定板的内力影响极小。板中主要受力钢筋的数量由计算得到的内力确定。此外在板中布置适量的构造钢筋以承受计算时忽略的某些内力。工程中装配式板桥基本上采用标准设计。装配式正交板桥的受力特点第34页/共129页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造第35页/共129页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造第36页/共129页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造第37页/共129页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造装配式斜交简支板桥的受力与整体式斜交板桥基本相同，其板中

17、内力同样采用近似数值法确定。预 制 斜 交 板 的 钢 筋 布 置 有 两 种 方 式:当 斜 交 角=2530时,主钢筋按平行于自由边布置,而分布钢筋按平行于支承边布置；当斜交角=4060时,主钢筋仍按平行于自由边布置,而分布钢筋在钝角范围内垂直于主钢筋布置，支承边附加平行于支承边布置。此外在支承边板底层布置垂直于支承边的加强钢筋，在钝角处板顶层布置垂直于钝角平分线的加强钢筋，板顶层沿自由边布置适量附加纵向筋。装配式斜交简支板桥第38页/共129页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造第39页/共129页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造装配整体式板桥具有安装

18、重量轻，结构整体性好，施工简单和模板用量省等特点。适用于小跨度板桥。为了保证板结构的整体作用,预制构件中的横向钢筋要伸出构件,现浇混凝土中还要布置适量的纵向钢筋和横向分布筋，并与预制构件中伸出的钢筋相结合构成整体钢筋骨架，使现浇混凝土和预制构件能很好地结合形成整体，共同承受荷载的作用。装配整体式板桥的设计与构造第40页/共129页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造第41页/共129页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造装配式简支肋梁桥在设计和施工中首先要解决的问题是如何将整个桥跨结构合理地划分成各种预制装配单元。装配式简支肋梁桥的设计还需考虑预制装配单元的构造

19、布置、构造尺寸和构造联接等问题。预制装配单元的划分装配式简支肋梁桥的构造布置主梁的设计与构造横隔梁的设计与构造 装配式简支肋形梁桥的设计与构造第42页/共129页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造预制装配单元的合理划分应符合如下原则：预制装配单元的划分应有利于简化结构的计算；预制装配单元的划分不能影响结构作为整体的承载能力，拼装部位应位于内力较小处；拼装接缝的数量尽可能地要少，接头的形式要合理、牢固可靠，且要施工方便；预制装配单元的形状和尺寸力求标准化，可互换性强，尽可能减少种类；预制装配单元的大小和重量应便于预制、运输和安装。预制装配单元的划分第43页/共129页4.4.简

20、支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造纵向竖缝划分此划分方式是用纵向竖缝沿横向将桥跨的多主梁结构划分为多个单主梁预制装配单元，每个预制装配单元为一个整跨T形或II形梁，拼装接缝位于行车道板和横隔梁内(T形梁)或位于梁肋上(II形梁)。此划分方式对结构主梁的受力和承载能力影响较小，因接缝处内力较小，可保证联接牢固可靠，使桥跨结构有较好的整体性。此划分方式有利于结构简化计算，与结构设计采用的简化计算模式比较吻合。划分后的预制装配单元可实现预制构件的形状尺寸、结构配筋和拼接方式的标准化，以方便施工，降低施工成本。缺点是预制装配单元的构件尺寸和重量比较大，并随跨径的增加急剧上升。第44页/共129

21、页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造纵向水平缝划分此划分方式是用纵向水平缝将桥跨的肋梁结构划分成梁肋和翼缘板，翼缘板再划分为一定宽度的矩形板。划分后预制构件为整跨I形梁和与主梁间距同宽的矩形预制板。此划分的装配式梁桥也称组合式梁桥。其预制构件的尺寸和重量比前一种划分方式小得多，更有利于拼装施工。这种组合式的主梁为分阶段受力。纵、横向竖缝划分此划分方式是在第一种划分方式的基础上将整跨的T形梁或其它截面形状的整跨梁用横向竖缝沿纵向再次分割，形成较小的预制梁段。此划分方式的预制梁段在串接成整跨梁时只能采用施加预应力的方法。此划分方式使预制构件的尺寸更小，重量更轻。第45页/共129

