预应力混凝土简支梁桥、连续梁桥和刚架桥对比分析

预应力混凝土简支梁桥、连续梁桥和刚架桥对比分析
预应力混凝土简支梁桥、连续梁桥和刚架桥对比分析

预应力混凝土简支梁桥、连续梁桥和刚架桥的设计构造特点和对比分析

一、预应力混凝土简支梁桥

1、构造布置:

常用跨径:20~50m之间,我国编制了后张法装配式预应力混凝土简支梁桥的标准设计,标准跨径为25m、30m、35m、40m。

主梁梁距:1.5~2.2m之间

横梁布置:端横梁、中横梁(布置在跨中及四分点处)

2、主要尺寸:

主梁:高跨比1/15~1/25;肋厚14~16cm;

横梁:中横梁3/4h,端横梁与主梁同高,宽12~20cm,可挖空;

翼板:不小于1/12h,一般为变厚度。

马蹄:为了满足布置预应力束筋的要求,应T 梁的下缘做成马蹄形。

(一)主梁

1、梁高:

我国后张法装配式预应力混凝土简支梁的标准设计有25,30,35,40m 四种,其梁高分别为1.25~1.45,1.65~1.75,2.00,2.30m。标准设计中高跨比值约为1/17~1/20,其主梁高度主要取决于活载标准,主梁间距可在较大范围内变化,通常其高跨比在1/15~1/25 左右。主梁高度如不受建筑高度限制,

高跨比宜取偏大值。增大梁高,只增加腹板高度,混凝土数量增加不多,但可以节省钢筋用量,往往比较经济。

2、肋厚:

预应力混凝土,由于预应力和弯起束筋的作用,肋中的主拉应力较小,肋板厚度一般都由构造决定。原则上应满足束筋保护层的要求,并力求模板简单便于浇筑。国外对现浇梁的腹板没有预应力管道时最小厚度为200mm,仅有纵向或竖向管道的腹板需要300mm,既有纵向又有竖向管道的腹板需要

380mm。对于高度超过2400mm 的梁,这些尺寸尚应增加,以减少混凝土浇筑困难,装配式梁的腹板厚度可适当减少,但不能小于165mm。如为先张法结构,最低值可达125mm。我国目前所采用的值偏低,一般采用160mm,标准设计中为140~160mm,在接近梁的两端的区段内,为满足抗剪强度和预应力束筋布置锚具的需要,将肋厚逐渐扩展加厚。

(二)横梁

横隔梁的高度可取为主梁高度的四分之三左右。在支点处可与主梁同高,以利于梁体在运输和安装中的稳定性。但如果端横隔梁高度比主梁略小一些,则对安装和维修支座是有利的。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。

(三)翼板

T 梁翼板的厚度,钢筋混凝土梁中,主要满足于桥面板承受

的车辆局部荷载要求。根据受力特点,翼缘板一般都做成变厚度的,即端部较薄,至根部(与梁肋衔接处)加厚,并不小于主梁高度的1/12。翼缘板厚度的具体尺寸,有两种处理方法:一种是考虑翼缘板承担全部桥面上的恒载与活载,板的受力钢筋设在翼缘板内,在铺装层内只有局部的加强钢筋网,这时翼缘板做得较厚一些,端部一般取80mm;另一种是翼缘板只承担桥面铺装层的荷载、施工临时荷载以及自重,活载则由翼缘板和布置有受力钢筋的钢筋混凝土铺装层共同承担(例如:在小跨径无中横隔板的桥上),在此情况下,端部厚度采用60mm 就够了。目前高速公路上的桥梁及城市高架桥梁均设置防撞栏杆,根据防冲撞的要求,翼缘板端部厚度不小于200mm。为使翼缘板和梁肋连接平顺,在截面转角处一般均应设置钝角式承托或圆角,以减少局部应力和便于脱模。

(四)马蹄

在预应力混凝土T 梁的下缘,为了满足布置预应力束筋及承受张拉阶段压应力的要求,应扩大做成马蹄形。马蹄的尺寸大小应满足预施应力各个阶段的强度要求。个别桥由于马蹄尺寸过小,往往在施工和使用中形成水平纵向裂缝,特别是在马蹄斜坡部分,因此马蹄面积不宜过小,一般应占截面总面积的10~20%,具体尺寸建议如下:马蹄总宽度约为肋宽的2~4 倍,并注意马蹄部分(特别是斜坡区),管道保护层不宜小于60mm。下翼缘高度加1/2 斜坡区高度约梁高(0.15~0.20)

倍,斜坡宜陡于45°应注意的是:下翼缘也不宜过大、过高,这就要求将预应力束筋尽可能按二层或单层布置,将其余的束筋布置在肋板内,因为马蹄过大,会降低截面形心,减小预应力筋的偏心距。

3、配筋特点:

(一)受力钢筋

主钢筋(主要为预应力筋)、箍筋、横梁钢筋、翼板横向钢筋;

1.预应力筋:根据结构受力配置预应力束。

2.非预应力纵受力钢筋:在预应力混凝土简支梁中,有时为了补充局部梁段内强度的不足,有时为了满足极限强度的要求,有时为了更好地分布裂缝和提高梁的韧性,可以将非预应力钢筋与预应力钢筋协同配置,这样往往能达到经济合理的效果。

3.斜筋:一般不设斜筋。

4.箍筋:预应力混凝土梁中剪应力一般较小,故按计算仅需布置少量的箍筋,但为了防止混凝土受剪时的脆性破坏,常按构造要求配置必要的箍筋,规定如下:箍筋直径不小于6mm,箍筋间距不大于25mm;马蹄中需设闭合箍筋,箍筋间距不大于150mm。

5.翼缘板横向钢筋

6.横梁钢筋

(二)分布钢筋

架立钢筋、水平分布钢筋、支座下局部加强钢筋、锚下局部加强钢筋。

1.架立钢筋:根据构造要求布置,用来架设箍筋,以便将各种钢筋扎成骨架。其直径依梁截面尺寸大小而定,通常采用10~14mm。

2.水平分布钢筋:由于梁的上下翼缘在横向都比腹板厚,阻碍着腹板的收缩变形,因而有可能在腹板上产生平行于轴线的裂缝,为此,需在腹板内设置防裂钢筋。这种钢筋宜用小直径钢筋组成网格放在混凝土表面,紧贴箍筋布置。

3.锚固区的加强钢筋:在梁端锚固区应力非常集中,在锚具附近不仅有很大的压应力,还有很大的拉应力,因此,为防止锚具附近混凝土裂缝,因此,必须配置足够的钢筋予以加强。

4.支座下局部加强钢筋:提高局部承压构件的裂缝荷载和极限承载力。

4、横向连接:

钢板式接头、扣环式接头、桥面板的企口铰联结。

二、预应力连续梁桥

预应力混凝土连续梁桥作为超静定结构,与普通钢筋混凝土连续梁桥具有相同的受力特点。但是由于与盈利结构能充分发挥高强材料的特性,促使结构轻型化,所以具有比钢筋混凝土连续梁桥大的多的跨越能力;另外,它可以有效地避免混凝土开裂,特别是处于负弯矩区的桥面板的开裂,同时又以结构受力性能

好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、承载能力大、养护工程量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。随着预应力技术的发展和不断完善,尤其是悬臂、顶推等先进施工方法的出现,使预应力混凝土连续梁桥得到更为广泛的应用。另外,从国内外已经建成的钢桥、混凝土及预应力混凝土连续梁桥的总数来看,预应力混凝土连续梁桥已远远超过总数的一半以上。

常见的预应力混凝土连续梁桥:1.等跨等高度连续梁桥、2.不等跨变高度连续梁桥、3.短边跨连续梁桥、4.连续刚构桥、5.V 形桥墩连续梁桥

1、力学特点及适用范围

连续梁桥在结构重力和汽车荷载等恒、活载作用下,主梁受弯,跨中截面承受正弯矩,中间支点截面承受负弯矩,通常支点截面负弯矩比跨中截面正弯矩大。作为超静定结构,温度变化、混凝土收缩徐变、基础变位以及预加力等会使桥梁结构产生次内力。

由于预应力结构可以有效地避免混凝土开裂,能充分发挥高强材料的特性,促使结构轻型化,预应力混凝土连续梁桥具有比钢筋混凝土连续梁桥较大的跨越能力,加之它具有变形和缓、伸缩缝少、刚度大、行车平稳、超载能力大、养护简便等优点,所以在近代桥梁建筑中已得到越来越多的应用。

预应力混凝土连续梁桥适宜于修建跨径从30m到100多m的中等跨径和大跨径的桥梁。

2、桥跨布置:

