西南交通大学-混凝土桥课件-连续梁桥

1桥梁工程第二分册混凝土桥v2011西南交通大学桥梁工程系任课教师：卫星副教授电子教案：卫星v20112第三章连续梁桥及刚构桥本章主要内容第一节概述第二节连续梁桥的内力计算第三节连续梁桥的次内力计算第四节连续刚构桥的构造与计算要点第五节预应力连续梁(刚构）桥配束设计第三章连续梁桥及刚构桥3第一节混凝土连续梁桥概述第一节概述一、混凝土连续梁桥的特点连续梁桥均布荷载q均布荷载q三跨连续梁桥三孔简支梁桥＋＋＋VS由于支点负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩大大减小，恒载、活载均有卸载作用。由于弯矩图面积的减小，跨越能力增大。超静定结构，对基础变形及温差荷载较敏感。行车条件好。连续梁桥的体系特点第三章连续梁桥及刚构桥4第一节混凝土连续梁桥概述第一节概述一、混凝土连续梁桥的特点连续梁桥的适用特点连续梁桥简支梁桥连续刚构桥钢筋砼梁PC梁钢筋砼梁PC梁钢筋砼梁PC梁150m300m50m约20~30m等截面连续梁适用于中小跨度桥梁；变截面连续梁跨越能力显著增加。预应力的使用提高了连续梁桥的跨越能力。由于支座使用和更换条件的限制，混凝土连续梁的跨度不宜过大。控制值等截面连续梁变截面连续梁第三章连续梁桥及刚构桥5第一节混凝土连续梁桥概述第一节概述我国已建成的大跨径预应力混凝土连续梁桥梁高H（m）、H/L序号桥名主桥跨径桥址建成年份截面型式H支H支/LH中H中/L1南京长江二桥北汊桥90+3165+90江苏2000双幅单箱单室8.81/18.731/552六库怒江大桥85+154+85云南1995单箱单室8.531/18.12.831/54.43宜昌乐天溪桥85.8+2125+85.8四川1990单箱单室7.71/16.23.21/39.14黄浦江奉浦大桥85+3125+85上海1995单箱单室71/17.92.81/44.65潭洲大桥75+125+75广东1996双幅单箱单室71/17.92.751/45.56常德沅水大桥84+3120+84湖南1986单箱单室6.81/17.631/407风陵渡黄河大桥87+7114+87山西19948沙洋汉江大桥63+6111+63湖北1985单箱单室6.01/18.52.51/44.49江门外海桥55+7110+55广东19885.81/19.02.51/4410珠江三桥80+110+80广东1983五箱单室5.51/202.71/40.7第三章连续梁桥及刚构桥6混凝土连续梁桥概述－特点第一节概述连续梁桥的施工特点施工方法灵活，悬臂施工方法提高了连续梁的跨越能力；施工中通常存在体系转换的情况，不同的施工方法会产生不同的恒载内力结果，计算分析中需要考虑结构的形成过程。一、混凝土连续梁桥的特点满堂支架施工悬臂施工悬臂浇筑悬臂拼装预制简支－变连续施工移动支架施工顶推施工第三章连续梁桥及刚构桥7混凝土连续梁桥概述－布置第一节概述二、混凝土连续梁桥的总体布置•平面布置方式：–正交–斜交–单向曲线–反向曲线连续梁桥平面布置示例联－连续梁由若干梁跨（通常为38跨）组成一联，每联两端设置伸缩缝，整个桥梁可由一联或多联组成。1.平面布置第三章连续梁桥及刚构桥8第一节概述二、混凝土连续梁桥的总体布置2.立面布置（1）分跨的选择等跨布置不等跨布置布置原则：减小弯矩、增加刚度、方便施工、美观要求。适用于中小跨度连续梁。边跨与中跨之比L1/L一般为0.5～0.8（过大，过小的不利情况)VS混凝土连续梁桥概述－布置第三章连续梁桥及刚构桥9第一节概述（2）梁高的选择等高度连续梁变高度连续梁等截面连续梁变高度连续梁变截面连续梁梁高不变。具有构造、制造和施工简便的特点。适用于中等跨度（4060m左右）的、较长的桥梁。可按等跨或不等跨布置。长桥多采用等跨布置，以简化构造，统一模式，便于施工。更能适应结构的内力分布规律。受力状态与其施工时的内力状态基本吻合。梁高变化规律可以是斜（直）线、圆弧线或二次抛物线。