箱梁的结构与受力特点
30m跨径小箱梁与T梁的综合比较
30m跨径小箱梁与T梁的综合比拟30m跨径小箱梁与T梁的综合比拟康炼,张雪松,彭才正(重庆交通大学,重庆400074)【摘要】介绍30m跨径简支桥面连续小箱梁与先简支后结构连续T梁在结构受力特性,施工工期,施工难易度,材料经济性等方面的比拟,表达小箱梁在以上诸多方面的优势.【关键词】小箱梁;T梁;受力特性;经济性随着我国高速公路建设的快速开展,中小跨径桥梁在公路中的建设也是越来越多,其结构形式也是多种多样,常见的有小箱梁,T梁,空心板等.简支梁结构虽然构造简单,施工快速,但因桥面不连续,跳车现象严重,不能完全满足高等级公路行车的要求.面对这一问题,普遍采用先简支后桥面工序,节能降耗,效劳社会的宗旨出发,拟对5～30m先简支后桥面连续结构的小箱梁和5～30m先简支后结构连续T半幅宽度:l2.25m,设计荷载:公路一I级.l两种方案及结构计算箱梁,顶板厚度为16cm.为了满足锚具安置构造的需要,箱梁端部在箱腹板,底板内侧加厚,以满足预应力束弯曲形状,抗剪和局部受力的要求,小箱梁底板和腹板厚度变化方式为:(1)粱端设3m渐变段,腹板厚为l6—27cm,底板厚14～24em.(2)为了减轻在运输过程中对梁体的损害,梁体底板边角上设置半径5cm的圆倒角.1.1.2小箱梁位移,应力和内力计算内力计算结果如图1,图2.图1正常使用状态上下缘最大最小应力图图2承载能力极限状态最大抗力图l66【文献标识码】A梁,顶板厚度为16em.1.2.2T梁位移,应力和内力计算计算结果如图3,图4.图3正常使用阶段上下缘最大最小应力图图4承载能力极限状态最大抗力图2方案比拟预应力混凝土小箱梁不仅具有结构受力合理,建筑高度小,结构轻盈,施工周期短,可工厂化预制生产等特点,同时, 经济效益也非常显着.简支小箱梁桥还具有预制安装,快速施工,根本不影响地面交通的特点.如采用小箱梁先简支后连续,在墩顶两侧一定范围内的好,施工简易可行,同时还克服了仅采用普通钢筋连续容易开裂的问题.就位后及时进行翼板及横隔板之间的连接,是先简支后桥面连续的结构.受力性能及使用效果:预应力小箱梁外形美观,力学性能较好,惯性矩大,结构为局部预应力A类结构,可以防止梁连接,整体性好,行车更舒适.工艺技术要求:采用后张法预制T梁,并在架设后用简支连续工艺在墩顶现浇连续接头和翼板连接混凝土,待到达一定强度后,张拉接头预应力形成连续的结构.[收稿日期]2021—09—09[作者简介]康炼(1986～),女,硕士研究生.醚褥鳍疆受力性能及使用效果:预应力T梁横向稳定性,整体稳定性不如小箱梁;采用先简支后连续的体系,支点负弯矩减采用预制和湿接连接,行车舒适.2.2.1使用阶段内力,位移计算预应力混凝土小箱梁的结构特点主要表现在:采用预制单片预应力混凝土小箱梁,然后现场拼装,预制的小箱梁并列布置而成,沿桥跨方向各小箱梁之间现浇一段桥面板和横隔粱;各梁之间有足够大的横向联系,具有较好的结构整体此,在对预应力混凝土多片式小箱梁进行纵向受力分析时可最大内力,位移比拟如表1.表1最大内力,位移比拟轴力剪力弯矩水平位移竖向位移转角位移截面形式(kN)(kN)(kN?m)(mm)(mm)(.)预应力混凝土小箱梁与T梁相比由于其闭合截面的特性,使其具有良好的抗扭和抗弯能力,小箱梁结构挖空率比承受负弯矩的能力来看,箱梁与T梁相比抗弯能力更大(见表2).