22、页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造装配式简支梁桥的构造布置第46页/共129页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造主梁的高度与主梁的截面类型和间距以及设计荷载的等级有直接关系。主梁翼板除承受自重和桥面恒载外,主要承受由车轮引起的局部荷载。根据其受力特点,一般做成变厚度板。通常翼板根部的厚度不小于梁高的1/12。翼板边缘厚度与相邻主梁翼板间的连结方式有关。此外为了减小翼板和梁肋连结处的局部应力集中和易于脱模,常在此部位设置折线形承托或圆角。主梁的肋宽必须满足截面抗剪和抗主拉应力的强度要求，同时应考虑梁肋的屈曲稳定性、梁肋内主筋或预应力筋的布置和浇筑混凝土施工所

23、需的最小肋宽。钢筋混凝土T形截面梁的下翼缘通常与梁肋同宽。预应力混凝土T形截面梁的下翼缘通常做成马蹄形，以便满足预应力筋布置的要求和施加预应力时该部位的强度要求。主梁的设计与构造第47页/共129页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造马蹄尺寸过小，在施工和使用中会出现纵向水平裂缝；马蹄尺寸过大，会降低截面形心，减小预应力筋的偏心距，增加预应力筋的用量。根据统计马蹄形的宽度为梁肋宽度的24倍，具体由马蹄形中沿横向布置几排预应力筋的构造要求所需宽度来确定。马蹄形的高度(下翼缘高度加斜坡高度)与沿高度布置几排预应力筋有关，通常约为梁高的0.150.2倍。马蹄形的斜坡坡度陡于45为宜。

24、下页图所示为跨径20m的装配式钢筋混凝土T形梁和跨径为30m的装配式预应力混凝土T形梁的构造尺寸实例。第48页/共129页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造第49页/共129页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造第50页/共129页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造第51页/共129页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造第52页/共129页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造横隔梁的设计要考虑横隔梁的尺寸和其受力钢筋、构造钢筋的布置。在装配式T形梁中，横隔梁与主梁是同时布筋，同时预制完成。主梁安装就位后，在横隔

25、梁的预埋连接钢板上加焊钢盖板使横隔梁连成整体横隔梁的设计与构造第53页/共129页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造第54页/共129页4.4.简支梁式桥的设计与构造简支梁式桥的设计与构造第55页/共129页5.5.简支梁式桥的计算简支梁式桥的计算第56页/共129页5.5.简支梁式桥的计算简支梁式桥的计算第57页/共129页5.5.简支梁式桥的计算简支梁式桥的计算第58页/共129页5.5.简支梁式桥的计算简支梁式桥的计算第59页/共129页5.5.简支梁式桥的计算简支梁式桥的计算1、简支梁式桥的计算内容简支梁桥设计与计算项目一般有主梁、横隔梁、桥面板(行车道板)和支座等。

26、在结构设计中，通常根据桥梁使用要求、跨径大小、桥面净宽、荷载等级和施工等基本条件，参考已经设计建造的桥梁拟定截面型式和尺寸，根据作用在结构上的荷载，用数学和力学方法计算出结构各部份可能产生的最不利内力，进行强度、刚度和稳定性验算。本节将着重介绍行车道板、主梁和横隔梁的承载特点和计算方法。第60页/共129页5.5.简支梁式桥的计算简支梁式桥的计算2、行车道板计算.行车道板的类型.车轮荷载在板上的分布.板的有效工作宽度.行车道板内力计算 第61页/共129页5.5.简支梁式桥的计算简支梁式桥的计算.行车道板的类型行车道板实际上都是周边支承的板。理论研究表明：对于四边支承的板，当板的长边与短边之比

