第一章刚架桥的主要类型及构造特点第一节概述
刚架桥的构造特点及类型

刚架桥的构造特点及类型杨严华【摘要】介绍了刚架桥的主要类型、一般构造、刚架桥节点构造和铰的构造。
【期刊名称】《黑龙江交通科技》【年(卷),期】2012(000)003【总页数】1页(P83-83)【关键词】刚架桥;构造特点;类型【作者】杨严华【作者单位】龙建路桥股份有限公司第四工程处【正文语种】中文【中图分类】U4421 刚架桥的主要类型刚架桥可以是单跨或多跨。
单跨刚架桥的支柱可以做成直柱式(也称门形刚架,如图1a、b、c所示)或斜柱式(也称斜腿刚架,如图1d、e所示)。
图1 单跨刚架桥的类型单跨的刚架桥一般会产生较大的水平反力。
为了抵抗水平反力,可用拉杆连接两根支柱的底端(图1b),或做成封闭式刚架。
门形刚架也可两端带有悬臂(图1e),这样可减小水平反力,改善基础的受力状态,而且有利于与路基连接,但会增加主梁的长度。
有不少跨线桥采用斜腿刚架,它不仅造型轻巧美观,施工也较拱桥简单。
多跨刚架桥的主梁,可以做成V形墩身的刚架桥,亦可以做成连续式或非连续式。
非连续式是在主梁跨中设铰或悬挂简支梁,形成T形刚构或带挂梁的T形刚构,这样有利于采用悬臂法施工,而静定结构则可以减小次内力、简化主梁配筋。
对于连续式主梁的多跨刚架桥,当全桥太长时,宜设置伸缩缝,或者做成数座互相分离的连续式主梁的刚架桥。
中、小跨度的连续式刚架通常做成等跨,以利于施工。
跨度较大时,为了减少边跨的弯矩,使之与中跨相近,利于设计和构造,也可使边跨跨度小于中跨。
有时,当连续刚架边跨的跨度远小于中间跨时,可能导致主梁端支座承受很大的上拔力,需要进行特殊的处理。
通常可将边跨主梁截面改成实体的,或加平衡重,以使端支座获得正的反力(压力)。
刚架桥的支承分铰结(图1a)和固结(图1c)两种。
固结刚架桥的基础要承受固端弯矩,内力也较铰结刚架桥大许多,但主梁弯矩可减小。
铰结刚架桥的构造和施工都比较复杂,养护也比较费时。
2 一般构造刚架桥主梁截面形状与梁桥相同,可做成整体肋梁、板式截面或箱梁。
钢架桥概述

钢架桥概述钢架桥是一种常见的桥梁结构,它由钢材制成,具有较高的承载能力和抗震能力,被广泛应用于公路、铁路和市政工程等领域。
钢架桥的设计和施工需要严格的技术要求,以确保其安全可靠。
本文将对钢架桥的结构特点、设计原则、施工工艺和维护管理等方面进行概述。
一、结构特点。
1. 钢材材质,钢架桥主要由钢材制成,具有较高的强度和刚度,能够承受较大的荷载和变形。
2. 桥面结构,钢架桥的桥面通常由钢板、混凝土或木材等材料构成,可以根据实际情况进行选择。
3. 支座形式,钢架桥的支座通常采用橡胶支座或滑动支座,以减小桥梁受力和变形。
二、设计原则。
1. 承载能力,钢架桥的设计应根据实际荷载情况确定合理的结构尺寸和材料规格,以确保其承载能力满足要求。
2. 抗震能力,钢架桥应具有一定的抗震能力,设计时应考虑地震荷载和结构变形,采取相应的抗震措施。
3. 施工便利,钢架桥的设计应考虑到施工的便利性,尽量减少现场焊接和切割工艺,提高施工效率。
三、施工工艺。
1. 钢材加工,钢架桥的施工需要对钢材进行切割、焊接和热处理等加工工艺,以确保结构的准确性和稳定性。
2. 桥面铺设,根据设计要求,对桥面进行混凝土浇筑或钢板铺设,保证桥面的平整和耐久性。
3. 安装调试,将各个部件按照设计要求进行组装和安装,进行结构调试和质量检验。
四、维护管理。
1. 定期检测,对钢架桥进行定期检测,包括结构变形、腐蚀状况、支座状态等,及时发现和处理问题。