根据连续梁的受力特点,大、中跨径的连续梁桥一般宜采用不等跨布置,但多于三跨的连续梁桥其中间跨一般采用等跨布置。当采用三跨或多跨的连续梁桥时,为使边跨与中跨的最大正弯矩接近相等,达到经济的目的,边跨取中跨的0.8倍为宜,当综合考虑施工和其他因素时,边跨一般取中跨的0.5~0.8倍。对于预应力混凝土连续梁桥宜取偏小值,以增加边跨刚度,减小活载弯矩的变化幅度,减少预应力筋的数量。若采用过小的边跨,会在边跨支座上产生拉力,需在桥台上设置拉力支座或压重。当受到桥址处地形、河床断面形式、通航(车)净空及地质条件等因素的限制,并且同时总长度受到制约时,可采用多孔小边跨与较大的中间跨相配合,跨径从中间向外递减,以使各跨内力峰值相差不大。

桥跨布置还与施工方法密切相关。长桥、选用顶推法施工或者简支—连续施工的桥梁,多采用等跨布置,这样做结构简单,统一模式。等跨布置的跨径大小主要取决于经济分跨和施工的设备条件。

连续梁跨数以三跨连续梁用得最为广泛,连续梁桥连续超过五跨时的内力情况虽然与五跨时相差不大,但连续过长会造成梁端伸缩量很大,需设置大位移量的伸缩缝,因此,连续跨数一般不超过五跨。

3、主梁纵横断面形式及主要尺寸

(1)预应力混凝土连续梁桥采用最多的纵断面形式是等截面及变截面形式。等截面连续梁一般适应一下情况:

①跨径一般在40~60m(国外也有达到80m的),构造简单,施工快捷。

②立面布置翼等跨径为宜,也可以不等跨径布置,边跨与中跨之比应不小于0.6,高跨比一般为1/15~1/25。

③适应于支架施工、逐跨架设施工、移动横架施工及顶推施工。

变截面梁主要适用于大跨径预应力混凝土连续梁桥,梁底立面曲线可采用圆弧线、二次抛物线及折线等。除外形高度变化外,为满足梁内各截面受力要求,还可将截面的底板、顶板和腹板改变厚度。在孔径布置方面,边孔与中孔跨径之比一般为0.5~0.8,当边跨与中跨之比小雨0.3时,边孔桥台支座要做成拉压式,以承受负反力。变截面梁的梁高与最大跨径之比,跨中截面一般为1/30~1/50,支点截面可选用1/15~1/20。

(1)横截面形式

凝土连续梁桥的截面形式很多,一般依据梁桥的跨径、宽度、梁高、支承形式、总体布置和施工方法等发面综合确定。

目前预应力混凝土的连续梁桥的横截面形式主要有板式、肋梁式和箱形截面。

板式截面:分为实体截面和空心截面。矩形实体截面使用较

少,曲线形整体截面使用较多,实体截面多用于中、小跨径,且多配以支架现浇施工,此时跨中板厚为(L/22~L/28),支点板厚为跨中的1.2~1.5倍;空心截面常用于跨径为15~30m的连续梁桥,板厚一般为0.8~1.2m,亦以支架现浇为主。

肋梁式截面预制方便,常用于预制架设施工,并在梁段安装后经体系转换为连续梁桥。常用跨径为25~50m,梁高取1.5~2.5m。

箱形截面构造灵活,其中单箱单室桥宽小于18m,双箱单室桥宽为20m左右,单箱双室宽为25m左右,一般地,等高度箱梁可采用直腹板或斜腹板,变高度箱梁宜采用直腹板。

4、梁高选择

(1)变截面连续梁桥

连续梁桥支点截面负弯矩绝对值比跨中正弯矩大,采用变截面形式符合受力特点,同时变截面梁一般采用悬臂法施工,变高度梁与施工阶段内力相适应。从美学观点看,变高度梁比较有韵律感。

变截面梁的梁底线形可采用折线、抛物线、圆曲线和正弦曲线等。二次抛物线与连续梁的弯矩变化相适应,最常采用。根据已建成桥梁的资料分析,支点梁高约为最大跨径的sHml201~151,跨中梁高H约为支点梁高的sH5.21~6.11。

(2)等截面连续梁桥

连续梁桥采用等截面布置,构造简单、预制定型、施工方便,

随着施工方法的发展愈来愈受到重视。中等跨径40~60m的连续梁桥,若采用预制装配施工和就地浇筑施工,为便于预制安装和模板周转使用,宜选用等截面布置。采用顶推法施工,为便于布置顶推和滑移设备,一般均采用等截面梁。对于长桥,选用中等跨径,采用逐跨架设施工和移动模架法施工,按等截面布置最为有利,它可以使用少量施工设备完成全桥的施工。

等截面连续梁桥的梁高,在拟定时可参考有关资料选用,可取梁高与最大跨径的关系mlH)301~151(=。当桥梁的跨径较大,采用顶推法施工时,梁高的选择不仅取决于桥梁的跨径,同时还要考虑顶推施工时对梁高的要求,为了避免顶推法施工最大悬臂时的不利受力状态,通常可设置临时墩。不设置临时墩时,梁高与顶推跨径之比选在1/12~1/15为宜

5、横隔梁设置

采用T形和I形截面的连续梁桥,因其抗扭刚度较小,为增加桥梁的整体性和使荷载有良好的横向分布,宜设置中横隔梁和段横隔梁。中横隔梁的数目及位置依主梁的构造和桥梁的跨径确定,常用横隔梁肋宽度为12~20cm。

对于多箱截面,为加强桥面板和各箱间的联系,可在箱间设置数道横隔梁。

6、预应力筋的布置

连续梁纵向预应力筋为主筋,其数量与布置位置根据使用阶段及施工阶段受力要求确定。此外在大跨度梁腹板内常布置竖向

预应力筋。跨度较大的箱梁顶板和悬臂板内也常布置横向预应力筋。

在顶推法或分跨施工的连续梁中,有时部分主筋需要逐段接长,接长的方法常采用连接器完成,我国目前常用的一种连接器构造如下图所示。这种连接器用于主筋采用高强钢丝组束,使用镦头锚。施工时先张拉锚环A,并用螺帽锚固。锚环B由连接器接长使用。螺丝结合的连接器需要一定的加工精度,施工也较麻烦,但它比起分段张拉、分段锚固的钢束要节省钢材。此外,连接器亦可考虑采用销钉结合,预计在构造和施工上要方便些。

当施工阶段需要的力筋而在使用阶段不需要时,如果保留这些力筋,对截面的受力反而不利,通常必须采取反向配束来克服它的影响,在这种情况下,为施工需要应设置临时筋,在施工完成后予以解除,目前国内常用的作法是将临时筋与永久筋用连接器接长张拉,在施工期间临时束不压浆,待施工结束后割断连接器与临时筋的锚头。当然,这样设置临时筋要复杂一些,既要预留孔道,又要张拉锚固,施工完成后还有解除的工序。如果将临时筋设置在梁体外,临时沿箱内壁锚固,则在构造和施工上要简

单的多。此外,尚可用控制张拉力的方法满足使用阶段和施工阶段的不同要求,力筋的张拉力先按施工要求张拉,施工完成后再张拉到设计要求。这样做的优点便于布束,同时满足各阶段的受力要求,但张拉工艺较复杂,在施工阶段不能压浆,还必须选择力筋和锚头便于重复张拉的类型。对于施工期较长的桥梁,尚需考虑力筋的防锈问题。此外,当施工阶段的受力大于使用阶段的受力时,或施工阶段与使用阶段的力筋用量相差甚大时,不宜采取此法。

(1)纵向主筋的布置方式

纵向主筋常采用钢绞线或钢丝束,布置方式有:连续配筋、分段配筋、逐段接长力筋、体外布筋等几种方式。

①连续配筋

采用就地浇筑施工的连续梁,其纵向力筋可以按照桥梁各部位的受力要求进行连续配束。通常力筋的重心线为二次抛物线组合而成的轨迹。如下图(a)所示,边跨和中跨都由多段抛物线组成,而正反曲线间有反弯点。力筋的具体布置可考虑按下图(b)所示,即在支点附近分别由负弯矩区转向正弯矩区,虽然从抗弯的角度上看稍有削弱,但对支点附近各截面抗剪能力却有较大的提高。

②连续配筋

分段配筋是悬臂施工和简支—连续施工的连续梁最常用的配筋方式。

悬臂施工的连续梁桥,是从墩顶开始向左右对称悬臂施工,为了能支承梁体自重和施工荷载,需在悬臂施工时预加应力。在体系转换时再张拉正弯矩力筋并补充其他在使用阶段所需要的力筋,这部分力筋又称二次张拉力筋或后期力筋。下图给出悬臂施工连续梁桥力筋的一般构造,其中实线筋为在施工过程中张拉的力筋,虚线筋是在体系转换时张拉的后期力筋。

力筋在截面上成对称布置,并尽量安排在腹板附近,力筋数量较多时可分层布置。一般来说,先锚固下层力筋,后锚固上层力筋。力筋分有直筋和弯筋,根据结构各部位弯矩和剪力的要求确定数量,其中弯筋均通过腹板下弯锚固。当属非腹板位置的力筋需要进入腹板弯曲时,首先进行平弯至腹板位置,然后在腹板平面内竖弯,力筋的弯起半径和弯起角按规范和有关资料确定。

