桥梁工程第3章--梁式桥梁的构造与设计课件

第3章 梁式桥梁的构造与设计3.1 梁式桥梁的组成与设计3.1.1 梁式桥梁的受力特点3.1.2 梁桥的基本组成3.1.3 梁桥的基本类型(1)按承重结构的截面形式划分1)板桥2)肋板式梁桥3)箱形梁桥图3.1 梁桥受弯示意图图3.2 板桥横截面图3.3 肋板式梁桥横截面图3.4 箱形梁桥横截面(2)按承重结构的静力体系划分1)简支梁桥2)悬臂梁桥3)连续梁桥4)T形刚构桥5)连续-刚构桥图3.5 梁式桥各种体系3.2 简支板桥3.2.1 整体式板桥的构造3.2.2 装配式板桥的构造(1)矩形实心板桥(2)空心矩形板桥(3)装配式板的横向联结1)企口混凝土铰联结2)钢板联结3.2.3 装配整体式组合板桥的构造图3.6 板桥横截面图3.7 整体式板桥构造图3.8 跨径6.0m装配式矩形板桥构造图3.9 空心板截面形式图3.10 装配式预应力混凝土空心板的构造图3.11 企口式混凝土铰图3.12 钢板联结构造图3.13 装配整体式组合板桥3.3 简支梁桥3.3.1 装配式钢筋混凝土简支梁桥(1)构造布置1)主梁布置2)横隔梁布置(2)截面尺寸1)主梁梁肋尺寸2)横隔梁尺寸3)主梁翼板尺寸图3.14 装配式T形简支梁桥概貌图3.15 装配式T梁纵横截面(标准跨径为20m)图3.16 钢筋混凝土铺装层构造(3)主梁钢筋构造1)一般构造2)主梁钢筋构造实例介绍标准跨径为20m的装配式T形梁的钢筋构造实例(图3.22)，主梁和横隔梁的布置以及主要尺寸见图3.15。(4)装配式主梁的联结构造图3.17 梁端主钢筋的锚固图3.18 混凝土保护层的厚度图3.19 焊接钢筋骨架焊缝尺寸图(图中尺寸为双面焊缝，单面焊缝应加倍)图3.20 T梁的钢筋布置图3.21 净距10m装配式T梁梁端加强钢筋网的布置图3.22 标准跨径为20m的装配式T梁配筋图图3.23 中主梁横隔梁构造(主梁跨径20m)图3.24 横隔梁接头构造图3.25a)螺栓接头；b)扣环接头图3.26 主梁翼板连接构造3.3.2 装配式预应力混凝土简支梁桥(1)构造布置(2)截面尺寸1)截面效率指标内力的平衡式：设截面效率指标图3.27 跨径30m预应力混凝土T梁的构造布置图3.28 鱼腹形梁的构造布置图3.29 截面特性图3.30 预应力混凝土简支梁的应力状态2)主梁高度与细部尺寸预应力混凝土简支梁桥的主梁高度，按截面形式、主梁片数及建筑高度要求，可在较大范围内变化。为适应预应力筋布置的要求，T梁的下缘一般要扩大成马蹄形。(3)装配式预应力混凝土梁的配筋特点1)纵向预应力筋布置图3.31 简支梁纵向预应力筋布置图式索界图减余剪力图2)纵向预应力筋的锚固先张法的锚固后张法的锚固其他钢筋的布置(4)装配式预应力混凝土梁的构造示例图3.41为标准跨径为30m的装配式预应力混凝土简支梁标准设计的构造。此梁的全长为29.96m，计算跨径为29.16m。设计荷载为汽车20级，验算荷载为挂车100。梁肋中心距为标准尺寸1.60m。在横截面上，可以用57片主梁来构成净7、净9并附不同人行道宽度的桥面净空。图3.32 索界图图3.33 减余剪力图图3.34 先张法中预应力钢丝端段的应力传布图3.35 钢丝锚结图3.36 锚具底下的混凝土劈裂力图3.37 梁端的垫板和加强钢筋网图3.38 预制钢筋混凝土和叉形钢筋网图3.39 横截面内钢筋布置图3.40 无预应力纵向受力钢筋（虚线）的布置图3.41图3.42所示为一构造实例，就是我国河南洛阳黄河公路大桥所采用墩中心距为51.05m的后张法预应力混凝土T梁桥。梁的计算跨径为50m，全长为51m。载重为汽车20级，挂车100，全桥有67孔，桥面净空为净9+21.0m人行道，每孔上部结构由5片大梁组成，梁中心距为 2.30m。图3.42 跨径50m后张结预应力混凝土T梁桥构造图3.4 悬臂梁桥3.4.1 悬臂梁桥的受力特点3.4.2 悬臂梁桥的构造(1)钢筋混凝土悬臂梁桥(2)预应力混凝土悬臂梁桥(3)截面形式及配筋特点3.4.3 牛腿构造图3.43 恒载弯矩比较图图3.44 钢筋混凝土悬臂梁桥的立面布置及主要尺寸图3.45 箱形截面形式图3.46 悬臂梁桥变截面主梁构造图3.47 牛腿的应力迹线和配筋3.5 连续梁桥3.5.1 结构类型3.5.2 横截面形式及主要尺寸(1)钢筋混凝土连续梁桥钢筋混凝土连续梁桥横截面主要有板式和箱形截面。