第二篇悬臂梁与连续梁

16:501/114第一章概述第二章混凝土梁式桥的构造与设计要点第三章混凝土简支梁桥的计算第四章连续梁桥的设计与计算第五章悬臂梁桥的设计与计算第六章混凝土刚构桥的设计与计算第七章斜、弯桥计算分析简介第八章梁式桥支座16:502/114第四章连续梁桥的设计与计算第一节连续梁桥的体系与构造特点第二节连续梁桥常用施工方法第三节连续梁桥内力计算第四节连续梁桥次内力16:503/114一、体系特点由于支点负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩大大减小，恒载、活载均有卸载作用由于弯矩图面积的减小，跨越能力增大超静定结构，对基础变形及温差荷载较敏感行车条件好第一节连续梁桥的体系与构造特点连续梁桥均布荷载q均布荷载q16:504/114第一节连续梁桥的体系与构造特点16:505/114二、构造特点(跨径、截面、梁高、板厚、配筋)1、跨径布置布置原则：减小弯矩、增加刚度、方便施工、美观要求不等跨布置—大部分大跨度连续梁；边跨为0.5~0.8中跨等跨布置—中小跨度连续梁短边跨布置—特殊使用要求第一节连续梁桥的体系与构造特点16:506/11416:507/11416:508/114二、构造特点2、截面形式板式截面—适用于小跨径连续梁肋梁式—适宜吊装箱形截面—适合于节段施工其它第一节连续梁桥的体系与构造特点16:509/11416:5010/11416:5011/11416:5012/114二、构造特点3、梁高—与跨径、施工方法等有关等高度梁—适用于中、小跨径连续梁，一般跨径在50~60米以下变高度梁—适用于大跨径连续梁，100米以上，90%为变高度连续梁第一节连续梁桥的体系与构造特点16:5013/114二、构造特点4、腹板及顶、底板厚度顶板—满足横向抗弯及纵向抗压要求一般采用等厚度，主要由横向抗弯控制腹板—主要承担剪应力和主拉应力一般采用变厚度腹板，靠近跨中处受构造要求控制，靠近支点处受主拉应力控制，需加厚第一节连续梁桥的体系与构造特点底板—满足纵向抗压要求一般采用变厚度，跨中主要受构造要求控制，支点主要受纵向压应力控制，需加厚横隔板—一般在支点截面设置横隔板16:5014/114二、构造特点5、配筋特点纵向钢筋悬臂施工阶段配筋•主筋没有下弯时布置在腹板加掖中•需下弯时平弯至腹板位置•一般在锚固前竖弯，以抵抗剪力连续梁后期配筋•各跨跨中底板配置连续束顶板—配制横向钢筋；横向预应力钢筋腹板—下弯的纵向钢筋；需要时布置竖向预应力钢筋第一节连续梁桥的体系与构造特点16:5015/11416:5016/114一、满堂支架现浇二、简支变连续三、逐跨施工—现浇、拼装四、顶推施工—单点：单向单点、双向单点多点：每个墩台布置千斤顶五、悬臂施工(节段施工)—现浇、拼装第二节连续梁桥常用施工方法16:5017/114满堂支架现浇16:5018/114满堂支架现浇16:5019/114简支变连续16:5020/114逐跨施工16:5021/11416:5022/11416:5023/114悬臂施工16:5024/114悬臂施工16:5025/11416:5026/11416:5027/11416:5028/11416:5029/114第五节横梁内力计算第六节主梁变形计算挠度验算与预拱度短期挠度：可变荷载挠度长期挠度：永久作用挠度—反向挠度(预拱度)抵消预拱度：自重+1/2可变荷载频遇值第七节简支梁桥施工简介常用方法：就地浇筑：支架、支模、钢筋成型、浇注与振捣砼、养护与拆模预制安装：预应力砼梁张拉工艺(先张法、后张法)、构件运输与吊装小节16:5030/114小结第四章连续梁设计与计算体系与构造特点跨径—等跨、不等跨0.5-0.8。。。截面—板式、肋梁式、箱式。。。梁高—等高、变高。。。