桥梁工程复习资料2

桥梁工程复习资料斜腿刚架桥：由一对斜置的撑杆与梁体固结后来承担车辆荷载的桥梁。斜腿刚架桥的受力特点：（1）它的主跨相当于一座折线拱式桥，其压力线接近于拱桥的受力状态，斜腿以受压为主，比门式拱刚架的立墙或立柱受力更合理，故其跨越能力也大。（2）斜腿刚架桥的两端具有较长的伸臂长度，通过调整边跨与中跨的跨长比，可以使两端支座成为单向受力铰支座而不至向上起跷，从而改善行车条件，同时在恒载作用下边跨对主跨的跨中弯矩也能起到卸载作用，有利于主跨的梁高减薄。（3）斜腿下端的铰支座一般坐落在岸边的坚硬岩石或者桥台上，不会被水淹或者被土堤掩埋，故在施工上都比门式刚架简单容易些。斜桥：高等级公路上的中、小型桥梁，往往为了服从线路的总走向，而将桥梁的中轴线与水流方向设计成斜交的，工程上将这样布置的桥梁称之为斜梁桥。斜交角：1）用α角表示，它是指中轴线与支承线构成的小于90度的夹角；2）用Ψ表示:它是指中轴线的垂线与支承线的夹角。斜桥和弯桥的受力特性：斜桥的受力特性：1）弯扭耦合：当集中力作用在梁轴线上时，除了产生弯矩外，还产生扭矩。这与直线桥是不同的。2）反力分布：钝角反力大于锐角反力，两者之间的反力差与斜度、弯扭刚度比k有关；斜交角越大，两者的反力差越大；弯扭刚度比k越小，二者反力差越小。锐角处的反力较小，甚至可能出现负反力。3）跨中弯矩折减：斜梁桥弯扭耦合的直接后果是跨中弯矩的折减，即相对正交简支梁而言，它的弯矩要小。斜交角越大，弯矩折减也越大；弯扭刚度比越大，弯矩折减也越大。4）平面内位移：与弯桥一样，在外界因素发生变化时，斜桥在各支承处将产生变位，并且会产生以一旋转力矩，从而引起斜桥的“爬行”，导致斜桥在其平面内的转动与平移。5）斜交角的影响：斜度是斜梁桥中最重要的一个指标，其大小将影响斜梁桥的弯矩折减、反力分布。随着斜交角的减小，跨中弯矩会减小．并且抗扭刚度越大，对斜交角的变化越敏感，主梁弯矩减小的越多，横向弯矩就增加的越多．6）弯扭刚度比k:斜度一定时，k越小，反力分布越不均匀，弯扭耦合效应越明显。在满足竖向抗弯刚度的前提下，k越大越好（与曲线桥的弯扭耦合效应相反）。1）支承边反力:支承边反力分布不均匀，以钝角处反力为最大，以锐角处反力为最小，甚至可能出现负反力，使锐角向上翘。2）跨中主弯矩:当B/L较大时，中心处的主弯矩方向接近与支承边正交；在斜板的两侧，则主弯矩方向接近平行自由边；弯矩值沿板宽的方向分布不均匀;3）钝角负弯矩:在钝角处产生负弯矩，该值有时大于跨中正弯矩，其弯矩主方向接近与钝角的二等分线相正交。4）横向弯矩:斜板桥由于弯扭耦合作用而导致最大纵向弯矩比同等跨径的直桥要小，但横向弯矩却比同等跨径的直桥大得多，并且沿自由边的横向弯矩还可能出现反号，靠近锐角处为正，靠近钝角处为负。5）扭矩:参考教材的192页中的图2-7-5图。扭矩分布比较复杂，在设计实践中建议进行有限元的分析。弯桥的受力特性：（1）在外荷载作用下，梁截面内产生弯矩的同时，必然伴随产生“耦合扭矩”，即所称的“弯-扭”耦合作用。（2）在结构自重作用下，除支点截面以外，弯梁桥外边缘的挠度一般大于内边缘的挠度，而且曲线半径愈小这种差距愈严重。（3）对于两端均有抗扭支座的弯梁桥，其外弧侧的支座反力一般大于内弧侧，曲率半径R较小时，内弧侧还可能出现负反力。斜、弯桥的弯扭耦合产生原因为何不同：弯桥的弯扭耦合作用产生的原因：①体积重心的偏心②桥面横坡的影响③车辆行驶的离心力弯桥变形问题：有向外侧爬移趋势(1)由温度变化和混凝土收缩引起的水平位移：这类位移属于弧线段膨胀或缩短性质的位移，它只涉及曲率半径的变化，而圆心角不发生改变。(2)由于预加力和混凝土徐变引起的水平位移：这类位移属于切线方向的位移。此时曲率半径不发生改变，而圆心角发生改变。排架墩的计算：p518例题温度中心：当温度下降时，桥梁上部结构将缩短，两岸边排架向河心偏移；当温度上升时，桥梁上部结构将伸长，两岸边排架向路堤偏移。