27、La/Lb2时，则荷载的绝大部分沿短跨方向传递，而沿长跨方向传递的荷载不足6。通常把边长比大于和等于2的周边支承板称为单向受力板(简称单向板)，长宽比小于2的板，称为双向板。一般情况下梁桥行车道板受力图式为：(1)单向板；(2)悬臂板；(3)铰接板。第62页/共129页5.5.简支梁式桥的计算简支梁式桥的计算.车轮荷载在板上的分布作用在桥面上的车轮压力，通过桥面铺装层扩散到桥面板上。充气轮胎与桥面的接触面积近似于椭圆。为计算方便近似取a2b2的矩形面积。荷载在铺装层中假定按45角扩散。桥面桥上的矩形荷载压力面为：a1=a2+2H b1=b2+2H 荷载分布集度p为：p=P/2a1b1第63页/

28、共129页5.5.简支梁式桥的计算简支梁式桥的计算第64页/共129页5.5.简支梁式桥的计算简支梁式桥的计算.板的有效工作宽度 设想用等效矩形内力图替代曲线内力图：amxmax=mxdy=M a=M/mxmaxM车轮荷载产生的跨中总弯矩。mxmax 荷载中心处的最大单宽弯矩值。第65页/共129页5.5.简支梁式桥的计算简支梁式桥的计算单向板1)荷载位于跨径中间单独车轮位于跨中：a=a1+Lb/3=a2+2H+Lb/3，2Lb/3 式中：Lb板的计算跨径；a2车轮(或履带)沿行车方向的着地长度；b2车轮(或履带)的宽度，a2、b2参阅桥规；H铺装层的厚度；a1、b1作用在主梁顶面的矩形荷载压

29、力面的边a1=a2+2H，b1=b2+2H。几个相靠近的车轮荷载位于跨中：a=a2+2H+d+Lb/3，2Lb/3+d d最外两个荷载的中心距离。2)荷载位于支承边处：a=a1+t=a2+2H+t，Lb/3 t板的厚度。3)荷载靠近板的支承处：ax=a0+2x，a x荷载距支承边缘的距离。第66页/共129页5.5.简支梁式桥的计算简支梁式桥的计算.行车道板内力计算多跨连续单向板的内力计算：多跨连续板与主梁肋是整体连接在一起的，当板上有荷载作用时，会使主梁产生相应变形，而这种变形又影响到板的内力。如果主梁的抗扭刚度极大，板的工作就接近于固端梁(图a)，如果主梁抗扭刚度极小，板在梁肋支承处就接近

30、自由转动的铰支座，则板的受力就如多跨连续梁(图c)。实际上行车道板在梁肋的支承条件，既不是固端，也不是铰接，而是弹性固接(图b)。第67页/共129页5.5.简支梁式桥的计算简支梁式桥的计算对于弯矩可先算出跨度相同的简支板的跨中弯距M，然后根据实验和理论分析的数据加以修正。弯矩修正系数可视板厚t与梁肋高度h的比值选用。第68页/共129页5.5.简支梁式桥的计算简支梁式桥的计算三角形部分荷载的合力为：式中:p:p、p p对应于有效分布宽度a a和a a处的荷载强度；1 1、2 2对应于合力1 1、2 2的支点剪力影响线竖标值。计算单向板的支点剪力时，直接按简支板荷载图式计算；荷载尽量靠近梁肋边

31、缘布置；考虑相应的有效分布宽度后，跨径内只有一个车轮荷载时，支点剪力按下式计算：0=gl0/2+(1+)(11+22)其中矩形部分车轮荷载的合力为：第69页/共129页5.5.简支梁式桥的计算简支梁式桥的计算3、荷载横向分布计算方法第70页/共129页5.5.简支梁式桥的计算简支梁式桥的计算由多片主梁通过桥面板和横隔梁组成的简支梁桥，由于其结构受力和变形的空间性，结构内力的计算属于空间计算理论问题。图(a)表示主梁与主梁间没有任何联系的结构；图(b)表示一般钢筋混凝土和预应力混凝土梁桥的实际构造情况。图(c)表示主梁之间用横隔梁和桥面板刚性连接情况。第71页/共129页5.5.简支梁式桥的计算

