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同济桥梁总复习



《混凝土桥》 (上、下)教学目的

《混凝土桥》(上、下)课程基本要求:

《混凝土桥》是土木工程专业桥梁课群组的主要限定选修专业课,通过本课程的学习,要了 解桥梁设计的原则,掌握各种体系桥梁受力特点及结构计算的基本理论,结合课程设计与习题 加深对课堂理论教学内容的理解,培养动手能力。

1. 了解国内外桥梁发展的历史和现状及新型的桥梁体系,为近一步学习桥梁工程专业课打下基 础;

2. 了解中结构的安全、经济、适用、美观等基本原则之间的相互关系,学习正确处理桥梁规划 与设计的问题;

3. 掌握梁式体系和拱式体系桥梁的设计、计算、构造、施工的全部内容,掌握设计计算的基本 理论,了解大跨度桥梁,如斜拉桥的设计、计算特点;

4. 通过课程设计培养独立思考和动手能力

《桥梁施工技术》教学目的:

《桥梁施工技术》课程基本要求:

《桥梁施工》 是土木工程专业桥梁课群组的一门限定选修专业课。 通过学习学生应了解桥梁结构 常用的施工设备及施工方法, 并能将桥梁工程的设计理论与施工技术相结合, 提高全面分析问题 的能力。1.了解桥梁施工中的常用设备;

2.了解桥梁结构体系与所采用的施工方法之间的关系;

3.桥梁结构常用的施工方法和特点,各种施工方法的工艺流程;

4.了解桥梁基础的施工方法;

桥梁工程资料集>桥梁工程概论>桥梁分类

根据不同的分类标准可以对桥梁进行不同的划分,这些划分对理解整个桥梁体系是很有帮助 的,根据大纲要求,应对以下几种主要的划分方法有所了解,对按结构体系分类要进行重点的学 习和掌握。

按结构体系分类。 按跨径分类。

梁式桥、拱式桥、刚架桥、斜拉桥、悬索桥

特大桥、大桥、中桥、小桥 上承式桥、中承式桥、下承式桥、

按桥面位置分类。 按材料分类。

木桥、钢桥、圬工桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥。

按跨越方式分类。 按施工方法分类。

固定式桥、开启桥、浮桥、漫水桥 整体施工桥梁、节段施工桥梁

按结构体系分类是以桥梁结构的力学特征为基本着眼点,对桥梁进行分类,以利于把握各种 桥梁的基本特点, 也是桥梁工程学习的重点之一。 以主要的受力构件为基本依据, 可分为梁式桥、 拱式桥、刚架桥、斜拉桥、悬索桥五大类。

梁式桥 主梁为主要承重构件,受力特点为主梁受弯。主要材料为钢筋混凝土、预应力混凝土, 多用于中小跨径桥梁。简支梁桥合理最大跨径约 20 米,悬臂梁桥与连续梁桥合宜的最大跨径约 60-70 米。 优点:采用钢筋砼建造的梁桥能就地取材、工业化施工、耐久性好、适应性强、整体性好且美观; 这种桥型在设计理论及施工技术上都发展得比较成熟。 缺点:结构本身的自重大,约占全部设计荷载的 30%至 60%,且跨度越大其自重所占的比值更显 著增大,大大限制了其跨越能力。

拱式桥

拱肋为主要承重构件,受力特点为拱肋承压、支承处有水平推力。主要材料是圬工、钢

筋砼,适用范围视材料而定。跨径从几十米到三百多米都有,目前我国最大跨径钢筋砼拱桥为 170 米。 优点:跨越能力较大;与钢桥及钢筋砼梁桥相比,可以节省大量钢材和水泥;能耐久,且养护、 维修费用少;外型美观;构造较简单,有利于广泛采用。 缺点: 由于它是一种推力结构, 对地基要求较高; 对多孔连续拱桥, 为防止一孔破坏而影响全桥, 要采取特殊措施或设置单向推力墩以承受不平衡的推力,增加了工程造价;在平原区修拱桥,由 于建筑高度较大,使两头的接线工程和桥面纵坡量增大,对行车极为不利。

刚架桥是一种桥跨结构和吨台结构整体相连的桥梁, 支柱与主梁共同受力, 受力特点为支柱与主 梁刚性连接,在主梁端部产生负弯矩,减少了跨中截面正弯矩,而支座不仅提供竖向力还承受弯 矩。主要材料为钢筋砼,适宜于中小跨度,常用于需要较大的桥下净空和建筑高度受到限制的情 况,如立交桥、高架桥等。 优点:外形尺寸小,桥下净空大,桥下视野开阔,混凝土用量少。 缺点:基础造价较高,钢筋的用量较大,且为超静定结构,会产生次内力。

斜拉桥

梁、索、塔为主要承重构件,利用索塔上伸出的若干斜拉索在梁跨内增加了弹性支承,

减小了梁内弯矩而增大了跨径。受力特点为外荷载从梁传递到索,再到索塔。主要材料为预应力 钢索、混凝土、钢材。适宜于中等或大型桥梁。 优点:梁体尺寸较小,使桥梁的跨越能力增大;受桥下净空和桥面标高的限制小;抗风稳定性优 于悬索桥,且不需要集中锚锭构造;便于无支架施工。 缺点:由于是多次超静定结构,计算复杂;索与梁或塔的连接构造比较复杂;施工中高空作业较 多,且技术要求严格。

悬索桥

主缆为主要承重构件,受力特点为外荷载从梁经过系杆传递到主缆,再到两端锚锭。主

要材料为预应力钢索、混凝土、钢材,适宜于大型及超大型桥梁。 优点:由于主缆采用高强钢材,受力均匀,具有很大的跨越能力。 缺点:整体钢度小,抗风稳定性不佳;需要极大的两端锚锭,费用高,难度大。

按跨径分类是一种行业管理的手段,并不反映桥梁工程设计和施工的复杂性。以下是我国公 路工程技术标准(JTJ001-97)规定的按跨径划分桥梁的方法。

特大桥

桥梁总长 L≥500m,计算跨径 L0≥100m。

大桥

桥梁总长 100m≤L<500m, 计算跨径 40m≤L0<100m。

中桥

桥梁总长 30m<L<100m,计算跨径 20m≤L0<40m。

小桥

桥梁总长 8m≤L≤30m,计算跨径 5m≤L0<20m。

桥梁分类。多孔跨径总长 L(m)。单孔跨径(L0)

特大桥。L≥500m。L0≥100m 大桥。100m≤L<500m。40m≤L0<100m 中桥。30m<L<100m。20m≤L0<40m 小桥。8m≤L≤30m。5m≤L0<20m

按桥面位置分类,可分为上承式桥,下承式桥和中承式桥。

上承式桥

桥面布置在桥跨结构上面

下承式桥

桥面布置在桥跨结构下面

中承式桥

桥面布置在桥跨结构中间

按主要承重结构所用的材料来划分,有木桥、钢桥、圬工桥(包括砖、石、混凝土桥)、钢筋混凝 土桥和预应力钢筋混凝土桥。

木桥 用木料建造的桥梁。木桥的优点是可就地取材,构造简单,制造方便,小跨度多做成梁式桥, 大跨度可做成行架桥或拱桥。 其缺点是容易腐朽、养护费用大、消耗木材、且易引起火灾。多用于临时性桥梁或林区桥梁。 钢桥 桥跨结构用钢材建造的桥梁。钢材强度高,性能优越,表观密度与容许应力之比值小,故钢 桥跨越能力较大。钢桥的构件制 造最合适工业化,运输和安装均较为方便,架设工期较短,破坏后易修复和更换,但钢材易锈 蚀,养护困难。

圬工桥 用砖、石或素混凝土建造的桥。这种桥常作成以抗压为主的拱式结构,有砖拱桥、石拱桥和素混

凝土拱桥等。由于石料抗压强度高,且可就地取材,故在公路和铁路桥梁中,以石拱桥用的较多。

钢筋混凝土桥 又称普通钢筋混凝土桥。桥跨结构采用钢筋混凝土建造的桥梁。这种桥梁,沙石骨料可以就 地取材,维修简便,行车噪音 小,使用寿命长,并可采用工业化和机械化施工,与钢桥相比,钢材用量与养护费用均较少, 但自重大,对于特大跨度的桥 梁,在跨越能力与施工难易度和速度方面,常不及钢桥优越。

预应力钢筋混凝土桥 桥跨结构采用预应力混凝土建造的桥梁。这种桥梁,利用钢筋或钢丝(索)预张力的反力, 可使混凝土在受载前预先受压, 在运营阶段不出现拉应力(称全预应力混凝土),或有拉应力而未出现裂缝或控制裂缝在 容许宽度内(称部分预应力混凝 土)。其优点是:能合理利用高强度混凝土和高强度的钢材,从而可节约钢材,减轻结构 自重,增大桥梁的跨越能力;改善 了结构受拉区的工作状态,提高结构的抗裂性,从而可提高结构的刚度和耐久性;在使用 荷载阶段,具有较高的承载能力和 疲劳强度;可采用悬臂浇筑法或悬臂拼装法施工,不影响桥下通航或交通;便于装配式混 凝土结构的推广。它的不足之处是 施工工艺较复杂、质量要求较高和需要专门的设备。

按跨越方式分类,可分为固定式桥梁、开启桥、浮桥、 漫水桥等

固定式桥梁

指一经建成后各部分构件不再拆装或移动位置的桥梁;漫水桥,。

开启桥

指上部结构可以移动或转动的桥梁

浮桥

指用浮箱或船只等作为水中的浮动支墩, 在其上架设贯通的桥面系统以沟通两岸交通的架空 建筑物

漫水桥

又称过水桥,指洪水期间容许桥面漫水的桥梁

按施工方法分类,混凝土桥梁可分为整体式施工桥梁的和节段式施工桥梁。

整体式是在桥位上搭脚手架、立模板、然后现浇成为整体式的结构。

节段式

节段式是在工厂(或工场、桥头)预制成各种构件,然后运输、吊装就位、拼装成整体结构; 或在桥位上采用现代先进施工方法逐段现浇而成整体结构。用于大跨径预应力混凝土悬臂梁桥、 T 型刚构桥、连续梁桥、拱桥以及斜拉桥、悬索桥的施工。

上部结构由桥跨结构、支座系统组成。

桥跨结构

。或称桥孔结构,是桥梁中跨越桥孔的、支座以上的承重结构部分。按受力图示不同,分为梁
式、 拱式、 刚架和悬索等基本体系, 并由这些基本体系构成各种组合体系。 它包含主要承重结构、 纵横向联结系、拱上建筑、桥面构造和桥面铺装、排水防水系统,变形缝以及安全防护设施等部 分。

支座系统

。设置在桥梁上、下结构之间的传力和连接装置。其作用是把上部结构的各种荷载传递到墩台
上,并适应活载、温度变化、混凝土收缩和徐变等因素所产生的位移,使桥梁的实际受力情况符 合结构计算图示。一般分为固定支座和活动支座。

下部结构,由桥墩、桥台、墩台基础几部分组成。

桥墩、桥台

。是在河中或岸上支承两侧桥跨上部结构的建筑物。桥台设在两端,桥墩则在两桥台之间,见
下图。而桥台除此之外,还要与路堤衔接,并防止其滑塌。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

。保证桥梁墩台安全并将荷载传至地基的结构部分。



桥梁组成示意图

附属构件,主要包括伸缩缝、灯光照明、桥面铺装、排水防水系统、栏杆(或防撞栏杆)等几 部分。

伸缩缝

。在桥跨上部结构之间,或桥跨上部结构与桥台端墙之间,设有缝隙保证结构在各种因素作用
下的变位。为使桥面上行驶顺直,无任何颠动,此间要设置伸缩缝构造。特别是大桥或城市桥的 伸缩缝,不但要结构牢固,外观光洁,而且需要经常扫除深入伸缩缝中的垃圾泥土,以保证它的 功能作用。

灯光照明



现代城市中标志式的大跨桥梁都装置了多变幻的灯光照明,增添了城市中光彩夺目的晚景。

桥面铺装

。或称行车道铺装,铺装的平整、耐磨性、不翘壳、不渗水是保证行车舒适的关键。特别在钢
箱梁上铺设沥青路面的技术要求甚严。

排水防水系统

。应迅速排除桥面上积水,并使渗水可能降低至最小限度。此外,城市桥梁排水系统应保证桥
下无滴水和结构上的漏水现象。

栏杆(或防撞栏杆)

。它既是保证安全的构造措施,又是有利于观赏的最佳装饰件。



这类名词有计算跨径,桥梁全长,桥梁总长,净跨径,总跨径,设计水位,桥下净空高度,建

筑高度等。

计算跨径

。桥跨结构两支点间的距离 l,称为计算跨径。桥跨结构的力学计算是以计算跨径为准的。

桥梁全长



对于梁式桥而言,桥梁两个桥台侧墙或八字尾端间的距离 L,称为桥梁全长(无桥台的桥梁为桥

面系行车道长度)。

桥梁总长

。通常把两桥台台背前缘间距离 L1 称为桥梁总长。

净跨径

。设计洪水位线上相邻两桥墩(或桥台)的水平净距 l0 称为桥梁的净跨径。

总跨径

。各孔净跨径的总和,称为桥梁的总跨径。桥梁的总跨径反映它排泄洪水的能力。

设计水位

。相应于设计洪水频率的洪峰流量水位,即设计流量的水位,用标高表示设计水位的高低。

桥下净空高度

。设计洪水位或设计通航水位对桥跨结构最下缘的高差 H,称桥下净空高度。它不得小于因排洪
所要求的,以及对该河流通航所规定的净空高度。

建筑高度

。桥面对桥跨结构最低边缘的高差 h,称桥梁的建筑高度。桥梁的建筑高度不得大于它的容许建
筑高度,否则不能保证桥下的通航或排洪要求。

常用名词示意图



我国桥梁设计程序, 分为前期工作及设计阶段。 前期工作包括编制预可行性研究报告和可行性

研究报告。设计阶段按"三阶段设计"进行,即初步设计、技术设计与施工设计。

一、前期工作--预可行性研究报告和工程可行性研究报告的编制

。预可行性研究报告与可行性研究报告均属建设的前期工作。预可行性研究报告是在工程可行
的基础上,着重研究建设上的必要性和经济上的合理性;

。可行性研究报告则是在预可行性研究报告审批后,在必要性和合理性得到确认的基础上,着
重研究工程上的和投资上的可行性。

。这两个阶段的研究都是为科学地进行项目决策提供依据,避免盲目性及带来的严重后果。

。这两个阶段的文件应包括以下主要内容:
1、工程必要性论证,评估桥梁建设在国民经济中的作用。 2、工程可行性论证,首先是选择好桥位,其次是确定桥梁的建设规模,同时还要解决好桥梁与 河道、航运、 城市规划以及已有设施(通称"外部条件")的关系。 3、经济可行性论证,主要包括造价及回报问题和资金来源及偿还问题。?

二、设计阶段--初步设计、技术设计和施工设计(三阶段设计)



(1)初步设计

按照基本建设程序为使工程取得预期的经济效益或目的而编制的第一阶段设计工作文件。 该设计文件应 阐明拟建工程技术上的可行性和经济上的合理性,要对建设中的一切基本问题作

出初步确定。内容一般应包括: 设计依据、设计指导思想、建设规模、技术标准、设计方案、 主要工程数量和材料设备供应、征地拆迁面积、主 要技术经济指标、建设程序和期限、总概算 等方面的图纸和文字说明。该设计根据批准的计划任务书编制。

。(2)技术设计
技术设计是基本建设工程设计分为三阶段设计时的中间阶段的设计文件。它是在已批准的 初步设计的基础上,通过详细的调查、测量和计算而进行的。其内容主要为协调编制拟建工程中 有关工程项目的图纸、说明书和概算等。经过审批的技术设计文件,是进行施工图设计及订购各 种主要材料、设备的依据,且为基本建设拨款(或贷款)和对拨款的使用情况进行监督的基本文 件。

。(3)施工设计
又称为施工图设计,是设计部门根据鉴定批准的三阶段设计的的技术设计,或两阶段设计 的扩大初步设计或一阶段设计的设计任务书, 所编制的设计文件。 此文件应提供为施工所必须的 图纸、材料数量表及有关说明。与前一设计阶段比较,设计图的设计和绘制应有更加详细的、具 体的细部构造和尺寸、用料和设备等图纸的设计和计算工作,其主要内容有平面图、立面图、剖 面图及结构、构造的详图,工程设计计算书,工程数量表等。施工图设计一般应全面贯彻技术设 计或扩大初步设计的各项技术要求。除上级指定需要审查者外,一般均不需再审批,可直接交付 施工部门据以施工,设计部门必须保证设计文件质量。同时施工图文件也是安排材料和设备、加 工制造非标准设备、编制施工图预算和决算的依据。

三、三阶段设计、两阶段设计和一阶段设计

。(1)三阶段设计
一般用于大型、复杂的工程。铁路建设项目的设计工作,一般常采用三阶段设计。

。(2)两阶段设计
分为初步设计和施工设计两个阶段。其中初步设计又称为扩大初步设计。 公路、工业与民用房屋、 独立桥 涵和隧 道等建设项目的设计工作,通常采用这种设计 步骤。

。(3)一阶段设计
仅包括施工图设计一个阶段,一般实用于技术简单的中、小桥。



我国桥梁设计程序, 分为前期工作及设计阶段。 前期工作包括编制预可行性研究报告和可行性

研究报告。设计阶段按"三阶段设计"进行,即初步设计、技术设计与施工设计。

一、前期工作--预可行性研究报告和工程可行性研究报告的编制

。预可行性研究报告与可行性研究报告均属建设的前期工作。预可行性研究报告是在工程可行
的基础上,着重研究建设上的必要性和经济上的合理性;

。可行性研究报告则是在预可行性研究报告审批后,在必要性和合理性得到确认的基础上,着
重研究工程上的和投资上的可行性。

。这两个阶段的研究都是为科学地进行项目决策提供依据,避免盲目性及带来的严重后果。

。这两个阶段的文件应包括以下主要内容:
1、工程必要性论证,评估桥梁建设在国民经济中的作用。 2、工程可行性论证,首先是选择好桥位,其次是确定桥梁的建设规模,同时还要解决好桥梁与 河道、航运、 城市规划以及已有设施(通称"外部条件")的关系。 3、经济可行性论证,主要包括造价及回报问题和资金来源及偿还问题。?