表2承受负弯矩的能力比拟截面形式系数小箱梁T梁简便,可以缩短总体工期44d.从工程造价来说,30m的T梁与小箱梁相比,建造小箱梁具有明显的经济性.工程造价的建安费:前者为1.O0,而后者为0.94.从施工工艺角度考虑,采用后张法的小箱梁与T梁施工技术要求根本相同.但横断面T梁片数较多,单片T梁横向刚度较弱,简支搁置稳定性差,刚度较小,反拱度较大,小箱梁那么可以克服这些缺点.T梁架设后要现场连接横隔板,增多一道工序和时间,而小箱梁省略这道工序,从而缩短工期.采用小箱梁,由于小箱梁较T梁矮,底宽较T梁宽,小箱梁重心较T梁偏低,单片小箱梁比单片T梁稳定,不易侧翻.另一方面,采用小箱梁,可减少T梁结构由简支变连续体系转化的施工环节,使施工工艺更简单,施工操作更容易,当然,质量也更容易保证.在相同材料,保护层厚度和受力状态下,以结构外露面积作为评价耐久性的一个指标.对30in梁来说,小箱梁桥下外露面积比T梁减少12%,加上横隔板,外露面积更大;T梁横隔板道数多,常出现开裂,也影响其耐久性.3结束语通过上述比拟,采用预应力混凝土小箱梁,可以缩短整体工期44d,减少8O.4万元的材料费投入,工艺更简单,施的优越性,针对30m这种中小跨径桥梁而言,应优先选用小箱梁的结构形式.先简支后桥面连续预应力混凝土小箱梁结构兼具简支结构施工便捷的优点和连续结构行车舒适性好的优点,又具有良好的经济性,确实是一种合理,先进的结构形式,值得应用推广.从结构受力特性,施工难易度,经济美观,行车舒适,耐久性等多方面综合考虑,宜采用多片式预应力混凝土小箱梁先简支后桥面连续的体系.参考文献稳,不适合支架支撑,在梁安装位置进行预制;而小箱梁高度[M]?北京:人民交通出版}土,2002为160cm,底宽100em,适合支架支撑,在梁安装位置进行预E2]范立础?预应力混凝土连续粱桥[M]?北京:人民交通出版.垦:,篓不[]:桥梁工程[M].北京:人民交通出版社,,要制苎.工压力,还可以减少梁安装环节.这;.交通出版样,至少可以节约工期24d.,nn,.........一…'(2)采用小箱梁,体系是先简支后桥面连续结构,减少了[5]姚玲森,程翔云.钢筋混凝土桥梁[M].北京:人民交通出版T梁结梅由简支变连续的体系转化,不存在墩顶湿接缝和结杜,1982构体系转化,施工工艺简便,这样可以缩短工期20d.。
单箱单室与单箱双室截面箱梁横向受力的比较
二期工程东延线起于一期工程终点沙河站（不含 ），沿成洛路 由西向东敷设，线 路 出 十 陵 站 后 向 南 拐 人 成 洛 路 南 侧 绿 化
带 ，在 里 程 YCK42 + 800. 0 0 处 出 洞 ，逐渐由地下过渡到高架 敷 设 ，在 里 程 YCK42 + 9 6 3 处 进 人 高 架 段 ，该段路基最大填 方 高 约 3 m ，最大挖方高约5 m。本工程在施工过程中，高架 桥施工采用箱梁结构进行施工，为了保证 施 工 质 t t ，要选择
构 类 型 ，具 有 良 好 的 抗 扭 性 能 和 抗 弯 性 能 ，列 车 行 走 过 程 中 产 生 的 噪 音 和 振 动 相 对 来 说 也 比 较 小 ，在 大 部 分 铁 路 工 程 简
支 梁 施 工 中 得 到 了 广 泛 应 用 6 在 实 际 施 工 中 ，单 箱 单 室 截 面
0. 5 MPa,单室截面应力为-1. 8 MPa,后者比前者大72. 1 % ,