32、简支梁式桥的计算第72页/共129页5.5.简支梁式桥的计算简支梁式桥的计算几种计算方法杠杆原理法 杠杆原理法计算荷载横向分布系数，假定忽略主梁间横向结构的联系作用，桥面板和横隔梁在主梁处断开，视为沿横向支承在主梁上的简支梁或梁。由于简支梁反力可按“杠杆原理”计算，故这种方法习惯上称杠杆原理法。杠杆原理法的适用范围：双主梁桥；无横隔梁的装配式梁桥初步设计；一般多梁式桥，桥上荷载作用靠近支点。在计算时，通常可利用各主梁的反力影响线进行，这时，反力影响线即是荷载的横向分布影响线。第73页/共129页5.5.简支梁式桥的计算简支梁式桥的计算偏心压力法 通常钢筋混凝土或预应力混凝土梁桥都设有端横隔梁和

33、中横隔梁。这样不但显著增加桥梁的整体性，而且加大了结构的刚度。偏心压力法基本假定是横隔梁的刚度无穷大，故也称刚性横梁法。应用条件：B/l0.5(窄桥）第74页/共129页5.5.简支梁式桥的计算简支梁式桥的计算铰接板(梁)法 铰接板(梁)的构造特点 铰接板(梁)的受力状态实际接近于数根并列而在横向相互铰接的狭长板(梁)，这种结构往往采用铰接板(梁)法计算其跨中荷载横向分布。梁的变形与其内力之间的关系为：EIW”(x)=-M(x)M(x)=Q(x)Q(x)=p(x)第75页/共129页5.5.简支梁式桥的计算简支梁式桥的计算比拟正交异性板法 比拟正交异性板法是将具有主梁、横隔梁和桥面板的梁桥比拟

34、简化为一块矩形薄板，按弹性薄板理论进行分析求解，并作出计算图表供实际设计使用的荷载横向分布计算方法。第76页/共129页5.5.简支梁式桥的计算简支梁式桥的计算4、主梁内力计算 主梁内力计算包括结构重力(恒载)和活载两部分。恒载内力计算 活载内力计算 内力组合和内力包络图 第77页/共129页5.5.简支梁式桥的计算简支梁式桥的计算恒载内力计算在恒载内力计算时，往往把沿桥跨上分点作用的横隔梁、沿桥横向不等分布的铺装层重量、两侧的人行道及栏杆等重量均匀分摊给各主梁承受。为了更精确起见，也可将上述荷载像计算活载一样，按荷载横向分布规律进行分配，计算出每一根主梁的荷载分布强度，然后按材料力学公式计算

35、恒载内力：Mx=gx(l-x)/2 ；Qx=g(l/2-x)式中：Mx、Qx计算截面的弯矩和剪力；g主梁沿纵向的荷载分布强度；l计算跨径；x计算截面的位置(以支座为坐标原点)。第78页/共129页5.5.简支梁式桥的计算简支梁式桥的计算活载内力计算活载内力计算可采用等代荷载法和直接加载法进行计算：S（1）miPiyi (335）式中：S所求截面的内力(弯矩或剪力)；(1)荷载的冲击系数；荷载折减系数；m i沿桥跨纵向与荷载位置对应的横向分布系数；Pi车辆荷载的轴重；yi沿桥跨纵向与荷载位置对位的内力影响线坐标值。注意计算时必须综合考虑荷载横向分布系数和内力影响线，沿桥跨纵向进行最不利布载，同时

36、当计算简支梁的各截面弯矩和跨中最大剪力时，可以方便地利用等代荷载法。第79页/共129页5.5.简支梁式桥的计算简支梁式桥的计算内力组合和内力包络图 内力组合分别有铁路、公路的不同组合，其组合方式和计算方法可以查阅有关规范。计算出各截面的控制内力后，即可用梁轴线作横坐标，将内力值作纵坐标连接各点而得的曲线，称为内力包络图弯矩包络图和剪力包络图。第80页/共129页5.5.简支梁式桥的计算简支梁式桥的计算第81页/共129页5.5.简支梁式桥的计算简支梁式桥的计算5、横隔梁内力计算横隔梁的计算方法与主梁的计算方法一致。对于有多根横隔梁的情况，由于位于跨中横隔梁的受力最大，通常只需计算跨中附近的中

