第三篇+连续梁桥

第三篇 悬臂与连续体系梁桥
1. 概述——基本结构体系 2. 立面和横断面设计 3. 配筋特点 4. 结构内力计算 5. 施工方法
当需要的跨度大于40~50m时，混凝土简支梁存在两个突出的
瓶颈问题： • 受力不合理、材料用量多，性价比差 • 自重大、梁高大、难施工，不美观 面对这一跨度需求，解决的途径有： • 钢梁 • 混凝土连续梁（刚构）
预应力常用材料
• 纵向：波纹管+钢绞线+夹片式锚具； • 横向：无粘结钢绞线、扁锚； • 竖向：精轧螺纹钢、螺纹锚；
预应力钢筋布置——纵向
悬臂施工法布置方式:顶板束、腹板束、底板束
• 顶板束：对受拉区混凝土预压、 控制梁体挠度； • 腹板束：提供竖向分力、抵消 部分剪力； • 底板束：仅布置在跨中正弯矩 区，对跨中下缘混凝土预压；
2.1 混凝土悬臂梁桥
1. 三跨双悬臂结构
不设桥台，设钢筋混凝土搭板； 悬臂（l1=0.3~0.4l） • 过短，消弱卸载作用 • 过长，行车不利 变截面
2. 三跨单悬臂结构 锚跨边支座可能出 现负反力 设牛腿 3. 多跨双悬臂结构
PC悬臂>RC悬臂（负弯矩裂缝） PC截面<RC截面 箱型截面梁高>T形截面 变截面
0.5 ~ 0.8： L边 / L次 边 / L中 0.3 ~ 0.5： 1
多跨连续梁长桥 综合考虑结构受力性能、施工工法（顶推法、预制吊装 法、逐孔施工法）、施工工期等因素，比较综合经济指标 后，常采用50~70m的等跨连续梁布置，以利于提高效率、 控制质量、节省模板、加快进度 。
• 中间墩只设一个支座； • 相邻联的桥墩上设两个支座。
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2. 受力特点
恒载、活载作用下跨中弯矩比 简支梁小(经济)； 恒载弯矩图总面积比简支梁小
(省材料)；
活载作用下的弯矩分布比较均
衡（比悬臂梁合理）； 温度、混凝土收缩徐变、基础 变位及预加力等产生的变形受到 约束，由此会附加内力。
主要施工方法
•悬臂节段施工法：利用挂蓝提供空中作业平台、利用预应力束将
各节段联接为整体、逐段平衡对称施工的一种施工方法。
•顶推施工法：利用顶推设备、滑道、导梁将预制好的梁段从岸上作
业平台顶推至预定位置（期间需利用预应力束将各梁段联接为整体） 的一种施工方法。
•逐跨施工法：利用梁体架设设备或空中浇筑平台，逐跨架设或浇筑
讨论: 受地形地质或水文条件制约，若跨径布置无法满足上 述要求时，有什么解决问题的办法轻骨料混凝土或钢结构；
• 边支点设拉力支座。
1.等高度连续梁
中等跨度（40~80m）的情况下，也可考虑采用等截面连续 梁，以解决主要矛盾（工期造价、施工方法、质量控制等）。 中等跨度连续梁常用施工方法：顶推法、预制吊装法（先简 支、后连续）、移动模架施工法、满堂支架施工法等。 中等跨度连续梁梁高确定：既考虑成桥受力要求，又要考 虑施工要求，结合二者综合确定。
连续刚构桥 墩梁固结、不设支座，桥墩分担部分梁体弯矩（压弯构件）； 梁体受力与连续梁基本一致，但相同跨径下受力较连续梁小 15%左右；梁高稍小一些，相对比较经济；
受桥墩抗推刚度的约束，温度、收缩徐变产生的附加内力比
连续梁桥的大；但随着墩高增大（抗推刚度减小），协调变形 能力增强、附加内力减小。 仅适用于大跨高墩情况，一般L=100~300m，H>20m