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Sichuan(TBuhiliding Materials
第204137卷年第33月期
各种桥梁构造图解
各种桥梁构造图解箱型梁桥： (xiang xing liang qiao) box-girder bridge箱梁结构的根本概念在于全部上部结构变为整体的空心梁，而当主要荷载通过桥上的任何位置时，空心梁的所有各局部(梁肋,顶板和底板)作为整体同时参加受力。
其结果可节省材料，成为薄壁结构，提高了抗扭强度。
箱梁桥可分为单室，双室,多室几种。
组合梁桥： (zhu he liang qiao) composite beam bridge 指以梁式桥跨作为根本结构的组合结构桥，既两种以上体系重叠后，整体结构的反力性质仍与以受弯作用负载的梁的特点一样。
这类桥的特点主要表现在设计计算工作繁重，构造细节及力复杂。
空腹拱桥： (kong fu gong qiao) open spandrel arch bridge 在拱桥拱圈上设置小拱，横墙或支柱来支撑桥面系，从而减轻桥梁恒载并增大桥梁泻水面积者称为空腹拱桥。
实腹拱桥： (shi fu gong qiao) filled spandrel arch bridge在拱桥拱圈上腹部两侧填实土壤或粒料后铺装路面，这种拱桥称为实腹拱桥。
小跨径的砖,石,混凝土拱常采用这种构造形式。
无铰拱桥： (wu jiao gong qiao) hingless arch bridge 如图，在整个拱上不设铰，属外部三次超静定结构。
由于无铰，结构整体钢度大，构造简单，施工方便，维护费用少，因此在实际中使用最广泛。
但由于超静定次数高，温度变化，材料收缩，结构变形，特别是墩台位移会产生较大附加应力。
混凝土空腹无铰拱桥三铰拱桥： (san jiao gong qiao) three-hinged arch bridge如图，在拱桥的两个拱脚和拱的中间各设一铰称为三铰拱。
属外部静定结构构。
因而温度变化,支座沉陷等不会在拱产生附加应力，故当地质条件不良，可以采用三铰拱，但铰的存在使其构造复杂，施工困难，维护费用高，而且减小了整体刚度降低了抗震能力，因此一般较少使用。
预应力混凝土弧形底宽箱梁受力及构造特点研究
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中 环线论文集
中国市篮 Ｚ程
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预应力混凝土弧形底宽箱梁受力及构造特 点研究
沈 桂 平
（ 海 中环 线 建 设发 展 有 限 公 司 ，上 海 ２ ０ ７ ） 上 ０ ０２
收 稿 日期 ：２ ０ — ５ １ ０７ ０— ５
分 析 ；对 边 跨 ，对 应 于 中跨 横 桥 向的 ４种工 况 分 别
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中国希篮 ｚ程
沈桂平： 预应力混凝土弧形底宽箱梁受力及构造特点研究
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中环线论文集
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１ 工 程概 述