二、设计阶段--初步设计、技术设计和施工设计(三阶段设计)



(1)初步设计

按照基本建设程序为使工程取得预期的经济效益或目的而编制的第一阶段设计工作文件。 该设计文件应 阐明拟建工程技术上的可行性和经济上的合理性,要对建设中的一切基本问题作 出初步确定。内容一般应包括: 设计依据、设计指导思想、建设规模、技术标准、设计方案、 主要工程数量和材料设备供应、征地拆迁面积、主 要技术经济指标、建设程序和期限、总概算 等方面的图纸和文字说明。该设计根据批准的计划任务书编制。

。(2)技术设计
技术设计是基本建设工程设计分为三阶段设计时的中间阶段的设计文件。它是在已批准的 初步设计的基础上,通过详细的调查、测量和计算而进行的。其内容主要为协调编制拟建工程中 有关工程项目的图纸、说明书和概算等。经过审批的技术设计文件,是进行施工图设计及订购各

种主要材料、设备的依据,且为基本建设拨款(或贷款)和对拨款的使用情况进行监督的基本文 件。

。(3)施工设计
又称为施工图设计,是设计部门根据鉴定批准的三阶段设计的的技术设计,或两阶段设计 的扩大初步设计或一阶段设计的设计任务书, 所编制的设计文件。 此文件应提供为施工所必须的 图纸、材料数量表及有关说明。与前一设计阶段比较,设计图的设计和绘制应有更加详细的、具 体的细部构造和尺寸、用料和设备等图纸的设计和计算工作,其主要内容有平面图、立面图、剖 面图及结构、构造的详图,工程设计计算书,工程数量表等。施工图设计一般应全面贯彻技术设 计或扩大初步设计的各项技术要求。除上级指定需要审查者外,一般均不需再审批,可直接交付 施工部门据以施工,设计部门必须保证设计文件质量。同时施工图文件也是安排材料和设备、加 工制造非标准设备、编制施工图预算和决算的依据。

三、三阶段设计、两阶段设计和一阶段设计

。(1)三阶段设计
一般用于大型、复杂的工程。铁路建设项目的设计工作,一般常采用三阶段设计。

。(2)两阶段设计
分为初步设计和施工设计两个阶段。其中初步设计又称为扩大初步设计。 公路、工业与民用房屋、 独立桥 涵和隧 道等建设项目的设计工作,通常采用这种设计 步骤。

。(3)一阶段设计
仅包括施工图设计一个阶段,一般实用于技术简单的中、小桥。



桥梁规划设计包括桥梁纵断面设计,横断面设计和平面布置。

一、桥梁纵断面设计 桥梁纵断面设计包括确定桥梁的总跨径、桥梁的分孔、桥梁的标高、桥上和桥头引道的纵 坡以及基础的埋置深度等。

。(一)桥梁总跨径的确定
桥梁的总跨径一般根据水文计算确定, 必须保证桥下有足够的排洪面积, 使河床不致遭受 过大的冲刷。在安全前提下,设计者应适当缩短桥梁的总长度,以节约总投资。由此可见,桥梁 的总跨径应根据具体情况经过全面分析后加以确定。

。(二)桥梁的分孔
根据通航要求、地理和地质情况,水文情况以及技术经济和美观的条件加以确定。但有时 各矛盾互相冲突,使其成为设计中最基本、最复杂的问题。 跨径越大、孔数越少,上部结构的造价就很高,墩台的造价就减少;反之,则上部结构的造 价降低,而墩台的造价将提高。最经济的分孔方式就是使上、下部结构的总造价趋于最低。

。(三)桥道标高的确定
对于跨河桥梁,桥道的标高应保证桥下排洪和通航的需要;对于跨线桥,则应确保桥下安 全行车。因此必须根据设计洪水位、桥下通航(或通车)净空等需要,结合桥型、跨径等一起考 虑,以确定合理的桥道标高。

二、桥梁横断面设计



桥梁横断面的设计取决于桥上交通需求, 主要内容是决定桥面的宽度和桥跨结构横截面的布

置。 桥面宽度决定于行车和行人的交通需要。 各级公路的桥面行车道净宽标准的一般规定见((公 路工程技术标准))第 6.0.4 条。桥上人行道和自行车道的设置,应根据实际需要而定。人行道的 宽度 0.75m 或 1m,一条自行车道的宽度为一米,当单独设置自行车道时,一般不应少于两条自 行车道的宽度。 下图所示为对于相同桥面净宽的上承式桥和下承式桥的横截面布置。 由于结构布置上的需要, 下承式桥承重结构的宽度 B 要比上承式桥的大,而其建筑高度 h 却比上承式桥的为小。





三、平面布置

桥梁的线形及桥头引道要保持平顺,使车辆能平稳的通过。高速公路和一级公路上的大、中 桥,以及各级公路上的小桥的线形及其与公路的衔接,应符合路线布设的规定。 二、三、四级公路上的大、中桥线形,一般为直线,如必须设成曲线时,其各项指标应符合 路线布设规定。 从桥梁本身的经济性和施工方便来说, 应尽可能避免桥梁与河流或与桥下路线斜交, 但对于一般 小桥,为了改善路线线型,或城市桥梁受原由街道的制约时,也允许修建斜交桥,斜度通常不宜 大于 45 度,在通航河流上则不宜大于 5 度。



我国的桥梁设计必须遵照适用、经济、安全和美观的基本原则。?

一、适用

。即要有足够的承载能力,能保证行车的畅通、舒适和安全;既满足当前的需要,又考虑今后
的发展;既满足交通运输本身的需要也要考虑到支援农业,满足农田排灌的需要;通航河流上的

桥梁, 应满足航运的要求; 靠近城市、 村镇、 铁路及水利设施的桥梁还应结合各有关方面的要求, 考虑综合利用。桥梁还应考虑在战时适应国防的要求。在特定地区,桥梁还应满足特定条件下的 特殊要求(如地震等)。

二、安全

。即桥梁的设计应满足施工和使用阶段的安全要求。

三、经济



桥梁设计必须经过技术经济比较,使桥梁在建造时消耗最少量的材料、工具和劳动力,在使用

期间养护维修费用最省,并且经久耐用。另一方面,桥梁设计还应满足快速施工的要求,缩短工 期不仅能降低施工费用,而且提早通车,在运输上带来很大的经济效益。因此结构形式要便于施 工和制造,能够采用先进的施工技术和施工机械,以便于加快施工速度,保证工程质量和施工安 全。

四、美观

。在适用、经济和安全的前提下,尽可能使桥梁具有优美的外形,并与周围的环境相协调,
这就是美观的要求。合理的轮廓是美观的主要因素。在城市和游览地区,要注意环保问题, 较多地考虑桥梁的建筑艺术。

桥梁设计荷载



确定结构计算模式、 选定荷载和结构分析计算是桥梁计算工作中的三个主要部分。 其中荷载

的种类、型式和大小选择是否恰当,关系到桥梁结构在它的有限寿命期限内的安全,也关系到桥 梁建设费用的合理投资。实际上,荷载分析是比结构分析更为重要的问题。随着科学技术的进步 和桥梁工程的发展,实际与可能作用在桥梁结构上的荷载越来越复杂。例如,对于大跨径桥梁结 构, 风载、 地震荷载的重要性愈显突出, 又如预应力混凝土桥梁结构, 近代各国规范都将预应力、 混凝土徐变与收缩的影响,温度变化的影响等都列入荷载看待。由于荷载种类、型式复杂化,在 桥梁设计中,考虑哪些荷载可能同时出现的组合也就复杂化了。 桥梁设计荷载又称计算荷载。在结构极限状态设计中,指荷载的标准值或代表值,与其分项 系数的乘积。

在本节中主要有以下内容:



荷载分类:主要分为永久荷载,可变荷载和偶然荷载。

。荷载组合:根据各种荷载的重要性,荷载的组合分为六类。

。荷载表: 对各种荷载的分类汇总。



确定结构计算模式、 选定荷载和结构分析计算是桥梁计算工作中的三个主要部分。 其中荷载的

种类、型式和大小选择是否恰当,关系到桥梁结构在它的有限寿命期限内的安全,也关系到桥梁 建设费用的合理投资。 荷载可以根据不同的观点分类,可以分为主要荷载、次要荷载及特殊荷载,前者为结构设计中必 须考虑的经常起作用的荷载; 次要荷载为设计结构主要部分时虽非经常起作用, 但在荷载组合时 必须考虑的荷载;特殊荷载则根据桥梁结构特性,建桥地点具体情况和施工方法等,是要特别加 以考虑的荷载。在我国现行的公路桥梁设计规范中(1985 年)荷载分为永久荷载、可变荷载和 偶然荷载。

一、永久荷载(恒载)

。永久荷载(恒载)是指结构在设计使用期内其值不随时间变化,或其变化与平均值相比可忽
略不计的荷载。 作用在桥梁上部结构的恒载,主要是结构物的重力及附属设备等外加重力;作用在墩台的恒载, 主要是上部结构的恒载支座作用力、墩台本身重力、土压力及其引起的土侧压力或水浮力(水中 墩台)。 预应力在结构使用极限状态设计时应作为永久荷载计算其效应, 在承载能力极限状态设计时, 作 为结构抗力的一部分,而非永久荷载。

二、可变荷载 可变荷载是指结构在设计使用期内其值随时间变化,且其变化与平均值相比不可忽略的荷 载。 按其对桥涵结构的影响程度,又分为基本可变荷载(活载)和其它可变荷载。

。1、基本可变荷载(活载)
包括车辆荷载及其影响力,人群荷载和汽车冲击力,离心力,汽车、平板挂车或履带车引起的土 侧压力,即是这些车辆荷载在桥台或挡土墙后填土的破坏棱体上引起的土侧压力。 2、其它可变荷载

包括自然和人为产生的各种变化力,如风力(风荷载),汽车制动力,温度影响力,支座摩阻力、 流水压力及冰压力等。

三、偶然荷载



偶然荷载是指结构在设计使用期内不一定出现,但一旦出现,其值很大,且持续时间很短的荷

载。 主要是指地震荷载和船只或漂流物的撞击力

编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 可 变 荷 载

荷载分类 永久荷载(恒载)

荷载名称 结构重力 预加应力 土的重力及土侧压力 混凝土收缩及徐变影响力 基础变位影响力 水的浮力

基本可变荷载(活载)

汽车 汽车冲击力 离心力 汽车引起的土侧压力 人群 平板挂车或履带车

其他可变荷载

平板挂车或履带车引起的土侧压力 风力 汽车制动力 流水压力 冰压力 温度影响力 支座摩阻力

偶然荷载

地震力 船只或漂流物撞击力

荷载组合

荷载组合是荷载效应组合的简称。 指各类构件设计时不同极限状态所应取用的各种荷载及其相应

的代表值的组合。 应根据使用过程中可能同时出现的荷载进行统计组合, 取其最不利情况进行设

计。根据各种荷载的重要性,荷载的组合分为六类:组合Ⅰ-Ⅵ:

。组合Ⅰ: 基本可变荷载(平板挂车或履带车除外)的一种或几种,与永久荷载的一种或几种
相组合;

。组合Ⅱ: 基本可变荷载(平板挂车或履带车除外)的一种或几种,与永久荷载的一种或几种
和其它可变荷载的一种或几种相

组合;

。组合Ⅲ: 平板挂车或履带车,与结构重量、预加应力、土的重力及土侧压力的一种或几种相
组合;

。组合Ⅳ: 基本可变荷载(平板挂车或履带车除外)的一种或几种,与永久荷载的一种或几种
和偶然荷载中的船只或漂流物的

撞击力相组合;

。组合Ⅴ: 桥涵在进行施工阶段的验算时,根据可能出现的施工荷载(如结构重力、脚手架、
材料机具、人群、风力以及拱桥

的单向推力等)进行组合;

构件在吊装时,其自重应乘以动力系数 1.2 或 0.85,并可视构件具体情况

适当增减;

。组合Ⅵ: 结构重力、预加应力、土重及土侧压力中的一种或几种与地震力相组合。

桥梁构造
桥梁的构造要求是指根据桥梁使用、建造、结构力学性能等要求在桥梁结构中的体现,这里主 要按不同的桥型介绍其不同的构造特点。 应该注意不同桥型的构造特点应该结合其受力特点来体 会和理解。

。桥面布置与构造。梁桥构造

。拱桥构造。斜拉桥构造

。悬索桥构造。刚构桥构造

。墩台构造。支座构造

桥梁工程资料集>桥梁构造>桥面构造与布置>桥面布置

桥面构造包括行车道铺装、排水防水系统、人行道(或安全带)、缘石、栏杆、护栏、照明灯具 和伸缩缝等。桥面的布置应在桥梁的整体设计中考虑,它根据道路的等级、桥梁的宽度、行车的 要求等条件确定。对混凝土梁式桥的桥面布置有双向车道布置、分车道布置和双层桥面布置等。

一、双向车道布置

。双向车道布置是指行车道的上下行交通布置在同一桥面上,上下行交通由划线分隔,没有明
显的界限。车辆在桥梁上行驶的速度只能是中速或低速,对交通量较大的道路,桥梁往往会形成 交通滞流状态。

二、分车道布置

。在桥面上设置分隔带,用以分隔上下行车辆,因而上下行交通互不干扰,可提高行车速度,
便于交通管理。 在城市道路和高等级公路中常采用。

三、双层桥面的布置

。双层桥面的布置是桥梁结构在空间上可以提供两个不在同一平面上的桥面构造。可以使不同
的交通严格分道行驶,提高了车辆和行人的通行能力,并便于交通管理。同时,可以充分利用桥 梁净空,在满足同样交通要求之下,减小桥梁宽度,缩短引桥长度,达到较好的经济效益。 公路铁路两用桥梁中也常常采用将公路、 铁路线路分别在两个平面中布置。 典型的有南京长江大 桥、青马大桥等

连续梁桥

。适用范围:

。一般采用预应力混凝土梁桥,其跨径介于简支梁与拱桥和斜拉桥之间。钢筋混凝土连续梁常
用跨径为:25-30m 以下,预应力混凝土连续梁常用跨径在:40-160m 之间,在 80-100m 左右跨径 比较经济,最大跨径可达 200m 左右。

。主要布置:

。分为等跨、不等跨;等截面、变截面。其中,连续梁桥的设计一般采用不等跨设计,若采用
等跨设计,则边跨弯矩控制全桥设计,故边跨长度一般为中跨的(0.5-0.8)倍;采用变截面设 计是梁底缘曲线一般可采用圆弧形、二次抛物线形、折线形,常用的是二次抛物线形,它和连续 梁的弯矩影响线变化规律基本相同, 等截面连续梁有造型简单的特点, 比较适合中小跨径的桥梁。 因为要在支点处抵抗较大的负弯矩,在截面设计时往往要加强截面底部的混凝土受压区。同时, 从桥梁美学的角度看, 偶数孔连续梁桥会给人呆板的感觉, 而跨度从中孔向两边逐渐减小的布置 给人以节奏和韵律感。

。截面形式:

。整体式、肋梁式、箱形截面、槽形截面。
整体式截面,采用的多是双 T 型主梁截面布置型式,在连续梁结构中,常常采用这种布置型式。 有利于抵抗负弯矩作用。一般肋宽约在 0.6~1.2 m 左右,翼缘厚度,主梁间距有关。并可以根据 需要做成低高度的宽肋梁。

。主要尺寸:

。对于等高度连续梁,梁高一般取(1/20-1/30)L,常用(1/18-1/20)L;对于变高度梁,支
点处一般取(1/16-1/20)L 之间, 跨中处,若为折线形变高度梁则取(1/22-1/28)L,若为曲 线形变高度梁则取(1/30-1/50)L。

。主要钢筋:

。预应力混凝土连续梁桥中,预应力钢筋为主要受力钢筋。预应力钢筋布束一般采用曲线形,
跨中截面钢束布置在靠近梁底的位置, 在支点截面由于有负弯矩的作用, 钢束应布置在梁顶附近, 以抵抗负弯矩作用。斜筋同简支梁。

。齿口、齿槽:

。为了分批张拉并锚固预应力筋,需要将桥面板向下加厚,做成锚固齿板,预应力筋穿过齿板
锚固在其下端。对于底板预应力则是将底板向上加厚。

简支梁桥

。 概述:对于中、小跨径的桥梁,钢筋混凝土简支梁和预应力混凝土简支梁是应用最广泛的桥型。
目前国内外所采用的钢筋混凝土和预应力混凝土简支梁,绝大部分均采用装配式结构。

。常用跨径:装配式钢筋混凝土简支梁的常用跨径是 8.0-20.0m,高跨比一般在 1/11-1/18,随
着梁高的减小而取较大的值。 跨径超过 20m 时一般采用预应力混凝土简支梁桥, 通常其高跨比为 1/15-1/25 左右,随着跨径的增大而取较大的值。

。截面形式:简支梁一般都是等截面的,以便预制,在大跨径的预应力混凝土简支梁桥中,个别
也有作成鱼腹式变截面的。

。横隔梁:横隔梁在装配式 T 形梁中起着保证各根主梁相互连成整体的作用,对于简支梁桥,一
般在跨中,四分点,支点处各设一道横隔梁就可满足要求。横隔梁的高度可取为主梁高度的四分 之三左右,在支点处可同于梁高。横隔梁的肋宽常用 12~20cm。预制时做成上宽下窄和内宽外窄 的楔形,以便脱模。此外,中间横隔板的作用也可以用局部加强腹板或采取特殊的横向框架的办 法来代替。

。连接形式:装配式简支板桥和装配式简支 T 梁桥,通常都是由纵向板块和 T 梁通过横向连接而
形成整体。装配式的板桥一般常用的联结方法有企口混凝土铰联结和钢板焊接联结。装配式 T 梁桥的横向连接一般用钢板式、扣环式、桥面的企口铰三种方法进行连接:

。 a、钢板式,上缘接头钢板设在 T 梁翼板上,下缘接头钢板设在横梁梁肋的两侧。焊接钢板
预先与横隔梁的受力钢筋焊接在 一起做成安装骨架。 T 梁安装就位后, 当 即可在横隔梁的预埋钢板上再加焊接钢盖板使联成 整体。

。 b、扣环式,将横隔梁中伸出的环状钢筋相互搭接,并用叉状短筋销住,然后现浇混凝土连
成整体。

。 c、企口铰,主要翼板内伸出连接钢筋,交叉弯制后在接缝处再放局部的 F6 钢筋网,并将它
们浇筑在桥面混凝土铺装层 内。或者可将翼板的顶层钢筋伸出,并弯转套在一根长的钢筋上,以形成纵向铰。



具体形式如图所示:



。装配式简支梁桥一般可以按横截面形式分为五种基本类型:

。(1)Π 形梁桥:它的截面形状稳定,横向抗弯刚度大,
但构件的制造比较复杂,梁肋为两片薄的腹板,通

常以钢筋网来配筋,难以作成刚度大的钢筋骨架。

一般只用于 L=6-12m 的小跨径桥梁。如图所示,。

。(2)T 形梁桥:这是我国用的最多的截面形式,制造简
单,肋内配筋可以做成刚劲的钢筋骨架,间距 4-6m 的 横隔梁使得整体性很好,接头也方便,但截面形状不 稳定,运输安装较为复杂;构件正好在桥板的跨中接 头,对板的受力不利。常用跨径 7.5-20m,预应力混

凝土则为 20-40m。如图所示:



。(3)箱形梁桥:它的最大优点就是抗扭能力大,还有横
向抗弯刚度大,对预施应力、运输、安装阶段单梁 的稳定性比 T 梁好的多。不过它的预制施工比较复 杂,单梁的安装重量通常也比 T 梁大。跨径是是几种 截面里最大的。如图所示:



。(4)实心板梁桥:实心板截面形状简单、施工方便、建
筑高度小、结构整体刚度大,是小跨径梁桥普遍采 用的形式。一般采用钢筋混凝土,跨径小于 8m,梁

高一般为 0.16-0.36m 左右。如图所示:



。(5)空心板梁桥:空心板截面形状较实心板复杂,整体
刚度大,建筑高度小,但是顶板内需要配制钢筋, 同实心板一样是小跨径梁桥普遍采用的形式。钢筋 混凝土时跨径一般在 6-13m,梁高一般在 0.4-0.8m 左右;预应力混凝土时跨径一般在 8-20m,梁高一

般在 0.4-0.85m 左右。如图所示:




主要钢筋:板式截面中钢筋主要分为受力钢筋和分布钢筋两大类,受力钢筋沿跨度方向布置在板 的受拉区内, 分配钢筋把荷载分配传递给受力钢筋, 而且还起到固定受力钢筋和分担收缩徐变引 起的拉应力,一般配置在受力钢筋的内侧。

。T 形截面、Π 形截面、以及箱形截面中钢筋分为纵向受力钢筋、斜筋、箍筋、架立筋和水平
纵向钢筋等。



纵向受力钢筋:主要布置在截面受拉区,在构造满足的情况下应尽量向下缘靠

近;应该保证至少两根纵向受力钢筋 通过全截面。纵向受力钢筋常采用的两种布筋方式为:全部锚固在梁端,和部分锚固在梁端,部 分锚固在梁体。



斜筋:主要承受主拉应力,通常在近梁端部区域由纵向受力钢筋弯起而成;有

时也可以专门的斜筋,用焊

接或钢丝绑扎的方法和纵向受力钢筋连成整体。 在预应力筋比较集中的下马蹄中必须设置闭合式 或螺旋形的加强钢筋。



箍筋:通常垂直于梁的轴线布置,作用是承受部分主拉应力,固定纵向受力钢

筋,保证梁截面内受拉区和 受压区的联系。



架立钢筋:是根据构造要求布置的,用来架设箍筋,将各种钢筋扎成骨架。架

立钢筋通常采用 10-14mm 的钢筋。



水平纵向钢筋:梁高大于 1m 时,沿梁高侧面呈水平方向布置,以防因混凝土收缩及

温度变而引起的竖向裂缝。一般 上密下疏的固定在箍筋的外侧,直径一般采用 8-10mm,间距一般采用 100-150mm。

悬臂梁桥

。常用的立面布置形式:

。(1)双悬臂梁桥:



常用于跨线桥,中孔跨径由路线的行车净空要求确定,两端伸出悬臂与路堤连接,省

去了两端庞大的桥台。这种桥 型的中孔跨径较大, 活载作用在该孔时的内力情况与简支梁没有区别, 只是由于悬臂的存 在而较简支梁小,因此只 在恒载占较大比例时才显得比简支梁经济。

。(2)三跨挂梁的单悬臂:



常用于跨越城市河道的桥梁,中孔是悬臂孔,可利用两边悬臂加上挂梁加大跨径。

。(3)多孔悬臂梁;