对于预制安装由简支—连续施工的连续梁桥,它们的预应力筋也是采用分段配筋(下图(1)所示)。预制构件在预制时根据它受力情况以及考虑吊装的需要先行配筋张拉,在简支端安装就位后,墩顶部位布置二次张拉力筋,再进行二次张拉。

③逐段接长力筋

采用顶推法施工的连续梁桥,顶推施工阶段与使用阶段梁的受力状况差异较大,为照顾两个阶段的受力需要,钢束常分前期张拉力筋和后期张拉力筋(上图(2)所示)。在施工过程中,箱

梁的每一截面均会出现最大的正、负弯矩,前期筋为顶推施工需要而设置,通常在截面的上、下缘配置直线筋。又因为顶推法施工的程序是逐段预制,逐段顶推,分段张拉力筋,为了既要满足节段所需力筋数量,又要方便施工,采用力筋接长张拉是很合宜的。力筋接长使用连接器,力筋的长度选取两个梁段的长度,每个施工面上有半数力筋通过,半数力筋需进行接长,间隔排列连接器(下图),这样可以减少连接器的数量,改善主梁受力,节省钢材,简化施工。

后期筋是依照使用阶段要求需补充设置的力筋,配置在支点截面的顶部和跨中截面的底部,为了改善了腹板的受力情况,解决近支点截面主拉应力大的问题,可在支点附近设置弯筋。

逐孔施工的连续梁桥,其主束布置往往也采用逐段接长配筋,接头的位置可设置在支点截面,也可设在离支点约1/5跨径附近弯矩较小的部位。

④体外布筋

体外布筋是将力筋设置在主梁截面以外的箱内,利用横隔梁、转向块等结构物对梁施加预应力。体外布筋不削弱主梁截面,不需预留孔道,预制节段的拼装可采用干缝结合,施工方便迅速和便于更换。

体外布筋对力筋、结构及管道防护设施要求都较高,结构的极限承载能力降低、耐疲劳及耐腐蚀性较差。体外布筋在我国尚待试验研究和使用,但在桥梁加固方面已有先例。

综上所述,预应力混凝土连续梁桥的主筋布置是多种多样的,它与所运用的施工方法有密切的关系。不同的施工方法要求不同的力筋布置,而力筋的数量则取决于结构的受力——使用阶段和施工阶段的综合考虑。

(2)横向和竖向布筋

在设计中,有时需要对结构施加横向和竖向预应力,横向预应力可加强桥梁的横向联系,增加悬臂板的抗弯能力。而竖向施加预应力主要作用是提高截面的抗剪能力。

横向预应力一般施加在横隔梁内或截面的顶板内,竖向预应力筋布置在截面的腹板内。横向和竖向的预应力筋都比较短,直筋常采用钢绞线、钢丝束,也可选用精轧螺纹钢筋,在预留孔道内按后张法工艺施工。

三、预应力混凝土刚架桥

1、刚架桥简介

刚架桥分上部结构和下部结构连成整体的框架结构。根据基

础连结条件不同,分为有铰与无铰两种。这种结构是超静定体系,在垂直荷载作用下,框架底部除了产生竖向反力外,还产生力矩和水平反力。常见的刚架桥有门式刚架桥和斜腿刚架桥等。刚架桥也可称为刚构桥,主要承重结构采用刚架的桥梁。刚架的腿形成墩(台)身,梁和腿为刚性连接,可用钢、钢筋混凝土或预应力混凝土制造。刚架桥可以是单跨结构,也可以是多跨结构,单跨刚架桥的支腿做成直柱式的叫门式刚架桥,或做成斜柱式则叫做斜腿刚架桥。多跨刚架桥可以做成非连续式,即在在主跨中设置剪力铰或悬挂简支梁,既而形成带铰的T形刚构或带挂孔的T 形刚构,多跨刚架桥也可以将主梁做成连续式,形成所谓连续刚构。对于主梁连续的多跨刚架桥,当桥梁全长太大时,宜设置伸缩缝,或者做成分离式的连续刚架桥。因此钢架桥的主要类型有: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。

2、主要优缺点

(1)主要优点

外形尺寸小,桥下净空大,桥下视野开阔,混凝土用量小

(2)主要缺点

钢筋的用量较大,基础的造价也比较高

3、受力特点

(1)墩柱刚性连接,梁因墩柱的抗弯而卸载,整个体系是压弯结构,也是有推力结构。

(2)刚架桥的桥下净空比拱桥大,在同样净空要求下可修建较小的跨径。

(3)刚架桥施工较复杂,一般用于跨度不大的城市或公路的跨线桥和立交桥。

(4)现在采用预应力混凝土和悬臂施工的刚架桥,己成为大跨度桥梁竞争方案之一。

4、构架形式

(1)刚架构造分为直腿刚架(门式)和斜腿刚架。

(2)V形墩刚架桥:为减少支柱肩部的负弯矩峰值,将支柱做成V形墩形式。

(3)带拉杆形式:为方便采用悬臂施工,并且减少跨中正弯矩和挠度值,做成两端带拉杆的结构形式,施工时可在端部临时压重。

(4)T形刚构:桥跨结构的上部梁在墩上采用两边平衡悬臂施工,首先形成一个T字形的悬臂结构.然后相邻的两个T 形悬臂在跨中可用剪力铰或跨径较小的挂梁联成一体,称为带铰或带挂孔的T形刚构。

(5)连续刚构:如果在跨中采用预应力钢筋和现浇混凝土联成整体,则为连续刚构,亦称为连续一刚构连续体系,简称为连续刚构桥。

5、适用范围

钢筋混凝土:中、小跨径

预应力钢筋混凝土:大跨度

直腿刚架(门式)和斜腿刚架:中、小跨径

T形刚构、连续刚构:大跨度

6、常见类型

门式刚架桥:简称门架桥,其腿和梁垂直相交呈门架形。腿所受的弯矩将随腿和梁的刚度比率的提高而增大。用钢或钢筋混凝土制造的门架桥,多用于跨线桥。至于T形刚构桥(特点是在跨中有铰),及将腿做成V形两撑杆与梁刚性相连的连续梁桥,其外形均与多跨的门架桥相近,但内力分布规律则不同(见预应力混凝土桥)。

门架桥可分:

(1)单跨门架桥。用钢制造时,腿脚常设铰,形成两铰门架。用钢筋混凝土制造时,腿脚可设铰;也可和基础固结,形成固端单跨门架桥,主要用于地质良好处。

(2)双悬臂单跨门架桥。将梁的两端悬伸至门腿之外,在悬伸端加平衡重或在悬伸端和腿脚间设置预应力拉杆,可使梁的支承截面产生较大的负弯矩,以降低梁的跨中正弯矩,相应地降低梁高,有利于修建跨线桥。

(3)多跨门架桥。多用于跨度不大的跨线桥。

(4)三跨两腿门架桥。这种桥在两端设有桥台,采用预应力混凝土时,可将跨度做得较大。例如,美国1981年在休斯敦航道上修建的公路桥,分跨为114.3+228.7+114.3米。

斜腿刚架桥:刚架腿是斜置的,两腿和梁中部的轴线大致呈拱形,这样,腿和梁所受的弯矩比同跨度的门式刚架显著减小,而轴向压力有所增加。同上承式拱桥相比,这种桥不需要拱上结构,构件数目较少;当桥面较窄(如单线铁路桥)而跨度较大时,可将其斜腿在桥的横向放坡,以保证桥的横向稳定。著名的预应力混凝土斜腿刚架桥有:联邦德国霍雷姆铁路桥(1953年,腿铰跨度85.5米),中国邯(郸)长(治)铁路浊漳河桥(1981年,脚铰跨度82.0米),法国圣米歇尔公路桥(1957年,按墩的中心距计的分跨为1×60+5×65.2米)等。著名的钢斜腿刚架桥有:卢森堡阿尔泽特公路桥(1965年,脚铰跨度234.1米),南斯拉夫内雷特瓦铁路桥(1966年,100米),法国马蒂格公路桥(1972年,210米),意大利斯法拉沙(Sfalasha)公路桥(1972年,376米),及中国安康汉江铁路桥(1982年,176米)等。

7、刚架桥设计方法及计算理论

(1)①刚架桥的基本尺寸拟定:刚架桥的主要尺寸是主梁跨度和高度,支柱高度和厚度,以及桥的横向宽度。主要参数的确定将决定主梁和支柱的刚度比,主梁与支柱的刚度比则决定了刚架的内力分布,对全桥结构的力学特点具有重要影响。另外还要满足结构刚度的要求。A 主梁与支柱刚度比很大时:支柱承担弯矩很小,主梁端部负弯矩很小,跨中正弯矩很大,主梁接近于简支梁。主梁与支柱刚度比很小时:主梁端部负弯矩大,跨中正弯矩较小,主梁受力接近于固端梁。