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桥 梁结 构设 计荷 载等 级 为城一 Ｂ级 。 采 用 Ｃ Ｊ Ｊ ７ 一 ｌ９ 城 市桥 梁设 计荷 载标 准》 中的荷载 标准 。 ７ ９ ８《
２２ 纵 向受 力特点 分析 。
已 经建 成 通 车 的上 海 中环 线 （ 西段 ）高 架 工 浦
程 果用 预 应力 混凝 土 弧形 底 箱 梁 ，有 较 好 的视 觉 效
分 析 。 图 ２所 示 为 桥 面宽 度 ３ ． ｍ 弧形底 三跨 连续 ０５
某大院-小箱梁设计指南
《公路工程咨询设计指南》——小箱梁桥设计一、小箱梁桥桥型特点及适应范围：1.1 小箱梁桥的优缺点1.1.1 优点：小箱梁常用跨径为20～35m，作为装配式结构，易实现机械化、工厂化施工。
因仅设端横隔梁，桥下视觉简洁，加之梁高较矮，在梁高受限、景观要求较高之处，具有一定的优势。
结构适应变宽能力强，应用领域广。
采用宽梁设计，在相同跨径结构中，具有一定的经济优势。
结构暴露面少，负弯矩束锚头位于箱内，结构耐久性好。
主梁刚度较大，在车辆荷载作用下主梁变形小、行车较舒适。
施工稳定性好，易于维护。
1.1.2 缺点：施工工艺要求高，当管理与施工控制不到位时，易出现沿钢束的纵向裂缝或蜂窝麻面。
箱内空间较小，砼一次浇注内模拆除相对麻烦，箱内质量不便于检验。
同等跨径，相对空心板、T梁而言，吊装重量大。
1.2 结构体系：小箱梁设计分为简支与先简支后结构连续两种体系。
先简支后连续小箱梁除了具有小箱梁桥的通用优点外，还具有结构受力性能好、伸缩缝少、行车舒适、抗震能力强等优点。
1.3 院小箱梁设计参考图（试用版）（以下称“院小箱梁设计参考图”）介绍：院小箱梁设计参考图（试用版）于2008 年12 月编制完成，交付各路桥设计部试用。
本次小箱梁设计参考图中包括80、100、120km/h设计车速，四、六、八车道的分离和整体式断面小箱梁上部结构横向布置。
院小箱梁设计参考图中，各跨径、各桥宽的结构尺寸，是根据现行规范的构造要求，总结过去预应力混凝土小箱梁使用中的经验和教训而拟定,并在计算中根据受力需要作了相应调整。
为方便标准化施工，兼顾小箱梁间距及湿接缝宽度，小箱梁设计参考图预制梁宽取为2.4m与2.6m两种，不同的梁间距通过湿接缝宽度调整。
为保证小箱梁桥受力合理，兼顾经济性，综合考虑梁间距、边梁挑臂长度、横向分布系数等因素后，本着布束经济、合理的原则，小箱梁预应力配束归纳为A类中梁、B类中梁、A类边梁、B类边梁4种情况（A、B类梁的选择，实际选用时可按梁间距3.2m作为分界点，当梁间距≤3.2m时归为A类，当梁间距＞3.2m时，归为B类）。
钢箱梁桥的结构形式与总体布置,桥梁大师传授经验,新手不会都难!
一、钢箱梁桥的结构形式与总体布置✍∙∙通常跨径小于60m 时采用钢筋混凝土桥面板较为经济。
✍∙通常跨径大于80m 时采用钢桥面板较为经济。
✍∙跨径60 ～80m 时需要进行较为详细的技术与经济比较。
钢箱梁桥组拼工艺顶推施工：钢箱梁桥总体布置：钢桥设计一般要求与基本原则钢箱梁桥总体布置常见问题二、钢箱梁桥主梁设计钢箱主梁构造由顶板、底板、腹板焊接成闭口截面，箱内设置横隔板和纵横加劲肋。
箱梁之间有横向联系时，还需要设置连接结构✍∙主梁要求有足够的强度和刚度，主梁设计应该尽可能地使得截面以应力控制设计。