2. 防腐涂装,对钢架桥的钢结构进行防腐涂装,延长使用寿命,减少维护成本。
3. 维护保养,定期对桥面和支座进行清洁和维护,保证桥梁的正常使用。
总之,钢架桥作为一种重要的桥梁结构,在现代交通建设中发挥着重要作用。
其设计、施工和维护管理对桥梁的安全可靠性至关重要,需要严格按照相关标准和规范进行操作,以确保其长期稳定运行。
希望本文的概述能够为读者对钢架桥有更深入的了解,为相关工程建设提供参考。
桥梁工程概论之刚构桥构造

桥梁工程概论之刚构桥构造一、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。
二、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。
三、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四、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。
名词解释:刚构桥

名词解释:刚构桥一、刚构桥的构成刚构桥是一种主要承重结构采用刚构的桥梁,由梁和腿或墩(台)身构成刚性连接。
这种结构形式能够承受竖向和水平荷载,具有良好的稳定性。
刚构桥的梁一般采用连续梁或简支梁,而腿和墩(台)身则通常采用柱式结构,它们之间通过浇筑混凝土形成一个整体。
二、刚构桥的特点1.刚构桥具有较大的跨越能力,适用于大跨度桥梁的建设。
2.由于刚构桥的梁和墩(台)身构成刚性连接,因此具有良好的稳定性,能够承受较大的水平荷载。
3.刚构桥的结构简单,受力明确,适合采用预制桥梁段的拼装施工方式,便于施工。
4.刚构桥的外观简洁美观,适合于城市桥梁和景观桥梁的建设。
三、刚构桥的类型根据刚构桥的梁和腿或墩(台)身的构造形式,可以将刚构桥分为以下几种类型:1.门式刚构桥:门式刚构桥的腿和墩(台)身呈门形,梁采用连续梁或简支梁。
这种类型的刚构桥跨越能力较大,适用于河流、高速公路等场合。
2.斜腿刚构桥:斜腿刚构桥的腿呈斜向伸展,与墩(台)身构成三角形。
这种类型的刚构桥具有较强的抗扭性能,适用于跨越较宽的河流、沟谷等场合。
3.T形刚构桥:T形刚构桥的腿和墩(台)身呈T形连接,梁采用连续梁。
这种类型的刚构桥具有较强的承载能力,适用于高速公路等需要承受较大荷载的场合。
4.连续刚构桥:连续刚构桥的梁和墩(台)身通过连续的混凝土浇筑而成,没有明显的分界线。
这种类型的刚构桥具有较好的整体性,适用于大跨度桥梁的建设。
四、刚构桥的应用场景刚构桥广泛应用于各种场合,如河流、高速公路、城市道路等。
由于其具有较大的跨越能力、稳定性好、施工简便等特点,因此在桥梁建设中得到了广泛应用。
同时,由于其外观简洁美观,也常用于城市景观桥梁的建设。
五、刚构桥的设计与施工1.承载能力:在设计和施工过程中,需要充分考虑刚构桥的承载能力,包括竖向荷载和水平荷载。
根据不同的桥梁类型和跨度要求,进行详细的结构分析和计算,确保桥梁的安全性和稳定性。
2.稳定性:稳定性是刚构桥的重要性能之一。
刚架桥简介

桥梁工程
ROSENSTEIN BRIDGE 跨度68 m,跨中梁高1.65 m
桥梁工程
结构特点
• 桥台台身与主梁固结 优点: 1. 省去伸缩缝,改善桥头行车的平顺性; 2. 利用固结端负弯矩来降低梁的跨中弯矩,达到减 小梁高的目的。 缺点: 1. 台身承受横向弯矩,在基脚处产生水平推力; 2. 基脚会因预应力、徐变、温度变化、基础变位等 产生较大的次内力
桥梁工程
第一节
刚构桥的体系与构造特点
一、体系特点
采用梁墩固结,可省去支座装置,且施工中不用进 行体系转换;