由单双悬臂与挂梁组合而成。一般情况下,挂孔的高度约为其跨径的 1/16-1-18,悬臂

根部的高度约为跨中梁高的 1.8-2.0 倍

。常用的截面形式:

。为带有马蹄形的 T 形截面,为了加强底部受压区,为了适应向支点处逐渐增大的负弯矩,梁
高及马蹄形均可增大,适用于中等跨径的桥梁。 箱型截面,整体性强,不但能提供足够的混凝土受压面积,而且由于截面的闭合特性抗扭性能很 好,因而它也是悬臂常用的截面形式。

。主要钢筋布置:

。与简支梁相反,受压钢筋在梁底,受拉钢筋在梁顶。这主要是由于悬臂梁桥的受力特点决定
的; 另外,悬臂梁还需要配置一些施工时需要的钢筋

。牛腿:

。牛腿是悬臂梁桥和 T 型刚构桥上部构造的一个重要部分,它衔接悬臂梁与挂孔,传递来自挂
梁的荷载。 根据受力的需要,牛腿的配筋分为预应力筋和普通钢筋。 牛腿的凹角线型应该和缓,避免尖锐转角,以减少应力集中。 此外,牛腿的构造尚应满足某些特殊要求:如承受更换支座的顶升荷载;端横梁因通过管线开洞 后加固钢筋网的设置。 在牛腿中为了防止斜截面抗拉破坏,应沿 45o 设置斜筋;此外,还应该设置箍筋和纵筋。 而且,在牛腿中钢筋应该尽量设置的富余一些。具体钢筋设置入图所示:



刚构桥构造>门型刚构

刚构桥的总体特点

上下部构件相互连接,在连接处为刚性节点,因此上下部为有共同弹性变形的连续体,一同承受 包括竖向荷载在内的一切作用力。一般桥跨下的墩身的弹性构件的型式参与作用。

门型刚构

简称门架桥,由水平眉梁与竖直立柱构成主要承重结构的刚构桥。 立柱所承受的弯矩, 随柱与梁的刚度比率的提高而增大。 建筑高度很小, 有利于做成跨线桥, 多采用钢筋混凝土或预应力混凝土建造。

T 型刚构

。它是具有悬臂受力特点的梁式桥,最早采用钢筋混凝土结构,从墩上伸出较短的悬臂,跨中
用简支挂梁组合而成, 而采用预应力混凝土结构可获得更大的跨径。 钢筋混凝土 T 型刚构常用跨 径在 40~50m 左右,预应力 T 型刚构的常用跨径可在 60 ~ 200m。

。预应力 T 形刚构分两种基本类型:

。。(1)带铰的 T 形刚构桥;它非常适合于采用悬臂施工的办法,但是其行车条件不是很好,当
它为对称结构时,在恒载 作用下为静定结构,在活载作用下为超静定结构。

。。 (2)带挂孔的 T 形刚构桥;这是静定结构,增加了牛腿的构造,但免去了剪力铰的复杂结
构,缺点是桥面上伸缩缝过 多,对高速行车不利。

。T 形刚构桥的横截面形式主要以箱式截面为主。
T 形刚构一般采用悬臂施工,所以,零号块一般是在墩身上现浇的,与桥墩固结,然后在从零号 块开始跨中进行悬臂施工;零号块一般为箱形截面,其截面为全桥最大的,在零号块上下方均应 留出孔道,以便施工和梁体散热,减弱温度对箱梁的影响。



连续刚构

。连续刚构是各孔楣梁连续并与墩柱固结,而柱沿桥轴线方向的抗弯刚度甚小的桥梁。

。为了减少桥墩尺寸,并不设置支座,降低了工程造价,而且桥面伸缩缝很少,有利于高速行
车,和减少养护维修费用,而且有利于抗震。

。连续刚构桥是综合了连续梁和 T 形刚构桥的受力特点,将主梁做成连续梁体与薄壁桥墩固结
而成。这是一种超静定体系。目前最大的连续刚构以达 301m



斜腿刚构

。由楣梁与两个斜置支杆构成主要承重结构的刚架桥。

。左右两个斜置支杆与曲线形楣梁形成近似于拱的结构。弯矩较小,外形近似拱桥,但无拱上
建筑而显得轻巧、美观、省料。并接近于梯形的通航净空最适宜修建跨线立交桥,有利于通视。 斜腿根部与基础可做成固接或铰接的形式,但为了施工中可以调节设计位置,以采用铰接为多。



拱桥的主要类型

按照拱上建筑的形式可以分为:实腹式拱桥及空腹式拱桥、组合体系式拱桥

。实腹式拱桥:

。是指拱上建筑作成实体结构,拱圈和主梁之间用石料或砌块填充的拱桥形式。优点是刚度比
较大,构造简单,施工方便;缺 点是随着桥梁跨径的增大,拱桥的自重迅速加大,无法作成较大跨径的拱桥。一般用在跨径较 小的拱桥中,常用跨径为 2030m。

。空腹式拱桥:

。是指拱圈和主梁之间用立柱支撑。其优点是较实腹式拱桥轻巧,节省材料,外形美观,还有
助于泄洪;缺点是施工比较麻烦, 受力较复杂。一般用在大跨径的桥梁中。

。组合体系式拱桥:

。由拱和梁组成主要承重结构的拱桥。通常用钢筋混凝土或钢结构建造。兼有实腹式拱桥和空
腹式拱桥的优点, 跨越能力较大。 一般用在大、中跨度的桥梁中。

按照拱轴线的型式可分为:圆弧拱桥、抛物线拱桥、悬链线拱桥;

。圆弧拱桥:

。 拱圈轴线按部分圆弧线设置的拱桥。优点构造简单,石料规格最少,备料、放样、施工都
很简便;缺点是受荷时拱内压力线偏离拱轴线较大,受力不均匀。一般适用于跨度小于 20m 的石 拱桥。

。 抛物线拱桥:

。 拱圈轴线按抛物线设置的拱桥,是悬链线拱桥的一种特例。优点是弯矩小,材料省,跨越
能力较大;缺点是构造较复杂,如果是石拱桥则料石的规格较多,施工较不方便。

。悬链线拱桥:

。拱圈轴线按悬链线设置的拱桥。优点是受力均匀,弯矩不大,节省材料。多适用于实腹拱桥,
大跨度的空腹拱桥中也常常采用这种线形布置。

按照桥面的位置可分为:上承式拱桥、下承式拱桥、中承式拱桥;

。上承式拱桥:

。 桥面系设置在拱圈之上的拱桥。 优点是桥面系构造简单,拱圈与墩台的宽度较小,桥上视
野开阔,施工方便;缺点是桥梁的建筑高度大,纵坡大和引桥长。一般用在跨度较大的桥梁。如 图所示:



。下承式拱桥:

。桥面系设置在拱圈之下的拱桥。优点是桥梁建筑高度很小,纵坡小,可节省引道长度;缺点
是构造复杂,拱肋施工麻烦。一般 用于地基差的桥位上。如图所示:



。中承式拱桥:

。桥面系设置在拱肋中部的拱桥。优点是建筑高度较小,引道较短;缺点是桥梁宽度大,构造
较复杂,施工也较麻烦。 如图所示:



按照有无水平推力可分为:有推力拱桥、无推力拱桥;

。无推力拱桥:

。在竖向荷载作用下拱脚对墩台无水平推力作用的拱桥。其推力由刚性梁或柔性杆件承受,属
于内部超静定、外部静定的组合体系拱桥。适用于地质不良的桥位处,墩台与梁式桥基本相似, 体积较大,只能做成下承式桥,建筑高度很小,桥面标高可设计的很低,降低纵坡,减小引桥长 度,因此可以节约材料。但是,结构的施工比较复杂。

。有推力拱桥:

。在竖向荷载作用下拱脚对墩台有水平推力作用的拱桥。水平推力可减小跨中弯矩,能建成大
跨度的桥梁。造型美观,城市桥梁一般优先选用,可做成上承式、中承式桥。缺点是,对地质要 求很高,为防止墩台移动或转动,墩台须设计很大,施工较麻烦。

按照建筑材料的不同可分为:石拱桥、混凝土拱桥、钢拱桥;

。石拱桥:

。用石料建造的拱桥,外形美观,养护简便,并可以就地取材,以减低造价。缺点是自重大,
跨越能力有限,石料的开采、加工 河砌筑均需要较多的劳动力,且工期较长。一般用于小跨径桥梁。

。混凝土拱桥:

。 用混凝土建造的拱桥,包括素混凝土和钢筋混凝土两类。其优点是加工和制造较石拱桥方便,
工期段;缺点是由于混凝土 抗拉 强度很低,故其跨越能力小,且混凝土耗费量大。一般用于小 跨径桥梁。

。钢拱桥:

。 上部结构用钢材建造的拱桥类型。其优点是跨越能力大,且自重是三种拱桥中最轻的;缺点
是结构复杂,由于三铰拱钢拱桥一般 不用,所以对地基要求高,造价高,且维护费用高。适用 于大跨度桥梁中。

按照铰的多少可分为:两铰、三铰、无铰。

。三铰拱:

。在拱冠与拱端处均设铰的拱桥,属于静定结构。优点是对混凝土收缩、徐变、温度变化,以
及墩台位移不受影响,适用于地质条件差而要求修建大跨度桥的场合。缺点是结构复杂,施工麻 烦,维护费用高,整体刚度差,由因三处设置铰,故对应的桥面处亦需设置构造缝;拱圈挠曲在 铰处急剧变化,因而对行车不利。所以,我国仅在一些较小跨径的桥上采用。

。两铰拱:

。拱圈中间无铰而两端设铰与墩台铰接的拱桥,属于外部一次超静定结构。其优点是,拱脚处
不承受弯矩,较无铰拱桥可减小混凝土收缩、徐变,温度变化,以及墩台位移的影响。缺点是, 构造较复杂,对应的桥面处应设置构造缝,施工亦较麻烦,对地基要求比较高,但较无铰拱对地 基要求略低。

。无铰拱:

。又称固端拱桥。拱圈两端嵌固在桥墩上而中间无铰的拱桥,属于外部三次超静定结构。优点
是,较有铰拱桥桥内的弯矩分布合理,材料用量较省,结构刚度大,结构简单,施工方便,维护 费用少,还可以将拱脚设计在洪水位以下,有利于降低桥面的设计标高,具有较好的经济与使用 效益。缺点是,对混凝土收缩、徐变、温度变化,以及墩台位移最敏感,会产生附加应力,应建 设在可靠的地基上。 如图所示:



主拱

主拱圈截面形式:

。分为板拱、肋拱和箱形拱:

。板拱:主拱采用实体矩形截面时,称为板拱。根据主拱所采用的建筑材料的不同,可以分为
石板拱、混凝土板拱、钢筋 混凝土板拱等。

。肋拱:在钢筋混凝土肋形板中,将肋之间的板完全挖去,用两条或多条分离式的平行拱肋来
代替拱圈,即为肋拱。肋拱 的截面,根据跨度的大小和载重的等级,可以选用矩形,工字形或箱形。

。箱形拱:主梁拱圈采用箱形截面的称为箱形拱,常用于大跨径的拱桥。截面可以由一个或几
个箱室组成,其组成的方式 有以下几种:



(1)、 采用工字形肋组成的多室箱形截面; (2)、 采用 U 形肋组成的多室箱形截面; (3)、 采用闭和箱肋组成的多室箱形截面; (4)、 单室箱形截面。

拱脚:

。拱圈与墩台或其它支承结构连接处的拱圈截面。拱设计时的主要控制截面之一。
拱自身的重量和拱上所承受的其他荷载,都是通过拱脚传递给墩台或其他承重构件的。 拱脚的支承方式,必须与拱的设计图标一致。设计时应该注意,过大的相对位移有可能引起拱的 破坏和倒塌。

拱顶:

。对称拱的跨中截面,不对称拱圈最高处的截面,称为拱顶。
拱桥施工时一般都是在拱顶合拢,是拱桥计算中的控制截面。

组合拱圈:

。---------------------------------------------------------------

铰的做法:

。铰按其作用可分为永久性铰与临时性铰两类。一般根据铰的位置,受力大小,使用材料等条
件把铰分为以下几类:

。弧形铰: 由两个不同半径的弧形表面块件合成,一个为凹面,另一个为突面。铰的接触面
应该精确加工,以保证紧密结合。

。铅垫铰: 用厚度 15-20mm 的铅垫板,外部包以锌、铜(10-20mm)薄片做成。为承受局部压
力,墩台帽内以及邻近铰的拱段,需要用螺旋钢筋或钢筋网加强。

。平铰:是平面相接,直接抵承的铰的形式。做法是用垫衬油毛毡或直接干砌接头。

。不完全铰:是指在要设置铰的部位使混凝土颈缩,但不断开,这样保证了支承截面处的转动
而起到铰的作用,而且为了防止混凝土开裂,在颈缩部位还应该设置斜向钢筋。

。钢铰:是用钢材做成有圆柱形销轴或没有销轴的形式,进行连接,但是钢铰的用钢量比较大。

拱上建筑

拱上建筑主要有拱腹填料、侧墙、护拱、变形缝、防水层、泄水管、桥面层、腹拱、腹拱墩几部 分组成。

。1、拱腹填料:

。具体做法可采用填充和砌筑两种方法,填充是用砾石、碎石、粗砂或卵石夹粘土并加以夯实;
砌筑是用干砌圬工或浇筑贫混凝土作为拱腹填料。

。2、侧墙:

。是为了维护拱腹上的散粒填料,而采取的措施,由于受到填料的水平土压力和桥面上的活载
产生的侧压力,所以必须按挡土墙来设计。一般用块石或片石砌筑,为了美观的需要,可用粗料 石或细料石镶面;也可以采用混凝土侧墙。

。3、护拱:

。 一般是用块石或片石砌筑的,用来加强拱脚段的拱圈;同时在多孔拱桥中设置护拱还便于设
置防水层和泄水管。

。4、变形缝:

。拱桥中,特别是在三铰拱中,在结构因变形而可能发生开裂的部位,在构造上设置断缝,一
般只是断开,没有缝宽,主要是为了 防止结构的不规则开裂。

。5、防水层:

。是指为了保护主梁和桥面而设置的一层防水材料。实腹拱中防水层应沿拱背护拱、侧墙铺设;
对于空腹拱,防水层应沿腹拱上方与主拱圈跨中实腹段的拱背设置。防水层在全桥不宜断开,当 通过变形缝或伸缩缝时应该妥善处理。防水层分为粘贴式和涂抹式 两种,前者是由 2-3 层油毛 毡与沥青胶交替贴铺而成,效果好,造价高;后者采用沥青或柏油涂抹于砌体表面,施工简便, 造价低,效果差。

。6、 泄水管:

。 设置在人行道两侧的排除桥面雨水的管道。常用铸铁或钢筋混凝土制作,应伸出结构表面
50-100mm,而且应该尽量采用直管。宜设置在 1/4 跨径处。

。7、桥面层:

。是桥梁最先承受使用荷载的构造,主要作用是保护主梁、分布荷载以及提供更好的行车条件。

。8、腹拱:

。在空腹拱桥桥面以下,主拱圈以上部分采用的小拱。一般在圬工拱桥上采用,一座桥上的腹
拱常作成等跨度。

。9、腹拱墩:

。空腹式拱上建筑中把腹拱上荷载传递给主拱的构件。分为横墙式和立柱式两种,前者为圬工
实体墙,后者常为钢筋混凝土排架或刚架式结构。



斜拉桥构造>总体布置

。概述:斜拉桥的主要特点是利用锚在桥塔上的多根斜缆索作为梁跨的弹性中间支承的缆索成重
桥。由于高强度缆索起着主梁的弹性支撑作用,使主梁像多孔小跨弹性支承连续梁一样工作,故 内力小,建筑高度低,自重轻,施工方便,并能显著加大跨越能力。总体上由塔、梁、索三部分 构成。



。索面布置:斜缆索沿桥纵向最常用的布置形式有辐射形、竖琴形、扇形和星形。沿桥的横向一
般分为单索面、竖向双平行索面、双倾斜索面三种。



。主梁形式:主梁按结构形式可做成连续梁,带挂孔的单悬臂梁和 T 型刚构。



。类型:按材料可分为:钢斜拉桥、混凝土斜拉桥、钢-混凝土结合梁斜拉桥以及混合型斜拉桥。

。塔梁连接方式:梁塔墩的联结型式有三种:全固结、塔墩固结、梁塔固结。

。。全固结:桥塔、主梁、桥墩三者固结而成;优点是不需设置支座,缺点是固结点附近的主
梁应力大、梁也变高。

。。塔墩固结:桥塔和桥墩固结,而主梁悬浮,即不与桥墩和桥塔联结或铰接;优点是主梁可
采用较小的支座,普遍不设固定支承,缺点是在在梁的抗风性能和横向刚度有所降低。

。。梁塔联结:是指主梁和桥塔固结,而与桥墩之间为铰接或滑动支座连接。



塔构造

。桥塔一般均为空心断面,用钢结构或钢筋混凝土制作,也可以采用预应力混凝土结构。桥塔
的结构应根据斜缆索的布置、桥面宽度以及主梁跨度等因素决定。在横桥向可分为单柱型、双柱 型、门型或斜腿门型、倒 V 型或倒 Y 型。

。。单柱型和双柱型:适用于桥面较宽的桥梁,优点是外形简洁、结构经济。缺点是要求主梁
有较高的抗扭刚度。

。。

。。倒 V 型或倒 Y 型:缆索可为单面索或双斜面索。缺点是需要一个宽度很大的桥墩以支承塔
腿。

。。

。。门型或斜腿门型:特别适用于桥面较窄的桥梁。横向刚度较大。

。斜拉桥塔的构造:



。 总体布置:斜拉桥有独塔双跨、 双塔三跨和多塔三种形式, 主跨和边跨的比例关系为: 独塔 1~2,
常用 1.5,双塔 2~3 常用 2.0 左右。塔高(桥面以上部分)和主跨的比值为 0.2-0.25。主梁跨度 和桥宽比为 15-20 左右。桥面宽度与梁高之比最少大于 8,最好大于 10。梁高的确定为

;密索



梁构造

斜拉桥的梁分为钢桁梁、钢实腹梁、混凝土梁、结合梁四大类。

。钢桁梁:



主要是由钢桁架构成的梁。由于制作工作量的、维修困难、易于腐蚀、作为斜拉桥的主梁

在外观上也、缺乏吸引力,因此比较少采用,多用于双层桥面或工铁两用桥。



。钢实腹梁:



现在广泛应用的是梯形型式的正交异性箱梁。其优点是悬臂伸出到全部路面宽度,并且有

很好的空气动力稳定性,抗扭刚度大,尤其适用于单索面体系。优点是外观简洁、优美,而且还 具有经济意义。



。混凝土梁:



一般情况下,对于双索面,为便于双索面的锚固和增加主梁的抗弯抗扭刚度,多采用钢筋

混凝土双箱梁,或预应力双箱梁。对于独塔单面索多采用单箱梁。主要支承设置在桥梁中央,对 于偏心荷载引起的截面扭转可借助主梁的抗扭刚度来克服。



。结合梁



是钢主梁与混凝土或预应力混凝土桥面板结合而成的结构。兼有钢梁和混凝土梁的优点,

抗弯刚度较大,而且结构自重可以做的较轻,因此,是近年来出现的斜拉桥主梁形式之一,比较 常用。

索构造

斜缆索在构造上可分为刚性索和柔性索两大类。

。刚性索

。由钢索外包预应力混凝土而形成的刚性构件。拉索数少而集中,提高主梁的刚度,减少高强
度钢材的用量是其优点。



。柔性索

。分为卷制钢铰线索,封闭式卷制钢丝索,平行钢丝索三类。



1、卷制钢铰线索:



一般很少用,是由若干圈排成圆形的钢丝所构成,比较柔软和易于架设,但是抗拉

强度比较低。



2、封闭式卷制钢铰线索:



截面中心部分由若干根圆截面的钢丝排列而成,其外有 1-2 圈梯形截面的钢丝和 1-3

圈 Z 形截面的钢丝。抗拉强度 比较小。



3、平行钢丝索:



是用几十根到几百根左右的圆截面钢丝紧密而平行地组成六角形蜂巢状截面。优点

是抗拉强度和弹性模量均较

大,抗疲劳性能 也较好,但其缺点是由于刚度大而引起的二次应力问题以及架设和防 腐处理较复杂。

>悬索桥构造>总体布置

。悬索桥主要由主缆、吊索、梁、塔、索鞍和锚锭组成。以悬索为主要支撑结构,悬索承受拉
力。 悬索桥为目前跨越能力最大的桥型, 在跨度布置上通常做成单主跨并带两边跨的三跨悬索桥, 也可做成具有一个以上主跨的多跨悬索桥。