预应力混凝土连续梁桥

一预应力混凝土连续梁桥 1.力学特点及适用范围 连续梁桥在结构重力和汽车荷载等恒、活载作用下,主梁受弯,跨中截面承受正弯矩,中间支点截面承受负弯矩,通常支点截面负弯矩比跨中截面正弯矩大。作为超静定结构,温度变化、混凝土收缩徐变、基础变位以及预加力等会使桥梁结构产生次内力。 由于预应力结构可以有效地避免混凝土开裂,能充分发挥高强材料的特性,促使结构轻型化,预应力混凝土连续梁桥具有比钢筋混凝土连续梁桥较大的跨越能力,加之它具有变形和缓、伸缩缝少、刚度大、行车平稳、超载能力大、养护简便等优点,所以在近代桥梁建筑中已得到越来越多的应用。 预应力混凝土连续梁桥适宜于修建跨径从30m到100多m的中等跨径和大跨径的桥梁。 2.立面布置 预应力混凝土连续梁桥的立面布置包括体系安排、桥跨布置、梁高选择等问题,可以设计成等跨或不等跨、等截面或变截面的结构形式(图1)。结构形式的选择要考虑结构受力合理性,同时还与施工方法密切相关。 a b a.不等跨不等截面连续梁 b. 等跨等截面连续梁 图1 连续梁立面布置 1.桥跨布置 根据连续梁的受力特点,大、中跨径的连续梁桥一般宜采用不等跨布置,但多于三跨的连续梁桥其中间跨一般采用等跨布置。当采用三跨或多跨的连续梁桥时,为使边跨与中跨的最大正弯矩接近相等,达到经济的目的,边跨取中跨的0.8倍为宜,当综合考虑施工和其他因素时,边跨一般取中跨的0.5~0.8倍。对于预应力混凝土连续梁桥宜取偏小值,以增加边跨刚度,减小活载弯矩的变化幅度,减少预应力筋的数量。若采用过小的边跨,会在边跨支座上产生拉力,需在桥台上设置拉力支座或压重。当受到桥址处地形、河床断面形式、通航(车)净空及地质条件等因素的限制,并且同时总长度受到制约时,可采用多孔小边跨与较大的中间跨相配合,跨径从中间向外递减,以使各跨内力峰值相差不大。 桥跨布置还与施工方法密切相关。长桥、选用顶推法施工或者简支—连续施工的桥梁,多采用等跨布置,这样做结构简单,统一模式。等跨布置的跨径大小

预应力混凝土简支梁桥毕业设计

目录 第一章 1.1 选题背景.................................................... - 3 - 1.2 工程概况................................................... - 3 - 1.2.1 概况.................................................. - 3 - 1.2.2 自然条件情况.......................................... - 3 - 1.3 技术指标和技术依据.......................................... - 4 - 1.3.1 技术指标.............................................. - 4 - 1.3.2 技术依据............................................... - 4 - 本设计主要依据为现行技术规范和标准:......................... - 4 - 1.4 结构形式.................................................... - 4 - 1.5主要材料..................................................... - 5 - 第 2 章上部结构设计................................................ - 6 - 2.1设计资料..................................................... - 7 - 2.2构造形式及尺寸选定........................................... - 7 - 2.3空心板毛截面几何特性计算..................................... - 7 - 2.3.1 毛截面面积A ........................................... - 7 - 2.3.2 毛截面重心位置......................................... - 9 - 2.3.3 空心板毛截面对其重心轴的惯性矩I....................... - 9 - 2.4作用效应计算................................................ - 10 - 2.4.1 永久作用效应计算...................................... - 10 - 2.4.2 可变作用效应计算.......................... 错误!未定义书签。 2.5 作用效应组合............................................... - 12 - 2.6 预应力钢束的估算及布置..................................... - 23 - 2.6.1 预应力钢筋数量的估算.................................. - 23 - 2.6.2 预应力钢筋的布置...................................... - 23 - 2.7 普通钢筋数量的估算及布置................................... - 26 - 2.8 主梁几何特性计算........................................... - 26 - ............................ - 30 - 2.9.1 预应力钢筋张拉控制应力 con 2.9.2 钢束应力损失......................................... - 30 - 2.10 承载能力(强度)极限状态的验算........................... - 30 - 2.10.1 跨中截面正截面抗剪承载力计算........................ - 36 - 2.10.2 斜截面抗剪承载力计算.................... 错误!未定义书签。 2.10.3 斜截面抗弯承载力.................................... - 36 - 2.11 正常使用极限状态验算..................................... - 40 - 2.11.1 抗裂性验算........................................... - 40 - 2.12 主梁变形验算............................................. - 41 - 2.12.1 荷载短期效应作用下主梁挠度验算...................... - 43 - 2.12.3 预拱度的设置............................ 错误!未定义书签。 2.13 持久状况应力验算......................................... - 44 - 2.1 3.1 短暂状况的正应力验算................................ - 45 - 2.1 3.2 持久状况的正应力验算................................ - 45 - 2.1 3.3 持久状况下混凝土主应力验算.............. 错误!未定义书签。

连续刚构桥梁方案比选(原创、优秀)

1.1 方案比选 1.1.1 工程概况 (一) 主要技术指标: (1)孔跨布置:见”分组题目”。 (2)公路等级:一级。 (3)荷载标准:公路I 级,人群荷载3.5kN/m 2 (4)桥面宽度:桥面宽度20.5m ,即净2?7.5m(车行道)+1.5m(中央分隔带)+2 ?2.0m(人行道和栏杆) (5)桥面纵坡:0%(平坡);桥轴平面线型:直线 (6)该地区气温:1月份平均6℃,7月份平均30℃。 (7)桥面铺装:铺装层为10cm 防水混凝土,磨耗层为8cm 沥青混凝土。 (二)材料规格 (1) 梁体混凝土:C50混凝土; (2) 桥面铺装及栏杆混凝土:C40级混凝土; (3) 预应力钢筋及锚具: 主梁纵向预应力钢筋可选用 715.24,915.24,1215.j j j j φφφφ----高强度低松弛钢绞线 (115.24j φ-公称断面面积为2140.00mm ),1860MPa b y R =,1488MPa y R =,对应锚具分别为YM15-7,YM15-9,YM15-12,YM15-19;对应波纹管直径分别为(内径) 70,80,85,100mm φφφφ(外径比同径大7mm )。 主梁竖向预应力钢筋采用32φ冷拉IV 级钢筋,735MPa b y R =(冷拉应力),550MPa y R =;对应锚具为M343?(螺距);对应孔道直径43φ,锚垫板边长140mm a =,相邻锚板中心距离不小于15cm 。 (三)河床横断面 河 床 横 断 面

(四)工程地质条件 大桥位于江心洲西侧及附近水域,其中0+250~0+532地面高程为 3.8~4.20米,低潮时为陆地,高潮时被水淹没;0+542,0+614位于水中,地面高程为-0.18~-3.63米,钻孔揭露表明,桥位覆盖层厚43.00~50.10米,主要为中密细、中砂层,其中0+322~0+614下部分布有厚18.60~21.15米的密实卵石土层。下附基岩全、强分化层均很发育,厚22.75~34.10米,其中0+532,0+614具有不均匀分化现象,全、强风化花岗岩中在高程-64.00~-75.50米间分布有厚0.95~4.70米的微风化花岗岩残留体。微风化基岩面变化很大,在-62.12~-82.03米间,基岩主要为灰白色中粗粒花岗岩、花岗斑岩,微风化基岩岩质坚硬,呈块状~大块状砌体结构,为主墩桩基良好的持力层。基础设计时宜采用微风化基岩作为基础持力层,桩端进入微风化基岩一定深度。 微风化岩面一览表

预应力混凝土简支梁桥的毕业设计(25m跨径)

目录 《桥梁工程》课程设计任务书---------------------------------------------2 桥梁设计说明------------------------------------------------------------------3 计算书---------------------------------------------------------------------------4 参考文献------------------------------------------------------------------------24 桥梁总体布置图---------------------------------------------------------------25 主梁纵、横截面布置图-----------------------------------------------------26 桥面构造横截面图-----------------------------------------------------------27