板厚、配筋常用施工方法满堂支架、简支变连续、逐跨、顶推和悬臂施工16:5031/11416:5032/11416:5033/11416:5034/11416:5035/11416:5036/114(1)逐孔(跨)施工法—落地支架施工、移动模架施工落地支架施工基本砼简支梁就地浇筑法注意支架不均匀沉降混凝土收缩开裂需合理设置分缝第二节连续梁桥常用施工方法16:5037/114移动模架施工(P238)—接头设在弯矩最小处(或离桥墩l/5)第二节连续梁桥常用施工方法16:5038/114(2)节段施工法—悬臂浇筑、悬臂拼装悬臂浇筑(P239)以桥墩为中心，用挂蓝对称向两岸节段浇筑混凝土达到强度后张拉预应力筋，顺移动挂蓝第二节连续梁桥常用施工方法16:5039/114悬臂拼装预置梁段吊装梁段施加预应力机具(P239)移动式吊车桁架式吊车缆式起重机汽车吊浮吊等第二节连续梁桥常用施工方法16:5040/114墩梁临时固结第二节连续梁桥常用施工方法16:5041/114(3)顶推施工法∣单向单点双向单点第二节连续梁桥常用施工方法16:5042/114(3)顶推施工法∣单向单点双向单点第二节连续梁桥常用施工方法16:5043/114一、恒载内力必须考虑施工过程中的体系转换，不同的荷载作用在不同的体系上1、满堂支架现浇施工—所有恒载直接作用在连续梁上2、简支变连续施工—一期恒载作用在简支梁上，二期恒载作用在连续梁上3、逐跨施工—主梁自重内力图，应由各施工阶段时的自重内力图迭加而成第三节连续梁桥内力计算16:5044/11416:5045/11416:5046/114一、恒载内力4、顶推施工顶推过程中，梁体内力不断发生改变，梁段各截面在经过支点时要承受负弯矩，在经过跨中区段时产生正弯矩施工阶段的内力状态与使用阶段的内力状态不一致，施工过程中不断变化的主梁自重内力比最终结构体系更不利配筋必须满足施工阶段内力包络图第三节连续梁桥内力计算16:5047/114一、恒载内力4、顶推施工最大负弯矩—与导梁刚度及重量有关导梁刚接近前方支点最不利位置在顶推连续梁的首部第三节连续梁桥内力计算连续梁自重内力包络图16:5048/114一、恒载内力4、顶推施工主梁最大正弯矩发生在导梁刚顶出支点外时第三节连续梁桥内力计算16:5049/114一、恒载内力4、顶推施工主梁最大负弯矩发生在导梁刚接近前方支点第三节连续梁桥内力计算16:5050/114一、恒载内力5、平衡悬臂施工分清荷载作用的结构体现约束条件的转换主梁自重内力图，应由各施工阶段时的自重内力图迭加而成第三节连续梁桥内力计算16:5051/114(b)1、2号墩最大悬臂状态(c)边跨合龙段影响内力图(d)拆1、2号墩临时固结，等效于施加反向力(e)中跨现浇合龙段自重由吊杆传至悬臂梁(f)拆掉吊杆，跨中形成连续体系等效于反向加载第三节连续梁桥内力计算16:5052/114二、活载内力1、纵向—某些截面可能出现正负最不利弯矩，必须用影响线加载2、横向箱梁—专门分析多梁式—横向分布系数计算，等刚度法第三节连续梁桥内力计算三、超静定次内力计算1、产生原因—结构因各种原因产生变形，在多余约束处将产生约束力，引起结构附加内力(或称二次力)2、连续梁产生次内力的外界原因预应力墩台基础沉降温度变形徐变与收缩16:5053/114四、变形计算必须考虑施工过程中的体系转换，不同的荷载作用在不同的体系上根据恒载及活载变形设置预拱度—大跨径时必须专门研究—大跨径桥梁施工控制预拱度设置原则：某节点预拱度=－（所有在该节点出现的荷载或体系转换产生的位移）第三节连续梁桥内力计算16:5054/114第四节连续梁桥次内力次内力—超静定预应力混凝土在各种强迫变形(例如预应力、徐变、收缩、温度及基础沉降等)而在多余约束处产生的附加内力，统称为次内力或二次内力预应力次内力徐变、收缩次内力基础沉降引起的次内力温度变化引起的次内力16:5055/114第四节连续梁桥次内力预应力次内力存在预加力Ny，在多余约束的影响下，产生约束反力并形成次内力矩M’16:5056/114徐变、收缩次内力徐