梁高大约为跨径的1/20~1/30 。
主梁—截面变化✍∙调整主梁截面的方法有改变梁高和板厚两种方法。
当跨径较小时，采用改变顶底板板厚、梁高与梁宽保持不变的方法，对钢箱梁制作、运输和安装较为方便；当跨径较大时，采用改变梁高的方法更加有效主梁—翼缘板与加劲肋翼缘板箱梁悬臂部分不设加劲肋时，受压翼缘的伸出肢宽不宜大于其厚度的12 倍，受拉翼缘的伸出肢宽不宜大于其厚度的16 倍。
翼缘板应按以下规定设置纵向加劲肋：✍∙腹板间距大于翼缘板厚度的80 倍或翼缘悬臂宽度大于翼缘板厚度的16 倍时，应设置纵向加劲肋。
✍∙受压翼缘加劲肋间距不宜大于翼缘板厚度的40 倍，应力很小和由构造控制设计的情况下可以放宽到80 倍。
受拉翼缘加劲肋间距应小于翼缘板厚度的80 倍。
✍∙受压翼缘悬臂部分的板端外缘加劲肋应为刚性加劲肋。
主梁—翼缘板与加劲肋主梁—截断及构造主梁—加劲肋✍∙主梁加劲肋包括钢箱梁顶底板的加劲肋和腹板加劲肋;✍∙箱梁腹板加劲肋构造和设计与工形钢板梁桥基本相同;✍∙钢顶底板的局部稳定分析，可以近似简化为由箱梁腹板和横隔板围成的四边简支加劲板;✍∙受压板件加劲肋✍∙受压加劲肋板宜采用刚性的加劲肋，构造布置困难或受力较小时可用柔性的加劲肋。
✍∙对于受压加劲肋板刚性的加劲肋，其纵、横向加劲肋的相对刚度应满足以下要求：钢箱主梁结构图横隔板✍∙横隔板分为中间横隔板和支点横隔板；✍∙横隔板的作用✍∙作用是限制钢箱梁的畸变和横向弯曲变形，保持箱梁的截面形状，对于支点横隔板还将承受支座处的局部荷载，起到分散支座反力的作用支点处横隔板应符合以下规定：✍∙支点处必须设置横隔板，形心宜通过支座反力的合力作用点✍∙横隔板支座处应成对设置竖向加劲肋。
Y型刚构一连续组合箱梁桥结构特点与施工方法探讨
Y型刚构一连续组合箱梁桥结构特点与施工方法探讨摘要：该文主要介绍Y型刚构一连续组合梁桥的结构情况，并以之为例探讨了该类型桥在结构方案比选、支座主墩的结构型式、悬臂施工的措施、计算模式以及其他方面的问题。
关键词：Y型刚构-连续组合梁结构特点施工方法探讨近年来，刚构-连续桥在我国有了很大的发展，Y型刚构桥也是一种连续刚构桥，只是桥墩做成了Y型。
它具有连续梁桥与刚构桥的受力特点和共同优点。
目前国内已经建成的Y型刚构有：黄州大桥、太和县颍河三桥、广州地铁六号线Y型刚构等，但对于该类型桥梁的具体设计国内尚无指导性的规范可以借鉴，特别是控制成桥后的长期下挠、结构的合理受力状态、下部结构尺寸拟定等方面尚存在很多问题亟待解决。
该文主要介绍Y型刚构一连续组合梁桥的结构情况,并以之为例探讨了该类型桥在结构特点、受力特点和施工方法的选择等方面的问题。
1 Y型刚构-连续组合梁桥的结构特点1.1 结构受力特点在连续梁桥中，将墩身与主梁固结而成为连续刚构桥。
由于墩身与主梁形成刚架承受上部结构的荷载，一方面主梁受力合理，另一方面墩身在结构上充分发挥了潜能，因此该桥型在我国得到迅速的应用和发展。
Y型支撑梁桥与同跨径连续梁相比，跨径可相对减小，梁高也可以适当降低。
同时全梁负弯矩值可以大幅度减少，正弯矩也会相应的减少。
1.2 结构刚度大大提高由于Y型支撑的存在，增加了支点附近梁的刚度，相应减小了梁的跨径，使结构的挠度减小。
而且，由于Y型支撑的存在，减小了墩身高度，也使桥梁的水平刚度相应增大。