《桥梁工程》课程设计任务书 一、课程设计题目(10人以下为一组) 1、钢筋混凝土简支梁桥上部结构设计(标准跨径为25米,计算跨径为24.5米,预制梁长 为24.96米,桥面净空:净—8.5+2×1.00米) 二、设计基本资料 1、设计荷载:公路—Ⅱ级,人群3.0KN/m2,每侧栏杆及人行道的重量按4.5 KN/m计 2、河床地面线为(从左到右):0/0,-3/5,-4/12,-3/17,-2/22, -2/27,0/35(分子为高程,分母为离第一点的距离,单位为米);地质假定为微风化花岗岩。 3、材料容重:水泥砼23 KN/m3,钢筋砼25 KN/m3,沥青砼21 KN/m3 4、桥梁纵坡为0.3%,桥梁中心处桥面设计高程为2.00米 三、设计内容 1、主梁的设计计算 2、行车道板的设计计算 3、横隔梁设计计算 4、桥面铺装设计 5、桥台设计 四、要求完成的设计图及计算书 1、桥梁总体布置图,主梁纵、横截面布置图(CAD出图) 2、桥面构造横截面图(CAD出图) 3、荷载横向分布系数计算书 4、主梁内力计算书 5、行车道板内力计算书 6、横隔梁内力计算书 五、参考文献 1、《桥梁工程》,姚玲森,2005,人民交通出版社. 2、《梁桥》(公路设计手册),2005,人民交通出版社. 3、《桥梁计算示例集》(砼简支梁(板)桥),2002,人民交通出版社. 4、中华人民共和国行业标准.公路工程技术标准(JTG B01-2003).北京:人民交通出版社,2004 5、中华人民共和国行业标准.公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)含条文说明.北京:人民交通出版社,2004 6、中华人民共和国行业标准.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)含条文说明 六、课程设计学时 2周

先简支后连续梁桥

近年来,随着钢铰线、锚固体系的不断更新和 发展,以及其他新技术的应用,使先简支后连续梁桥得到更大的发展。 一、先简支后连续梁桥发展概况 先简支后连续梁桥的广泛应用始于上世纪80年代中期。随着交通运输的发展,为减少桥上伸缩缝,使行车更舒适、安全,现在采用最多的梁桥结构形式有两种:一种为桥面连续的简支梁桥,伸缩缝最大间距达100米左右;另一种为先简支后连续梁桥,此种结构伸缩缝最大间距可达500米,相对桥面连续简支梁桥,缩缝更少。 先简支后连续梁桥作为一种连续梁桥,具有造价低,整体性好,建筑高度低,刚度大,桥面接缝少,质量容易控制等优点。由于支点处采用了现浇湿接缝的技术措施,可通过现浇段混凝土宽度,底面坡度等满足斜、弯、坡桥的变梁长及支座顶变高度的构造要求,此结构更适合斜、弯、坡桥。 二、先简支后连续梁桥的应用范围及分类 先简支后连续梁桥,主要应用于跨径在13~35米,吊装重量小于70吨的中小跨径桥梁。 先简支后连续梁桥,按桥墩支座多少分为两种:桥墩单排支座和桥墩双排支座连续梁桥;按预应力度划分为全预应力和部分预应力连续梁桥。 先简支后连续双排支座梁桥,由于采用双排永久支座,施工方便,连续处开裂后修补容易,湿接缝处剪力小等优点;

缺点是结构受力不明确,支座易产生托空和上拔力。 先简支后连续单排支座桥,优点是结构受力明确,支座不托空;缺点增加了临时支座和结构体系转换,湿接缝处剪力较大。 先简支后连续全预应力梁桥,此结构优点是抗裂性能好,刚度大;缺点是反拱长期不断发展,预压区混凝土由于长期处于高压应力状态下,会因徐变而使反拱不断增长,造成桥面不平,影响正常使用。同时由于预应力度过大,也易引起沿管道方向负弯矩区的纵向裂缝。 先简支后连续部分预应力梁桥,又分为跨中为部分预应力、支点为普通混凝土连续梁桥,此种结构是支点顶面配普通钢筋,由于普通钢筋太多太密,焊接较多,此处混凝土及焊缝质量不易保证,构造较难处理,顶层混凝土易开裂,产生渗水使钢筋锈蚀,优点施工方便。第二种为跨中、支点都为部分预应力混凝土A类构件连续梁桥,此种结构吸取了钢筋混凝土结构的经验,一方面在结构的不同部位配置适量的非预应力钢筋,包括作为主筋的纵向非预应力钢筋,以控制裂缝的发生和扩展;另一方面通过对混凝土裂缝及反拱的控制,根据桥梁所处环境及结构功能,合理地选用预应力度,此种部分预应力先简支后连续梁桥被广泛采用,并在不断完善和发展。 三、部分预应力先简支后连续梁桥设计中应注意问题

连续梁连续刚构桥

连续梁、连续刚构桥 一、等截面连续梁 1、等截面连续梁,构造简单施工方便,适用于中等跨径(20~60米),25米以下可选用钢筋混凝土连续梁桥,较大跨径采用预应力混凝土连续梁桥。小跨径布置一般用于高速公路的跨线立交桥、互通立交的匝道桥、环形立交桥及其他异形桥梁,较大跨径多用于接线引桥。可采用预制装配或就地浇筑施工。 2、连续梁桥常采用有支架施工法、逐孔现浇法、架设施工法、移动模架法和顶推施工法。 3、等截面连续梁桥的跨径、截面形式和主要尺寸 等截面连续梁桥的总体布置及主要尺寸见下表 等截面连续梁总体布置及主要尺寸 (1)等截面连续梁可选用等跨和不等跨布置。当标准跨径较大时,为考虑减少边跨正弯矩,可使边跨小于中跨,边跨与中跨的比在0.6~0.8左右。 (2)跨径小于15米,一般选用矩形截面;15~30米可采用T形或工字形截面;大于30米的可采用箱形截面。钢筋混凝土连续梁桥跨度不大时,可首先考虑采用板式(包括空心板)和T形截面。当需要采用箱形断面时,也可以采用低矮的多室箱,很少采用宽的单室箱。 (3)等截面连续梁的梁高,一般高跨比采用1/15~1/25。采用顶推法施工,从施工阶段受力要求考虑,梁高与顶推跨径之比选在1/12~1/17为宜。 (4)截面形式与桥宽关系。对于小跨径的城市高架桥或立交匝道桥,为求最小建筑高度,常用板式或肋板式截面,而在较大跨径时主要采用箱形截面。箱梁在横向布置,主要与桥宽有关。单箱室常用于桥宽在14米以内;单箱双室截面一般用于桥宽12~18米;超过18米的可以采用单箱多室或分离箱。 (5)板厚与梁高。板式截面分为实体截面和空心截面,实体截面多用于小跨径,且以支架现浇施工为主,板厚约为1/22~1/18L(L为跨径);空心截面的板厚为0.8~1.0米,顶、

预应力混凝土连续梁桥结构设计

预应力混凝土连续梁桥结构设计 第一章绪论 第一节桥梁设计的基本原则和要求 一、使用上的要求 桥梁必须适用。要有足够的承载和泄洪能力,能保证车辆和行人的安全畅通;既满足当前的要求,又照顾今后的发展,既满足交通运输本身的需要,也要兼顾其它方面的要求;在通航河道上,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有关方面的要求,考虑综合利用。建成的桥梁要保证使用年限,并便于检查和维护。 二、经济上的要求 桥梁设计应体现经济上的合理性。一切设计必须经过详细周密的技术经济比较,使桥梁的总造价和材料等的消耗为最小,在使用期间养护维修费用最省,并且经久耐用;另外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,面且尽早通车在运输上将带来很大的经济效益。 三、设计上的要求 桥梁设计必须积极采用新结构、新设备、新材料、新工艺利新的设计思想,认真研究国外的先进技术,充分利用国际最新科学技术成果,把国外的先进技术与我们自己的独创结合起来,保证整个桥梁结构及其各部分构件在制造、运输、安装和使用过程中具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。 四、施工上的要求 桥梁结构应便于制造和安装,尽量采用先进的工艺技术和施工机械,以利于加快施工速度,保证工程质量和施工安全。 五、美观上的要求 在满足上述要求的前提下,尽可能使桥梁具行优美的建筑外型,并与周围的景物相协 调,在城市和游览地区,应更多地考虑桥梁的建筑艺术,但不可把美观片面地理解为豪华的细部装饰。 第二节计算荷载的确定 桥梁承受着整个结构物的自重及所传递来的各种荷载,作用在桥梁上的计算荷载有各种不同的特性,各种荷载出现的机率也不同,因此需将作用荷载进行分类,并将实际可能同时出现的荷载组合起来,确定设计时的计算荷载。 一、作用分类与计算 为了便于设计时应用,将作用在桥梁及道路构造物上的各种荷载,根据其性质分为:

预应力混凝土简支梁桥上部结构

前言 随着经济不断发展,桥梁建设得到了飞速发展,它已从最开始的方便人们过河、跨海之用,已广泛应用于各种场合,它的用途不断多样化,它的形式也在最基本的三种受力体系上逐渐多样化,不仅从功能上、规模上,还从美观上、经济效益上,逐渐与时代发展相协调。所以桥梁建筑已不仅是交通线上的重要载体,也是一道美丽的风景被人津津乐道。 本设计说明书所编写的是葫芦岛小寨沟大桥的上部设计方案。通过详细的勘察确定上部可变荷载,拟定桥梁尺寸,以确定相应的内力,配置以合适的预应力钢筋,使其提高桥梁的承载力,使达到桥梁的耐久性要求。在桥梁的使用期内,完成桥梁的使命。 通过本次设计,我基本上掌握了桥梁上部设计的基本内容,从选截面尺寸,到配置钢筋,每一个细节都是经过多次考虑,通过反复验算,使桥梁结构满足要求,且以经济合理的材料用量完成。所以上部设计是要求桥梁设计者,从一开始就要考虑到最后,这样就不会盲目的试算。但通过试算,使我深刻了解到了适算的真正含义。本次设计旨在使我巩固、加深本科期间所学理论知识,使自己能够具备在以后工作中利用知识解决问题的的能力。 限于编者的水平,设计之中一定存在不少缺点,恳请老师批评指导。

