任务5简支梁桥的构造.ppt

简支梁桥的构造 简支梁桥的构造 在现代钢筋混凝土桥梁中最常用的是梁桥 因为简支梁是静定结构 受力明确 具有构造简单 施工方便 不受地基条件的影响 易设计成系列化和标准化 有利于在工厂内或工地上广泛采用工业化施工 组织大规模预制 生产各种标准跨径的装配式结构等优点 因而适宜在地基较差的桥位上建桥 并且是梁桥中应用最早 使用最广泛的一种桥型 梁桥的基本组成 从图中可见 桥梁一般由以下几部分组成 梁桥的基本组成桥跨结构 又称桥孔结构 上部结构 是路线遇到障碍 如河流 山谷等 而中断时 跨越障碍的建筑物 它的作用是承受车辆荷载 并通过支座将荷载传给墩台 支座系统 它支承上部结构并传递荷载于桥梁墩台上 它应保证上部结构在荷载 温度变化或其他因素作用下所预计的位移功能 作用 支承上部结构并传递荷载于桥梁墩台 梁桥的基本组成下部结构 是指桥梁结构中设置在地基上用以支承桥跨结构 将其荷载传递至地基的结构部分 一般包括桥墩 桥台及墩台基础 桥墩 连接相邻桥跨的建筑物 称作桥墩 其作用是支承桥跨结构 桥台 修建在桥梁两端连接路堤与桥跨并支承上部结构的建筑物称作桥台 其作用是将结构重力和车辆荷载传给基础 抵御路堤的土压力 为保护桥台和路堤填土 桥台两侧常做一些防护和导流工程 墩台基础 承受由上部结构及墩 台传递的全部荷载 并将荷载传递至地基的结构部分 基础工程在整个桥梁工程施工中是隐蔽部位 而且是常常需要在水中施工 因而遇到的问题也很复杂 简支梁桥均布载荷下受力图示 简支梁桥受力过程模拟 简支梁桥受弯示意图 概述 梁桥 结构在垂直荷载作用下 支座只能产生垂直反力的无推力梁式体系的桥梁 梁桥主要包括钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥 钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥具有能就地取材 工业化施工 耐久性好 适应性强 整体性好以及美观等许多优点 被广泛用于中小跨径的公路 铁路及城市桥梁中 桥梁工程 桥梁工程 预应力混凝土梁桥 混凝土受预压程度 全预应力 部分应力 承重结构的静力体系 简支梁桥 连续体系梁桥 悬臂体系梁桥 梁式桥的基本体系 桥梁工程 钢筋混凝土预应力混凝土梁式桥 承重结构横截面形式 板桥 肋梁桥 箱形梁桥 按施工方法 整体浇注式梁桥 预制装配式梁桥两类 板桥横截面图 异形板横截面图 肋板式梁桥横截面图 箱型梁桥横截面图 桥梁工程 5 1钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥的一般特点 5 1 1钢筋混凝土梁桥的一般特点 钢筋混凝土梁桥为钢筋混凝土结构类型梁桥优点混凝土骨料可以就地取材 成本相对较低 耐久性好 养护维修费用少 材料可塑性 可模性强 可按照设计要求制造 装配式结构工业化程度高 既能加快施工进度又能提高工程质量 结构整体性好 刚度大 变形小 桥梁工程 缺点由于高强度混凝土拉应力提高不明显 裂缝宽度的限制使钢筋的拉应力或应变受到了制约 从而限制了高强度材料性能的发挥 无法利用高强度材料来解决结构自重大 跨越能力低等问题 自重占全部设计荷载的30 60 并随着跨径的增大而增大 因而限制了其跨越能力的提高 施工工期长 支架及模板用量大 周转期长 施工受季节影响较大 施工比较困难 钢筋混凝土简支梁桥经济上合理的最大跨径为20m左右 悬臂梁桥和连续梁桥适宜的最大跨径约在60 70m以下 桥梁工程 5 1钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥的一般特点 5 1 2预应力混凝土梁式桥的一般特点 