。悬索桥立面布置图

主缆

。概述:主缆一般为一条近似于抛物线的曲线。

。分类:钢丝绳主缆、平行丝股主缆两大类。其中钢丝绳主缆多用于中小跨径的悬索桥,一般
跨径不超过 600m;平行丝主缆主要用于大跨径的悬索桥,一般跨径不低于 400m。

。索面布置:大多数悬索桥都采用双面主缆,主缆的外形多按六边形配置,一般有尖顶和平顶
两种。主缆一般为高强度钢丝进行加工而成的,可以交错布置也可以平行布置。

吊索

。立面布置:吊索的立面布置一般有垂直和斜向两种形式。

吊索制作:吊索一般用钢丝绳制作,少数小跨度悬索桥也有用刚性吊杆的。拉力较大时一般采用 高强度钢丝绳制成吊索。 为了连接把钢丝绳两头散开伸入联结套筒中, 交入合金使钢丝绳和套筒 之间结为整体。

边跨、主跨布索:一般情况下边跨和主跨均应布置吊索,但是有时在跨度较小,或边跨较小的情 况下,边跨可以不设置吊索,而采用类似于简支梁的承重类型。

。梁的构造。

。梁的主要形式有:钢板梁、桁架梁、钢箱梁、钢筋混凝土箱梁等

。。钢板梁通常采用工字形截面,沿跨径设置成等高度梁;
桁架梁一般也是沿跨径设置成等高度梁, 杆件多采用四支角钢和钢板组成的 H 形截面; 对于长细 比控制的构件常采用箱形截面,以增加截面的惯矩。 钢箱梁抗扭刚度大,比桁架梁构造简单,易于制造,其形式为流线型扁平钢箱梁。 钢筋混凝土箱梁的刚度大,构造简单,易于制造,而且与其他梁的形式相比,造价最低。

。。由于悬索桥一般跨度比较的,因此相对而言梁就变得很薄,所以受风荷载的影响很大,将
梁做成流线形,有利于抵抗风荷载,避免产生共振而使梁受到破坏。



。概述:承受悬索传来的竖向分力和水平分力的结构。一般由设置在桥墩顶部的两根立柱和立
柱间的横向连接所组成。

。一般构造:悬索桥桥塔一般设计为柔性结构,其腹杆的组合形式有桁架式、刚构式、组合式
三种。

。分类:从材料上悬索桥桥塔可设计成:石砌圬工塔、摆动式钢塔或下端固定钢塔、混凝土塔。

索鞍

。概述:供悬索通过塔顶的支承结构。

。一般构造:由肋板式的弧形铸铁块件制成,上设有索槽,安装悬索。如果需要水平移动,则
一般需要在上座底面设置一排辊轴,下面放置底板,将辊轴传来的集中力分布于塔柱上。

。分类:按其作用可分为:塔顶主鞍座、支架副鞍座和展束锚固鞍座三种。早期一般是大型铸
钢构件,现在鞍座多采用焊接钢结构。

锚锭

。概述:承受悬索两端全部拉力的结构,一般由锚块基础、锚块、钢索的锚锭架及固定装置和遮
棚等构成。按照边跨的情况,可以与桥台组合设置或单独设置。

。锚固:自锚式悬索桥的主缆锚于加劲梁上,地锚式悬索桥则锚于重力式混凝土锚块或岩洞中
的混凝土锚块上。锚锭最好设置在靠近地表的坚实的岩层。

。构成:锚锭多数完全由混凝土构成,也可以利用以有的坚实的岩层或岩洞,部分用混凝土浇
筑来形成锚锭。

。基本要求:锚锭应该与下面的基础形成整体,以提高锚锭的倾覆稳定性与滑动稳定性。所以
一般来说,锚锭做的都比较大,这样才能使主缆传来的荷载通过锚锭传给地基。

墩台构造>桥墩

。桥墩主要可以分为以下几类:

。1、 重力式桥墩:

。。是实体的圬工墩,主要靠自身的重量来平衡外力,从而保证桥墩的强度和稳定。主要用 c15
或 c15 以上的片石混凝土浇筑,或用浆砌块石和料石,也可以用混凝土预制块砌筑。优点是整体 刚度大,抗倾覆性能以及承重性能都很好;缺点是自重大,不宜做的过大而使桥梁自重加大。

。2、 空心式桥墩:

。。可采用钢筋混凝土或混凝土。优点是节省材料,减轻桥墩的自重,施工速度快,质量好,
节省模板支架;缺点是,抵抗流水冲击和水中夹带的泥砂或冰块冲击力的能力差,所以不宜在有 上述情况的河流中采用。

。3、 桩式墩:

。。桩式墩是将钻孔桩基础向上延伸作为桥墩的墩身,在桩顶浇筑盖梁。在墩位上的横向可以
是一根或多根桩,设置一排桩时叫排桩墩。优点是材料用量经济,施工简便,适合平原地区建桥 使用;缺点是跨度不宜做的太大,一般小于 13m,且在有漂流物和流速过大的河流中不宜采用。

。4、 柱式墩:

。。一般由基础上的承台、柱式墩身和盖梁组成。优点是能减轻墩身自重,节约圬工材料,比
较美观,刚度和强度都较大,在有漂流物和流冰的河流中可以使用。

。5、 柔性墩:

。。是在多跨桥的两端设置刚性较大的桥台,中墩均为柔性墩。即墩体的整体刚度很小,在墩
顶水平推力的作用下发生较大的水平位移。优点是由于桥墩的水平推力是按各墩的刚度分配的, 故分配到每个柔性墩上的水平推力很小。

。6、 薄壁墩

。。 主要分为钢筋混凝土薄壁墩和双壁墩以及 V 形墩三类。其共同特点是在横桥向的长度基
本和其他形式的墩相同, 但是在纵桥向的长度很小。 其优点是, 可以节省材料, 减轻桥墩的自重, 同时双壁墩可以增加桥墩的刚度,减小主梁支点负弯矩,增加桥梁美观;V 形墩可以间接的减小 主梁的跨度,使跨中弯矩减小,同时又具有拱桥的一些特点,更适合大跨度桥的建造。

桥台

。桥台基本上可以分为以下几类:

。1、 重力式桥台

。。也称实体式桥台,主要靠自重来平衡台后的土压力。桥台台身多数由石砌、片石混凝土或
混凝土等圬工材料建造,并采用就地建造的方法。重力式桥台的整体性好,刚度大,抗倾覆能力 强,但是由于桥台是实体,故自重较大。重力式桥台依据桥梁的跨径、桥台高度及地形条件的不 同,有多种形式。常用的有 U 形桥台、埋置式桥台、八字式荷一字式等。

。2、 轻型桥台

。。钢筋混凝土轻型桥台,是利用钢筋混凝土结构的抗弯能力来减少圬工体积而使桥台轻型化。
主要可分为薄壁轻型桥台和支撑梁轻型桥台。其优点是结构自重轻,施工方便。

。3、 框架式桥台

。。是一种在横桥向成框架式结构的桩基础轻型桥台,优点是所受的土压力家小,可用于地基
承载力较低、台身较高、跨径较大的梁桥。其构造形式有双柱式、多柱式、墙式、半重力式和双 排式、板凳式等。

。4、 组合桥台

。。为使桥台轻型化,桥台本身主要承受桥跨结构传来的竖向力和水平力,台后的土压力由其
他结构来承受,从而形成了组合桥台。优点是受力明确,节省材料。缺点是构造复杂,施工不方 便。

。5、 承拉桥台

。。主要在斜弯桥中使用,主要用来承受由于荷载的偏心作用而使支座受到的拉力。

支座构造>支座分类

。支座的类形很多,可根据桥梁跨径、支点反力和对支座建筑高度的要求等选用常用的支座有
以下几种:

。。(一) 垫层支座

。。由油毡、石棉泥或水泥沙浆垫层做成的简单的支座,10m 以下的跨径简支板、梁桥,可不
设专门的支座,而将板或梁直接放在上述垫层上。变形性能较差,固定支座除了设垫层外,还应 用锚栓将上下部结构相连。

。。

。。(二) 铸钢支座

。。。1、 弧形钢板支座

。。。又称切线式支座或线支座。上支座为平板,下支座为弧形钢板,二者彼此相切而成线接
触的支座。钢板采用约 40~50mm 的铸钢板或热扎钢板,缺点是移动时要克服较大的摩阻力,用钢 量大,加工麻烦,一般用于中小桥梁中。

。。。2、 铸钢支座

。。。采用碳素钢或优质钢,经过制模、翻砂、铸造、机械加工和热处理等工艺制成的支座。
有尺寸大、耗钢量大,容易锈蚀和养护费用高等缺点。

。。

。。(三) 新型钢支座

。。。1、 不锈钢或合金钢支座

。。。

。。。2、 滑板钢支座

。。。

。。。3、 球面支座

。。。又称点支座,为适应桥梁多方面转动的要求,将支座上、下两部分的接触面分别做成曲
率半径相同的凸、凹的球面支座。

。。

。。(四) 钢筋混凝土支座

。。。1、 摆柱式支座

。。。活动部分由钢筋混凝土摆柱构成的活动支座。外形和活动机理与割边的单辊轴钢支座相
同, 但在构造上则用矩形截面的钢筋混凝土短柱来代替辊轴的中间部分, 辊轴的顶部和底部为弧 形钢板,常用于跨径大于 20m 的钢筋混凝土或预应力混凝土梁桥。

。。。2、 混凝土铰

。。。通过缩小混凝土截面来降低截面刚度,因此能产生少量转动而能承受足够的轴力的一种
简化支座。

。。

。。(五) 板式橡胶支座

。。由几层橡胶片和嵌在其间的各类加劲物构成或仅由一块橡胶板构成的支座。外形有长方形、
梯形、圆形等。

。。

。。(六) 盆式橡胶支座

。。橡胶块紧密地放置在钢盆里的大吨位橡胶支座。由于橡胶块受到三向压力作用,因此使支
座的极限承载能力有所加强。

。。

。。(七) 拉力支座

。。又称负反力支座,可以同时承受正负反力的支座。分为拉力铰支座和拉力连杆支座两类,
前者又分为固定式和活动式。固定式铰支的上摇座锚于梁端,下摇座锚于墩顶或桥台,之间用钢

销连接而成;活动式的下摇座锚于墩顶或台顶的防拔块间,并在座下加辊轴,使其即能受拉,又 能沿纵向移动。

。。

。。(八) 减震支座

。。附设有减震器而具有减震和抗震功能的支座。减震器分为油压减振器和橡胶减振器,减震
器的机理主要是利用液体介质的粘滞性或橡胶的弹性所产生的阻尼力来减小地震力的影响。

各类支座构造

。 (一)垫层支座:由油毡、石棉泥或水泥沙浆垫层做成的简单的支座,10m 以下的跨径简支板、
梁桥,可不设专门的支座,而将板或梁直接放在上述垫层上。变形性能较差,固定支座除了设垫 层外,还应用锚栓将上下部结构相连。



。(二)铸钢支座

。。1、 弧形钢板支座:又称切线式支座或线支座。上支座为平板,下支座为弧形钢板,二者
彼此相切而成线接触的支座。 钢板采用约 40~50mm 的铸钢板或热扎钢板, 缺点是移动时要克服较 大的摩阻力,用钢量大,加工麻烦,一般用于中小桥梁中。

。。2、 铸钢支座:采用碳素钢或优质钢,经过制模、翻砂、铸造、机械加工和热处理等工艺
制成的支座。有尺寸大、耗钢量大,容易锈蚀和养护费用高等缺点。



。(三) 新型钢支座

。。1、 不锈钢或合金钢支座
2、 滑板钢支座 3、 球面支座:又称点支座,为适应桥梁多方面转动的要求,将支座上、下两部分的接触面分别 做成曲率半径相同的凸、凹的球面支座。



。(四) 钢筋混凝土支座

。。1、 摆柱式支座:活动部分由钢筋混凝土摆柱构成的活动支座。外形和活动机理与割边的单
辊轴钢支座相同, 但在构造上则用矩形截面的钢筋混凝土短柱来代替辊轴的中间部分, 辊轴的顶 部和底部为弧形钢板,常用于跨径大于 20m 的钢筋混凝土或预应力混凝土梁桥。 2、 混凝土铰:通过缩小混凝土截面来降低截面刚度,因此能产生少量转动而能承受足够的轴力 的一种简化支座。



。(五) 板式橡胶支座:由几层橡胶片和嵌在其间的各类加劲物构成或仅由一块橡胶板构成的支
座。外形有长方形、梯形、圆形等。



。(六) 盆式橡胶支座:橡胶块紧密地放置在钢盆里的大吨位橡胶支座。由于橡胶块受到三向压
力作用,因此使支座的极限承载能力有所加强。



。(七) 拉力支座:又称负反力支座,可以同时承受正负反力的支座。分为拉力铰支座和拉力连
杆支座两类,前者又分为固定式和活动式。固定式铰支的上摇座锚于梁端,下摇座锚于墩顶或桥 台,之间用钢销连接而成;活动式的下摇座锚于墩顶或台顶的防拔块间,并在座下加辊轴,使其 即能受拉,又能沿纵向移动。



。(八) 减震支座:附设有减震器而具有减震和抗震功能的支座。减震器分为油压减振器和橡胶
减振器, 减震器的机理主要是利用液体介质的粘滞性或橡胶的弹性所产生的阻尼力来减小地震力 的影响。

桥梁设计计算

本节主要介绍桥梁设计计算的重要内容和一般过程,主要的内容有: 桥梁设计计算的内容和学习目的,一般计算步骤

简支梁桥计算内容、方法 连续与刚构桥梁计算内容、方法 拱桥实用计算内容、方法

桥面板计算 梁桥实用空间计算 超静定预应力混凝土梁桥次内力 计算

斜拉桥计算内容、方法 悬索桥计算 变形计算

支座与墩台计算 箱梁分析 牛腿计算

桥梁设计计算内容包括:
。1.简支梁桥内力计算。7.桥面板计算 。2.连续与刚构桥梁内力计算。8.梁桥实用空间计算 。3.拱桥实用计算。9.超静定预应力混凝土梁桥次内力计算 。4.斜拉桥计算。10.支座与墩台计算 。5.悬索桥计算。11.箱梁分析 。6.变形计算。12.牛腿计算

学习目的:
把握各种桥梁的受力特点和主要计算方法,把握各类桥梁局部构件的实用计算方法。 计算步骤

桥梁总体承重构件设计计算步骤:

。1. 。2. 。3. 。4. 。

初步拟订截面尺寸 恒载计算 活载计算:通过横向分布计算得到活载内力包络图 其他可变荷载或偶然荷载计算

5. 内力组合

。6. 配置钢筋 。7. 主演构件受力截面设计验算,变形验算 。8. 桥梁局部构造设计计算步骤(桥面板、牛腿、支座、吊杆等

简支梁计算>计算内容

简支梁计算内容

。1、需要计算的部位:主梁、横梁、桥面板;

。2、主要荷载:结构重力、预应力、活载、日照温差;

。3、计算项目:。主梁强度设计、验算; 。横梁强度设计、验算; 。桥面板强度设计、验算; 。主梁变形计算、预拱度计算;

计算方法

简支梁计算方法

。主梁恒载内力:

。。

按实际结构尺寸计算恒载集度,计算应力时将荷载作用在结构上直接计算,但应注意要根据按

施工方法确定何种荷载作用在何种截面上。



。主梁预应力内力:

。。简支梁属于静定结构,预应力只产生出内力,不产生二次力效应。



。主梁活载内力:

。。纵向采用影响线加载求最不利内力;
横桥向采用横向分布系数考虑车列在横向最不利布置位置。



。横梁内力计算:

。。利用横向分布影响线加载求最不利弯矩。



。桥面板计算:

。。采用有效工作宽度方法考虑车轮荷载在桥面板上的分布;
内力计算要根据桥面板与两肋的刚度比,选取不同的修正系数。



。主梁变位计算:

。。根据构件类型修正弹性模量和惯性矩,恒载按实际结构尺寸计算,但必须考虑收缩徐变作
用,活载计算中不记冲击系数。



。预拱度设置:

。。通常预拱度的大小,等于全部恒载和一半静活载所产生的竖向挠度值,也就是说应该在常
遇荷载情况桥梁基本上接近直线状态。对于位于竖曲线上的桥梁,应视竖曲线的凸起(或凹下) 情况,适当增减预拱度值,使峻工后的线形与竖曲线接近一致。 对于简支梁常用跨中点的预拱度作为失高,按二次抛物线甚至全梁的预拱度。

连续梁与刚构桥计算>连续梁与刚构桥计算内容

连续梁与刚构桥计算内容

。1、需要计算的部位:主梁、横梁(如果采用多梁式截面)、桥面板;

。2、主要荷载:结构重力、预应力、活载、收缩徐变内力、基础变位内力、日照或常年温差内
力;

。3、计算项目:。主梁强度设计、验算; 。横梁强度设计、验算; 。桥面强度设计、验算; 。主梁变形计算、预拱度计算;

拱桥实用计算>计算内容

拱桥实用计算——计算内容

。需要计算的部位:

。。主拱、拱上建筑;
组合体系拱:主拱圈、系梁、吊杆 ; 桁架拱:上下弦杆、斜杆;

。 。主要荷载: 。。结构重力、预应力、活载、常年及日照温差、拱脚水平位移推力; 。

。计算项目:

。。

主拱强度设计、验算;

拱上建筑强度设计、验算; 系梁、吊杆强度设计、验算; 横梁、桥面板强度设计、验算; 主拱稳定性验算; 主拱变形计算、预拱度计算; 关键局部应力验算; 主拱内力调整计算;

计算方法

拱桥实用计算——计算方法

。合理拱轴线:

。。按照拱轴线的形状直接影响主拱截面内力大小、分布的原则选取拱轴线。尽可能降低由于
荷载产生的弯矩值,使拱轴线与拱上各种荷载的压力线相吻合,也就是合理拱轴线。



。有推力主拱自重内力:



。无支架施工拱桥:按实际结构尺寸计算恒载集度,按施工方法确定各种荷载作用的体

系与截面。



。有支架施工拱桥:按一次落架计算,常采用弹性中心法。



。有推力拱活载内力:

。。利用弹性中心法公式查表计算,利用影响线加载计算。多肋式主拱以及拱上建筑为排架的双 曲拱必须考虑横向分布作用,箱形截面应作箱梁应力析。



。有推力拱温差及拱脚水平位移内力:

。。利用弹性中心法公式查表计算,或利用有限元结构计算程序进行。



。拱上建筑计算:

。。进行拱上建筑的计算时应该考虑联合作用的影响,否则是不安全的。
联合作用的计算必须与拱桥的施工程序相适应。若是在拱合拢后即拆架,然后再建拱上建筑,则 拱与拱上建筑的自重及混凝土收缩影响的大部分仍有拱单独承受, 只有后加的那部分恒载和活载 及温度变化影响才由拱与拱上建筑共同承担; 如果拱架是在拱上建筑建成后才拆除, 那么全部恒载和活载以及其它影响力可考虑都由拱与拱上 建筑共同承受; 拱与拱上建筑的联合作用计算是解高次超静定问题,可以应用平面杆件系统程序进行计算。



。组合体系拱桥恒载内力:

。。高次超静定结构必须采用有限元结构程序进行计算。
最优吊杆张拉力:通过吊杆张拉力和系梁内预应力大小的调整可以使主拱与系梁基本处于受压状 态。



。组合体系拱活载内力计算:

。。采用影响线加载计算包络图,拱肋也必须用横向分布系数考虑车列的偏载。



。桁架拱桥计算:

。。桁架拱桥是高次超静定结构,横载、活载以及各种次内力均必须采用有限元结构分析程序
计算。 活载计算必须考虑横向布系数。



。纵向稳定验算:

。。细长比不大时纵向稳定性验算一般可表达为强度校核的形式,即将拱圈换算为相当长度的
压杆,按平均轴向力计算,以强度校核形式控制稳定。 细长比较大时可以按临界力控制稳定。



。横向稳定验算:

。。板拱或肋拱可近似用矩形等截面抛物线双铰拱,在均布竖向荷载作用下的横向稳定公式来
计算临界轴向力。 有横向连接系的拱的横向稳定计算是一个较复杂的问题, 通常可将拱展开成一个与拱轴等长的平 面桁架,按组合压杆计算其稳定性。



。主拱变形计算、预拱度计算:

。。一般验算拱顶挠度,拱顶挠度是由恒载和静活载(不记冲击力)产生的挠度,其值不超过
跨径的 1/800;当用平板挂车或履带车时,上述值可增加 20%。当恒载和静活载产生的拱顶挠度 不超过跨度的 1/1600 时,可以不设,预拱度的设置按照恒载加上 1/2 的活载进行计算。



。关键部位局部应力验算:

。。对拱脚、拱肋与系梁连接处,吊杆的吊点,横梁与系梁连接处,均应进行局部应力分析。
一般采用大型有限元程序结合模型试验进行。



。主拱内力调整:

。。是指在不改变主拱截面的情况下采用各种方法来优化主拱的受力状态,主要的方法有:
1.假载法调整悬链线拱的内力: 当悬链线主拱某一控制截面的应力过大, 而另一控制截面的应力 有较大富余时,我们可调整拱轴线系数 m,修正拱轴线;调整后的拱轴线即非恒载压力线,因此 主拱截面在恒载作用下,即使不记入弹性压缩的影响,也要产生弯矩,用此弯矩来改善主拱截面 的应力状态。

2、 临时铰法:修建主拱时,在拱顶和拱脚截面处设置铅板制作的临时铰,待成桥后将铰拆除。 如果临时铰偏心安装则可能起到调整主拱内应力的作用,特别可消除混凝土收缩引起的附加内 力。

3、 用千斤顶调整内力: 将千斤顶平放在拱顶预留的空洞内, 利用千斤顶对两半拱缓缓施加推力, 使两半拱即分开又抬升。由于千斤顶施力时,拱被抬升使拱架易于卸出;同时拱桥基础立即产生 的变形影响亦可消除; 而调整千斤顶施力点的位置和加力的大小, 即可达到调整主拱应力的目的。

斜拉桥计算>计算内容

斜拉桥计算内容

需要计算的部位:

。主塔、主梁、斜拉索、局部构件; 。
主要荷载:

。恒载、预应力、活载、日照温差、常年温差、基础不均匀沉降、风荷载、地震荷载;


计算项目:

。自重总体内力计算,
活载内力计算, 温差、基础不均匀沉降内力计算, 横梁计算, 关键部位局部应力验算, 静力稳定性验算, 风荷载稳定性验算,

地震荷载作用下内力验算, 主梁挠度计算。

计算方法

斜拉桥计算方法

成桥状态合理索力的确定:

。刚性支承连续梁法。

施工阶段斜拉索初张力确定:

。倒拆法,无应力状态法。

。。
自重内力计算:

。一般需采用有限元程序按施工过程进行模拟跟踪计算,简化方法只是用于早期的斜拉桥。


活载内力计算:

。活载内力一般通过影响线加载计算。

。。
斜拉桥内力计算中的非线性因素:

。中小跨度斜拉桥可以不考虑非线性的影响,大跨度斜拉桥计算必须考虑以下几种非线性因素:
1、几何非线性:因为结构的变形较大,变形不能被忽略。 2、斜拉索垂度影响:一般折算为弹性模量的损失,即采用 EANST 公式修正弹性模量。 3、材料非线性影响:钢筋混凝土等材料在应力较高的情况下不符合虎克定理。

。。
横梁计算:

。横梁是空间受力,很复杂。要做空间分析才能说明清楚,简化计算时双索面斜拉桥按简支梁
计算,单索面按悬臂梁计算。

。。
关键部位局部应力验算:

。斜拉索索力比一般预应力大很多,塔柱锚固区、索梁交叉点、梁体的锚固区均需特别作应力
分析。

。。

主梁静力稳定性验算:

。斜拉桥主梁是受压构件,必须验算其稳定性,验算分两类;
一类是稳定验算假定材料在失稳时仍处于弹性状态; 一类是稳定验算(弹塑性稳定验算)假定某局部应力达到材料屈服强度时该局部发生屈服, 全结 构产生应力重分布,以此类推,其它截面也发生屈服,直到全结构退化为机动体系,结构失稳。

。。

抗风稳定性验算:

。斜拉结构刚度小,在风荷载作用下除产生静风压外,在空气动力作用下可能导致桥梁震动,
当震动与结构自身频率发生共振时, 可能导致结构失稳。 抗风问题是目前斜拉桥计算的前沿问题, 一般通过理论加试验的方法进行验算判断。

悬索桥计算

悬索桥计算

计算内容

需要计算的部位:加劲梁、主塔、鞍座、锚锭、吊索以及一些局部构件

计算项目:

自重总体内力计算; 活载内力计算; 温差、基础不均匀沉降内力计算;

关键部位局部应力验算; 静力稳定性验算;风荷载稳定性验算; 主缆挠度计算;

计算方法

成桥计算方法。

成桥状态确定合理的主缆长度和鞍座偏移量,采用基本的力学公式和应变协调原理即可。


计算步骤。

先分析吊索的恒载内力,求出主缆平衡位置,确定主缆与鞍座的切点位置;


施工计算方法。

1、主缆各索段无应力索长计算,用反算法

2、挂索初始状态计算,主要由鞍座退回量计算

3、吊索阶段的结构状态,用逆施工过程进行非线形倒退计算。



主塔稳定性计算

主塔不仅受到自重、风荷载、地震荷载、温度荷载,而且还要承受由主缆传来的荷载作用, 不仅有竖向荷载还载塔顶产生顺桥向和横桥向的水平位移, 当两根主缆受力不一致时, 塔还会受 扭,要对塔进行静力计算和稳定性验算。

局部应力分析

一般无法对悬索桥进行全桥三维应力分析, 只能用桥梁空间杆系专用程序与有限元方法综合 的方法,通过合理的简化与力学变换,可以实现悬索桥的三维应力分析。

悬索桥计算

计算内容

需要计算的部位:加劲梁、主塔、鞍座、锚锭、吊索以及一些局部构件

计算项目:

自重总体内力计算; 活载内力计算; 温差、基础不均匀沉降内力计算; 关键部位局部应力验算; 静力稳定性验算;风荷载稳定性验算; 主缆挠度计算;

计算方法

成桥计算方法。

成桥状态确定合理的主缆长度和鞍座偏移量,采用基本的力学公式和应变协调原理即可。


计算步骤。

先分析吊索的恒载内力,求出主缆平衡位置,确定主缆与鞍座的切点位置;


施工计算方法。

1、主缆各索段无应力索长计算,用反算法

2、挂索初始状态计算,主要由鞍座退回量计算

3、吊索阶段的结构状态,用逆施工过程进行非线形倒退计算。



主塔稳定性计算

主塔不仅受到自重、风荷载、地震荷载、温度荷载,而且还要承受由主缆传来的荷载作用, 不仅有竖向荷载还载塔顶产生顺桥向和横桥向的水平位移, 当两根主缆受力不一致时, 塔还会受 扭,要对塔进行静力计算和稳定性验算。

局部应力分析

一般无法对悬索桥进行全桥三维应力分析, 只能用桥梁空间杆系专用程序与有限元方法综合 的方法,通过合理的简化与力学变换,可以实现悬索桥的三维应力分析。

超静定预应力混凝土梁桥次内力计算

次内力及其产生原因

。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,所以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,这部分附加内力一般 统称为结构次内力(或称二次力)。 我们主要研究预加力的次内力、 徐变收缩次内力、 温度次内力、 墩台沉降次内力等。

预应力次内力

1、基本概念

。掌握初预矩、次力矩、吻合索、线性转换原则

初预矩:预加力在每个截面上对重心轴所产生的弯矩值称为初预矩。

次力矩:在超静定结构中,由于多余约束的存在,约束了结构的变形,产生了赘余反力,赘 余反力在梁内引起的弯矩值称为次力矩。

吻合束:应用线形原理,将预应力束筋的重心线转换至压力线上(即把由于次力矩引起的压 力线和束筋重心线之间的偏离调整掉),此时可以使预加力的总力矩不变,而次力矩为零。称这 种次力矩为零的束筋位置为吻合束位置。

线形原理:超静定梁中,预加力产生的次力矩是线形的,由此引起的混凝土压力线和束筋重 心线的偏离也是线形的;而混凝土梁的压力线只与束筋的梁端偏心矩和束筋在跨内的形状有关, 与束筋在中间支点上的偏心矩无关。由此可见,只要保持束筋在超静定梁中的两端位置不变,保 持束筋在跨内的形状不变,只改变束筋在中间支点上的偏心矩,则梁内混凝土压力线不变,亦即 总预矩不便,这称为超静定梁中的预应力束筋的线形转换原则。

2、计算方法

。1、用力法求解预加力次力矩(分连续配筋和局部配筋)
2、 用等效荷载法求解预加力的总预矩,即把预加力对混凝土的作用用等效荷载的形式来代替, 然 后再求解

收缩徐变次内力 收缩徐变次内力 。1、收缩徐变的特点及对桥梁结构的影响

收缩:混凝土在空气中结硬、体积变小的现象。 徐变:混凝土中应力保持不变,应变随着荷载持续时间而增长的现象。 收缩和徐变是混凝土作为粘滞弹性体的两种于时间有关的变形性质。 收缩和徐变在成桥后会长期 发生,不断变化,并引起结构内力重分布,对结构产生影响。典型的因为收缩徐变对桥梁结构产 生的影响有:

。·钢筋混凝土、预应力混凝土等配筋构件中,随时间变化的混凝土徐变、收缩受到内部配筋
的约束将导致内力重分布;

。·预制的混凝土梁或钢梁与就地浇筑的混凝土板组成的结合梁,将由于各组成部分具有不同
的徐变收缩值导致内力的重分布。

。·分阶段施工的预应力混凝土超静定结构,发生体系转换时从前期结构继承下来的应力状态
产生的徐变受到后期结构的制约,将导致内力和支点反力的重分布。

。·徐变对细长混凝土压杆所产生的附加挠度时验算压杆屈曲稳定的重要内容。

2、收缩徐变的表示方法(应力-应变公式)

根据研究的结果发现,当混凝土的应力不超过其极限强度的 50%时,徐变表现出与初始弹性变形 成比例的线形关系。 在计算徐变次内力时, 我们以徐变线形理论为基础, 通过引入徐变特性系数, 修正徐变初始用混凝土瞬时弹性应变来表示徐变应变,并由此得到考虑徐变的应力应变关系。

3、收缩徐变次内力计算的两种思路

1)微分平衡:即狄辛格法,基于在时间增量内变形协调原理计算 2)积分平衡:即换算模量法,引入时效系数,直接建立超静定结构在 t 时刻的变形协调条件来建 立方程求解。

4、收缩徐变次内力的总趋势



墩台沉降次内力

。墩台基础的沉降与地基土壤的物理力学特性有关,一般随时间而递增,经过相当长的时间,
接近沉降终极值。为了简化分析,我们假定沉降变化规律类似于徐变变化规律来进行计算。其基 本的表达式为:

温度次内力

。一、温度对结构的影响

。温度对结构的影响可以从年温变化、日照温差和骤然降温三个方面考虑,其中年温变化温变
缓慢,沿截面高度方向均匀变化,结构整体变形,内力变化也比较均匀,对超静定结构一般也不 引起次内力,计算比较简单。日照温差和骤然降温都属于局部温度变化,其中骤然降温作用范围 也是结构整体,引起较大的应力,但分布比较均匀。日照温差作用于局部范围,分布不均匀,将 引起结构局部较大的应力变化而引起次内力。日照温差的计算是最为复杂的。

。二、温度自应力计算

。温度的自应力计算主要是确定温度分布后,利用混凝土线膨胀系数,形成温度荷载,并在截
面内建立混凝土温度变形协调条件得到。根据内力自平衡原理计算而得。

。三、温度次内力计算 。当结构为超静定体系时,结构变形受到约束将引起次内力,此时可用结构力学对超静定问题
的处理方法进行。

桥面板计算

弯矩简化计算

在工程实践中常用简化的计算方法来计算桥面板的内力:

多跨连续单向板(长宽比大于等于 2)

。在弯矩计算时,先算出一个跨度相同的简支板在恒载和活载作用下的跨中弯矩,乘以偏安全
的经验系数加以修正,以得到跨中支点的设计弯矩。



悬臂板的内力

。计算悬臂板根部荷载弯矩时,最不利的荷载位置是把车轮荷载对中布置在铰接处。



双向板的内力(长宽比小于 2)

。利用弯矩影响线加载,或利用现成的弯矩图表来计算。

有效工作宽度

。板在局部分布荷载作用下,不仅直接承压部分的板带参加工作,与其相邻的部分板带也会分
担一部分荷载共同参与工作。即为有效工作宽度。 规定:根据板的形式做分析,大约是沿 45°向两边扩散。对于悬臂板,接近二倍悬臂长;对于 单向板按照 45°向边缘扩散。

桥梁实用空间分析

实际桥梁受力方式

。对于一座梁式板桥或者多片主梁,通过桥面板和横隔梁做成的梁桥,它们的受力特性属于空
间结构范畴。当荷载作用在桥上时,由于结构的整体作用,各主梁不同程度的产生挠曲而形成一 个挠曲面,显示了结构变形与受力的空间特征。

横向分布计算思路

。在实际计算中,把近似的内力影响面在 X 和 Y 方向进行变量分离,采用两个单值函数的乘积
来代替由一个双值函数表示的精确内力影响面。即:η(x,y)=η(x)η(y)。使桥梁空间结构的受 力分析可以用荷载横向分布影响线 η(y)结合主梁平面内力影响线 η(x)来近似替换,即把空间 结构的内力计算问题合理的转化为平面问题来解决。

横向分布系数

。当把活载按横向最不利位置布置在荷载横向影响线上,求得各片主梁分配到的横向荷载的最
大值为 mo,此 mo 表示主梁在横向分配到的最大荷载比例,即称为荷载横向分布系数。

横向分布系数的计算方法:

杠杆法

。在横向把桥面板看作直接搁在横梁上的简支板,按简支梁的形式布载来求得结果,此方法叫
杠杆法,适用于桥面结构互不相连的情况。

刚性横梁法

。把横梁看作完全刚性的结构,将作用在偏离扭转中心的横梁上的集中荷载简化为作用在扭转
中心荷载和作用在扭转中心的弯矩,以此分别计算其效应,把两者的结果相向叠加,此方法称为 刚性横梁法。对于各片主梁的扭转,可以通过考虑主梁的自由扭转抗力矩修正。

刚接梁法-铰接梁法

。把桥跨结构在纵向沿主梁连接处切开,分割成为单片主梁,切口处以赘余力取代,把整个结
构看作为用这些赘余力连接起来的超静定结构, 然后用力法求解。 考虑相邻两片主梁结合处横向 弯矩和竖向剪力赘余力的,叫做刚接梁法;只考虑竖向剪力的,叫做铰接梁法。

G-M 法

。对于主梁连续的桥面板和多横隔梁组成的梁桥,当其宽度与其跨度比较大时,将其比拟简化
为一块矩形的正交异性板,用几何异性来代替材料异性,按古典弹性理论来进行分析的方法叫 G-M 法。

墩台计算

墩台计算

计算内容

。截面强度验算

。。一般只适用于重力式墩台,由于重力式墩台主要是用圬工材料制作的,一般为偏心受压构
件,截面强度验算采用分项安全系数的极限状态设计计算。



。稳定性验算

。。包括纵向挠曲稳定验算和整体稳定验算。纵向挠曲验算按规范公式进行;整体稳定验算,
主要又包括抗倾验算和抗滑验算。



。抗倾验算

。。扩大基础的桥墩台须依最不利组合,并考虑水的浮力作用进行抗倾覆验算,一般只考虑纵
桥向的稳定性。



。抗滑验算

。。计算时应该按最高水位进行验算,主要是验算桥墩的抗滑强度。



。墩台顶水平位移验算

。。对于高度超过 20m 的重力式墩台及轻型墩台,应验算墩台顶水平方向的弹性位移,并符合
规定要求。按悬臂梁模型计算,不考虑上部结构对墩台顶的位移约束作用。



。盖梁计算

。。柱式墩台中需要进行盖梁的验算。盖梁的计算包括内力、外力和配筋验算。由于盖梁施工
中的荷载的不对称性很大,因此需要注意对盖梁进行抗倾覆验算,当盖梁与柱的刚度比较大时 (>5),按简支梁计算;较小时 (<5),按框架计算



。墩壁的局部稳定验算

。。空心墩的计算中需要进行墩壁的局部稳定验算,可按板壳空间结构进行分析。而且局部失
稳均在弹塑性范围内发生的。 墩身的自振周期:空心墩中要考虑风振的影响计算其自振周期,计算时把高墩看成悬臂梁。



。考虑荷载

。。恒载和水的浮力
土侧压力 汽车荷载的冲击力

汽车荷载的制动力 流水压力、冰压力 船只或漂流物的撞击力 地震力

支座计算

支座计算

计算内容

。水平力

。。正交直线桥梁的支座,一般需要计算水平力。由汽车制动力、风力、摩阻力或温度变化等
产生。



。竖向力

。。有结构自重反力活载的支点反力等原因产生,计入冲击系数。



。支座平面尺寸计算

。。上部结构的支点反力通过支座向下传递,因此需要确定支座的平面尺寸,来确定是否满足
支座的局部承压要求。



。支座厚度计算

。。为满足应力要求,需计算支座的最小厚度。



。钢筋布置

。。

为了使支座的强度满足要求,有时需要配置钢筋来加强支座。



。抗剪强度验算

。。由于支座受到水平力的作用,因此需要进行抗剪强度的验算以满足要求,避免支座发生受
剪破坏。



。考虑荷载

。。汽车荷载产生的制动力
风力 摩阻力 温度变化 支座变形 桥纵坡的影响。

箱梁分析

箱梁在对称荷载作用下的变形

。横向弯曲和纵向弯曲

箱梁在对称荷载作用下的应力

。横向和纵向弯曲正应力和剪应力、 剪力滞效应

箱梁在不对称荷载作用下的变形

。横向弯曲、纵向弯曲、扭转、扭转变形 。

箱梁在不对称荷载作用下的应力

。自由扭转剪应力、翘曲正应力和剪应力、畸变正应力和剪应力、横行正应力。

箱梁在荷载作用下的各种应力和变形解释

。箱梁的弯曲正应力

。。在对称挠曲时,仍认为服从简单梁理论,即弯曲正应力线形分布,因此计算方法和材料力
学中的方法一样。



。箱梁的弯曲剪应力

。。箱梁的弯曲剪力问题是一个内部超静定问题,因此必须应用补充的变形协调条件和材料力
学里的计算公式共同求解。



。箱梁自由扭转剪应力

。。箱梁在无纵向约束的情况下,截面可以自由凸凹时的扭转叫自由扭转。可以认为扭转时只
产生剪应力,剪力主要是通过积分的方法求解的。



。箱梁翘曲扭转

。。也叫约束扭转。当箱梁端部有较强大的横隔板,扭转时截面自由凸凹受到约束,而使纵向
纤维受到拉伸或压缩, 从而产生约束扭转正应力与剪应力。 其剪应力和正应力都需要用积分的方 法或解微分方程的方法进行求解。



。箱梁畸变

。。在箱壁较薄,横隔板较稀时,截面就不能满足周边不变形的假设,则在反对称荷载作用下,
截面不但扭转,而且要发生畸变。产生畸变翘曲正应力和剪应力。可以用弹性地基梁比拟法,或 影响线的方法来计算。



。箱梁剪力滞效应求解

。。受压翼缘上的压应力随着离梁肋的距离增加而减小,这个效应叫剪力滞效应。在对称荷载
作用下箱梁仍有剪力滞效应。求解剪力滞效应时,一般先将梁的竖向挠度,纵向位移等用曲线方 程来表示,然后根据这些曲线方程来求解剪力滞效应。

变形计算

变形计算

钢筋混凝土桥梁在短期使用荷载的作用下的变形计算, 也就是挠度的计算, 可以根据材料力学的 方法进行。

对于简支梁桥等静定结构的桥梁,采用 0.85EhI01,对于超静定结构,采用 0.67EhI0。对于主梁的 变形,根据规范规定,变形不应该超过下列规定:

。梁式桥主梁跨中:跨径的 1/600;
梁式桥主梁悬臂端:跨径的 1/300; 桁架、拱:跨径的 1/800; (其中 l 为计算跨径)

当结构重力和汽车荷载(不记冲击力)产生的向下挠度不超过主梁跨径的 1/1600 时可以不设置 预拱度,否则需要按照 1/2 活载和恒载联合作用来设置预拱度。

对于大跨度和超大跨度桥梁的变形计算的内容比中小跨径桥梁的计算内容多, 如斜拉桥变形计算 中除了主梁的变形外,还要考虑主塔的纵横向变形。在这种情况下,可利用有限元方法进行个别 计算。