• 恒载、活载负弯矩卸载作用基本与连续梁接近 • 桥墩参加受弯作用,使主梁弯矩进一步减小 • 超静定次数高,对常年温差、基础变形、日照温均 较敏感
桥梁工程
均布荷载q
桥梁工程
二、刚构桥的主要类型 • 门式刚构桥
桥梁工程--刚架桥简介 (Bridge Engineering)
土木工程与力学学院
第七章 刚架桥简介
---------------------------------------------------------§一 刚架桥的体系与构造特点 §二 刚架桥桥例
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桥梁工程Biblioteka ① 桩柱式 桥台是将刚性桥面板通过刚性接头与柔性桩相连,这 样台-梁结合部不发生相对变形,梁体的变形通过桩 的挠曲吸收。设计时要考虑台-桩-土共同作用。
桥梁工程
②
扩大基础式
• 台后填土较高时,整体式桥台采用刚性桥面板与柔性 墙体刚性连结,墙下设扩大基础的结构。梁体变形通 过墙身弯曲来吸收。设计时要考虑墙的弯曲变形。
刚架桥

混凝土刚架桥
混凝土刚架桥简介
第一章 刚架桥的主要类型及构造特点
桥跨结构(主梁或板)和墩台(立柱或竖墙)整体相连的桥梁 称为刚架桥。 由于两者之间的刚性连接,在竖向荷载作用下,刚架桥具有以下 的受力特点: 1. 主梁端部产生负弯矩,从而减少了跨中的正弯矩,所以跨 中截面尺寸可相应减小; 2. 支柱除承受压力外,还承受弯矩,所以支柱一般也为钢筋 混凝土构件; 3. 支柱脚将产生有水平推力,为此,必须要有良好的地基条 件,或用较深的基础(如桩基础、沉井基础等)和特殊的构造措施 来抵抗水平推力。 刚架桥的主梁高度一般可以较梁桥为小,因此,通常适用于需要 较大桥下净空或建筑高度受到限制的情况,如立交桥、高架桥等。 刚架桥的主要优点是:外形尺寸小,桥下净空大,桥下视野开阔 ,混凝土用量少。但钢筋的用量较大,基础的造价也较高。
混凝土刚架桥简介
第一节
刚架桥的结构类型
按刚架桥的跨数可以分为单跨刚架桥或多跨刚架桥。 多跨刚架桥的主梁,可以做成连续式或非连续式,即连续刚构和 T型刚构。 单跨刚架桥的支柱可以做成直柱式或斜柱式两种,前者叫门形刚 架(或门式刚架),后者叫斜腿刚架。
混凝土刚架桥简介
为了抵抗水平反力,可用拉杆连接两根支柱的底端,做成封闭式刚 架。门形刚架也可两端带有悬臂,这样可减少水平反力,改善基础 的受力状态,且有利于和路基连接,但增加了主梁的长度。
混凝土刚架桥简介 5.在主梁与支柱相交接的区域,其截面惯性矩与其它地方相比要大得多,可 视为趋于无限大,此区域的变形实际上非常之小,因此在计算内力时,可不考 虑此区域变形的影响。 6.当刚架奠基于压缩性甚小的土壤中时,支柱底端可认为是固定的。若刚架 奠基于中等坚实的土壤时,则仅在下列情况下,支柱底端可认为是固定的:即 当基础有足够大的尺寸,致使基础底面一边的土压应力与另一边之比不大于三 倍时。 7.关于计算变形时的钢筋混凝土或预应力混凝土截面抗弯刚度,应按照现行 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》规定取值。
刚架桥

混凝土刚架桥简介 第二节 单跨刚架桥的构造特点
一、一般构造特点 与梁式桥相同,刚架桥主梁截面形式有板式、肋梁式、箱形等各种型式。主梁截面沿纵方 向的变化可做成等截面、等高变截面和变高度三种。有时还可把主梁在不同位置做成几种 不同的截面型式,以适应内力的变化和方便施工。