1 概述 1.1 设计资料 桥孔布置为5×25预应力混凝土简支桥梁,跨径为25m,桥梁总长为125m。 设计车速为80/ km h,整体式两车道。 路线等级:二级公路;荷载等级:公路-II级荷载;人群荷载:2 kN m。 3.0/ 桥面宽: 3.75×2(双车道)+2×1.5(人行道)+2×0.5(栏杆)=11.5m 1.2 工程地质资料 该地区土质主要分5层:1、粉质粘土 2、卵石土 3、粉砂 4、强风化岩 5、弱风化岩。 地下水类型为第四季孔隙水,水位埋深4m左右,含水层主要岩性为砾石,厚3m左右。地震烈度为八度。 1.3 水文及气候资料 桥梁位于葫芦岛建昌市境内,雨热同季光照充足,四季分明,年平均气温8.2℃。一月平均气温-10℃,最低气温-26.9℃;七月平均气温23.4℃,最高气温40.7℃。年平均降水量550毫米,多集中在七、八月份。设计洪水频率百年一遇。 1.4 设计依据 《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004) 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)

装配式预应力混凝土简支梁桥的构造与设计.

3.3 装配式预应力混凝土简支梁桥的构造与设计 装配式钢筋混凝土简支梁桥,常用的经济合理跨径在20m 以下。跨径增大时,不但钢材耗量大,而且混凝土开裂现象也往往比较严重,影响结构的耐久性。为了提高简支梁的跨越能力,可采用预应力混凝土结构。目前,世界上预应力混凝土简支梁的最大跨径已达76m。但是,根据建桥实践,当跨径超过50m 后,不但结构笨重,施工困难,经济性也较差。因此,我国桥规明确指出:预应力混凝土简支梁桥的标准跨径不宜大于50m。 3.3.1 横截面设计 1.横截面形式 装配式预应力混凝土简支梁桥的横截面类型基本上与钢筋混凝土梁桥类似,通常也做成T 形、I 形,但为了方便布置预应力束筋和满足锚头布置的需要,下部一般都设有马蹄或加宽的下缘(见图3.15b、c)。有时为了提高单梁的抗扭刚度并减小截面尺寸,也采用箱形(见图 3.15d)。 图3.26 横向分段装配式梁 由于采用预应力筋施加预压力, 可以提供方便的接头形式,为了使装 配式梁的预制块件进一步减小尺寸和 重量,还可做成横向也分段预制的串 联梁(如图3.26)。但由于串联梁施工 麻烦,构件预制精度要求高,在国内 使用较少。 2.主梁布置 经济分析表明,对于跨径较大的预应力混凝土简支梁桥,当吊装重量不受限制时,采用较大的主梁间距比较合理,一般可采用1.8~2.5m。 3.截面尺寸 (1)截面效率指标 为了合理设计预应力混凝土梁的截面尺寸,首先分析其截面的受力特点。截面特征如图3.27所示: 在预加力阶段和运营阶段,预应力混凝土梁截面承受双向 弯矩。在预加力阶段,施加了偏心预加力,在预加力和自 重弯矩的共同作用下,合力相当作用于截面的下核点 (截面上缘应力为零)(如图3.28a);在运营阶段,若计及预 应力损失△,截面内合力为y N 1g M y N y N y y y N N N ??=′, 则在结构附 加重力(桥面铺装、人行道、栏杆)弯矩和汽车与人群荷 图3.27 界面特征 2g M 图3.27截面特征 载弯矩作用下,合力将从下核点移至上核点(截面下缘应力为零) ,即移动了p M y N ′

预应力混凝土简支梁桥、连续梁桥和刚架桥的设计构造特点和对比分析

预应力混凝土简支梁桥、连续梁桥和刚架桥的设计构造特点和对比分析 A、装配式预应力混凝土简支梁桥的构造与设计 装配式钢筋混凝土简支梁桥,常用的经济合理跨径在20m 以下。跨径增大时,不但钢材耗量大,而且混凝土开裂现象也往往比较严重,影响结构的耐久性。为了提高简支梁的跨越能力,可采用预应力混凝土结构。目前,世界上预应力混凝土简支梁的最大跨径已达76m 。但是,根据建桥实践,当跨径超过50m 后,不但结构笨重,施工困难,经济性也较差。因此,我国桥规明确指出:预应力混凝土简支梁桥的标准跨径不宜大于50m 。 一、横截面设计 1.横截面形式装配式预应力混凝土简支梁桥的横截面类型基本上与钢筋混凝土梁桥类似,通常也做成T 形、I 形,但为了方便布置预应力束筋和满足锚头布置的需要,下部一般都设有马蹄或加宽的下缘。有时为了提高单梁的抗扭刚度并减小截面尺寸,也采用箱形。由于采用预应力筋施加预压力,可以提供方便的接头形式,为了使装配式梁的预制块件进一步减小尺寸和重量还可做成横向也分段预制的串联梁。但由于串联梁施工麻烦,构件预制精度要求高,在国内使用较少。 2.主梁布置 经济分析表明,对于跨径较大的预应力混凝土简支梁桥,当吊装重量 不受限制时,采用 较大的主梁间距比较合理,一般可采用1.8?2.5m。

3.截面尺寸 (1)截面效率指标为了合理设计预应力混凝土梁的截面尺寸,首先分析其截面的受力特点。在预加力阶段和运营阶段,预应力混凝土梁截面承受双向弯矩。在预加力阶段,施加了偏心预加力,在预加力和自重弯矩的共同作用下,合力相当作用于截面的下核点(截面上缘应力为零)(2)主梁高度预应力混凝土简支梁桥的主梁高度取决于采用的汽车荷载等级、主梁间距及建筑高度等因素,可在较大范围内变化。对于常用的等截面简支梁,其高跨比的取值范围在1/15 ?1/25 ,一般随跨径增大而取较小值,随梁数减少而取较大值,对预应力混凝土T 形梁一般可取1/16 ?1/18 左右。当桥梁建筑高度不受限制时,采用较大的梁高显然是较经济的,因为加高腹板使混凝土用量增加不多,而节省预应力筋数量较多。 ⑶其他细部尺寸在预应力混凝土梁中,由于混凝土所受预应力和预应力束筋弯起,能抵消荷载剪力的作 用,肋中的主拉应力较小,肋宽一般都由构造和施工要求决定,但不小于160mm 。标准设计中肋宽为140 ?160mm 。T 梁上翼缘的厚度按钢筋混凝土梁桥同样的原则来确定。为了减小翼板和梁肋连接处的局部应力集中和便于脱模,在该处一般还设置折线形承托或圆角,此时承托的加厚部分应计算在内。 T 梁下缘的马蹄尺寸应满足预加力阶段的强度要求,同时,从截面效率指标P分析,马蹄应当是越宽而矮越经济。马蹄的具体形状要根据预应力束筋的数量和排列方式确定,同时还应考虑施工方便和力筋弯起的要求。具体尺寸建议如下:

连续梁桥与简支梁桥相关概念

连续梁桥与简支梁桥相关概念 以受弯为主的主梁作为主要承重构件的桥梁。主梁可以是实腹梁或者是桁架梁(空腹梁)。 实腹梁外形简单,制作、安装、维修都较方便,因此广泛用于中、小跨径桥梁。但实腹梁在材料利用上不够经济。桁架梁中组成桁架的各杆件基本只承受轴向力,可以较好地利用杆件材料强度,但桁架梁的构造复杂、制造费工,多用于较大跨径桥梁。桁架梁一般用钢材制作,也可用预应力混凝土或钢筋混凝土制作,但用的较少。过去也曾用木材制作桁架梁,因耐久性差,现很少使用。实腹梁主要用钢筋混凝土、预应力混凝土制作,也可以用钢材做成钢钣梁或钢箱梁.实腹梁桥的最早形式是用原木做成的木梁桥和用石材做成的石板桥。由于天然材料本身的尺寸、性能、资源等原因,木桥现在已基本上不采用,石板桥也只用作小跨人行桥。 根据实腹梁的截面形式可分为板梁、□形梁、T形梁或箱形梁等按照主梁的静力 图式,梁桥又可分为简支梁桥、连续梁桥和悬臂梁桥。 连续梁桥:continuous beam bridge 两跨或两跨以上连续的梁桥,属于超静定体系。连续梁在恒活载作用下,产生的支点负弯矩对跨中正弯矩有卸载的作用,使内力状态比较均匀合理,因而梁高可以减小,节省材料,且刚度大,整体性好,超载能力大,安全度大,桥面伸缩缝少。