牛腿计算

牛腿的应力分析可以从三个截面着手:

竖截面的验算

。验算与牛腿成 90o 的截面上的应力。可以按钢筋混凝土偏心受拉杆件验算抗弯和抗剪强度;
当不记其它可变荷载时,按受弯杆件验算强度; 对于布置预应力筋的牛腿,则应该按照预应力构件来计算。

最弱斜截面的验算

。最弱斜截面是指荷载作用下近似地假设按纯混凝土截面计算时,其边缘拉应力为最大的一个
截面。一般先求出最弱截面的斜角值,然后再进行计算。 最弱截面的确定是通过建立截面应力和截面内力的关系, 并用和角度有关的方程表达内力, 得到 截面角度和应力的关系,用求导为零的方法得到应力最大截面的角度确定的。

o

45 斜截面的抗拉验算

o 为了确保钢筋具有足够的抗拉强度, 尚需补充验算假设混凝土沿 45 斜截面开裂后的受力状态, 。

此时全部斜拉力将由钢筋承受。(对预应力混凝土应包括预应力筋)

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桥梁施工

教学目的

了解桥梁结构常用的施工方法和特点, 各施工方法的工艺流程, 以及桥梁结构受力与所采用的施 工方法之间的关系等。

主要教学内容

。桥梁上部结构施工方法分类。桥梁下部结构施工方法分类 。桥梁施工设备。上部结构施工 。基础施工。墩台施工 。桥梁施工控制。

桥梁上部结构的施工方法

。1、总体上分为现场浇筑法和预制安装法
(1)就地浇筑法 就地浇筑法是在桥位处搭设支架,在支架上浇筑桥体混凝土,达到强度后拆除模板、支架。 就地浇筑法无需预制场地,而且不需要大型起吊、运输设备,梁体的主筋可不中断,桥梁整 体性好。它的主要缺点是工 期长,施工质量不容易控制;对预应力混凝土梁由于混凝土的收缩、徐变引起的应力损失比 较大;施工中的支架、模板 耗用量大,施工费用高;搭设支架影响排洪、通航,施工期间可能受到洪水和漂流物的威胁。 (2)预制安装法 在预制工厂或在运输方便的桥址附近设置预制场进行梁的预制工作,然后采用一定的架设方 法进行安装。预制安装法施 工一般是指钢筋混凝土或预应力混凝土简支梁的预制安装,分预制、运输和安装三部分。 预制安装施工法的主要特点是: 1、由于是工场生产制作,构件质量好,有利于确保构件的质量和尺寸精度,并尽可能多的采 用机械化施工; 2、上下部结构可以平行作业,因而可缩短现场工期; 3、能有效的利用劳动力,并由此而降低了工程造价; 4、由于施工速度快,可适用于紧急施工工程; 5、将构件预制后由于要存放一段时间,因此在安装时已有一定龄期,可减少混凝土收缩、徐 变引起的变形。

。2、具体又分:

。(1)固定支架就地浇筑法
就地浇筑法是在桥位处搭设支架,在支架上浇筑桥体混凝土,达到强度后拆除模板、支架。

就地浇筑法施工无需预制场地,而且不需要大型起吊、运输设备,梁体的主筋可不中断,桥 梁的整体性好。它的缺点主 要是工期长,施工质量不容易控制;对预应力混凝土梁由于混凝土的收缩、徐变引起的应力 损失比较大;施工中的支架 模板耗用量大,施工费用高;搭设支架影响排洪、通航,施工期间可能受到洪水和漂流物的 威胁。

(2)悬臂施工法 悬臂施工法是从桥墩开始,两侧对称进行现浇梁段或将预制节段对称进行拼装。前者称悬臂 浇筑施工,后者称悬臂拼装 施工,有时也将两种方法结合使用。 悬臂施工的主要特点是: 1、桥梁在施工过程中产生负弯矩,桥墩也要求承受由施工产生的弯矩,因此悬臂施工宜在 营运状态的结构受力与施 工状态的受力状态比较接近的桥梁中选用,如预应力混凝土 T 型刚构桥、变截面连续梁 桥和斜拉桥等; 2、非墩桥固接的预应力混凝土梁桥,采用悬臂施工时应采取措施,使墩、梁临时固结,因 而在施工过程中有结构体系的转换存在; 3、采用悬臂施工的机具设备种类很多,就挂篮而言,也有桁架式、斜拉式等多种类型,可 根据实际情况选用; 4、悬臂浇筑施工简便,结构整体性好,施工中可不断调整位置,常在跨径大于 100 的桥梁 上选用;悬臂拼装法施工 速度快,桥梁上、下部结构可平行作业,但施工精度要求比较高,可在跨径 100m 以下 的大桥中选用; 5、悬臂施工法可不用或少用支架,施工不影响通航或桥下交通。

(3)转体施工法 转体施工是将桥梁构件先在桥位处岸边(或路边及适当位置)进行预制,待混凝土达到设 计强度后旋转构件就位的 施工方法。转体施工其静力组合不变,它的支座位置就是施工时的旋转支承和旋转轴,桥

梁完工后,按设计要求改 变支撑情况。转体施工可分为平转、竖转和平竖几何的结合的转体施工。 转体施工的主要特点是: 1、可以利用地形,方便预制构件; 2、施工期间不断航,不影响桥下交通,并可在跨越通车线路上进行桥梁施工; 3、施工设备少,装置简单,容易制作并便于掌握; 4、节省木材,节省施工用料。采用转体施工与缆索无支架施工比较,可节省木材 80%,节 省施工用钢 60%; 5、减少高空作业,施工工序简单,施工迅速;当主要构件先期合拢后,给以后施工带来方 便; 6、转体施工适合于单跨和三跨桥梁,可在深水、峡谷中建桥采用,同时也适应在平原区以 及用于城市跨线桥; 7、大跨径桥梁采用转体施工将会取得较好的技术经济效益,转体重量轻型化、多种工艺综 合利用,是大跨径及特大 跨径桥梁施工有利的竞争方案。

(4)顶推施工法 顶推施工是在沿桥纵轴方向的台后设置预制场地,分节段预制,并用纵向预应力筋将预制 节段与施工完成的梁体连 成整体,然后通过水平千斤顶施力,将梁体向前顶推出预制场地。之后继续在预制场地进 行下一节段梁的预制,循 环操作直至施工完成。 顶推施工法的特点: 1、顶推法可以使用简单的设备建造长大桥梁,施工费用低,施工平稳无噪声,可在水深、 山谷和高桥墩上采用,也 可在曲率相同的弯桥和坡桥上采用; 2、主梁分段预制,连续作业,结构整体性好;由于不需要大型起重设备,所以施工节段的 长度一般可取用 10m-20m; 3、桥梁节段固定在一个场地预制,便于施工管理改善施工条件,避免高空作业。同时,模 板、设备可多次周转使 用,在正常情况下,节段的预制周期 7d-10d.

4、顶推施工时,梁的受力状态变化很大,施工阶段的梁的受力状态与运营时期的受力状态 差别较大,因此在梁截面 设计和布索时要同时满足施工与运营的要求,由此而造成的用钢量较高;在施工时也可 采取加设临时墩,设置前 导梁和其他措施,用以减少施工内力; 5、顶推法宜在等截面梁上使用,当桥梁跨径较大时,选用等截面梁会造成材料用量的不经 济,也增加施工难度,因 此以中等跨径的桥梁为宜,桥梁的总长也以 500m-600m 为宜。

(5)逐孔施工法 逐孔施工是中等跨径预应力混凝土连续梁中的一种施工方法, 它使用一套设备从桥梁的一端 逐孔施工,直到对岸。有用临时支承组拼预制节段的逐孔施工法、移动支架逐孔现浇施工法、以 及整孔吊装或分段节段施工法等。 采用逐孔施工的主要特点: 1、不需要设置地面支架,不影响通航和桥下交通,施工安全、可靠; 2、有良好的施工环境,保证施工质量,一套模架可多次周转使用,具有在预制场生产的优 点; 3、机械化、自动化程度高,节省劳力,降低劳动强度,上下部结构可以平行作业,缩短工 期; 4、通常每一施工梁段的的长度取用一孔梁长,接头位置一般可选在桥梁受力较小的部位; 5、移动模架设备投资大,施工准备和操作都较复杂; 6、宜在桥梁跨径小于 50m 的多跨长桥上使用。

(6)横移施工法 横移施工是在拟待安置结构的位置旁预制该结构,并横向移运该结构物,将它安置在规定的 位置上。 横移施工的主要特点是在整个操作期间与该结构有关的支座位置保持不变, 即没有改变梁的 结构体系。在横向移动期 间,临时支座需要支承该结构的施工重量。

(7)提升与浮运施工法 提升施工是在未来安置结构物以下的地面上预制该结构并把它提升就位。 浮运施工将桥梁在 岸上预制,通过大型浮运 至桥位,利用船的上下起落安装就位的方法。 使用该方法的要求是: 1、在该结构下面需要有一个适宜的地面; 2、被提升结构下的地面要有一定的承载力; 3、拥有一台支撑在一定基础上的提升设备; 4、该结构应该是平衡的,至少在提升操作期间是平衡的; 5、采用浮运法要有一系列的大型浮运设备。

下部结构的施工

1、桥梁墩台:

。(1)砌筑墩台
石砌墩台是用片石、块石及粗料石以水泥砂浆砌筑的,具有就地取材和经久耐用等优点,在 石料丰富地区建造墩台时, 在施工期间限许的条件下,为节约水泥,应优先考虑石砌墩台方案。 砌筑质量应符合以下规定: 1、砌体所用各项材料类别、规格及质量符合要求; 2、砌缝砂浆或小石子混凝土铺填饱满、强度符合要求; 3、砌缝宽度、错缝距离符合规定,勾缝坚固、整齐,深度和形式符合要求; 4、砌筑方法正确; 5、砌体位置、尺寸不超过允许偏差。

(2)装配式墩(柱式墩、后张法预应力墩) 装配式墩台施工适用于山谷架桥、跨越平缓无漂流物的河沟、河滩等的桥梁,特别是在工地

干扰多、施工场地狭窄,缺 水与沙石供应困难地区,其效果更为显著。 装配式墩台的优点是:结构形式轻便,建桥速度快,坞工省,预制构件质量有保证等等。 1、装配式柱式墩系将桥墩分解成若干轻型部件,在工厂或工地集中预制,再运送到现场装配 成桥梁。 2、装配式预应力钢筋混凝土墩分为基础基础、实体墩身和装配墩身三大部分。装配墩身由基 本构件、隔板、顶板及顶 冒四种不同形状的构件组成,用高强钢丝穿入预留的上下贯通的孔道内,张拉锚固而成。 实体墩身是装配墩身高度 及抵御洪水时漂流物的冲击等。

(3)现场浇筑墩台(V 形墩等)

2、桥梁基础:

。(1)扩大基础
扩大基础或称明挖基础属直接基础,是将基础底板设在直接承载地基上,来自上部结构的荷 载通过基础底板直接传递给 承载地基。其施工方法通常是采用明挖的方式进行的。

(2)桩及管柱基础 当地基浅层土质较差,持力土层埋藏较深,需要采用深基础才能满足结构物对地基强度、变形 和稳定性要求时,可采用 桩基础。基桩按材料分类有木桩、钢筋混凝土桩、预应力混凝土桩与钢桩。桥梁基础中用的较 多的是中间两种。按制作 方法分为预制桩和钻(挖)孔灌注桩;按施工方法分为锤击沉桩、振动沉桩、射水沉桩、静力 压桩、就地灌注桩与钻孔埋 置桩等,前四种又统称沉入桩。应根据地质条件、设计荷载、施工设备、工期限制及对附近建 筑物产生的影响等来选择 桩基的施工方法。

由钢筋混凝土、 预应力混凝土或钢制成的单根或多根管柱上连钢筋混凝土承台、 支撑并传递桥 梁上部结构和墩台全部荷 载于地基的结构物。柱底一般落在坚实土层或嵌入岩层中。适用于深水、岩面不平整、覆盖土 层厚薄不限的大型桥梁基 础。按荷载传递形式可分为端承式和摩擦式两种,在结构形式上与桩基相似,但多为垂直状。

(3)沉井基础 又称开口沉箱基础,由开口的井筒构成的地下承重结构物。一般为深基础,适用于持力层较深 或河床冲刷严重等水文地 质条件,具有很高 的承载力和抗震性能。这种基础系由井筒、封底混凝土和预盖等组成,其平面形状可以是圆形、 矩形 或圆端形,立面多为垂直边,井孔为单孔或多孔,井壁为钢筋、木筋或竹筋混凝土,甚至由 刚壳中填充混凝土等建成。 若为陆地基础,它在地表建造,由取土井排土以减少刃脚土的阻力,一般借自重下沉;若为水 中基础,可用筑岛法,或 浮运法建造。在下沉过程中,如侧摩阻力过大,可采用高压射水法、泥浆套法或井壁后压气法 等加速下沉。

(4)地下连续墙基础 用槽壁法施工筑成的地下连续墙体作为土中支撑单元的桥梁基础。它的形式大致可分为两种: 一种是采用分散的板墙, 平面上根据墩台外形和荷载状态将它们排列成适当形式, 墙顶接筑钢筋混凝土承台; 另一种是 用板墙围成闭合结构,其 平面呈四边形或多边形,墙顶接筑钢筋混凝土盖板。后者在大型桥基中使用较多,与其他形式 的深基相比,它的用材 省,施工速度快,而且具有较大的刚度,目前是发展较快的一种新型基础。连续墙的建造是通 过专门的挖掘机泥浆护壁 法挖成长条形深槽, 再下钢筋笼和灌注水下混凝土, 形成单元墙段, 它们相互连接而成连续墙,

其厚度一般为 0.32.0m,随深度而异,最大深度已达 100m.

(5)锁口钢管桩基础 由锁口相连的管柱围成的闭合式管柱基础。锁口缝隙灌以水泥沙浆,使管柱围墙形成整体,管 内充混凝土,围墙内可填 以沙石、混凝土或部分填充混凝土,必要时顶部可连接钢筋混凝土承台。

桥梁施工设备

。1、各种长备式结构,例如万能杆件、贝雷梁等
万能杆件 用来拼装各种施工构架的常备杆件。以角钢、钢板、螺栓制成。现有甲、甲 A、乙三种类型, 三种类型在结构、拼装形式上基本相同,只在局部构件的尺寸上略有差异而已。其杆件较轻,互 换性和 适应性较强。适用于拼装施工便桥、墩台脚手支架、架桥膺架、起重塔架、围笼等。 贝雷梁 由预制的节段式钢桁行架片拼接而成的桥梁。原用作军用,每一行架片形式相同,通过销钉 或螺栓可迅速接长,还可拼 成多层,多列,适用于不同长度及载重,现在也普遍用于民用临时性建筑上和支架。我国在 稍做改进后称之为常备钢 梁,但习惯上仍称做贝雷梁。

。2、测量设备,例如经纬仪、测距仪等
经纬仪 用来测量角度的仪器。分为光学经纬仪和电子经纬仪两大类。光学经纬仪利用几何光学的放 大、反射、折射等原理进 行度盘读数;电子经纬仪则利用物理光学,电子学和光电转换等原理显示度盘读数,是近现 代电子技术高度发展的产

物之一,但价格昂贵,应用还未普及。 测距仪 常用的距离测量方法有卷尺量距、视距测量和电磁波量距等。卷尺量距是用可以卷起来的软 尺沿地面丈量,属直接量 距; 视距测量是利用经纬仪或水准仪望远镜中的视距丝及视距标尺按几何光学原理进行测距; 电磁波测距是用仪器发 射及接收红外波(红外光、激光)或微波,按其传播速度及时间测定距离,属于电子物理测 量。后两者属间接测距。

。3、基础施工设备,例如打桩机、挖土机
打桩机 利用桩锤的冲击能将桩贯入地层的桩工机械。由桩锤、桩架、起重机械、动力设备等组成。 按照动力来源,桩锤分为 落锤、气锤、柴油锤、液压锤等。其基本技术参数为冲击体重量、冲击动能和冲击频率。 挖土机 是挖掘土石方的施工机械。由挖掘机构、转台、行走装置等组成。按作业过程和构造分为单 斗周期式和多斗连续式两 种。桥梁挖基常用反铲型和拉铲型的单斗挖掘机或抓斗施工。

。4、混凝土施工设备,例如拌和机、运输泵、振捣设备等
混凝土拌和机 将水泥、粗细骨料、水和外加剂等拌制成混凝土的施工机械。主要由动力、传动、搅拌、配 水、进出料等系统组成。 按工作性质可分为周期式(间歇式)和连续式两类。按搅拌原理分为自落式和强制式两种型 式。 混凝土运输泵 利用压力将混凝土沿管道连续输送的机械。主要分泵体与输送管两个部分。泵体构造分为活 塞式、挤压式、隔膜式 等。输送管一般用内径 100-200mm 的铝合金管,质轻耐磨,管节用扳扣相连,操作方便。 混凝土振捣器 利用激振装置产生振动,使混凝土在浇注时振捣密实的机械。由动力、传动、激振等装置和 机体组成。按工作方式分

为内部、外部、和底部三种类型。内部振捣用插入式振捣器。外部振捣器用附着式振捣器和 表面式振捣式。底部振捣 用振动台或用几台附着式振捣器组成可移动的底部振捣器。

。5、预应力施工设备,例如各类张拉千斤顶、锚夹具等
预应力筋张拉设备 以张拉钢筋的方法对混凝土结构建立预应力的设备。包括:张拉千斤顶、油泵、高压油管、 压力表等。张拉千斤顶为 液压驱动。按构造分为拉杆式千斤顶,穿心式千斤顶,锥锚式千斤顶。按功能分为单作用千 斤顶,双作用千斤顶,三 作用千斤顶。油泵为向千斤顶提供压力能的液压泵,通常用电动油泵。高压油管为连接油泵 和千斤顶的输油管路,常 用紫铜管或高压钢丝橡胶管,压力表安装在油泵或张拉千斤顶上,量测油压换算张拉力。 锚具 又称锚头。各种预应力体系特别是后张体系中用以保持预应力筋张拉力使预应力混凝土结构 具有所需预应力的锚固部 件。按其锚定预应力筋的原理可分为 4 种:1、靠摩阻力锚固,如锥形锚等;2、利用螺纹锚固, 如轧丝锚等;3、将力 筋端头镦粗支撑垫板上,如镦头锚;4、借力筋与混凝土间的粘接力锚固,如科式锚和先张法 的自锚等。种类繁多。 夹具 一种将夹片楔紧在锥形锚孔内的锚具。属拉丝式体系。在中国工业与民用建筑中广泛应用。

。6、运输安装设备,例如汽车、缆索吊、架桥机等
架桥机 整跨架设桥梁的施工机械。中国铁路常备的有双悬臂式架桥机、单梁式架桥机和双梁式架桥 机三种,用于分片架设小 跨度预应力混凝土梁,公路桥或未通线路的铁路桥,常用各种类型的滑曳式架桥机架设,小 跨度公路梁,亦可用简易 的联合架桥机架设。

。7、专用施工设备,例如移动模架、沥青摊铺机、压路机等

桥梁上部结构施工

一、简支梁桥施工方法

。1、支架浇筑
包括以下几个工序: (1)浇筑前的检查。包括:1、支架和模板的检查;2、钢筋和钢索位置的检查;3、浇筑混 凝土前的准备工作。 (2)混凝土浇筑。包括:1、确定混凝土的浇筑速度; 2、确定混凝土的浇筑顺序。 有以下几种浇筑方法: 1、 水平分层浇筑: 在一跨全长内分层浇筑, 在跨中合拢。 适用于跨径不大的简支梁桥; 2、斜层浇筑:混凝土从主梁的两端用斜层法向跨中浇筑,在跨中合拢; 3、单元浇筑法:当桥面较宽且混凝土数量较大时,可分为若干纵横向单元分别浇筑。

。2、预制安装

。(1)起重机架设法
(2)架桥机架设法 一般在长大河道上采用,公路上采用贝雷梁构件拼装成架桥机;铁路上采用 800kn,1300kn, 1600kn 架桥机。 (3)支架架梁法 (4)简易机具组合法 (5)塔架架设法