变化规律：与剪力包络图类似，一般情况下，支点处腹板 厚度40~50cm，跨中腹板厚度20~30cm（满足构造要求即可）， 从支点至跨中采用直线或折线变化。
剪 力 分 布
腹 板 厚 度
底板 底板功能： 箱梁整体抗弯的受压（拉）区； 控制因素：弯矩包络图、纵向钢筋布置构造要求；
变化规律：与弯矩包络图类似，一般情况下，支点处底板 厚度50~70cm，跨中底板厚度20~30cm（满足构造要求即可）， 从支点至跨中采用直线或抛物线变化。 横隔板
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4. 适用范围 L=40~55m，比简支梁经济合理
较少使用：
• 受力、施工与连续梁相似； • 牛腿构造复杂、受力复杂、需维护；
• 行车舒适性较差
1.2 连续梁桥
1. 构造特点 联 • 每联跨数越多由于温度及混凝土收缩产生的变形越大； • 跨数越少，伸缩缝越多，不利行车。
1 1 ~ 梁高 H 支 点/ L 15 20 1 1 H 跨 中/ H 支 点 ~ 1.6 2.5
变化规律 ：二次抛物线、半立方抛物线。
第四节 混凝土横截面布置
板式
跨度： L=15~30m
厚度：H=0.8~1.2m 应用：多用于立交桥的斜交板、
异形板，施工采用现浇方式。 T形梁
预应力钢筋布置——横向预应力筋
目的：增强顶板、翼板的抗弯能力，防止顶板、翼板开裂；
设置情况：顶板跨度大于5m、翼板悬臂长度超过3m，以及0# 块的横隔板（受力复杂）；
材料：（1~3股构成的）一束无粘结预应力钢绞线、扁锚； 布置间距d：分散布置，每0.5~1m布置1束（取决于张拉吨位、 翼板宽度、扩散角）。
三、 平衡悬臂施工法
1、施工关键 墩梁固结
体系转化
连续梁——体系转换是指将墩梁固结约束解除，此时桥墩所
承受的弯矩将交由梁体承担； 连续刚构——体系转换过程较为简单； 墩梁临时固结措施：竖向预应力束+混凝土垫块； 如果连续梁施工过程完全对称、施工荷载完全对称，则桥 墩在悬臂施工阶段不受弯、体系转换所产生的附加弯矩为零。
连续刚构的梁高变化、截面构造、钢筋布设等梁体构造均 与连续梁基本相同，但梁高稍小。主要构造区别有二：
墩梁固结：在墩顶设横隔板、竖向预应力筋，以利传递
轴力与弯矩；
桥墩必须为柔性墩：采用高墩、板式薄壁墩、分离式薄壁墩；
问题1：为什么一定要采用高墩或柔性墩？
在梁体温度、收缩徐变所需的变形⊿给定的情况下（⊿ 仅取决于跨度布置、材料性能及外部环境），⊿所产生的墩 顶水平力P为:
二、连续梁桥配筋
顶推法：常用逐段接长、逐次张拉力筋的方法。（复杂）
先简支后连续：分段配筋，体系转换后二次张拉。
悬臂法：
第二节 箱梁三向预应力设计
箱梁三向预应力
纵向：悬臂节段施工 应力、变形控制需求； 成桥运营节段混凝土 压应力控制。
横向：顶板、 翼板弯曲应力 控制需求
竖向：抗剪需 求；腹板混凝 土主拉应力控 制
费用小，仅适用于大跨高墩情况；
•连续梁--刚构混合体系：适用于连续长度较大的情况；
1.1 悬臂梁桥
1. 基本概念 悬臂跨 锚跨：悬臂梁主跨 悬臂跨
2. 结构类型
•双悬臂梁
•单悬臂梁+挂梁
•多跨悬臂梁
3. 受力特点 • 恒载下跨中弯矩比简支梁小
l1
l
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l1