连续梁桥是中等跨径桥梁中常用的一种桥梁结构,预应力混凝土连续梁桥是其主要结构形式,它具有接缝少、刚度好、行车平顺舒适等优点,在30-120m跨度内常是桥型方案比选的优胜者。而横张预应力混凝土技术在T型梁、箱型梁、空心板桥三座常规跨径简支梁桥中的应用,取得了明显的技术经济效益。为拓宽横张预应力技术的应用范围,将其应用到更大跨度的连续梁桥中就显得尤为必要了。 主梁是连续支承在几个桥墩上。在荷载作用时,主梁的不同截面上有的有正弯矩,有的有负弯矩,而弯矩的绝对值均较同跨径桥的简支梁小。这样,可节省主梁材料用量。连续梁桥通常是将3~5孔做成一联,在一联内没有桥面接缝,行车较为顺适。连续梁桥施工时,可以先将主梁逐孔架设成简支梁然后互相连接成为连续梁。或者从墩台上逐段悬伸加长最后连接成为连续梁。近一、二十年,在架设预应力混凝土连续梁时,成功地采用了顶推法施工,即在桥梁一端(或两端)路堤上逐段连续制作梁体逐段顶向桥孔,使施工较为方便。连续梁桥主梁内有正弯矩和负弯矩,构造比较复杂。此外,连续梁桥的主梁是超静定结构,墩台的不均匀沉降会引起梁体各孔内力发生变化。因此,连续梁一般用于地基条件较好、跨径较大的桥梁上。1966年建成的美国亚斯托利亚桥,是目前跨径最大的钢桁架连续梁桥,它的跨径为376米。

预应力混凝土T型简支梁桥

2011—2012学年第一学期 道桥专业毕业设计 两河口公路预应力梁桥施工组织设计及预算 班级:道桥3095

姓名:张凯 学号:04301090542 实习单位:中铁信达工程投资有限公司指导老师:李刚 起止日期:2011.09-2011.12 顶岗实习成绩评定单 姓名 张凯班级道桥3095 学 号 04301090542 实习单位中铁信达公司两河口水电站工程项目部 成绩评定实习表现成绩 实习报告成绩综合成绩

指 导 教 师 评 语 指导教师(学院): 年月日

任务书 一、毕业设计目的 1、通过毕业设计这一环节,巩固并适当扩大和加强所学基本理论知识。培养和提高学生的独立工作能力及分析和解决工程实际问题的能力,并提出解决问题的思路和设计方案。 2、进一步提高理论计算、绘图、编制说明书等基本技能及表达能力。 3、提高阅读参考书、设计规范和施工规范的能力。 二、毕业设计题目 两河口公路预应力梁桥施工组织设计及预算 (1)项目及研究背景 桥梁是公路(铁路)跨越江河山谷及其他线路等障碍物的重要结构物,我国的桥梁的建设水平已经迈进了世界先进行列。在桥梁建设中,先进设备,先进技术以及新工艺、新材料、新标准得到了广泛应用。特别是近年来随着高等级公路建设的迅速发展,预应力钢筋混凝土桥梁已经在全国范围内得到普及,预应力钢筋混凝土桥梁技术不断被广大技术人员所掌握。本设计的是一座预应力钢筋混凝土梁桥,包括上、下部结构的内力计算分析和配筋设计,并按规定绘制部分施工图。 预应力混凝土结构与普通钢筋混凝土结构比较有以下特点: 1、提高了结构的抗裂性和耐久性。 2、增大了构件的刚度。 3、节省材料 4、减轻结构自重和增加跨越能力。 5、预应力结构还可以作为一种构件拼装的施工手段,使大型建筑物的施工难度大大减小,又保持良好的整体性。 三、毕业设计内容 (一)设计 (1)前言 (2)桥梁上部结构设计

连续梁、连续刚构桥梁施工

连续梁、连续刚构桥梁施工 《铁路预应力混凝土连续梁(刚构)悬臂浇筑施工技术指南》TZ324-2010 该标准为推荐性标准,施工单位可选择使用 术语 连续梁:沿梁长方向有三处或三处以上由支座支承的梁; 连续刚构:梁与中间墩刚性连接的连续梁结构; 《高速铁路桥涵工程施工技术指南》铁建设[2010]241号术语 连续梁、连续刚构、刚构桥,施工方法均可采用悬臂浇筑法,主要的设备为挂篮,施工前根据施工图纸,设计挂篮形式并经过计算。 第117页第13章混凝土连续梁、连续刚构 模板、钢筋、混凝土应按照《铁路混凝土施工技术指南》(铁建设[2010]241号)施工要求规范施工 连续刚构施工时,挂篮焊接拼装和高空立体交叉作业较多,施工过程中应加强控制各个关键节点的工序质量及安全管控措施。严格执行现行规范《铁路桥涵工程施工安全技术规程》TB10303-2009 3.1.6 桥涵工程施工按照《铁路工程施工组织设计指南》(铁建设[2009]26号)的规定编制施工组织设计,加强控制工程、重难点及高风险工程的管理。 重难点及高风险体现在具体的工程条件,如高墩、超高墩连续刚构,或者施工条件极端不利的工程均属于重难点工程范畴,高墩悬臂浇筑采用拼装挂篮,本身高空作业频繁,属于高风险工程,施工时应加强施工过程的管控。

施工时应根据具体的工程条件编制详细的施工组织设计和相应的专项施工方案、安全施工专项方案及应急预案。 3.4.3 施工单位应编制实施性施工组织设计及关键工序的作业指导书,明确施工作业标准和要求。 4.3.1 桥涵工程开工前,应根据设计文件、施工调查报告和承包合同编制施工组织设计。 一般以单独的一座大桥或特大桥为单位工程编制详细的施工组织设计。详细的规定以《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》TB10752-2010,3.2工程施工质量验收单元划分; 施工时应根据每座桥梁的复杂程度,编制各个分部工程的专项施工方案。 高墩翻模属于墩台身专项施工方案,空心高墩、实体墩台模板设计应单独编制模板设计计算书及设计图纸,作为方案的附件; 模板验算时需要用到的数据 《铁路混凝土施工技术指南》铁建设[2010]241号 模板工程第10页至第15页 模板设计《钢结构设计规范》GB50017,《木结构设计规范》GB50005,4.2.6 模板及支架的刚度应符合: 结构外露表面和直接支承混凝土重力的模板计算挠度不得大于构件跨度的1/400; 承台尺寸较大时,模板承受混凝土侧压力较大,应对模板刚度、强度进行验算,确定采用的模板类型及型式,采用钢模板强度、刚度较大,

预应力混凝土连续梁桥分析

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目录 概要 (1) 桥梁概况及一般截面 (2) 预应力混凝土梁的分析顺序 (3) 使用的材料及其容许应力 (4) 荷载 (5) 设置操作环境 (6) 定义材料和截面 (7) 定义截面 (8) 定义材料的时间依存性并连接 (9) 建立结构模型 (11) 定义结构组、边界条件组和荷载组 (12) 输入边界条件 (15) 输入荷载 (16) 输入恒荷载 (17) 输入钢束特性值 (18) 输入钢束形状 (19) 输入钢束预应力荷载 (22) 定义施工阶段 (24) 输入移动荷载数据 (29) 运行分析 (33) 查看分析结果 (34) 通过图形查看应力 (34) 定义荷载组合 (38) 利用荷载组合查看应力 (39) 查看钢束的分析结果 (43) 查看荷载组合条件下的内力 (46)

概要 本例题使用一个简单的两跨连续梁模型(图1)来重点介绍MIDAS/Civil的施工阶段分析功能、钢束预应力荷载的输入方法以及查看分析结果的方法等。主要包括分析预应 力混凝土结构时定义钢束特性、钢束形状、输入预应力荷载、定义施工阶段等的方法, 以及在分析结果中查看徐变和收缩、钢束预应力等引起的结构的应力和内力变化特性的 步骤和方法。 图1. 分析模型

桥梁概况及一般截面 分析模型为一个两跨连续梁,其钢束的布置如图2所示,分为两个阶段来施工。 桥梁形式:两跨连续的预应力混凝土梁 桥梁长度:L = 2@30 = 60.0 m 图2. 立面图和剖面图

预应力混凝土梁的分析步骤预应力混凝土梁的分析步骤如下。 1.定义材料和截面 2.建立结构模型 3.输入荷载 恒荷载 钢束特性和形状 钢束预应力荷载 4.定义施工阶段 5.输入移动荷载数据 6.运行结构分析 7.查看结果