二、悬臂梁、连续梁、刚架桥施工方法

。1、利用脚手架施工

。(1)满堂支架
(2)移动支架

。2、预制架设法

。(1)梁段整体施工
(2)悬臂拼装法

。3、悬臂法
悬臂施工法也称分段施工法,是以桥墩为中心向两岸对称的、逐节悬臂接长的施工方法。 分为悬臂浇筑法和悬臂拼装法两种。



(1)悬臂拼装法 悬臂拼装法是利用移动式悬拼吊机将预制梁段起吊至桥位, 然后采用环氧树脂胶及

钢丝束预施应力连接成整体。采 用逐段拼装,一个节段张拉锚固后,再拼装下一节段。 悬臂拼装施工包括块件的预制、运输、拼装及合拢。 (2)悬臂浇筑法 悬臂浇筑采用移动式挂篮作为主要施工设备, 以桥墩为中心, 对称向两岸利用挂篮 逐段浇筑梁段混凝土,待混凝土 达到要求强度后,张拉预应力束,再移动挂篮,进行下一节段的施工。

。4、顶推法
顶推法施工是沿桥轴方向,在台后开辟预制场地,分节段预制梁身并用纵向预应力筋将各节 段连成整体,然后通过水 平液压千斤顶施力,借助滑动装置,将梁段向对岸推进。这样分段预制,逐段顶推,待全部 顶推就位后,落梁、更换 正式支座,完成桥梁施工。适用于中等跨径、等截面的直线或曲线桥梁。 顶推施工依照顶推的施工方法分类有单点顶推和多点顶推。



(1)单点顶推 顶推的装置集中在主梁预制场地附近的桥台或桥墩上,前方墩各支点上设置滑动支承。 (2)多点顶推 在每个墩台上设置一对小吨位的水平千斤顶, 将集中的顶推力分散到各墩上。 由于可利用

水平千斤顶传给墩台的

反力来平衡梁体滑移时在桥墩上产生的摩阻力, 从而使桥墩在顶推过程中承受较小的水平 力,因此可以在柔性墩 上采用多点顶推法。同时多点顶推所需的顶推设备吨位小,容易获得。

。5、转体法
在河流的两岸或适当位置,利用地形或使用简便的支架先将半桥预制完成,然后以桥梁结构 本身为转动体,使用一些 机具设备,分别将两个半桥转动到桥的轴线位置合拢成桥的建桥方法。 可以采用平面转体、竖向转体或平竖结合转体。现已应用在拱桥、梁桥、斜拉桥、斜腿钢架 桥等不同桥型上部结构的 施工。优点是可减少支架费用、把高空作业和水上作业转变为岸边陆上作业,从而保证安全 和质量,而且施工中可不 影响桥孔下的交通或航行。一般适用于单孔或三孔桥梁施工。

三、拱桥常用施工方法

。1、有支架施工

。(1)就地砌筑(满堂支架、拱架)
(2)预制安装(简易排架+吊装设备) (3)就地砌筑(满堂支架、劲性骨架法)

。2、无支架施工

。(1)悬臂法(悬拼法、悬浇法)
(2)缆索吊装法 缆索吊装施工,在预制场地预制拱肋(箱)和拱上结构,将预制拱肋和拱上结构通过平车等 运输设备移运至揽索吊装 位置,将分段预制的拱肋吊运至安装位置,利用扣索对分段拱肋进行临时固定,吊装合拢拱 肋,对各段拱肋进行轴线 调整,主拱圈合拢,拱上结构安装。 在峡谷或水深流急的河段上,或在通航的河流上需要满足船只的顺利通行,缆索吊装由于具 有跨越能力大,水平和垂

直运输机动灵活,适应性广,施工比较稳妥方便等优点,在拱桥施工中被广泛采用。 (3)转体施工法(竖转、平转、竖转和平转的组合)

桥梁墩台施工

桥梁墩台施工是建造桥梁墩台的各项工作的总称。其主要工作有:墩台定位,放样,基础施工, 在基础襟边上立模板和支架,浇筑墩(台)身混凝土或砌石,扎顶帽钢筋,浇顶帽混凝土并预留支 座锚栓孔等。

桥梁墩台施工方法通常分为两大类: 一类是现场就地浇筑与砌筑; 一类是拼装预制的混凝土砌块、 钢筋混凝土或预应力混凝土构件。前者工序简便,机具较少,技术操作难度较小;但是施工期限 较长,需消耗较多的劳力和物力。后者的特点是可确保施工质量、减轻工人劳动的强度,又可加 快工程进度,提高经济效益,对施工场地狭窄,尤其是缺少砂石地区或干旱缺水地区建造桥墩有 着更重要的意义。

桥梁墩台按施工方式的不同分为砌筑墩台、装配式墩台、现场浇筑墩台等几种类型。

(1)砌筑墩台

。石砌墩台是用片石、块石及粗料石以水泥砂浆砌筑的,具有就地取材和经久耐用等优点,在
石料丰富地区建造墩台时,在施工期间限许的条件下,为节约水泥,应优先考虑石砌墩台方案。 砌筑质量应符合以下规定: 1、砌体所用各项材料类别、规格及质量符合要求; 2、砌缝砂浆或小石子混凝土铺填饱满、强度符合要求; 3、砌缝宽度、错缝距离符合规定,勾缝坚固、整齐,深度和形式符合要求; 4、砌筑方法正确; 5、砌体位置、尺寸不超过允许偏差。

(2)装配式墩(柱式墩、后张法预应力墩)

。装配式墩台施工适用于山谷架桥、跨越平缓无漂流物的河沟、河滩等的桥梁,特别是在工地
干扰多、施工场地狭窄,缺 水与沙石供应困难地区,其效果更为显著。其优点是:结构形式轻便,建桥速度快,坞工省,预 制构件质量有保证等等。 装配式墩有柱式墩、后张法预应力墩两种形式: 1、装配式柱式墩 将桥墩分解成若干轻型部件,在工厂或工地集中预制,再运送到现场装配成桥梁。 2、后张法预应力墩 分为基础基础、实体墩身和装配墩身三大部分。装配墩身由基本构件、隔板、顶板及顶冒四种 不同形状的构件组成, 用高强钢丝穿入预留的上下贯通的孔道内,张拉锚固而成。

(3)现场浇筑墩台(V 形墩等)

。主要有两个工序:一是制作与安装墩台模板;二是混凝土浇筑。
1、模板 常用的模板类型有:拼装式模板,整体吊装模板,组合型钢模板,滑动钢模板。 模板安装前应对模板尺寸进行检查;安装时要坚实牢固,以免振捣混凝土时引起跑模漏浆;安 装位置要符合结构设计要求。 2、混凝土浇筑 墩台身混凝土施工前, 应将基础顶面冲洗干净, 凿除表面浮浆, 整修连接钢筋。 灌注混凝土时, 应经常检查模板、钢筋及预埋件的位置和保护层的尺寸,确保位置正确,不发生变形。混凝土施 工中,应切实保证混凝土的配合比、水灰比和塌落度等技术性能指标满足规范要求。

。同济大学桥梁工程系设计制作 。
桥梁基础施工方法

桥梁上部承受的各种荷载,通过桥台或桥墩传至基础,再由基础传至地基。基础是桥梁下部结构 的重要组成部分,因此,基础工程在桥梁结构物的设计与施工中,占有极为重要的地位,它对结 构物的安全使用和工程造价有很大的影响。



桥梁基础按施工方法可分为扩大基础、桩及管柱基础、沉井基础、地下连续墙基础和锁口钢管桩 基础。

(1)扩大基础

。扩大基础或称明挖基础属直接基础,是将基础底板设在直接承载地基上,来自上部结构的荷
载通过基础底板直接传递给 承载地基。 其施工方法通常是采用明挖的方式进行的, 施工中坑壁的稳定性是必须特别注意的问 题。

。明挖扩大基础施工的主要内容包括基础的定位放样、基坑开挖、基坑排水、基底处理以及砌
筑(浇筑)基础结构物等。

。1、基础的定位放样
在基坑开挖前,先进行基础的定位放样工作,以便正确的将设计图上的基础位置准确的设置 到桥址上。放样工作系根据桥梁中心线与墩台的纵横轴线,推出基础边线的定位点,再放线画出 基坑的开挖范围。基坑各定位点的标高及开挖过程中标高检查,一般用水准测量的方法进行。 2、陆地基坑开挖 基坑大小应满足基础施工要求,对有渗水土质的基坑坑底开挖尺寸,需按基坑排水设计(包 括排水沟、集水井、排水管网等)和基础模板设计而定,一般基底尺寸应比设计平面尺寸各边增 宽 0.5-1.0m。基坑可采用垂直开挖、放坡开挖、支撑加固或其他加固的 开挖方法,具体应根据 地质条件、基坑深度、施工期限与经验,以及有无地表水或地下水等现场因素来确定。 (1)坑壁不加支撑的基坑 对于在干涸无水河滩、河沟中,或有水经改河或筑堤能排除地表水的河沟中;在地下水位低 于基底,或渗透量少,不影响坑壁稳定;以及基础埋至不深,施工期较短,挖基坑时不影响临近 建筑安全的施工场所,可考虑选用坑壁不加支撑的基坑。 (2)坑壁有支撑的基坑 当基坑壁坡不易稳定并有地下水渗入,或放坡开挖场地受到限制,或基坑较深、放坡开挖工 程数量较大,不符技术经济要求时,可视具体情况,采用以下的加固坑壁措施,如挡板支撑、钢 木结合支撑、混凝土护壁及锚杆支护等。常用的坑壁支撑形式有:直衬板式坑壁支撑、横衬板式 坑壁支撑、框架式支撑、及其他形式的支撑(如锚桩式、锚杆式、锚碇板式、斜撑式等)。 3、水中基础的基坑开挖 桥梁墩台基础大多位于地表水位以下,有时水流还比较大,施工时都希望在无水或静止水条件

下进行.桥梁水中基础最常用的施工方法是围堰法.围堰的作用主要是防水和围水,有时还起着支 撑施工平台和基坑坑壁的作用. 围堰必须满足以下的要求: (1)围堰顶高宜高出施工期间最高水位 70cm, 最低不应小于 50cm, 用于防御地下水的围堰宜 高出水位或地面 20~40cm。 (2)围堰的外形应适应水流排泄, 大小不应压缩流水断面过多, 以免壅水过高危害围堰安全, 以及影响通航、导流等。围堰内形应适应基础施工的要求,并留有适当的工作面积。堰身断面尺 寸应保证有足够的强度和稳定性,使基坑开挖后,围堰不至发生破裂,滑动或倾覆。 (3)围堰要求防水严密,应尽量采取措施防止或减少渗漏,以减轻排水工作。对围堰外围边 坡的冲刷和筑围堰后引起的河床的冲刷均应有防护措施。 (4)围堰施工一般应安排在枯水期间进行。 公路桥梁常用的围堰的类型有:土石围堰,木笼围堰或竹笼围堰,钢板桩围堰,套箱围堰。 4、基坑排水 基坑坑底一般多位于地下水位以下, 地下水会经常渗进坑内, 因此必须设法把坑内的水排除, 以便利施工。要排除坑内渗水,首先要估算涌水量,方能选用相当的排水设备。 桥梁基础施工中常用的基坑排水方法有: (1)集水坑排水法,除严重流沙外,一般情况下均可采用。 (2)井点排水法。当土质较差有严重流沙现象,地下水位较高,挖基较深,坑壁不易稳定, 用普通排水的方法难以解决时,可用井点排水法。井点排水法因需要设备较多,施工布置复杂, 费用较大,应进行技术经济比较后采用。在桥涵基础中多用于城市内挖基。 (3)其他排水法。 5、基底检验及处理 (1)基底检验 基坑施工是否符合设计要求,在基础浇筑前应按规定进行检验。其目的在于:确定地基的容许承 载力的大小、基坑位置与标高是否与设计文件相符,以确保基础的强度和稳定性,不致发生滑移 等病害。基底检验的主要内容包括:检查基底平面位置、尺寸大小,基底标高;

检查基底土质均匀性,地基稳定性及承载力等;检查基底处理和排水情况;检查 施工日志及有关试验资料等等。
(2)基底处理 天然地基上的基础是直接靠基底土壤来承担荷载的, 故基底土壤状态的好坏, 对基础及墩台、 上部结构的影响极大, 不能仅检查土壤名称与容许承载力大小, 还应为土壤更有效的承担荷载创

造条件,即要进行基底处理工作。 6、基础圬工浇筑 基础施工分为无水浇筑、排水浇筑和水下浇筑三种情况。 排水施工的要点是:确保在无水状态下砌筑圬工;禁止带水作业及用混凝土将水赶出模板外 灌注方法; 基础边缘部分应严密隔水; 水下部分圬工必须待水泥沙浆或混凝土终凝后才允许浸水。 水下浇筑混凝土只有在排水困难时采用。基础圬工的水下灌注分为水下封底和水下直接灌筑 基础两种。前者封底后仍要排水再砌筑基础,封底只是起封闭渗水作用的作用,其混凝土只作为 地基而不作为基础本身,适用于板桩围堰开挖的基坑。 浇筑基础时,应做好与台身、墩身的接缝联结,一般要求: (1)混凝土基础与混凝土墩台身的接缝,周边应预埋直径不小于 16mm 的钢筋或其他铁件, 埋入与露出的长度不应小于钢筋直径的 20 倍。 (2)混凝土或浆砌片石墩台身的接缝,应预埋片石作 ,片石厚度不应小于 15cm,片石的强 度要求不低于基础或墩台身混凝土或砌体的强度。 7、地基加固 我国地域辽阔,自然地理环境不同,土质强度、压缩性和透水性等性质有很大的差别。其中, 有不少是软弱土或不良土, 诸如淤泥质土、湿陷性黄土、膨胀土、季节性冻土以及土洞、溶洞 等。当桥涵位置处于这类土层上时,除可采用桩基、沉 井等深基础外,也可视具体情况采用相应的地基加固措施,以提高其承载能力,然后在其上修 筑扩大基础,以求获得缩短 工期、节省投资的效果。 对于一般软弱地基土层加固处理方法可归纳为四种类型: (1)换填土法:将基础下软弱土层全部或部分挖除,换填力学物理性质较好的土 (2)挤密土法:用重锤夯实或砂桩、石灰桩、砂井、塑料排水板等方法,使软弱土层挤压密实 或排水固结。 (3)胶结土法: 用化学浆液灌入或粉体喷射搅拌等方法, 使土壤颗粒胶结硬化, 改善土的性质。 (4)土工聚合物法:用土工膜、土工织物、土工格栅与土工合成物等加筋土体,以限制土体的 侧向变形,增加土的周压 力,有效提高地基承载力。

(2)桩及管柱基础

。 当地基浅层土质较差,持力土层埋藏较深,需要采用深基础才能满足结构物对地基强度、变
形和稳定性要求时,可采用 桩基础。基桩按材料分类有木桩、钢筋混凝土桩、预应力混凝土桩与钢桩。桥梁基础中用的较 多的是中间两种。按制作 方法分为预制桩和钻(挖)孔灌注桩;按施工方法分为锤击沉桩、振动沉桩、射水沉桩、静力 压桩、就地灌注桩与钻孔埋 置桩等,前四种又统称沉入桩。应根据地质条件、设计荷载、施工设备、工期限制及对附近建 筑物产生的影响等来选择 桩基的施工方法。

(一)沉入桩基础


沉入桩所用的基桩主要为预制的钢筋混凝土和预应力混凝土桩。 截面形式常用的有实心方桩 和空心管桩两种。管桩一般 由工厂以离心成型法制成。目前成品规格:管桩外径 40cm、55cm 两种,分为上、中、下三节, 管壁厚度为 8-10cm。 近年来发展的 phc 高强预应力混凝土离心管桩已在工程上广泛应用。 制作钢筋混凝土桩和预应力混凝土桩所用技术应按《公路桥涵施工技术规范》办理。此外, 还应注意以下事项: 1、钢筋混凝土桩内的纵向主钢筋如需接头时,应采用对焊接头 2、螺旋筋或箍筋必须箍紧主筋,与主筋交接处应用点焊焊接或用铁丝扎接牢固 3、 预应力混凝土的纵向主筋采用冷拉钢筋且需焊接时, 应在冷拉前采用闪光接触对焊焊接 4、桩长用法兰盘连接时,法兰盘应对准位置焊接在钢筋或预应力筋上;对先张法预应力混 凝土桩,法兰盘应先焊接在力 筋上,然后进行张拉 5、混凝土应由桩顶向桩尖方向连续灌注,不得中断 6、桩的钢筋骨架(包括预应力钢筋骨架)的允许偏差应在规定的范围以内。 钢筋混凝土桩的预制要点是:制桩场地的平整与夯实;制模与立模;钢筋骨架的制 作与吊放;混凝土浇筑与养护。 当预制桩的长度不足时,需要接桩。常用的接桩方法有:法兰盘连接、钢板连接及 硫磺胶泥(沙浆)连接等等。 沉桩顺序应根据现场地形条件、土质情况、桩距大小、斜桩方向、桩架移动的方便

等来决定。同时应考虑使桩入土深 度相差相差不多,土壤均匀挤密。 沉入桩的施工方法主要有:锤击沉桩、振动沉桩、射水沉桩及静力压桩等。

(一)锤击沉桩 一般适用于中密砂类土、粘性土。由于锤击沉桩依靠桩锤的冲击能量将桩打入土中,因此一 般桩径不能太 大(不大于 0.6m),入土深度在 40m 左右。 锤击沉桩的主要设备有桩锤、桩架及动力装置三部分。冲击锥的选择,原则上是重 锤低击。桩架在沉桩施工中,承担 吊锤、吊桩、插桩、吊插射水管及桩在下沉过程中的导向作用等。其他设备中主要有桩帽 与送桩。桩帽主要是承受冲 击,保护桩顶,在沉桩时能保证锤击力作用于桩轴线而不偏心。送桩主要用于当桩顶被锤 击低于龙门挺而仍需继续沉 入时,即需把桩顶送到地面下必要深度处用。 施工要点:沉桩前,应对桩架、桩锤、动力机械等主要设备部件进行检查;开锤前 应再次检查桩锤、桩帽或送桩与桩 中轴线是否一致;锤击沉桩开始时,应严格控制各种桩锤的动能。如桩尖已沉入到 设计标高,但沉入度仍达 不到要求时,应继续下沉至达到要求的沉入度为止。沉桩时,如遇到:沉入度突然 发生急剧变化;桩身突然 发生倾斜、移位;桩不下沉,桩锤有严重回弹现象;桩顶破碎或桩身开裂、变形, 桩侧地面有严重隆起现象 等等,应立即提高停止锤击,查明原因,采取措施后方可继续施工。 锤击沉桩的停锤控制标准。 1、设计桩尖标高处为硬塑粘性土、碎石土、中密以上的砂土或风化岩等土层时,根据灌 入度变化并对照地质资料, 确认桩尖已沉入该土层,贯入度达到控制贯入度。 2、当贯入度已达到控制贯入度,而桩尖标高未达到设计标高时,应继续锤入 0.10m 左右 (或锤入 30-50 次),如无 异常变化即可停锤;若桩尖标高比设计标高高的多时,应报有关部门研究确定。

3、设计桩尖标高处为一般粘性土或其他松软土层时,应以标高控制,贯入度作为校核。 4、在同一桩基中,各桩的最终贯入度应大致接近,而沉入深度不宜相差过大,避免基础 产生不均匀沉降。

(二)射水沉桩 射水施工方法的选择应视土质情况而异,在砂夹卵石层或坚硬土层中,一般以射水为主,锤击 或振动为辅;在亚粘土或粘土中,为避免降低承载力,一般以锤击或振动为主,以射水为辅,并 应适当控制射水时间和水量;下沉空心桩,一般用单管内射水。

射水沉桩的设备包括:水泵、水源、输水管路(应减小弯曲,力求顺直)和射水管等。 射水沉桩的施工要点是:吊插桩基时要注意及时引送输水胶管,防止拉断与脱落;基桩插正立稳 后,压上桩帽桩锤,并开始用较小水压,使桩靠自重下沉。初期应控制桩身不使下沉过快,以免 阻塞射水管嘴,并注意随时控制和校正桩的方向;下沉渐趋缓慢时,可开锤轻击,沉至一定深度 (8-10m)已能保持桩身稳定后,可逐步加大水压和锤的冲击动能;沉桩至距设计标高一定距离 (2.0m 以上)停止射水,拔出射水管,进行锤击或振动使桩下沉至设计要求标高。

(三)振动沉桩 振动沉桩适用于砂质土、硬塑及软塑的粘性土和中密及较松散的碎、卵石类土。 振动沉桩停振控制标准,应以通过试桩验证的桩尖标高控制为主,以最终贯入度(mm/min) 或可靠的振动承载力公式计算的承载力作为校核。

(四)静力压桩 静力压桩采用静压力将桩压入土中, 即以压桩机的自重克服沉桩过程中的阻力, 适用于高压 缩性粘土或砂性较轻的亚粘土层。 (五)水中沉桩 在河流较浅时,一般可以搭设施工便桥、便道、土岛和各种类型的脚手架组成的工作平台, 其上安置桩架并进行水中沉桩作业。在较宽阔的河中,可将桩安设在组合的浮体上或固定平台, 亦可适用专门打桩船。此外还可采用: 1、先筑围堰后沉桩基法:一般在水不深,桩基临近河岸时采用; 2、先沉桩基后筑围堰法:一般适用于较深的水中桩基。 3、用吊箱围堰修筑水中桩基法:一般适用于修筑深水中的高桩承台;

(2)管桩基础


由钢筋混凝土、 预应力混凝土或钢制成的单根或多根管柱上连钢筋混凝土承台、 支撑并传递桥梁 上部结构和墩台全部荷载于地基的结构物。柱底一般落在坚实土层或嵌入岩层中。适用于深水、 岩面不平整、覆盖土层厚薄不限的大型桥梁基 础。按荷载传递形式可分为端承式和摩擦式两种,在结构形式上与桩基相似,但多为垂直状。

(3)沉井基础


又称开口沉箱基础,由开口的井筒构成的地下承重结构物。一般为深基础,适用于持力层较深 或河床冲刷严重等水文地 质条件,具有很高的承载力和抗震性能。这种基础系由井筒、封底混凝土和预盖等组成,其平 面形状可以是圆形、矩形 或圆端形,立面多为垂直边,井孔为单孔或多孔,井壁为钢筋、木筋或竹筋混凝土,甚至由 刚壳中填充混凝土等建成。 若为陆地基础,它在地表建造,由取土井排土以减少刃脚土的阻力,一般借自重下沉;若为水 中基础,可用筑岛法,或 浮运法建造。在下沉过程中,如侧摩阻力过大,可采用高压射水法、泥浆套法或井壁后压气法 等加速下沉。

(4)地下连续墙基础


用槽壁法施工筑成的地下连续墙体作为土中支撑单元的桥梁基础。它的形式大致可分为两种: 一种是采用分散的板墙, 平面上根据墩台外形和荷载状态将它们排列成适当形式, 墙顶接筑钢筋混凝土承台; 另一种是 用板墙围成闭合结构,其 平面呈四边形或多边形,墙顶接筑钢筋混凝土盖板。后者在大型桥基中使用较多,与其他形式 的深基相比,它的用材 省,施工速度快,而且具有较大的刚度,目前是发展较快的一种新型基础。连续墙的建造是通 过专门的挖掘机泥浆护壁 法挖成长条形深槽, 再下钢筋笼和灌注水下混凝土, 形成单元墙段, 它们相互连接而成连续墙,

其厚度一般为 0.32.0m,随深度而异,最大深度已达 100m.