混凝土刚架桥简介 二、刚架桥的节点构造 刚架桥的节点系指立柱与主梁相连接的地方,又称为角隅节点或隅节点。该节 点必须具有强大的刚度,以保证主梁和立柱的刚性连接。隅节点和主梁或立柱相 连接的截面承受很大的负弯矩,因此节点内缘的混凝土承受很高的压应力,而节 点外缘的钢筋承担拉应力,压力和拉力形成一对强大的对角压力,对隅节点产生 劈裂作用。
第三篇
混凝土刚架桥
混凝土刚架桥简介
第一章 刚架桥的主要类型及构造特点
桥跨结构(主梁或板)和墩台(立柱或竖墙)整体相连的桥梁 称为刚架桥。 由于两者之间的刚性连接,在竖向荷载作用下,刚架桥具有以下 的受力特点: 1. 主梁端部产生负弯矩,从而减少了跨中的正弯矩,所以跨 中截面尺寸可相应减小; 2. 支柱除承受压力外,还承受弯矩,所以支柱一般也为钢筋 混凝土构件; 3. 支柱脚将产生有水平推力,为此,必须要有良好的地基条 件,或用较深的基础(如桩基础、沉井基础等)和特殊的构造措施 来抵抗水平推力。 刚架桥的主梁高度一般可以较梁桥为小,因此,通常适用于需要 较大桥下净空或建筑高度受到限制的情况,如立交桥、高架桥等。 刚架桥的主要优点是:外形尺寸小,桥下净空大,桥下视野开阔 ,混凝土用量少。但钢筋的用量较大,基础的造价也较高。
混凝土刚架桥简介
混凝土刚架桥简介
与拱桥类似,斜腿刚架中压力线和各部分构件的轴线相近,故其 所受的弯矩比门形刚架要小,同时缩短了主梁跨度,但支承反力 却有所增加,而且斜柱的长度也较大,因此,当桥下净空要求为 梯形时,采用斜腿刚架是有利的,它可用较小的主梁跨度来跨越 深谷或同其它线路立交。国外有不少跨线桥或跨越山谷桥均采用 斜腿刚架,它不仅造型轻巧美观,施工也较拱桥简单。
钢桥的主要结构形式与受力特点解析ppt课件

安康汉江桥位于陕西省安 康水电站的专用线上,主 跨为176米斜腿刚构,在目 前世界上同类型的铁路钢 桥中,跨度领先。本桥附 近河段顺直,平时河面宽 约180米,水深13米左右, 水流平稳。
四、斜拉桥
斜拉桥是将梁用若干根斜拉索拉在索塔上的结构形式.斜 拉索不仅为梁提供弹性支承,而目其水平分力对梁产生 很大的轴力。
钢桁梁桥
永宁黄河特大桥是 新建铁路工程中跨越 黄河 的一座单线铁路 钢桁梁桥,全长 3942.08m,孔跨布置为 2 孔 32m+4 孔 24m+38 孔 32m 单线简支 T 梁、18 孔 48m 单线简支箱梁、13 孔 96m 简支钢桁结合梁、5 孔 48m 单线简支箱梁、4 孔 32m 单线简支 T 梁。
与门式刚架相比,斜腿刚架的腿是斜置的,两腿和梁中部的轴线 大致呈拱形,这样,斜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。 同上承式魁桥相比,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。 意大利的斯法拉沙桥虽己建成近40年,但其简洁明快的桥型,其 梁的底缘线呈现的微弯曲线表现着刚里有柔,特别是至今仍保持 的同桥型世界第一的跨径。
二、拱桥
拱桥是以曲线形拱作为 主体结构的桥梁,具有 外形美观、受力合理、 跨越能力大、适用范围 广等诸多优点,在钢桥、 混凝土桥、污工桥梁以 及钢与混凝土组合结构 桥梁中都得到广泛应用。
拱不仅外形与梁不同,受力与梁也有 很大的区别。
拱桥在受力上最大的区别是,在竖向 荷载作用下,在拱的两端支承处除有 竖向反力外,还有水平推力,使得拱 内弯矩和剪力大大减小,主要以受压 为主。
如果拱桥不能充分承受两端支承处的 水平力,拱脚不仅会产生很大的位移, 而且拱内产生很大的弯矩,不能充分 发挥拱的优势。