预应力混凝土是一种预先储存了足够压力的新型混凝土材料 预应力混凝土通过张拉预应力筋 使受拉区预先储备一定数值的压应力 当外荷载作用时 混凝土可不出现拉应力或不出现超过某个限值的拉应力 对混凝土施加预压力的高强度钢筋 或称力筋 即是加力工具 又是抵抗构件内力的受力钢筋 由于混凝土随时间而产生的收缩和徐变作用会导致预应力大量损失 故应采用高强材料使预应力混凝土结构获得良好的使用效果 桥梁工程 预应力混凝土梁式桥除了具有钢筋混凝土梁桥的所有优点外 还具有以下重要特点 1 充分利用高强材料 高强混凝土 高强钢筋 减小了构件截面 增大跨越能力 并扩大了混凝土结构的适用范围 2 节省用钢量 与钢筋混凝土梁桥相比 可节省30 40 的钢材 并且跨径越大 节省越多 3 消除或减少截面裂缝 显著减小建筑高度 扩大了对多种桥型的适应性 并提高了结构的耐久性 4 预应力技术的运用 扩展了桥梁的施工方法 为现代预制装配式结构提供了最有效的接合和拼装手段 根据需要 可以在纵向 横向和竖向等施加预应力 使装配式结构集成理想的整体 这就扩大了装配式桥梁的使用范围 桥梁工程 注意 我国 桥规 JTGD60 2004 明确指出 预应力混凝土梁式桥的跨径不宜大于50m 作为预应力筋不但需要优质高强钢材 还要保证高强度混凝土的施工质量 同时需要有一整套专门的预应力张拉设备和材质好 制作精度高的锚具 并且要掌握较复杂的施工工艺 桥梁工程 5 2梁式桥的主要类型及其适用情况 按承重结构的静力体系划分 连续体系桥梁 悬臂梁桥 简支梁桥 钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥的构造类型多种多样 桥梁工程 板桥 板桥的承重结构就是矩形截面的钢筋混凝土或预应力混凝土板 它构造简单 受力明确 施工方便 建筑高度小 桥下净空大 能够满足城市跨线桥跨度的要求 且造型美观 是现代城市高架桥经常采用的截面形式 从力学性能上分析板桥大多为小跨径简支梁桥 板桥可以做成实心板也可以做成空心板 根据其截面形式和施工方法也可划分为 整体式矩形实心板 装配式实心板 装配式空心板 装配整体组合式板 异形板 复杂 桥梁工程 肋梁桥 肋梁桥 其承重结构横截面为肋形结构的梁桥 肋梁桥的梁肋 又称腹板 与顶部的钢筋混凝土桥面板结合在一起共同作为承重结构 并且肋与肋之间处于受拉区域的钢筋混凝土大多被挖空 这样 既不影响主梁的抗弯能力 也能满足抗剪要求 同时也显著减轻了主梁自重 桥梁工程 仅承受正弯矩作用的简支梁桥 既能充分利用扩展的混凝土桥面板的抗压能力 又能有效的发挥集中布置在梁肋下部的受力钢筋的抗拉作用 从而使结构构造与受力性能达到较理想的配合 因此与板桥相比 肋梁桥具有更大抵抗荷载弯矩能力 肋梁桥的横截面有三种基本类型 形 T形和I形 用焊接钢板连接的装配式T型梁桥 桥梁工程 箱形梁桥 箱形梁桥 横截面呈一个或几个封闭箱形的梁桥 箱形截面有单箱单室 单箱双室或多室 除梁肋和上部翼缘板外 在底部还有扩展的底板 因此能提供足够混凝土受压区承受负弯距的作用 同时在一定的截面面积下能获得较大的抗弯惯距 而且抗扭刚度也特别大 偏心活载作用下各梁肋受力比较均匀 因此 箱形截面能适用于跨径较大的悬臂梁桥和连续梁桥 也能用来修建全截面均参与受力的预应力混凝土简支梁桥 桥梁工程 简支梁桥 简支梁桥是梁式桥中应用最早 使用最广泛的一种桥型 它构造简单 施工方便 最易设计为标准跨径的装配式结构 其跨中正弯矩较大 跨越能力差 简支梁桥是静定结构 结构内力不受地基变形等的影响 因此对地基要求不高 能在地基较差的桥位上建设 简支梁的设计主要受跨中正弯矩的控制 适用于较小跨径 经济合理的常用跨径在20m以下 如采用预应力混凝土结构 可提高简支梁的跨越能力 桥梁工程 悬臂梁桥 