37、横隔梁，其它横隔梁可仿此设计。第82页/共129页6.6.简单介绍其他梁式桥的计算简单介绍其他梁式桥的计算桥梁结构从其受力和变形来看，属空间结构体系，可采用空间结构计算理论直接计算结构任何部位在任何荷载条件下的内力和位移。传统的结构计算方法是将复杂的空间结构问题合理地简化为平面问题来求解，为目前的设计计算所广泛采用，但空间结构计算理论也越来越多的被用于结构的设计和计算。连续梁桥和悬臂体系梁桥的计算步骤和内容与简支梁基本相同，但由于其结构型式有较大差别，使其部分内容的计算方法有所不同，还需计算各种因素引起的附加内力。第83页/共129页6.6.简单介绍其他梁式桥的计算简单介绍其他梁式桥的计算1.

38、恒载内力计算连续梁桥和悬臂体系梁桥沿梁纵向多采用变高截面，其恒载内力数值和符号沿梁纵向有较大变化。通常每跨选择适当数量的计算截面，利用各截面的内力影响线来计算其内力，最后绘出主梁恒载内力包络图。静定的悬臂体系梁桥的内力影响线由多段直线组成，超静定的连续梁桥，可尽量利用现成的公式和图表绘制内力影响线。第84页/共129页6.6.简单介绍其他梁式桥的计算简单介绍其他梁式桥的计算2.活载内力计算计算主梁活载内力时，需要考虑主梁荷载的空间分布和由此引起的主梁内力的空间分布。通常可采用空间结构的计算模式，直接计算确定主梁的活载内力；但更多的情况是采用类似于简支梁桥的简化计算方法。桥梁纵向布置活载时按照同

39、号区段布置的原则，对内力影响线的正、负两种区段分别加载，以确定最大和最小内力值。第85页/共129页6.6.简单介绍其他梁式桥的计算简单介绍其他梁式桥的计算第86页/共129页7.7.梁式桥支座梁式桥支座1、支座的作用与要求桥梁支座是设置在桥梁上部承载结构与墩台之间的传力装置。桥梁支座的作用：将作用在上部承载结构的各种荷载传递到墩台上；保证结构在荷载、温度、混凝土收缩和徐变等因素作用下自由变形，不产生附加内力，使上、下部结构的实际受力符合设计结构的静力计算图式。对桥梁支座的要求：必须有足够的承载能力和适应梁体变形的能力；具备便于安装、养护、维修和更换的特点。第87页/共129页7.7.梁式桥支

40、座梁式桥支座2、支座的常用类型与构造梁式桥的支座一般采用钢、橡胶、聚四氟乙烯或钢筋混凝土等材料制作，并根据桥梁的跨径和支点反力的大小、桥跨结构的变形程度以及留给支座的空间高度等因素选定其类型。以下介绍几种常用的支座类型及其构造。简易垫层支座与弧形钢板支座 橡胶支座 第88页/共129页7.7.梁式桥支座梁式桥支座简易垫层支座与弧形钢板支座 简易垫层支座主要用于标准跨径小10m的简支梁、板桥。这种支座直接将梁或板的端部支承在几层油毛毡或石棉做成的简易垫层上，垫层压实后的厚度不应小10mm，这种支座变形能力很差。为避免墩、台顶受压开裂或拉裂，墩、台顶前缘削成斜角，在梁、板底部和墩、台顶内部增设12