(2)预应力混凝土连续梁桥预应力混凝土连续梁桥的截面形式，除中等跨度的桥梁采用板式、T形梁式外，对大跨度连续梁桥和采用顶推法施工的连续梁桥，一般采用箱形截面。图3.48 预应力混凝土连续梁桥图3.49 三跨连续梁惯矩对内力的影响图3.50 典型截面形式（尺寸单位：cm）图3.51 南京大桥南路高架匝道桥横断面（尺寸单位：cm）图3.52 箱形截面形式3.5.3 纵向断面布置(1）钢筋混凝土连续梁桥跨径20m以内的连续梁桥可采用等截面形式，30m及以上的连续梁桥可采用变截面形式。梁的根部高度约为最大跨径的1/15，梁的跨中高度可按构造选用，一般为最大跨径的1/151/25。图3.53 梗腋形式(2)预应力连续梁桥预应力混凝土等高度连续梁的梁高约取跨径的1/161/26（顶推法施工时为1/121/16），支点腹板总厚度与行车道板宽度之比为1/161/21，支点处腹板厚度与梁高之比为1/121/16。变高度连续梁的跨中梁高与跨度之比为1/251/35。3.5.4 预应力筋布置图3.54 预应力混凝土连续梁配筋方式图3.55 悬臂施工的连续梁布束形式3.5.5 二次内力超静定预应力混凝土在各种内外因素的综合影响下，结构因受到强迫的挠曲变形或轴向伸缩变形，在结构多余约束处产生多余的约束力，从而引起结构附加内力，这部分附加内力统称为结构次内力(或称二次力)。3.5.6 构造示例云南六库怒江大桥为85m+154m+85m的预应力混凝土连续梁桥，全桥布置见图3.56，箱梁横截面尺寸见图3.56b)，采用悬臂浇注法施工，箱梁中设置了纵、横、竖三向预应力钢筋。图3.56 云南六库怒江大桥(尺寸单位：cm)3.6 预应力混凝土T形刚构桥3.6.1 结构类型3.6.2 构造特点与尺寸拟定(1)纵、横截面形式和主要尺寸预应力混凝土T形刚构桥受施工方法和受力性能要求，多采用箱形截面。(2)预应力筋的布置纵向预应力筋布置主要有明槽法和暗管法两种。图3.57 预应力混凝土T形刚构桥图3.58 箱形梁横截面 图3.59 分离式箱形截面图3.60 T构悬臂预应力筋布置示意图3.6.3 构造示例重庆长江大桥是一座带挂梁的预应力混凝土T形刚构桥，最大跨径为174m。设计标准：桥宽21m，其中行车道15m，两侧人行道各3m；设计荷载为汽20级，挂100及载重1 471kN平板车验算，人群荷载为3.43kN/m2。桥跨布置为86.5m4138m+156m+174m+104.5m，桥梁全长1 073m(图3.61)，是国内已建成的同类桥型中跨径最大的T形刚构桥。图3.61 重庆长江大桥总体布置(尺寸单位：cm)图3.62 T构结构尺寸图(尺寸单位：cm)3.7 预应力混凝土连续刚构桥3.7.1 连续刚构桥的受力特点连续刚构桥的受力特征与连续梁桥基本接近。由于薄壁桥墩参与受力，墩的高度对结构的受力有很大影响。3.7.2 构造特点3.7.3 总体布置与尺寸拟定(1)总体布置(2)主梁截面形式与尺寸拟定图3.63 连续刚构桥体系的受力特点图3.64 连续刚构桥图3.65 德国本道夫桥的总体布置(尺寸单位：cm)图3.66 东明黄河大桥(尺寸单位：cm)图3.67 固定跨长与端部固定的桥墩高度关系图3.68 不等高桥墩的连续刚构桥图3.69 变截面连续刚构根部梁高与最大跨径的关系图3.70 变截面连接刚构跨中梁高与最大跨径的关系3.7.4 桥墩构造3.7.5 构造示例广东虎门大桥位于广(州)深(圳)珠(海)高速公路上跨越珠江出海口的一座特大桥，由主跨888m的悬索桥和主跨270m的预应力混凝土连续刚构桥组成，后者称之为辅航道桥，是目前国内跨径最大的预应力连续刚构桥，桥跨布置为：50m+270m+150m，分上下行两座独立桥，如图3.74所示。设计标准为：汽超20，挂120；桥面净空：6车道，设中央分隔带，路缘带，紧急停车带，净宽30m；设计行车速度120km/h。全桥位于半径R=7 000m的平曲线上。图3.71 桥墩截面形式图3.72 墩梁连接处构造a)一道横隔板结构；b)两道横隔板结构图3.73 连续刚构双柱墩尺寸与跨径关系图(尺寸单位：m)