悬臂梁桥 将简支梁梁体加长 并越过支点 其中 仅梁的一端悬出称为单悬臂梁 两端均悬出的称为双悬臂梁 悬臂梁利用悬出支点以外的伸臂 使支点产生负弯矩对主跨跨中正弯矩产生有利的卸载作用 使跨中正弯矩大大减小 减少跨内主梁高度 降低材料用量 比较经济 桥梁工程 T形刚构桥是一种具有悬臂受力特点的梁式桥 预应力混凝土T形刚构分为跨中带剪力铰和跨中设挂梁两种基本类型 带饺的T形刚构桥它的上部结构全部是悬臂部分 相邻两悬臂通过剪力铰相连接 带挂梁的T型刚构是静定结构 钢筋混凝土T型刚构常用跨径在40 50m左右 预应力T型刚构的常用跨径为60 200m左右 桥梁工程 连续体系梁桥将简支梁梁体在支点上连续而成连续梁桥 连续梁中间墩上也只需设置 个支座 而在相邻两联连续梁的桥墩上仍需设置两个支座 连续梁中正弯矩显著减少 而且其弯矩分布比较合理 连续梁桥的突出优点是 结构刚度大 变形小 动力性能好 主梁变形挠曲线平缓 有利于高速行车 预应力混凝土连续梁桥是超静定结构 对桥基的要求较高 连续 刚构桥是预应力混凝土梁式桥型之一 它综合了连续梁和T型刚构桥的受力特点 将主梁做成连续梁体与薄壁墩固结面成 其除保持了连续梁的各种优点外 墩梁固接节省了大型支座的昂贵费用 减少了墩及基础的工程量 并改善了结构在水平荷载 例如地震荷载 作用下的受力性能 目前世界上连续梁体系梁桥中较大跨径的梁桥基本上都是采用了该类桥型 悬臂梁桥 桥梁工程 5 3支座的类型和构造 钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥在桥跨结构和墩台之间均须设置支座 桥梁支座是连接桥梁上部结构和下部结构的重要结构构件 它能将桥梁上部结构的反力和变形 位移和转角 可靠地传递给桥梁下部结构 从而使结构的实际受力情况与计算的理论图示相符合 受力特性 活动支座 活动方式 固定支座 梁式支座 滚动支座 滑动支座 摆动支座 目前常用的 板式橡胶支座 减隔震支座 盆式橡胶支座 球型钢支座 桥梁工程 小结 钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥 在桥梁工程中占有重要地位 至今为止绝大多数中小跨径桥梁都属于钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥 钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥按施工方法分类 可以分为整体浇注式梁桥和预制装配式梁桥 钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥按承重结构静力体系分类 可分为简支梁桥 悬臂体系梁桥 按承重结构横截面形式分类 可分为板桥 肋梁桥和箱型梁桥 思考题与习题 一 名词解释梁桥 是指结构在垂直荷载作用下 支座只能产生垂直反力的无推力梁式体系的桥梁 支座 是连接桥梁上部结构和下部结构的重要结构构件 二 思考题1 简述钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土梁式桥的优缺点 钢筋混凝土梁桥 钢筋混凝土梁桥作为一种钢筋混凝土结构类型 它具有钢筋混凝土结构的一般特点 即 混凝土骨料可以就地取材 成本相对较低 耐久性好 养护维修费用少 材料可塑性 可模性强 可按照设计要求制造 装配式结构工业化程度高 既能加快施工进度又能提高工程质量 结构整体性好 刚度大 变形小等优点 钢筋混凝土梁桥也具有明显的不足之处 由于高强度混凝土拉应力提高不明显 裂缝宽度的限制使钢筋的拉应力或应变受到了制约 从而限制了高强度材料性能的发挥 无法利用高强度材料来解决结构自重大 跨越能力低等问题 