41、层钢筋网。第89页/共129页7.7.梁式桥支座梁式桥支座弧形钢板支座主要用于标准跨径在1020m范围内、支点反力小于600kN的简支梁、板桥。第90页/共129页7.7.梁式桥支座梁式桥支座橡胶支座板式橡胶支座 板式橡胶支座适应于中小跨径的桥梁。公路规范规定标准跨径20m以内的梁和板桥，可采用板式橡胶支座。板式橡胶支座就是一块矩形黑色橡胶板。常用的板式橡胶支座是在橡胶板内加进数层薄钢板或钢丝网作为加劲层制成。支座中的薄钢板厚度为2mm、3mm、5mm不等,薄钢板间的橡胶厚度为5mm、8mm、11mm、15mm不等。通常根据计算来具体确定。第91页/共129页第92页/共129页7.7.梁式桥

42、支座梁式桥支座板式橡胶支座通过橡胶层水平剪切变形和不均匀弹性压缩变形来实现支座水平位移和转动。采用橡胶支座时可不设固定支座，各跨采用等高橡胶支座，使各支座均匀地承受水平力，橡胶支座一般直接放置在墩台顶面，梁体直接放置在支座上。若水平荷载较大时，为防止支座滑动，支座的顶面和底面可设浅的定位槽。一般锚钉不宜伸入支座过深，以免影响支座的变形性能。第93页/共129页7.7.梁式桥支座梁式桥支座板式橡胶支座一般采用氯丁橡胶，使其具有一定的耐老化性、耐热性和耐油性。环境温度低于25C时，可采用天然橡胶支座或三元乙丙橡胶支座。除矩形板式橡胶支座外，圆形板式橡胶支座也广泛地被采用。聚四氟乙烯滑板式橡胶支座是

43、板式橡胶支座的一种特殊形式，系在板式橡胶支座表面粘合一块厚为1.53mm的聚四氟乙烯板材，另在梁底支点处，设置一块有一定光洁度的不锈钢板，使其可在支座的聚四氟乙烯板表面来回移动。它除了具有橡胶支座优点外，能满足水平位移量较大的要求。适用的支座反力范围为903600kN。这种支座适用于较大跨度的简支梁桥，各种连续梁桥。这种支座有两种类型：封闭型和简易型；封闭型用于环境较差的地区和条件复杂的情况。第94页/共129页7.7.梁式桥支座梁式桥支座第95页/共129页7.7.梁式桥支座梁式桥支座盆式橡胶支座盆式橡胶支座能满足支座转动的要求。嵌放在钢盆环顶面的填充聚四氟乙烯板与其上的不锈钢滑板板相对摩擦

44、系数设计时采用0.05，两者间的相对滑动可满足支座水平位移的需要。盆式橡胶支座的橡胶硬度为邵氏605。通常橡胶板的相对厚度t/D越大，其抗转动力矩就越小。盆式橡胶支座是目前应用最广泛的一种大、中型桥梁支座。目前已定型生产的承载力为1000100000kN的盆式橡胶支座分31级。为了适应转动量大的情况，盆式橡胶支座可改进为盆式球形橡胶支座。为了抗震的需要，盆式橡胶支座可加入减震消能装置改进为抗震型盆式橡胶支座。第96页/共129页7.7.梁式桥支座梁式桥支座第97页/共129页7.7.梁式桥支座梁式桥支座3、支座的计算支座的受力分析梁支座主要承受由上部结构传来的竖向力和水平力。根据这些受力来选定

45、支座的尺寸，并进行强度和稳定性验算。竖向力 支座上的竖向力包括结构自重、活载及其影响力引起的支点反力。在计算活载的支点反力时，要按照最不利的状态排列荷载计算，并计入冲击的影响。当支座可能会出现上拔力时，应分别计算支座的最大竖向上拔力。桥梁上部结构可能被风力掀离的支座时，应计算支座锚栓及有关部件的承载力。水平力 正交直线桥梁的支座，仅需计算纵向水平力。斜桥和弯桥，需要计算由于汽车荷载的离心力或风力所产生的横向水平力。支座上的纵向水平力，包括汽车荷载的制动力、风力、摩擦力或由于温度变化、支座变形引起的水平力以及其他原因如桥梁纵坡产生的水平力。第98页/共129页7.7.梁式桥支座梁式桥支座板式橡胶