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第一章 刚架桥的主要类型及构造特点第一节 概述1.桥跨结构(主梁)和墩台(支柱)整体相连的桥梁叫做刚架桥。
2.受力特点:(1)由于桥墩和桥台之间是刚性连接,在竖向荷载作用下,将在主梁端部产生负弯矩,减少跨中的正弯矩;支柱除承受压力外,还承受弯矩;刚架桥在竖向荷载作用下,一般都产生水平推力。
(2)刚架桥大多做成超静定的结构型式,故在混凝土收缩、温度变化、墩台不均匀沉降和预应力等因素的影响和作用下,会产生附加内力(次内力)。
在施工过程中,结构体系转换和徐变也会引起附加内力。
附加内力有时可占整个内力很大的比例。
3.刚架桥的结构特点:外形尺小,桥下净空大,桥下视野开阔,混凝土用量少。
但是钢筋用量较大,基础造价也较高。
第二节 刚架桥的类型1.门式刚架桥:腿和梁垂直相交呈门架形。
(1)门式刚架桥的类型①单跨门架桥。
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和挠度,有利于修建跨线桥。
③多跨门架桥。
④三跨两腿门架桥。
2.斜腿刚架桥:由一对斜置的撑杆与梁体固结后来承担车辆荷载的桥梁称斜腿刚构桥。
其特点为:①其压力线近于拱桥,比门式刚架的立墙或立柱受力更合理。
②斜腿以受压为主,主梁跨度缩小,支撑反力有所增加,而且斜柱的长度也较大。
③跨越能力强。
3.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。
内部高次超静定,外部接近连续梁。
4.带拉杆刚架桥: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。
5.T形刚构:T形刚构桥是一种具有悬臂受力特点的梁式桥,最早采用钢筋混凝土结构。
由于钢筋混凝土梁式结构承受负弯矩,顶面裂缝不可避免,因此钢筋混凝土T形刚构不可能做成很大的跨径。
而预应力混凝土T形刚均可直接采用悬臂施工法,从20世纪50年代产生以来,预应力混凝土T形刚构得难了迅速发展。
(1)带铰的T形刚构桥:超静定结构。
优点:剪力铰是一种只传递竖向剪力而不传递纵向水平力和弯矩的连接构造。
从结构整体受力和牵制悬臂端的变形分析,剪力铰对T形刚构桥的内力起到有利作用。
缺点:由于温度变化,混凝土收缩徐变和基础不均匀沉陷等因素的作用会使结构内产生附加内力;有时施工中还要强迫合拢等;剪力铰不仅结构复杂、用钢量多,造成费用增加,而且铰和梁的刚度差异引起结构变形不协调,致使桥面不平顺,导致行车不舒适。
上述种种缺点限制了带铰T形刚构桥的应用范围。
(2)带挂孔的T形刚构桥:一种静定结构。
优点:受力明确,构造简单,特别是挂梁与多孔引桥简支跨尺寸相同时,更能加快全桥施工进度,从而获得更高的经济效益。
虽增加了牛腿构造,但免去了剪力铰复杂构造。
缺点:除桥面伸缩缝多,对高速行车不利外,在施工中还增加预制与安装挂梁的机具设备。
第三节 构造特点一.一般构造1.主梁截面形式(1) 等截面(2) 等高变截面(3) 变高度。
变高度主梁的底缘形状可以为曲线形、折线形、曲线加直线形等,主要根据主梁内力的分布情况,按等强度原则选定。
在下缘转折处,为保证底板的强度,一般宜设置横隔墙。
2.支柱形式(1) 薄壁式(2) 立柱式:分为单柱和多柱二.刚架桥的节点构造1.刚构桥的节点指立柱与主梁相连接的部位,又称角隅节点。
该节点必须具有强大的刚性,以保证主梁和立柱的可靠连接。