就地浇筑的钢筋混凝土梁桥 施工工期长 支架及模板用量大 周转期长 施工受季节影响较大 在寒冷地区以及在雨季建造整体式钢筋混凝土梁桥时 施工比较困难 如果采用蒸汽养生以及防雨措施等则会显著增加造价 预应力混凝土梁式桥除了具有钢筋混凝土梁桥的所有优点外 还具有以下重要特点 1 充分利用高强材料 高强混凝土 高强钢筋 减小了构件截面 增大跨越能力 并扩大了混凝土结构的适用范围 2 节省用钢量 与钢筋混凝土梁桥相比 可节省30 40 的钢材 并且跨径越大 节省越多 3 消除或减少截面裂缝 显著减小建筑高度 扩大了对多种桥型的适应性 并提高了结构的耐久性 4 预应力技术的运用 扩展了桥梁的施工方法 为现代预制装配式结构提供了最有效的接合和拼装手段 根据需要 可以在纵向 横向和竖向等施加预应力 使装配式结构集成理想的整体 这就扩大了装配式桥梁的使用范围 2 梁桥的主要类型及适用情况是什么 一 按承重结构的截面形式划分 1 板桥实心板一般用于跨径为13m以下的板桥 可适用于各种线形复杂的桥梁 如斜 弯 坡 S形和喇叭形桥梁等 当板桥的跨径大于或等于13m时 通常把板做成横截面被挖空的空心板 从而减轻自重并提高了板桥的适用跨径 异形板截面 分别是现代城市高架桥经常采用的单波和双波式横截面的板桥 2 肋梁桥目前13m以上的小跨径和中等跨径的梁桥通常采用肋板式梁桥 我国使用最多的是装配式肋梁桥 装配式T形梁桥 3 箱形梁桥箱形截面能适用于跨径较大的悬臂梁桥和连续梁桥 也能用来修建全截面均参与受力的预应力混凝土简支梁桥 目前 已建成的跨径超过60m的预应力混凝土梁桥 其横截面大多为箱形截面 二 按承重结构的静力体系划分 1 简支梁桥简支梁的设计主要受跨中正弯矩的控制 适用于较小跨径 经济合理的常用跨径在20m以下 如采用预应力混凝土结构 可提高简支梁的跨越能力 我国预应力混凝土简支梁桥的常用跨径一般在50m以下 2 悬臂梁桥国内箱形薄壁钢筋混凝土悬臂梁桥最大跨径为55m 国外一般在70 80m以下 世界上预应力混凝土悬臂梁桥最大跨径为150m 一般在100m以下 钢筋混凝土T型刚构常用跨径在40 50m左右 预应力T型刚构的常用跨径为60 200m左右 3 连续体系梁桥钢筋混凝土连续梁桥同悬臂梁桥一样 因在施工上和使用上存在同样缺点而应用甚少 然而预应力混凝土连续梁桥却得到了广泛的应用 预应力混凝土连续梁桥的常用跨径范围为40 160m 最大跨径已达210m左右 钢筋混凝土简支梁截面形式 a 板式截面 b 形截面 c T形截面 T型梁示例 16mT形梁概图 板梁截面形式 整体式板桥的截面一般都设计成等厚的矩形截面如图a 有时为了减轻自重也可将受拉区稍加挖空做成矮肋式如图b 如图c所示为小跨径 L 8m 桥使用最广泛的装配式板桥 装配式板桥也可做成横截面被挖空的空心板桥如图d 如图e是一种装配 整体组合式板桥 节段式板梁 一般空心 空心板常用的截面形式 空心板纵向 横向分缝常见连接构造 T形梁效果图 T形梁的整体构造 T形梁截面型式 铁路T梁桥 公路T梁桥 T形梁纵向竖缝划分 应用最为普遍 在这种结构中 作为主要承重构件的各根主梁 包括相应行车道板 都是整体预制的 接头和接缝仅布置在次要构件 横隔梁 板 和行车道板内 这种划分方法使主梁受力可靠 施工也方便 T形梁纵向水平缝划分 用纵向水平缝将桥梁的全部梁肋与板分割开来 再借助纵横向的竖缝将板划分成平面呈矩形的预制构件 施工时先架设梁肋 再安装预制板 最后在接缝内或连同在板上现浇一部分混凝土使结构连成整体 纵缝 水平缝 箱形截面简支梁 形式有单箱单室 单箱多室 分离多箱整体性能好 抗扭惯矩大上下缘均可受压适合中等 30m 以上跨径桥梁常用于公路简支桥梁 箱形梁截面型式 公路桥 铁路桥 简支箱梁桥