因此，无论温度升高或降低，必然存在一个温度变化时偏移值等于零的位置X0,称为温度中心。确定方法：p515、p516公式重力式桥墩最不利组合：1）第一种组合：按桥墩各截面上可能产生的最大竖向力的情况进行组合，它是用来验算墩身强度和基底最大应力的。2）第二种组合：按桥墩各截面在顺桥方向上可能产生的最大偏心和最大弯矩的情况进行组合，用来验算墩身强度、基底应力、偏心以及桥墩的稳定性的。3）第三种组合：按桥墩各截面在横桥方向可能产生最大偏心和最大弯矩的情况进行组合，在横向计算时，它是用来验算在横桥方向上的墩身强度、基底应力、偏心以及桥墩的稳定性。双柱式或多柱式墩台计算模型怎么确定（线刚度比值）桩柱式桥墩台通常采用钢筋混凝土构件。在构造上，桩柱式的钢筋深入到盖梁内，与盖梁的钢筋绑扎成整体，因此盖梁与柱刚接呈刚架结构。双柱式墩台，当盖梁与桩柱的线刚度（EL/L）之比大于5时，为简化计算可忽略节点不均衡弯矩的分配及传递，一般可按简支梁进行计算和配筋，多根桩柱的盖梁可按连续桥梁计算。当盖梁计算跨径与梁高之比，对于简支梁当2.0L/H5.0，连续梁2.5L/H5.0时称为“短梁”，应按设计规范相关内容作为深梁弯构件计算。当刚度比小于5，或桥墩承受较大横向力时，盖梁和桩柱作为横向刚架的一个整体予以验算。计算盖梁内力时可以考虑柱支承宽度的影响。重力式桥墩验算内容有那些、分别验算什么东西：一、截面承载能力极限状态验算：1）验算截面的选取2）验算截面的内力计算3）承载能力极限状态验算4）截面偏心验算5）直接抗剪验算。二、一般包括纵向挠曲稳定验算和整体稳定验算，桥墩整体稳定性验算包括抗倾覆稳定性验算和抗滑动稳定性验算两方面内容。三、相邻墩台均匀沉降差。当墩台建筑在地质情况复杂、土质不均匀及承载力较差的地基上，以及相邻跨径差别悬殊而需计算沉降差或跨线桥净高需预先考虑沉降量时，均应计算其沉降。四、基础底面土的承载力和偏心距验算。1）基底土的承载力验算。2）基底偏心距验算。拱轴线系数：拱脚截面的荷载集度与拱顶截面的荷载集度之比。单向推力墩概念、为什么设置：桥墩除了承受相邻两跨结构传来的垂直反力外，一般承受恒载水平推力，或者当相邻孔不同时只承受经过相互抵消后尚余的不平衡推力。单向推力墩又称制动墩，它的主要作用是在它的一侧的桥墩因某种原因遭到毁坏时，能承受住单侧拱的恒载水平推力，以保证其另一侧的拱桥不致遭到倾塌。失高：拱桥主拱圈从拱顶到拱脚的高差。失跨比：拱桥中拱圈（或肋拱）的计算矢高s与计算跨径l之比（S/l）或净矢高与净跨径之比，又称矢度。系杆拱：具有竖直吊杆的柔性系杆刚性拱。蓝格尔拱：具有竖直吊杆的刚性系杆柔性拱。洛泽拱：具有竖直吊杆的刚性系杆刚性拱。拱桥分类、各自的优势：视野、高度上承式桥优点是：桥面系构造简单、施工方便，桥跨主要承重结构的宽度可以做得小一些（也可以密排），因而节省墩台圬工；另外，桥上视野开阔。缺点是桥面到梁底的建筑高度较大。中下承式桥的优点：中下承式桥仍然保持了上承式的基本力学特点，可以充分发挥拱圈混凝土材料的抗压性能。当桥梁的建筑高度受到严格限制时，采用上承式拱桥往往有困难或矢跨比过小时，可采用中下承式拱桥满足净空要求；在不等跨的多孔连续拱桥中，为了平衡左右桥墩的水平推力，将较大的孔跨一孔的矢跨比加大，做成中承式拱桥，可以减小大跨的水平推力；在平坦地形的河流上，采用中下承式拱桥可以降低桥面高度，有利于改善桥梁两端引道的工程数量；有时为了满足当地景观和美学的需求，特别是多孔连续的中下承式拱桥，以其波浪形起伏、构件轻巧给人以美感。拱轴线：拱圈各横向截面（或换算截面）的形心连线称为拱轴线。压力线怎么确定（作图法做出）拱片：上边缘与桥面纵向平行，下边缘是拱形的有推力结构，成为拱片。非保向力概念，对拱桥有帮助非保向力：对于中、下承式拱桥，当拱肋倾斜时，柔性吊杆会对其产生水平回复力，有抑制拱肋倾斜的作用。这种回复力称为非保向力。非保向力存在于中、下承式有吊杆的拱桥中，对结构的横向稳定有利。