角隅节点受力如下图所示:2.(1)板式刚架,可在节点內缘加设梗腋。
(2)主梁为肋式的刚架,可以采用如下图的方式加设梗腋。
a)仅在桥面板加设梗腋b)仅梁肋加设梗腋c)两者都加设梗腋(3)主梁和立柱都是箱型截面的刚架,可以采用如下图的方式加设梗腋。
有时为使节点刚度强大,简化施工,也可将它做成实体。
a)仅在箱型截面内设置足够厚度的斜隔板;斜隔板传力直接,施工简单,但钢筋布置不如b)、c)方便。
b)设有竖隔板和平隔板,传力间接,受力情况较差,但构造和施工较简单。
c)兼有斜隔板、竖隔板和平隔板,节点刚强,布置主筋较方便,但施工麻烦。
(4)斜腿刚架桥的节点角隅根据截面型式的不同,可以做成如图两种型式:3.隅节点的配筋(1)对于普通钢筋混凝土,一定要有足够的连续钢筋绕过隅节点外缘,否则,外缘混凝土会由于受拉会产生裂缝;对于受力较大的节点,在对角力的方向要设置受压钢筋,在和对角力垂直的方向要设置防劈裂钢筋。
(2)对于预应力混凝土刚架桥,与隅节点相邻截面的预应力钢筋宜贯穿隅节点,并在隅角内交叉后锚固在梁顶和端头上。
预应力钢筋锚头下面的局部应力区段尚应设置箍筋或钢筋网,用以承受局部拉应力。
(3)对于加设梗腋的隅节点,要设置与梗腋外缘相平行的钢筋。
三.铰的构造1.铅板铰就是在支柱底面与基础顶面之间垫的铅板,中设销钉,销钉的上半截伸入柱内,下半截伸入基础内。
如下图所示:2.钢铰支座一般为铸钢制成,其构造与桥梁固定支座和拱桥支座相同。
3.混凝土铰就是在需要设置铰的位置将混凝土截面骤然减小(称为颈缩),使截面刚度大大减小,因而此处的抗弯能力很低,可产生结构所需要的转动,形成铰的作用。
第二章.刚架桥的内力计算第一节.刚架桥的计算原则一. 基本原则和假定目前,超静定结构体系的内力,仍按在运营荷载作用下,结构为弹性的假定进行计算。
然后用计算得到的内力进行截面验算。
在进行刚架桥的内力计算时,可遵循以下基本假定:1.计算各式的轴线取支柱厚度的中分线和平分主梁跨中截面高度的水平线。
对于截面高度或厚度变化较大的刚架桥,则以各截面高度中分点的连线作为计算各式的理论轴线。
2.计算截面包括全部混凝土截面(包括全拉区),不考虑钢筋。
对于T 形和箱形截面,不论其顶板和底板厚度如何,均应全部计入计算截面。
3.计算变位时,一般可略去轴向力和剪力,仅计弯矩的影响。
但在计算张拉力作用所产生的次内力时,则必须计入轴向力对变位的影响。
4.当采用变截面的主梁和支柱时,如果在同一构件中最大截面惯性矩超过最小截面惯性矩的两倍时,则应考虑此项变化的影响。
他地方大得多,可视为刚性区域;5当刚架奠基于压缩性甚小的土壤中时,支柱底端可认为是固定的。
若刚架奠基于中等坚实的土壤时,则仅在下列情况下,支柱底端可认为是固定的:即当基础有足够大的尺寸,致使基础底面一边的土压应力与另一边之比不大于三倍时。
6关于混凝土的弹性模量h E ,根据规范来确定:截面刚度按0.8h E I 计,其中惯性矩I 的计算规定如下:对于静定结构,不记混凝土受拉区,计入钢筋;对于超静定结构,包括全部混凝土截面,不计钢筋。
二. 竖直荷载作用下的内力计算有关刚架桥在竖直荷载作用下的内力计算可参阅或使用有关的计算机程序计算。
三. 预应力作用所产生的次内力的计算对于超静定的刚架桥,预应力的作用将引起次反力,产生次内力。
如图所示的铰支门形刚架桥,其预应力的合力线如图b )所示,图a )所示为预应力产生的偏心弯矩。
当主梁承受轴心预应力时,产生如左图a )所示的变形;当主梁承受预应力偏心矩时,变形图如下图b )所示。
可见,他们均引起向外的水平次反力,起着抵消预应力的作用。