连续梁桥与简支梁桥相关概念

梁式桥 以受弯为主的主梁作为主要承重构件的桥梁。主梁可以是实腹梁或者是桁架梁(空腹梁)。 实腹梁外形简单,制作、安装、维修都较方便,因此广泛用于中、小跨径桥梁。但实腹梁在材料利用上不够经济。桁架梁中组成桁架的各杆件基本只承受轴向力,可以较好地利用杆件材料强度,但桁架梁的构造复杂、制造费工,多用于较大跨径桥梁。桁架梁一般用钢材制作,也可用预应力混凝土或钢筋混凝土制作,但用的较少。过去也曾用木材制作桁架梁,因耐久性差,现很少使用。实腹梁主要用钢筋混凝土、预应力混凝土制作,也可以用钢材做成钢钣梁或钢箱梁.实腹梁桥的最早形式是用原木做成的木梁桥和用石材做成的石板桥。由于天然材料本身的尺寸、性能、资源等原因,木桥现在已基本上不采用,石板桥也只用作小跨人行桥。 根据实腹梁的截面形式可分为板梁、□形梁、T形梁或箱形梁等按照主梁的静力图式,梁桥又可分为简支梁桥、连续梁桥和悬臂梁桥。 连续梁桥:continuous beam bridge 两跨或两跨以上连续的梁桥,属于超静定体系。连续梁在恒活载作用下,产生的支点负弯矩对跨中正弯矩有卸载的作用,使内力状态比较均匀合理,因而梁高可以减小,节省材料,且刚度大,整体性好,超载能力大,安全度大,桥面伸缩缝少。 连续梁桥是中等跨径桥梁中常用的一种桥梁结构,预应力混凝土连续梁桥是其主要结构形式,它具有接缝少、刚度好、行车平顺舒适等优点,在30-120m跨度内常是桥型方案比选的优胜者。而横张预应力混凝土技术在T型梁、箱型梁、空心板桥三座常规跨径简支梁桥中的应用,取得了明显的技术经济效益。为拓宽横张预应力技术的应用范围,将其应用到更大跨度的连续梁桥中就显得尤为必要了。 主梁是连续支承在几个桥墩上。在荷载作用时,主梁的不同截面上有的有正弯矩,有的有负弯矩,而弯矩的绝对值均较同跨径桥的简支梁小。这样,可节省主梁材料用量。连续梁桥通常是将3~5孔做成一联,在一联内没有桥面接缝,行车较为顺适。连续梁桥施工时,可以先将主梁逐孔架设成简支梁然后互相连接成为连续梁。或者从墩台上逐段悬伸加长最后连接成为连续梁。近一、二十年,在架设预应力混凝土连续梁时,成功地采用了顶推法施工,即在桥梁一端(或两端)路堤上逐段连续制作梁体逐段顶向桥孔,使施工较为方便。连续梁桥主梁内有正弯矩和负弯矩,构造比较复杂。此外,连续梁桥的主梁是超静定结构,墩台的不均匀沉降会引起梁体各孔内力发生变化。因此,连续梁一般用于地基条件较好、跨径较大的桥梁上。1966年建成的美国亚斯托利亚桥,是目前跨径最大的钢桁架连续梁桥,它的跨径为376米。 简支梁桥:simple-supported beam bridge 由一根两端分别支撑在一个活动支座和一个铰支座上的梁作为主要承重结构的梁桥。属于静定结构。是梁式桥中应用最早、使用最广泛的一种桥形。其构造简单,架设方便,结构内力不受地基变形,温度改变的影响。

现浇预应力混凝土连续梁桥多联同步施工

现浇预应力混凝土连续梁桥多联同步施工 张忠效 (中交通力建设股份有限公司西安 710000) 【摘要】受钢束张拉空间和单端允许张拉长度的影响,现浇预应力混凝土连续梁分段施工问题,一直困扰着广大桥梁工作者。经过不断的摸索、总结和改进,勤劳智慧的桥梁工作者已经发展、创造出多种分联、分跨施工方案,并最终创造性地实现了多联桥同步施工的目标,带来了显著的社会和经济效益。本文在回顾连续梁桥同步施工技术发展历程的基础上,客观地分析了各方案间的优缺点,并着重对钢束张拉端内置、端横梁二次浇筑、内卡式千斤顶槽内张拉、多联同步施工方案进行了较为详细地介绍,指出了设计中的一些重点和难点。 【关键词】现浇连续梁;同步施工;顶部张拉;内卡式千斤顶;槽内张拉 一、概述 在桥梁上部结构施工时,尽管预制吊装施工具有工厂化、机械化、标准化程度高的诸多优点,受客观条件制约,采用支架、模板进行现浇施工仍被广泛采用[1]。与预制吊装相比,现浇施工普遍被认为施工周期长、造价高,如何有效缩短工期、降低造价成为横亘在广大桥梁工程师面前的一道难题。经过不断的摸索、积累和创新,随着内卡式千斤顶、钢束连接器等一批工具、设备的发明和改进,先后创造性地出现了梁顶集中张拉、逐孔浇筑、内卡式千斤顶槽内张拉等施工方案,基本实现了现浇预应力混凝土连续梁多联同步施工的伟大设想。 二、现浇连续梁桥同步施工发展历程 关于同步施工,国内主要经过了以下几个发展过程: 1、90年代,为加快施工进度,缩短施工周期,节约建设投资,设计者将钢束经平、竖弯后锚固于梁端顶部(如图一所示),创造出梁顶局部开槽、集中张拉的施工方法,可以在一定条件下做到多联同步施工,大大缩短了施工周期。 图一 目前,部分设计院仍在沿用此方法,但该方法的局限性也很明显,主要表现在: ⑴钢束过于集中于梁顶,梁底成为薄弱点,极易受拉开裂,危及结构安全,故一般不建议在梁高大于1.5 米时采用。 ⑵锚头在桥面下埋设较浅,汽车冲击不仅对钢束锚固不利,桥面铺装也容易在反射应力下破坏。 ⑶桥面渗水容易对锚具的耐久性产生影响。 2、90年代末和本世纪初,随着钢束连接器的推广应用,发展出逐孔施工方案,避免了顶部开槽、集中张拉的弊端,适用于各种梁高,且可靠性得到保证。该方法设计要点主要有: ⑴从桥梁一端向另一端,或从桥梁中间向两端逐孔支架现浇主梁,支架可周转使用。 ⑵于每跨主梁正负弯矩变化点附近(距桥墩中心线约0.15~0.2倍跨径处)设施工缝,钢束在施工缝处半数断开,浇筑下一孔时用连接器接长断开的钢束。如此,钢束单端张拉长度可控制在允许范围内,不致产生过大的预应力损失。 ⑶设连接器处腹板厚度等应满足连接器设置要求。

预应力混凝土简支梁桥的设计(20m跨径)

预应力混凝土简支梁桥的设计 (20m跨径) 目录 《桥梁工程》课程设计任务书---------------------------------------------2 桥梁设计说明------------------------------------------------------------------3 计算书---------------------------------------------------------------------------4 参考文献------------------------------------------------------------------------24 桥梁总体布置图---------------------------------------------------------------25 主梁纵、横截面布置图-----------------------------------------------------26 桥面构造横截面图-----------------------------------------------------------27

《桥梁工程》课程设计任务书 一、课程设计题目(10人以下为一组) 1、钢筋混凝土简支梁桥上部结构设计(标准跨径为20米,计算跨径为19.5米,预制梁长 为19.96米,桥面净空:净—8.5+2×1.00米) 二、设计基本资料 1、设计荷载:公路—Ⅱ级,人群3.0KN/m2,每侧栏杆及人行道的重量按4.5 KN/m计 2、河床地面线为(从左到右):0/0,-3/5,-4/12,-3/17,-2/22, -2/27,0/35(分子为高程,分母为离第一点的距离,单位为米);地质假定为微风化花岗岩。 3、材料容重:水泥砼23 KN/m3,钢筋砼25 KN/m3,沥青砼21 KN/m3 4、桥梁纵坡为0.3%,桥梁中心处桥面设计高程为2.00米 三、设计内容 1、主梁的设计计算 2、行车道板的设计计算 3、横隔梁设计计算 4、桥面铺装设计 5、桥台设计 四、要求完成的设计图及计算书 1、桥梁总体布置图,主梁纵、横截面布置图(CAD出图) 2、桥面构造横截面图(CAD出图) 3、荷载横向分布系数计算书 4、主梁内力计算书 5、行车道板内力计算书 6、横隔梁内力计算书 五、参考文献 1、《桥梁工程》,姚玲森,2005,人民交通出版社. 2、《梁桥》(公路设计手册),2005,人民交通出版社. 3、《桥梁计算示例集》(砼简支梁(板)桥),2002,人民交通出版社. 4、中华人民共和国行业标准.公路工程技术标准(JTG B01-2003).北京:人民交通出版社,2004 5、中华人民共和国行业标准.公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)含条文说明.北京:人民交通出版社,2004 6、中华人民共和国行业标准.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)含条文说明 六、课程设计学时 2周

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