第六章-刚架桥

第六章刚架桥桥梁工程(一)概述桥跨结构(主梁)和墩台(支柱)整体相连的桥梁叫做刚架桥。由于梁与墩台之间采用刚结，在竖向荷载作用下，主梁端部将产生负弯矩，从而减小了主梁跨中的正弯矩，跨中截面尺寸可相应减小。支柱在竖向荷载作用下，除承受压力外还承受弯矩。柱脚处一般存在水平推力。第六章刚架桥桥梁工程刚架桥，一般都做成超静定结构，故在混凝土收缩、温度变化、桥台不均匀沉降和预加力等因素的影响和作用下，会产生附加内力。在施工过程中,当结构体系发生转换时，徐变也会引起附加内力。有时，这些内力可占整个内力的相当大的比例。刚架桥外形美观，结构尺寸小，桥下净空大，桥下视野开阔。适用于需要较大桥下净空和建筑高度受到限制的桥梁，如立交桥、高架桥。但墩梁连接构造复杂，柱脚有水平推力。第六章刚架桥桥梁工程•钢筋混凝土刚架桥混凝土用量小，钢筋的用量较大，且梁柱刚接处易开裂,所以钢筋混凝土刚架桥常用于中小跨度桥梁，而预应力混凝土刚架桥则常用于大跨度桥梁。中小跨径一般做成门式刚架桥或斜腿刚架形式,大跨度刚架结构常做成T型刚构和连续刚构形式。•刚架桥的施工常采用有支架现浇、悬臂施工或顶入施工法。第六章刚架桥桥梁工程(二)刚架桥的类型刚架桥的主要类型有：门式刚架桥、斜腿刚架桥、V形墩刚架桥、带铰的T形刚构桥、带挂孔的T形刚构桥、连续式连续刚构桥、分离式连续刚架桥等。1.门式刚架桥第六章刚架桥桥梁工程2.斜腿刚架桥第六章刚架桥桥梁工程3.V形墩刚架桥第六章刚架桥桥梁工程4.带铰的T形刚架桥第六章刚架桥桥梁工程5.带挂梁的T形刚架桥第六章刚架桥桥梁工程6.连续刚架桥第六章刚架桥桥梁工程7.分离式连续刚架桥第六章刚架桥桥梁工程1.上部结构连续长度有—定的限制，长度再增加时应改用连续刚构和连续梁组合体系。2.主墩的抗撞击的能力较弱。1.主墩无支座。2.施工体系转换方便。3.伸缩缝少，行车舒适。4.顺桥向抗弯刚度和横桥向抗扭刚度大，受力性能好。5.顺桥向抗推刚度小，对温变、混凝土收缩、徐变及地震影响均有利。连续刚构桥1.主墩有支座。2.施工时需墩梁固结，有体系转换。3.顺桥向抗弯刚度和横桥向抗扭刚度小，也不利于悬臂施工的横向抗风要求。1.伸缩缝少，行车舒适。2.滑动支座时连续长度可增长。3.滑动支座时温变、混凝土收缩、徐变产生的附加内力较小。4.有较好的抗震性能。连续梁桥1.伸缩缝多，行车不舒适。2.跨中可能产生较大挠度。3.顺桥向抗弯刚度和横桥向抗扭刚度小，不利于悬臂施工的横向抗风要求。1.主墩无支座。2.施工无体系转换。3.带挂孔T构为静定结构，因此温变、混凝土收缩、徐变不产生附加内力。T形刚构桥缺点优点桥型T构、连续梁桥和连续刚构桥的对比第六章刚架桥桥梁工程(三)刚构桥的构造刚架桥的桥面系统构造与其它桥型没有什么区别，都是由桥面铺装、防水排水系统、人行道(或安全带)、缘石、栏杆、照明灯柱和伸缩缝等组成。但刚架桥的主梁、节点、铰支座及墩柱构造，以及T形刚构桥和连续刚构桥的构造均有其独特的构造特点。第六章刚架桥桥梁工程主梁刚架桥主梁截面形状与梁式桥相同，可以做成板式截面、肋板式截面和箱形截面。主梁在纵桥向可做成等截面、等高变截面、变高度截面三种形式。变高度主梁底部的线形可以是曲线形、折线形、曲线加直线形等，具体应根据主梁内力的分布情况，按等强度原则选定。1.刚架桥一般构造第六章刚架桥桥梁工程节点构造刚架桥的节点是指主梁和立柱的连接处，也称为隅节点。该节点的刚度要求很高，以保证主梁和立柱的刚性连接。隅节点处梁的截面和立柱的截面承受很大的负弯矩，所以节点内缘混凝土承受很高的压应力，而外缘的拉应力则由钢筋承担。铰支座的构造刚架桥特别是斜腿刚架桥，其支腿与基础连接处通常做成铰支座，按所用的材料一般分为：铅板铰、钢铰和混凝土铰。