因为桥梁刚度的提高，可以减小梁截面尺寸，因而节约材料用量，造价经济。
1.3 运营期间车辆行驶平稳与连续梁桥相比，刚构-连续梁桥因墩身与桥面固结从而增加了桥梁的整体性和稳定性。
和普通简支梁相比，车辆行人的动荷载直接通过上部结构传到墩身和基础，全部梁段作为一个整体抵抗上部荷载的影响，所以对于城市桥梁来说纵坡相对平稳，便于行人和机动车的通行。
1.4 桥型新颖美观由于带斜撑，结构除水平线条外，还有斜向线条，加上结构尺寸较少，使桥梁显得轻盈美观，尤其是在城市或景观要求比较高的地区可经常采用。
结构设计知识：钢筋混凝土箱梁桥梁结构的设计与计算
结构设计知识：钢筋混凝土箱梁桥梁结构的设计与计算钢筋混凝土箱梁桥梁结构的设计与计算随着经济发展和城市建设的不断推进，桥梁作为城市重要的交通建设工程之一，也得到了越来越多的关注和重视。
在众多桥梁结构中，钢筋混凝土箱梁桥梁结构因其优良的抗弯、抗剪能力和较强的耐久性，被广泛应用于高速公路、城市道路等场所。
本文将从钢筋混凝土箱梁桥梁结构的设计和计算两个方面进行详细阐述。
一、结构设计1.材料的选用在钢筋混凝土箱梁桥梁结构的设计中，材料的选用是首要问题。
一般来说，梁的上下翼缘应采用C50以上的混凝土，而配筋应符合相关要求，同时要考虑到加固筋的最大孔隙率。
而箱梁的主体部分选用C35以上的混凝土，内部加筋可以采用Q345等牢固钢材。
2.桥梁的结构类型钢筋混凝土箱梁桥梁结构在结构类型方面可分为简支梁、连续梁和钢混组合梁三种类型。
对于简支梁和连续梁，选用时需要考虑桥梁横向刚度的要求，对于较长的桥梁，建议采用连续梁结构；对于较短的桥梁，如道路桥梁，基本上都可以选择使用简支梁结构。
3.桥梁的结构尺寸在进行钢筋混凝土箱梁桥梁结构设计时，需要根据桥梁所处场所、承载能力和使用要求等因素来确定桥梁的结构尺寸。
其中，梁的高度、上下翼缘宽度、箱梁壁厚、纵向和横向加筋等都需要适当控制。
在此基础上，在考虑到钢筋混凝土箱梁桥梁整体的受力特点，逐步完成整个桥梁的结构设计。
二、结构计算1.立柱的计算在钢筋混凝土箱梁桥梁的结构计算中，箱梁内部采用立柱承载的结构形式，而立柱则是桥梁结构的重要组成部分。
立柱按照受力状态可分为压力柱和拉力柱，通过对应的计算方法，计算出立柱的承载能力和受力状态。
2.梁的受力计算桥梁中梁的受力计算是整个结构设计过程的重点。
梁的受力状态需要根据桥梁的荷载、支座和箱梁等因素来进行分析，其中弯矩、剪力和轴力是梁受力中需要特别关注的三个方面。
在梁的整体计算中，需要先分析梁的静力特性、计算梁的内力分布，再分别进行翼缘加强和箱梁加强的计算，最终将各个分项计算结果进行综合，得出梁的受力状态和结构合理性的评价结果。
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《桥梁设计理论》 蔡金标 第二讲 薄壁箱形梁的结构与受力特点
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（二）箱形截面的配筋
箱形截面的预应力混凝土结构一般配
有预应力钢筋和非预应力向普通钢筋。
1、纵向预应力钢筋：结构的主要受力
钢筋，根据正负弯矩的需要一般布置在顶板
和底板内。这些预应力钢束部分上弯或下弯
而锚于助板，以产生预剪力。近年来，由于
大吨位预应力束的采用，使在大跨径桥梁设
计中，无需单纯为了布置众多的预应力束而