另外当支柱承受预应力偏心弯矩时,会产生图c )的变形,也引起支承处的水平反力。
此时,由于预应力作用所引起的次反力为:0RR Ry R δ⋅+∆= (1)式中:Ry ∆是预应力作用时,刚架基本体系沿水平反力方向的变位,计算公式为:R yyRy M M NN ds ds EI EA ∆=+⎰⎰ (2)沿刚架桥全部构件分段积分求和在实际桥梁结构设计中,可以通过调整预应力钢筋的位置,或者通过调整支点反力来消减预应力所产生的次内力。
四. 混凝土收缩所产生的次内力计算混凝土收缩相对变形的变化规律为:(1)pt st sk e εε-=- (1)式中:sk ε——混凝土收缩变形的终极值(一般按温度降低15~20度来考虑);p ——表示混凝土收缩随时间增长的系数;t ——从混凝土硬化时到计算收缩变形时的时间,习惯上称为龄期。
对于拼装式的桥梁,设合拢该桥梁时混凝土的龄期为τ,则此时已发生的收缩变形为(1)pt st sk e εε-=- (2)因此在合拢后混凝土龄期为t 时所产生的收缩变形为:(3)对于超静定刚架桥,混凝土的收缩将在其中产生次内力,对于铰支门形刚架桥,由于混凝土收缩引起的水平次反力为:0ss Rs R δ⋅+∆= (4)式中:Rs ∆是由于混凝土收缩在基本体系活动支承端产生的水平反力方向的位移。
0lbb Rs s ds ε∆=⎰ (5) 式中:l —— 主梁长度;b —— 表示主梁。
对于斜腿刚架桥,应计入斜腿支柱收缩所引起的位移。
每一斜支柱收缩所产生的水平位移为:(6)总位移为:(7)将式(5)和(6)代入式(1)即可求得次反力。
五. 混凝土徐变所产生的次内力计算在超静定结构中,只有当体系发生转换时,混凝土徐变才引起内力的变化。
门形刚架,主梁为整体预制,架设到支柱上,然后把梁柱接头整体化,体系发生转换,由自重应力产生的徐变将引起刚架内力的重分布。
(a ) (b )选用图(b )为基本体系;a M 为任意时刻t 时,由于徐变所引起的端部弯矩;τ为梁柱整体化时,混凝土的龄期。
在任意时刻,在dt 时间内,由于徐变产生的徐变转角增量为:(1)由于端弯矩增量dM 所产生的转角为·eab dM θ ,主梁端截面总的转角为:(2)同样,支柱顶截面的转角为(柱端e M 与梁端a M 相等,方向相反):(3)根据变形协调条件,主梁和支柱的夹角不变,上列两个端截面转角应相等。
(4)即得: (5)通解为:(6)利用初始条件:t τϕϕ=时,0a M = ,得:(7)代入整理得:(8)倘若主梁和支柱系预应力混凝土构件,在梁柱整体化之前,已经张拉一部分钢筋,则上式可写成:(9)当计算徐变终极时的次内力时,式中t ϕ改为k ϕ,即徐变特征的终极值。
此时a M 趋于0a M 。
除此之外,还有由于在主梁至整体化之前的缩短,在整体化之后产生的徐变影响所引起的次内力。
以上述的门式刚架为例,架设主梁的缩短仅仅是有作用在简支梁上的预应力引起的。
以上述的刚架为例,设此缩短为Δ,取简支的刚架体系为基本体系,支撑水平反力为未知力。
假设R 为任意时刻t 由于徐变所引起的水平力,τ为梁柱整体化时混凝土的龄期,则有:(10)式中:0R ——刚架整体化(合龙)之前的预加力作用到合龙后的结构中,在刚架支承处所引起的反力由此产生的主梁梁端弯矩为:(11)因此,由于徐变所产生的主梁梁端弯矩为:(12)六. 温度变化所产生的次内力的计算1.温度变化:1)均匀的温度变化:全结构的温度变化相同,产生次内力;对于均匀温度变化,计算参考温度为合拢温度。
当合拢温度较高时,降温引起的次内力较大,其影响还与混凝土收缩的影响相同,两者叠加,将产生较大的次内力。