墩柱的构造刚架桥的墩柱有薄壁式和立柱式。第六章刚架桥桥梁工程桥墩外形对高墩大跨度刚架桥通常采用竖直单薄壁墩或者竖直双薄壁墩，而高度较低的中小跨度刚架桥，特别是城市立交桥和风景区的公路刚架桥则经常采用V形、X形及Y形桥墩。2.T形刚构桥布置一般情况下中孔按等跨布置，边孔跨径比中孔稍小，其挂梁长度,两侧边孔跨径=(0.75～0.85)；挂梁高度h=(1/16～1/18)，T构根部高度=(1.8~2.0)h。llg)6.0~5.0(=1lll第六章刚架桥桥梁工程3.连续刚构桥布置连续刚构桥箱梁根部的高跨比为1/15~1/20.6，其中大部分为1/18左右，近年来已有一些桥达到甚至低于1/20。主跨中部箱梁的高跨比为1/46.3~1/81，其中大部分1/54~1/60，并有下降的趋势。我国最小为南澳跨海大桥的1/73.7。第六章刚架桥桥梁工程(四)刚架桥的设计计算要点1.刚架桥的主要尺寸主梁的尺寸①主梁的跨度：刚架桥两端悬臂长为中跨跨度的0.2~0.5倍。悬臂加长，端支柱弯矩可减小，跨中正弯矩也可减小，但主梁弯矩变化较大。三跨连续刚架桥，边跨一般为中跨的0.7倍或相等，特殊情况下，边跨可仅为中跨的0.5倍左右。②主梁高度：在大跨度预应力混凝土刚架桥中，主梁高度为其跨度的1/30~1/40左右，当采用变高度梁时，端部梁高为跨中梁高的1.2~2.5倍，甚至更高。第六章刚架桥桥梁工程支柱和墩身的尺寸①墩柱高度主要由桥梁建筑高度、桥下净空高度、端部梁厚度等决定，斜柱的倾斜角一般在之间。②墩柱纵向的厚度可采用其高度的1/8~1/15，支柱较高时用较小的比值，较矮时则用较大的比值。③墩柱横桥向尺寸要求和立梁相配合，并考虑桥的横向刚度和稳定性。°°60~40桥梁横向宽度刚架桥横向宽度应根据道路等级、使用功能、主梁的截面形式等确定。第六章刚架桥桥梁工程2.刚架桥内力计算要点基本原则和假定①计算图式的轴线取支柱厚度的中分线和平分主梁跨中截面高度的水平线。对于截面高度或厚度变化较大的刚架桥，则以各截面高度中分点的连线作为计算图式的理论轴线。②计算截面包括全部混凝土截面(包括受拉区)，不考虑钢筋。对于T形和箱形截面，不论其顶板和底板厚度如何，均应全部计入计算截面。第六章刚架桥桥梁工程③计算变位时，一般可略去轴向力和剪力，仅计弯矩的影响。但在计算张拉力作用所产生的次内力时，则必须计入轴向力对变位的影响。刚架桥横向宽度应根据道路等级、使用功能、主梁的截面形式等确定。④当采用变截面的主梁和支柱时，如果在同一构件中最大截面惯性矩超过最小截面惯性矩的两倍时，则应考虑此项变化的影响。⑤在主梁与支柱相交接的区域，其截面惯性矩与其它地方相比要大得多，可视为趋于无限大，此区域的变形实际上非常之小，因此在计算内力时，可不考虑此区域变形的影响。第六章刚架桥桥梁工程⑥当刚架置于压缩性甚小的土壤中时，支柱底端可认为是固定的。若刚架置于中等坚实土壤时，则仅在下列情况下，支柱底端可认为是固定的：即由于基础有足够大的尺寸致使基础底面一边的土压应力与另一边之比不大于3倍时。⑦关于混凝土的弹性模量，根据现行规范规定，截面刚度按0.8计，其中惯性矩的计算规定如下：对于静定结构——不计混凝土受拉区，计入钢筋；对于超静定结构——包括全部混凝土截面，不计钢筋。hEIEhI第六章刚架桥桥梁工程竖直荷载作用下的内力计算有关刚架桥在竖直荷载作用下的内力计算(包括变截面门式刚架，斜腿刚架等)均可参阅有关的结构力学书籍或用现有的电算程序解决，目前一般按平面结构计算为多，但也可按空间结构进行分析。预应力作用产生次内力的计算混凝土的收缩和徐变产生次内力的计算温度变化产生次内力的计算墩台基础不均匀沉降产生次内力的计算