46、支座的计算确定支座的平面尺寸 橡胶支座的平面尺寸ab(矩形)或直径D(圆形)由橡胶板的抗压强度与梁端部或墩台顶的混凝土局部承压强度来确定，故应满足条件：橡胶板：=N/Aj 式中：N最大支反力；A橡胶支座的平面面积；j橡胶支座的平均容许压应力，根据支座形状系数S确定，5S8时，j=70009000kPa，S8时，j=10000kPa；S由下式确定：矩形支座：S=ab/2(a+b)t；圆形支座：S=d/4t其中：t为中间层橡胶的厚度。第99页/共129页7.7.梁式桥支座梁式桥支座确定支座的厚度根据板式橡胶支座的位移机理：梁的水平位移主要通过橡胶片的剪切水平变形来实现。因此，支座的厚度h取决于主梁

47、由于温度变化等因素产生的纵向最大水平位移。橡胶片的剪切角按下式计算：tan=/titan ti/tan 式中：tan橡胶片容许剪切角的正切，可取用0.5或0.7。上式不计活载制动力用0.5，计及活载制动力取用0.7各表达为：ti2D ；ti1.43(DL)式中：D恒载作用下，上部结构温度变化、桥面纵坡等因素引起的支座水平位移，表达为：D=tl/2；L由制动力引起的支座水平位移，表达为：L=HTti/2GA考虑橡胶支座的稳定性，ti支座顺桥向边长的0.2倍。橡胶支座的厚度：h=tin层加劲薄板的总厚。第100页/共129页7.7.梁式桥支座梁式桥支座验算支座偏转的位移 s s2 2 s s1 1

48、aNh第101页/共129页7.7.梁式桥支座梁式桥支座验算支座的抗滑性能橡胶支座一般直接放置在墩台与梁底之间，承受水平力H时应保证支座不致滑动。无活载作用时：ND1.4GAD/ti 有活载作用时：(ND+NPmin)1.4GAD/ti+HT式中：ND恒载作用下的支座反力；NPmin汽车活载产生的最小支座反力；HT汽车活载的制动力在支座上产生的水平力；橡胶支座与混凝土表面的摩擦系数为0.3，与钢板为0.2；GAD/ti一个支座上由温度变化等因素引起的水平力。第102页/共129页8 8、梁式桥的施工、梁式桥的施工第103页/共129页8 8、梁式桥的施工、梁式桥的施工第104页/共129页8

49、8、梁式桥的施工、梁式桥的施工第105页/共129页8 8、梁式桥的施工、梁式桥的施工第106页/共129页8 8、梁式桥的施工、梁式桥的施工第107页/共129页8 8、梁式桥的施工、梁式桥的施工第108页/共129页8 8、梁式桥的施工、梁式桥的施工第109页/共129页8 8、梁式桥的施工、梁式桥的施工第110页/共129页8 8、梁式桥的施工、梁式桥的施工第111页/共129页8 8、梁式桥的施工、梁式桥的施工第112页/共129页8 8、梁式桥的施工、梁式桥的施工第113页/共129页8 8、梁式桥的施工、梁式桥的施工第114页/共129页8 8、梁式桥的施工、梁式桥的施工第115页

50、/共129页8 8、梁式桥的施工、梁式桥的施工第116页/共129页8 8、梁式桥的施工、梁式桥的施工第117页/共129页8 8、梁式桥的施工、梁式桥的施工第118页/共129页8 8、梁式桥的施工、梁式桥的施工第119页/共129页8 8、梁式桥的施工、梁式桥的施工第120页/共129页8 8、梁式桥的施工、梁式桥的施工第121页/共129页8 8、梁式桥的施工、梁式桥的施工第122页/共129页8 8、梁式桥的施工、梁式桥的施工第123页/共129页第124页/共129页8 8、梁式桥的施工、梁式桥的施工一座跨度为524m的简支梁桥，请选择一种合适的上部结构施工方法，并详细描述施工全过程