增大顶板或底板面积，使结构设计简洁，而
又便于施工。
2、横向预应力钢筋：当箱梁肋板间距
较大，或箱的悬臂板长度较长时，采用普通钢筋混凝土的板面板，钢筋用量过多，或需要较
厚的桥面板。这时可考虑设置横向预应力钢筋，横向预应力钢筋一般为直线形，布置在顶板
的上、下两层钢筋网间，锚固于悬臂板端。
3、竖向预应力钢筋：当肋板中的剪应力或主位应力较大，配置普通钢筋不能满足要求
时，可布置竖向预应力钢筋，避免采取加厚肋板增大自重带来的不利影响。竖向预应力筋一
般下端埋入胁板混凝土，上端锚于顶板项面。
配有纵向、横向、竖向预应力钢筋的结构称为三向预应力结构。近年来，大跨径箱形截
面桥梁都采用三向预应力。
4、普通钢筋：箱形截面属薄壁结构，因而在顶板、肋板和底板中，根据受力需要，或
为防止和限制由于温度变化及混凝土收缩而引起的混凝土裂缝等构造要求，一般都配置两层
钢筋网。必须指出，这些普通钢筋的用量占全桥钢筋用量相当大的比例。根据已建成的同类
桥梁同类桥梁的统计，这种普通钢筋每平方米桥面用量相差很大，一般在40—150kg之间，
因此必须精心设计，做到既安全又经济。
第二节 箱形梁的受力特点
作用在箱形梁上的主要荷载是恒载与活载。恒载
一般是对称作用的，活载可以是对称作用，但更多的
情况是偏心作用的，因此，作用于箱形梁的外力可综
合表达为偏心荷载来进行结构分析；
在偏心荷载作用下，箱形梁将产生纵向弯曲、扭
转、畸变及横向挠曲四种基本变形状态。详见图2-4。
1、纵向弯曲
产生竖向变位
w
，在横截面上起纵向正应力
M
σ
及剪应力Mτ。对于肋距不大的箱形梁，Mσ按初等梁
理论计算，当肋距较大时，会出现所谓“剪力滞效应”。
即翼板中的
M
σ
分布不均匀，近肋翼板处产生应力高
图2-3 箱形截面配筋示意图
两层钢筋网
横向预应力筋
纵向预应力筋
竖向预应力筋
两层钢筋网
w
θ
βαγ
+=
纵向弯曲
刚性扭转
畸变
横向挠曲
图2-4 箱形梁在偏心荷载
作用下的变形状态
《桥梁设计理论》 蔡金标 第二讲 薄壁箱形梁的结构与受力特点
第- 5 –页
峰，而远肋翼板处则产生应力低谷，这称为“正剪力滞”；反之，如果近肋翼板处产生应力
低谷，而远肋翼板处则产生应力高峰，则为“负剪力滞”。对于肋距较大的宽箱梁，这种应
力高峰可达相当大比例，必须引起重视。
2、刚性扭转
刚性扭转即受扭时箱形的周边不变形。扭转产生扭转角
θ
。分自由扭转与约束扭转。
（1）自由扭转：箱形梁受扭时，截面各纤维的纵向变形是自由的，杆件端面虽出现凹
凸，但纵向纵维无伸长缩短，能自由翘曲，因而不产生纵向正应力，只产生自由扭转剪应力
K
τ
。
（2）约束扭转：受扭时纵向纤维变形不自由，受到拉伸或压缩，截面不能自由翘曲。
约束扭转在截面上产生翘曲正应力
wσ和约束扭转剪应力w
τ
。
产生约束扭转的原因：支承条件的约束，如固端支承约束纵向纤维变形；受扭时截面形
状及其沿梁纵向的变化，使截面各点纤维变形不协调也将产生约束扭转。如等厚壁的矩形箱
梁、变截面梁、设横隔板的箱梁等，即使不受支承约束，也将产生约束扭转。
3、畸变（即受扭时截面周边变形）
畸变的主要变形特征是畸变角
γ
。薄壁宽箱的矩形截面受扭变形后，无法保持截面的投
影仍为矩形。畸变产生翘曲正应力
dwσ和畸变剪应力dw
τ
。
4、横向弯曲：畸变还会引起箱形截面各板的横向弯曲，在板内产生横向弯曲应力dtσ
（纵截面上）。