(5)锁口钢管桩基础

。 由锁口相连的管柱围成的闭合式管柱基础。锁口缝隙灌以水泥沙浆,使管柱围墙形成整体,
管内充混凝土,围墙内可填 以沙石、混凝土或部分填充混凝土,必要时顶部可连接钢筋混凝土承台。

施工控制

。桥梁施工控制的定义
桥梁施工,特别是大跨径桥梁的施工是一个系统工程。在该系统中,设计图只是目标,而在自开 工到竣工整个为实现设计目标而必须努力的过程中,将受到许许多多确定和不确定因素(误差) 的影响,包括设计计算、桥用材料性能、施工精度、荷载、大气温度等诸多方面在理想状态与实 际状态之间存在的差异, 施工中如何从各种受误差影响而失真的参数中找出相对真实之值, 对施 工状态进行实时识别(监测)、调整(纠偏)、预测,对设计目标的实现是至关重要的。上述工 作一般需以现代控制论为理论基础来进行,所以称之为施工控制。

。施工控制在桥梁施工中的作用
1、桥梁施工控制不仅是桥梁施工技术的重要组成部分,而且也是实施难度相对较大的部分。 2、桥梁施工控制是确保桥梁施工宏观质量的关键。 3、桥梁施工控制又是桥梁建设的安全保证。

。桥梁施工控制的任务
对桥梁施工过程实施控制, 确保在施工过程中桥梁结构的内力和变形始终处于容许的安全范 围内,确保成桥状态 (包括成桥线型与成桥结构内力)符合设计要求。

。桥梁施工控制的内容
主要有:几何(变形)控制、应力控制、稳定控制、安全控制。



1、几何(变形)控制 桥梁结构在施工过程中总要产生变形(饶曲),并且结构的变形将受到诸多因素的影响,极

易使桥梁结构在施工过 程中的实际位置(立面标高、平面位置)状态偏离预期状态,使桥梁难以顺利合拢,或成桥 线形形状与设计要求不 符, 所以必须度桥梁实施控制, 使其结构在施工中的实际位置与预期状态之间的误差在容许 范围内和成桥线形状态 符合设计要求。



2、应力控制 桥梁结构在施工过程中以及成桥状态的受力情况是否与设计相符合是施工控制要明确的重

要问题。通常通过结构应 力的监测来了解实际应力状态, 若发现实际应力状态与理论应力状态的差别超限就要进行原 因查找和调控,使之在 允许范围内变化。



3、稳定控制 桥梁结构的稳定性关系到桥梁结构的安全。世界上有不少桥梁在施工中因失稳破坏的例子。

因此在桥梁施工中不仅 要严格控制变形和应力,还要严格控制施工各阶段构件的局部和整体稳定。 目前主要是通过稳定分析计算(稳定安全系数),并结合结构应力、变形情况来综合、控制 其稳定性。



4、安全控制 桥梁施工安全控制是上述变形控制、 应力控制、 稳定控制的综合体现, 上述各项得到了控制,

安全也就得到了控制 由于结构形式不同,直接影响施工安全的以因素也不一样,在施工控制中需根据实际情况, 确定其安全控制重点。

习题总集
题目类型 数目

实用空间理论分析习题

11

徐变习题

4

温度习题

2

预应力二次矩习题

2

箱梁扭转习题

1

支座习题

2

墩台习题

2

拱桥习题 斜拉桥习题 弯、斜桥习题

7 7 8

>实用空间理论分析习题

(1)、 简支 T 梁桥 lp=19.5M(计算跨径),截面形式如下图所示,桥面沥青砼铺装层厚 7cm,容重 2 吨/平方米,主梁高 130cm,在支点、 l/4、l/2 处设置五道横隔梁。横梁高为 1m,桥面板厚度为 13cm,汽-15,E=3.0*10 MPa,求 桥面板的弯矩和支点剪力。

题一图 (2)、 如题一所述,考虑主梁抗扭的影响,求边梁汽-15、挂-80 横向影响系数。 (3)、 如下图所示,求截面C的扭转角。

题三图 (4)、 如下图所示,简支梁作用 m 个集中荷载,试展开成正弦级数,若梁的刚度为 E1,用正弦 级数写出梁的挠度线表达式。

题四图 5、 如题一,题二所示,在汽-15 荷载的作用下,考虑主梁抗扭影响,求结构的最大挠度。 6、 如题一所示,当荷载 P=sin 作用在边梁时用刚接法列出力法基本方程。 7、 铰接空心板由 8 块组成,l=13m,空心板计算截面如下图所示,查表计算并画出边块板的荷 载分布影响线。

题七图 8、 如题一所述,用 G-M 法查表计算并画出边梁横向分布影响线。 9、 如题一所述,用 G-M 法求跨中横梁截面Ⅰ-Ⅰ的弯矩影响线并求出汽-15 最大弯矩。 10、如题一所述,布置出 l/4 处横隔梁截面Ⅰ-Ⅰ弯矩最大时的汽-15 车列的纵向位置。 11、证明

(1) 在 G-M 法中

(n 为主梁数目)。

(2) 在刚接梁法中



徐变习题

已知:φ(t,τ)=φ(t)-φ(τ) , φ(t)=2(1-e

),

t 以天计,下面各题均用此徐变系数,时

效系数 ρ= (1)、如图所示,杆件 AB A 端固定,B 端自由,并在 B 点作用集中荷载 P,求徐变终了时的 B 点徐 变挠度。

题一图 (2)、如图所示,杆件 AB,先 A 端固定,B 端自由,在 C 处作用集中荷载 P,然后 B 端加上支承, 求徐变终止时,支座反力 RB,及 A 端的固 端力矩,并求出 C 点的徐变挠度。

题二图 (3)、如图所示,杆件 AB,先 A 端固定,B 端自由,在 C 处作用集中荷载 P,然后将 B 端固定, 求徐变终止时,A、B 两端的徐变力矩。

题三图 (4)、如图所示,求下列两种情况下,徐变终了时,B 端的支座反力 RB。 (1)在 t=τ=0 时,基础 D 突然发生沉陷 Δ。 (2)基础 D 发生沉陷 Δt=Δ(1-e )。

题四图

温度习题

(1)、钢筋砼悬臂梁,A 端固定,B 端自由,求桥面板升温 10 C 时 B 端的挠度。 线胀系数 α=0.000010。E=3.0*10000 MPa

题一图 (2)钢筋砼梁 AB,A 端固定 B 端铰支。 α=0.000010 E=3.0*10000 MPa

求支座反力 RB,并画出 A 截面的外约束应力和自约束应力图。

题二图

拱桥习题

(1)、证明: y1=

(chKζ-1)=fζ**2

其中: K=ln[m+(m**2 -1)**1/2 ]

(2)、设:gd 为拱顶荷载集度,gj 为拱脚荷载集度 任意截面荷载集度 gx=gd[1+(m-1)ζ**2], m=gj/gd, ζ=2x/l. 求:合理拱轴线及恒载水平推力(不计弹性压缩)

题二图

(3)、空腹悬链线拱恒载分布如右图。 试求: 1) 恒载作用下合理拱轴线的 m 值 2) 不计弹性压缩,拱脚截面弯矩,剪力及轴力。

题三图

(4)、图示悬链线无铰拱,假定拱轴系数 m=1.756,(相应 yl/4/f=0.23)。其恒载分布如图示。 已知: 验算: P1=100T, P2=90T, P3=45T, P4=57T, P5=97T。

1) 图示恒载作用下相应的拱轴系数和假定的 m 是否符合。 2) 如果不符合请用假载法进行调整。

题四图

(5)、变截面悬链线空腹无铰拱,拱轴系数 m=3.5,净跨径 L0=70m,净矢高 f0=8.75m,f0/L0=1/8。 已知:拱顶截面高度 dd=1.30m,y 上=0.64m,y 下=0.66m。 拱脚截面高度 dj=1.55m,y 上=0.766m,y 下=0.784m。 其各部分恒载的分布及每个恒载对拱脚截面的力臂见下图及下表。 靠拱顶的腹拱对主拱圈产生的水平推力 H =696.6KN,其作用位置见下图。 拱顶恒载水平推力 Hg=21043.55KN,变截面拱的惯矩变化规律为 Ii=Id/cosφi。 要求: 1)画出恒载压力线和拱轴线之间的偏离图。 2)由于偏离在弹性中心处产生的赘余力 ΔX1,ΔX2。 (提示:∫sds≈∫L(dx/cosφi)≈ΔX/cosφ1+···+ΔX/cosφ12) 3)拱顶,l/4 点截面及拱脚的附加内力(忽略弹性压缩的影响)。



题五图

各部分恒载编号及代表内容。恒载重 (KN)

。对拱脚截面的力臂(M)

P0。主拱圈沿跨长 12 等分后每块的重量,其中 P9 计入了横隔板的重量,P1 - P11 计入了栏杆, 人行道重量。。526.3。1.476

P1。。480.7。4.428

P2。。446.2。7.380

P3。。419.1。10.332

P4。。397.5。13.284

P5。。380.0。16.236

P6。。365.4。19.188

P7。。397.5。22.139

P8。。387.0。25.091

P9。。390.1。28.043

P10。。370.4。30.995

P11。363.4。33.947。

P12。半跨腹拱圈及其上填料等总重。640.2。18.679

P13。腹拱及其上填料等重量通过腹拱墩集中传布。1767.8。5.838

P14。。1531.2。12.338

P15。靠拱顶的小拱座上侧墙填料及栏杆人行道重。89.9。18.929

P16。靠拱顶的小拱座重。47.0。18.839

P17。实腹部分填料及路面重量。23.6。19.875

P6。。397.9。19.851

P7。。586.6。22.062

P8。。416.0。24.997

P9。。291.8。27.948

P10。。213.4。30.918

P11。。175.0。33.915

题五表格

对拱脚 恒载重 各部分恒载编号及代表内容 (KN) 力臂 (M) 截面的

P0

526.3

1.476

P1

480.7

4.428

P2

446.2

7.380

P3

419.1

10.332

P4 主拱圈沿跨长 12 等分后每块的重量, 其中 P9 计入了横隔板的 P5 重量,P1 - P11 计入了栏杆,人行道重量。 P6

397.5

13.284

380.0

16.236

365.4

19.188

P7

397.5

22.139

P8

387.0

25.091

P9

390.1

28.043

P10

370.4

30.995

P11

363.4

33.947

P12

半跨腹拱圈及其上填料等总重

640.2

18.679

P13 腹拱及其上填料等重量通过腹拱墩集中传布 P14

1767.8

5.838

1531.2

12.338

P15

靠拱顶的小拱座上侧墙填料及栏杆人行道重

89.9

18.929

P16

靠拱顶的小拱座重

47.0

18.839

P17

23.6

19.875

P6

397.9

19.851

P7

586.6

22.062

P8

实腹部分填料及路面重量

416.0

24.997

P9

291.8

27.948

P10

213.4

30.918

P11

175.0

33.915

题五表格

(6)、图示变截面无铰拱,跨径 l=40m,矢跨比 f/l=1/8,拱轴线为二次抛物线 y=4fx**2/l**2 , 主拱圈为钢筋混凝土板拱,拱顶截面 高 1.0m, 8.0m, 截面按 Ii=Id/cosφi, i=Ad/cosφi 规律变化。 A 桥位处年平均最高温度 36 C, 年平均最低温度 0 C,全桥合拢温 度 15 C,拱圈混凝土标号为 50 号,如果不计拱上建筑。 求: 分别由以下三种工况引起的拱顶和拱脚截面的弯矩,轴力和剪力,并画出三种工况的 主拱圈弯矩示意图。 (假设 ds≈dx/cosφ) 1) 由于恒载弹性压缩(取恒载为均布,集度 q=200KN/m**2 计算) 2) 由于常年温差(升温,降温) 3) 两拱脚同时向外水平位移 0.5cm。

题六图

(7)、图示为柔性系杆刚性拱,跨度 l=60m,f/l=1/5。 已知:拱肋为变截面箱形,拱顶截面尺寸如图。 拱肋为二次抛物线 y=4fx(l-x)/l**2 拱肋截面变化规律为 Ii=Id/cosφi 桥面系的荷载集度为 150KN/m**2。 试设计你认为合理的系杆(系杆的形式,尺寸及配筋) (假定 ds≈dx/cosφ,拱肋面积取平均面积计算。)



题七图

预应力二次力矩习题

(1)、如图所示,求梁 B 截面处的总预矩,二次矩和初预矩。

题一图

(2)、简支梁,如图所示,预拉力为 N,试画出等效荷载,并注明其值。

题二图

箱梁扭转习题

(1)、设 φ(s)为截面的翘曲模式,F(z)是反映翘曲程度的函数,则约束扭转的纵向位移 u(s,z)=f(z)φ(s) 求 E(d**2*f/dz**2 )=1 时,单箱单室截面的自由约束扭转剪力流 b =4.0m h =2.0m δ1 =0.3m δ2 =0.6m

题一图

支座习题

(1)、预应力混凝土简支 T 梁,标准跨径 L=26.0m,计算跨径 L 计 =25.3m,由五片主梁组成,桥宽 为净 7+2*1.0m,双车道(见图)。 设计荷载汽-20 级,主梁混凝土标号为 50 号,每片主梁的抗弯惯矩 I0=0.1573m**4 。已知 梁端的恒载反力 N0=266KN,活载 反力 Npmax=202.4KN,Npmin=68.3KN,年平均最高 40 C,年平均最低温度-10 C,架梁温度 10 C。 如果每片主梁的梁端设置一块等厚板式橡胶支座,试设计支座尺寸,并验算支座偏转和抗 滑性能。 可供选择的支座规格有: 150*300*21mm, 150*350*21mm, 180*300*28mm

180*350*28mm, 200*250*28mm (提示:在汽车荷载作用下,梁端转角 θ=ql**2 /24EI,汽-20 级等代荷载 q=21.925KN/m, 变形计算中 EI=0.85EI。)

题一图 (2)、已知梁端的最大反力为 2100KN,试设计采用底盆式橡胶活动支座的 1)橡胶块的直径和厚度; 2)聚四氟乙烯板直径和厚度; 3)钢盆壁的厚度; 4)验算钢盆壁的应力; 5)画出该支座的构造图; (提示:计算中盆壁高度取橡胶块厚度 1.5 倍,钢盆的容许应力[σ]=120N/mm**2 ,橡胶板 和聚四氟乙烯板的[σ]值参考教材。)

墩台习题

(1)、双柱式桥墩尺寸如图.已知:上部结构为钢筋混凝土 T 梁,5 片主梁,主梁翼缘宽 1.6m,主 梁跨径 20m,桥面净空净 7+2*0.75m, 各个支座的恒载反力如图示: R1=R5=167.36KN R2=R4=170.56KN R3=168.66KN 设计荷载:汽-20,挂-100 人群荷载:2.0KN/m**2 计算: 1) 盖梁各截面(1#-5#)的最大内力值,画出盖梁内力包络图。 2) 配置盖梁的受弯,受剪钢筋。

3) 求墩柱的最大柱力。 4) 进行墩柱的配筋及应力验算。



题一图

(2)某拱桥桥台的尺寸如图示.上部结构作用于桥台上的恒载反力为: 主拱圈恒载反力:Vg=10003.5954KN, Hg=11194.3305KN, Mg=690.7824KN*m。 小腹拱恒载反力:Vg=482.9472KN。 汽车与人群荷载产生的反力:Vp=607.8294KN, Hp=1019.7189KN,Mp=-786.8047KN*m。 挂车荷载产生的反力:Vp=500.8365KN, Hp=1120.5801KN,Mp=-1436.4099KN*m。 温度上升产生的反力:Ht=51.9543KN, Mt=281.5191KN。 温度下降产生的反力:Ht=-51.9543KN, Mt=-281.5191KN。

验算在下列两种情况下桥台的台身底截面强度, 台口截面受剪强度, 基底应力及桥台的稳定 性。 1)桥上满布活载,温度上升,台后无活载,制动力指向河岸,假设桥台无水平位移。 2)桥上无活载,台后破坏棱体上满布活载,汽车在破坏棱体上制动,制动力指向河心,

温度下降。 已知:桥台混凝土容重 γ=23KN/m**2 ,地基容许承载力[σ]=500MPa,主动土压力计算 查[桥规 021]附录一。 本桥土的内摩擦角 φ=35 。 填土表面与水平面的夹角 β=0 。`

题二图

斜拉桥习题

(1)斜拉桥结构如图所示,梁上作用均布荷载 q=20KN/m。 已知:BC 杆的轴力为 RBC=278.6KN, 若不计斜拉索的重量,求合理索力 N。

题一图

弯、斜桥习题
(1)、推导如图所示简支静定曲梁在任意位置作用集中扭矩 T 时,曲梁跨内任意断面的内力和支 座反力。

题一图 2、推导如图所示简支超静定曲梁在任意位置作用集中扭矩 T 时,曲梁跨内任意断面的内力和支 座反力。

题二图 (3)、推导如图所示两跨连续曲梁在均布扭矩 t 作用下,曲梁跨内任意断面的内力和支座反力。

题三图 (4)、按刚性横梁法计算如图所示简支曲梁的跨中截面的竖向荷载和扭矩荷载横向分布影响线。

题四图 (5)、推导如图所示简支斜梁在任意位置作用集中扭矩 T 时,跨内任意断面的内力和支座反 力。

题五图 (6)、推导如图所示两跨连续斜梁在均布荷载 P 作用下,跨内任意断面的内力和支座反力。

题六图 (7)、按刚性横梁法计算如图所示斜交简支梁桥的跨中截面的荷载横向分布影响线,并与同样跨 径及桥宽的正桥作比较。

题七图 (8)、图示板桥 φ=45 度,1/b=0.5,已知荷载作用下板的最大内力为 Mx=3.0KN*M,My=4.0KN*M, Mxy=-2.2KN*M,试配置板内主筋, 并画出板内主筋、分布钢筋、附加钢筋的布置图。

题八图



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