横向风撑：为了保证两片拱肋的横向刚度和稳定以承受作用在拱肋、桥面及吊杆上的横向水平力，一般需在两片分离的拱肋间设置横向联系。若无风撑怎样保障稳定性：1）拱脚具有牢靠的刚性固结。2）对于中承式拱桥，要加强在桥面以下至拱脚区段的拱肋间固结横梁的刚度，并设置K撑或X撑。3）对于下承式拱桥，可采用半框架式的结构，即采用刚性吊杆并与整体式桥面结构或刚度较大的横梁固结。4）加大拱肋的宽度，使其本身具有足够的横向刚度和稳定性。5）柔性吊杆的“非保向力”作用。采取什么措施使吊杆不受弯矩作用：为了减小刚性吊杆承受的弯矩，其截面尺寸在顺桥向应设计得小一些，但为了增强拱肋面外的稳定性，横桥向尺寸应该设计得大一些。多跨连续拱：若不等跨需考虑横向受力，有那些措施调整其不平衡受力不等跨连续拱桥不平衡推力的处理方法？（1）采用不同的矢跨比；当跨径一定时,推力大小与矢跨比成反比.在相邻两孔中,大跨径采用较陡的拱,小跨径采用较坦的拱,使相邻孔在恒载作用下的不平衡推力尽量减小.（2）采用不同的拱脚标高.（3）调整拱上建筑的恒载重量.大跨径采用轻质的拱上填料或空腹式拱上建筑,小跨径采用重质拱上填料或实腹式拱上建筑,以改变恒载重量来调整拱桥的恒载水平推力.（4）采用不同类型的拱跨结构.（5）加大桥墩和基础的尺寸或将其做成不对称形式。公式推导（P380）孔跨布置的讲究索面的布置（单索面、平行双索面、斜索面）：1）辐射形布置的斜拉索沿主梁为均匀分布，而在索塔上则集中于塔顶一点。2）竖琴形布置中的斜拉索成平行排列，在索数少时显得比较简洁，并可简化斜拉索与索塔的连接构造，塔上锚固点分散，对索塔的受力有利，缺点是斜拉索的倾角较小，索的总拉力大，故钢索用量较多。3）扇形布置的斜拉索是不相互平行的，它兼有上面两种布置方式的优点，故在设计中获得广泛应用。结构受力体系的概念和受力特点及其优缺点（如漂浮体系）383页飘浮体系的特征为：塔、墩固结，梁在塔处不设支座，而往往设竖直拉索，边墩上仅设纵向滑动支座，斜拉索在竖直面内布置成辐射形或扇形，而不能是竖琴形。在地震时，全斜拉桥可以纵向摆动，避免结构共振，达到抗震消能，因而适用于地震烈度较高的地区。该体系还能减小混凝土徐变的影响，减少梁在塔处的负弯矩。但在悬臂施工时要将塔梁临时固结，合龙后去除，作体系转换。半飘浮体系的特点是塔墩固结，主梁在塔墩上设置竖向支承，成为具有多点弹性支承的连续梁或悬臂梁(图3—3)。主梁可布置成连续体系，也町在中跨跨中设剪力铰或简支挂孔，主梁布置成非连续体系。半飘浮体系在塔墩处可以是一个固定支座，三个活动支座；也可以是四个活动支座。一般均设活动支座，以避免由于不对称约束而导致不均衡温度变位；也可以不设支座而在全飘浮体系设置。号索的基础上，在塔和主梁间设置纵向阻尼器、弹性索等纵向限位装置。半飘浮体系如在墩顶设置一般支座来处理则无明显的优点，因为当两跨满布荷载时，主梁内力在塔墩支承处出现负弯矩峰值，通常加强支座区段的主梁截面；其温度、收缩、徐变内力也较大。此时若在墩顶设置一种可以用来调节高度的支座或弹簧支承来替代从塔柱中心悬吊下来的拉索(一般称为“零号索”)，并在成桥时调辖支座反力，以消除大部分收缩、徐变等不利影响，并且在经济和减小纵向飘移方面将会有一定的好处，这样就可以与飘浮体系相媲美。对抗震最有效的体系是：漂浮体系矮塔斜拉桥受力特点：1）塔较矮。常规斜拉桥的塔高与跨度之比为1/4~1/5，而部分斜拉桥为1/8~1/12。2）梁的无索区较长，没有端锚索。3）边跨与主跨的比值较大，一般大于0.5。4）梁高较大，高跨比为1/30~1/40，甚至做成变高度梁。5）拉索对竖向恒活载的分担率小于30%，受力以梁为主，索为辅。6）由于梁的刚度大，活载作用下斜拉索的应力变幅较小，可按体外预应力索设计。斜拉桥的发展历程：现代斜拉桥的发展大致经历了以下三个阶段:第一阶段：稀索布置，主梁较高，主梁以受弯为主，拉索更换不方便；第二阶段：中密索布置，主梁较矮，主梁承受较大轴力和弯矩；第三阶段：密索布置，主梁更矮，并广泛采