5、局部荷载的影响：箱形梁承受偏心荷载作用，除了按弯扭杆件进行整体分析外，还
应考虑局部荷载的影响。车辆荷载作用于顶板，除直接受荷载部分产生横向弯曲外，由于整
个截面形成超静定结构，因而引起其它各部分也产生横向弯曲。图2-5表示箱形截面在顶板
上作用车辆荷载，在各板中产生横向弯矩图。这些弯矩在各板的纵截面上产生横向弯曲正应
力
c
σ
及剪应力。
综合箱形梁在偏心荷载作用下产生的应力有：
在横截面上：纵向正应力：dwwMzσσσσ++=
剪应力：dwwMKτττττ+++=
在纵截面上；横向弯曲正应力：cdtsσσσ+=
在预应力混凝土梁中，跨径越大，恒载占总荷载比例就越大。一般地，由于恒载产生的
对称弯曲应力是主要的，而由于活载偏心所产生的扭转应力是次要的。如果箱壁较厚，或沿
梁的纵向布置一定数量的横隔板，限制箱形梁的畸变，则畸变应力也是不大的。但对于少设
或不设横隔板的宽箱薄壁梁，畸变应力不可忽视。板的横向应力对于顶板、肋板及底板的配
筋具有重要意义，必须引起重视。
图2-5 局部荷载作用下
横向弯矩图
《桥梁设计理论》 蔡金标 第三讲 薄壁箱梁的弯曲剪应力
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第三讲 薄壁箱梁的弯曲剪应力
现代工程结构广泛使用薄壁结构，特别是桥梁工程，从特大跨径的悬索桥、大跨径斜拉
桥，到中小跨径的连续梁桥，甚至简支梁桥等，多采用箱形截面的薄壁结构或桁架形式的薄
壁杆件。如杭州湾跨海大桥，建设方采用设计施工总承包的招标方式，各投标单位均采用了
钢箱梁斜拉桥和箱形截面混凝土连续梁桥形式。
1、悬索桥：主要有美国式和英国式两种形式悬索桥。美国式悬索桥采用钢桁架加劲梁
（如Golden Gate bridge，Verrazano bridge，日本的明石海峡大桥等）；英国式悬索桥采用钢
箱梁（如Severn bridge， Humber bridge，我国的江阴长江大桥，在建的润扬长江大桥南汊
桥等）。
2、斜拉桥：主梁多采用预应力混凝土或钢结构箱形截面。如日本多多罗大桥、南京长
江二桥、等采用钢箱梁；而钱江三桥、招宝山大桥等采用预应力混凝土箱形梁。
3、悬壁梁桥、T型刚构桥、连续梁桥：多采用预应力混凝土箱梁作主梁。如虎门大桥
辅航道桥、南京长江二桥北汊桥、钱江二桥、钱江五桥、钱江六桥等。
薄壁杆件在弯扭变形时，其正应力和剪应力分布及大小与通常的实体截面杆件差别很
大，且开口截面与闭合截面杆件在相同受力情况下其正应力和剪应力也大不相同。因此，有
必要对开口截面和闭合截面杆件分别加以讨论。
第一节 坐标系的建立
薄壁杆件分析中，常取杆件的中面（到两纵向表面距离相等的面）来表示杆件，取横截
面的中线表示横截面。
应用的坐标系有两种，如图3-1所示。其一是以截面某一特定点为原点（如形心）的
xyz
固定坐标系，取杆件轴线为z轴，坐标轴正向符合右手法则；或者为了运算方便，采用曲线
坐标，即在截面上选定一原点o，以自原点o量取的截面中线（曲线）长s为坐标量值，取
逆时针方向为正，于是截面上任意点p的位置可表示为),,(zyxp或),(zsp。
其二是以截面上任意点p为原点的zpnτ动坐标系，z轴平行于杆件轴线，τ为p点处
截面中线的切线，n为相应的外法线，三者之间也符合右手法则。
x
z
y
x
y
n
τ
图3-1 二种形式坐标系
s
),(zsp
o
o