变变形—在长期持续荷载作用下，混凝土弹性变形后随时间增长而持续产生的那部分变形量徐变应变—单位长度的徐变变形量(滞后弹性应变和不可恢复的附加应变即屈服应变)瞬时应变—单位长度的弹性变形量徐变系数—徐变应变与瞬时应变的比值(老化、先天和混合理论)徐变与应力性质和大小、加载时混凝土龄期及荷载持续时间有密切关系收缩、徐变与材料、配合比、温度、湿度、截面形式、养护条件、龄期有关第四节连续梁桥次内力16:5057/114收缩徐变的影响结构在受压区的徐变和收缩会增大挠度徐变会增大偏压柱的弯曲，由此增大初始偏心，降低其承载能力徐变和收缩会导致预应力的损失徐变将导致截面上应力重分布对于超静定结构，混凝土徐变将导致结构内力重分布，即引起结构的徐变次内力混凝土收缩会使较厚构件的表面开裂第四节连续梁桥次内力16:5058/114计算徐变变形时次内力为未知数，必须通过变形协调条件计算计算有两种思路：微分平衡、积分平衡收缩次内力：等效降温法第四节连续梁桥次内力基础沉降次内力次内力计算—《结构力学》沉降量计算方法—《地基与基础》《公路桥涵地基与基础设计规范》16:5059/114温度次内力温度变化对结构的影响产生的原因：常年温差、日照、砼水化热常年温差：构件的伸长、缩短；连续梁—设伸缩缝拱桥、刚构桥—结构次内力日照温差：构件弯曲—结构次内力；线性温度场—次内力非线性温度场—次内力、自应力第四节连续梁桥次内力16:5060/114温度次内力线性温度梯度对结构的影响第四节连续梁桥次内力16:5061/114温度次内力非线性温度梯度对结构的影响第四节连续梁桥次内力16:5062/114温度次内力——各国规范温度梯度场温度自应力—结构在非线性温度梯度影响下产生挠曲变形时，因要服从平截面假定，致使截面内各纤维层的变形不协调而相互约束，从而在整个截面内产生一组自相平衡的应力第四节连续梁桥次内力日照温差16:5063/114温度次内力我国规范温度梯度场(组合截面)第四节连续梁桥次内力16:5064/114一、简支变连续施工连续梁桥美国SidneyLanierBridge引桥跨径：120-foot，180-foot截面：T梁，梁高90inches预应力：裸梁采用先张法预应力二期恒载采用钢绞线12股连接采用粗钢筋附：连续梁示例16:5065/11416:5066/114主梁预制附：连续梁示例16:5067/114主梁吊装—梁重116吨附：连续梁示例16:5068/114后期预应力钢筋张拉附：连续梁示例16:5069/11416:5070/114桥面浇筑附：连续梁示例16:5071/11416:5072/114二、移动模架施工连续梁桥南京长江二桥北引桥跨径：16×30m+5×50m截面：箱梁，梁高1.5m，2.5m预应力：双向预应力体系主梁配纵向预应力筋桥面板配横向预应力筋附：连续梁示例16:5073/114跨径布置附：连续梁示例3200/2147550236.32506030304013020602%7514753200/275401503030202502%34203200/2147550134.54030303013015020502%7514753200/2754015020322%20150303050m跨径连续梁截面30m跨径连续梁截面16:5074/114滑移模架系统施工技术滑模主要部件：主梁鼻梁牛腿与滑移小车横梁及外模板内模板及内模小车液压装置附：连续梁示例16:5075/11416:5076/11416:5077/11416:5078/114三、悬臂浇筑施工连续梁桥南京长江二桥北汊桥跨径：90m+3165m+90m截面：箱梁梁高：根部8.8m，跨中3.0m预应力：三向预应力体系主梁配纵向预应力筋，钢绞线桥面板配横向预应力筋，钢绞线腹板配竖向预应力筋，精轧螺纹钢附：连续梁示例16:5079/11416:5080/11416:5081/11416:5082/11416:5083/11