• 弯矩图面积（材料用量）比 简支梁小 • 活载下跨中弯矩比简支梁小 • 静定结构，无附加内力 • 只设一个支座，减小桥墩尺 寸，节省基础工程量。 • 由于存在负弯矩，梁顶产生 拉裂缝
顶板
顶板功能：整体受弯——箱梁的受压（拉）区；局部受弯、 冲切——行车道板； 控制因素：单向板的弯曲受力要求（板的跨度为腹板间距）； 纵横向钢筋布置构造要求； 厚度取值： 一般情况下，箱梁顶板厚度t=25~30cm；
腹板
腹板功能：抗剪；多采用直腹板（方便施工）；
控制因素：剪力包络图、纵竖向钢筋布置构造要求；
2.2 混凝土连续梁桥
按跨径分：等跨连续梁、不等跨连续梁； 按梁高分：等高度连续梁、变高度连续梁；
问题1：典型三跨连续梁如何分孔才比较合理？为什么？ 问题2：为什么大跨度连续梁要采用变（高度）截面而非等截面？
连续梁的弯矩分布
三跨连续梁合理跨径比
L边 / L中 0.5 ~ 0.8
五跨连续梁
增大悬臂施工阶段的稳定性与抗扭能力。
第二节
超静定结构影响力
• 超静定结构：多余约束产生多余约束，使得桥梁结构产 生附加内力，即结构影响力。 • 预加力、基础变形、温度变化、混凝土收缩徐变。
M0 N y e
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M N M0 M'
第五章
施工方法简介
一、 有支架浇筑施工法
二、 逐跨施工法
2、施工方法分类
悬臂浇筑周期：挂篮前移、调整、立模 绑扎钢筋
预应力钢筋布置——竖向预应力筋
作用：提高梁体抗剪能力，降低腹板的主拉应力量值，避 免出现斜裂缝；还可作挂篮的后锚钢筋。 布置：分散均匀布置，0.5~1m布置1束（取决于张拉吨位、 扩散角）; 位置：腹板内 材料：精轧螺纹钢筋。
体外布筋： 不需预留孔道 、不削弱主梁截面，便于更换，但内力臂相 对较小，预应力束利用效率不够高，多用于桥梁加固。
3 EI P 3 H
该项水平力P在桥墩中产生线 性分布的弯矩。为使此弯矩量值 较小，主要途径有二： • 减小桥墩刚度EI；
• 增大墩高H 。
问题2：双薄壁墩会使梁体受力产生什么变化？ • 双薄壁常用矩形截面，双墩中心距为
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作用: 有效削减墩顶负弯矩峰值；
梁体、然后张拉预应力将梁体连结为一体的一种施工方法。
3. 适用范围
适合采用悬臂节段施工法、顶推法、整体吊装法（先简 支、后连续）进行施工； 适用材料为钢筋混凝土、预应力混凝土、钢-混凝土结合 梁，但钢筋混凝土连续梁仅适用于小跨度（20m）情况; 适用跨度范围广，从20/30~160m均可采用，最为常见的 结构体系为三跨、五跨连续梁，跨度大于160m时，应采用 连续刚构等结构体系。
变截面 变厚度
• 单箱单室 • 单箱多室
• 多箱单室
• 多箱多室
箱室数量
主控因素： 桥宽B，当B＜12m，单箱单室；12m＜B＜20m ， 单箱双室；B＞20m ，分离式双箱； 次控因素： 施工方便性、施工进度； 悬臂翼板 翼板悬臂越大，在相同桥宽的情况下，底板宽度越小，因 此 ，应尽可能采用大挑臂翼板，以节省材料、美化观瞻，目 前悬臂长度多在b=3~5m。 翼板为单悬臂板，悬臂长度越大、根部受力越大，悬臂长 度多在b=3~5m时，根部厚度60～70cm；直线变化至端部，端 部厚度15~20cm；