箱型截面的底板、腹板和顶板可作成变厚度，以适应梁内各截面的不同受力要求。VS高跨比h/L(公路：跨中1/30～1/50；中支点1/16～1/25)。连续梁桥均布荷载q均布荷载q高跨比h/L(公路：1/15～1/30）混凝土连续梁桥概述－布置第三章连续梁桥及刚构桥10第一节概述（3）横断面的选择依据桥梁的结构体系、跨度、宽度、梁高、施工方法等确定。大跨度连续梁通常采用箱形断面。•实体截面：用于小跨度的桥梁（现浇）•空心板截面：常用于1530m的连续梁桥（现浇）•肋式截面：常用跨度在1530m范围内，常采用预制架设施工，并在梁段安装完成之后，经体系转换形成连续梁。鱼腹式•特点：构造简单，施工方便，适用于中、小跨度的连续梁桥。混凝土连续梁桥概述－布置第三章连续梁桥及刚构桥11（2）箱形断面•具有良好的抗弯和抗扭性能，是预应力混凝土连续梁桥的主要截面型式•单箱，单室，单箱双室截面，双箱单室、双箱双室、多箱单室等•顶板和底板－结构承受正负弯矩的主要部位•腹板－主要承受结构的弯矩剪应力以及扭转剪应力引起的主拉应力•梗腋（或称承托）－设置在腹板与顶、底板接头处•锯齿块－方便预应力张拉锚固第一节概述混凝土连续梁桥概述－布置第三章连续梁桥及刚构桥12第一节概述混凝土连续梁桥概述－布置大跨度预应力连续梁箱形断面的构成特点顶板满足横向抗弯及纵向抗压要求；一般采用等厚度，主要由横向抗弯控制（桥面板）。腹板主要承担剪应力和主拉应力；一般采用变厚度腹板：靠近跨中处受构造要求控制，靠近支点处受主拉应力控制，需加厚。底板满足纵向抗压要求；一般采用变厚度，跨中主要受构造要求控制，支点主要受纵向压应力控制，需加厚。一般在支点截面设置横隔板。横隔板第三章连续梁桥及刚构桥13（4）示例第一节概述混凝土连续梁桥概述－布置第三章连续梁桥及刚构桥14第一节概述混凝土连续梁桥概述－布置第三章连续梁桥及刚构桥15第一节概述混凝土连续梁桥概述－布置第三章连续梁桥及刚构桥16（1）预应力钢筋的分类按走向：纵向力筋（主筋）、横向力筋和竖向力筋－三向按位置：分为顶板筋、底板筋、腹板筋（竖筋）按形状：直筋、弯筋、平面筋、空间筋等按受力特性：分为正弯矩筋、负弯矩筋、抗剪筋等按使用时间长短：分为永久性筋和临时筋按布置在混凝土体内或体外：分为体内筋和体外筋按与混凝土是否有粘结：分为有粘结筋和无粘结筋第一节概述混凝土连续梁桥概述－预应力形式三、PC连续梁桥中的预应力钢筋形式第三章连续梁桥及刚构桥17（2）纵向预应力钢筋的布置A.连续配束小跨度等截面连续梁桥（现浇）中采用；连续跨数不宜过多（一般小于4）。第一节概述混凝土连续梁桥概述－预应力形式第三章连续梁桥及刚构桥18悬臂灌注钢束布置示意B.分段配束适用于大跨度变截面连续梁（刚构）桥特别是采用分段施工的情况第一节概述混凝土连续梁桥概述－预应力形式第三章连续梁桥及刚构桥19分段配筋示例第一节概述混凝土连续梁桥概述－预应力形式第三章连续梁桥及刚构桥20C.预应力钢筋的逐段接长由于力筋供料长度、施工方法和结构受力等方面的原因，有时需要采用连接器把主筋对接或逐段加长。适用－对逐孔施工的连续梁桥，其纵向主筋往往采用逐段接长力筋。该方式也用于顶推法施工的连续梁桥，以及混凝土斜拉桥梁部中。１、波纹管２、螺旋筋３、锚垫板４、连接体５、挤压头６、保护罩Ⅰ７、六角螺栓８、六角螺母９、约束圈１０、钢绞线１１、波纹管１２、保护罩Ⅱ１３、夹片多根钢绞线连接器结构示例第一节概述混凝土连续梁桥概述－预应力形式第三章连续梁桥及刚构桥21特点－减小截面尺寸；提高混凝土浇筑质量；无须预留孔道，减少孔道压浆等工序；施工方便迅速，钢束便于更换；钢束线形容易调整，减小预应力损失；但其对力筋防护和结构构造等的要求较高，抗腐蚀、耐疲劳性能有待提高。在桥梁工程中有所应用（新桥设计和既有桥梁加固）。D.预应力钢筋的体外布置指把力筋布置在主梁截面以外的箱内外，配以横隔板、转向块等构造，对梁体施加预应力。体外布筋示例（瑞士BoisdeRosset引桥）第一节概述混凝土连续梁桥概述－预应力形式第三章连续梁桥及刚构桥22第一节概述混凝土连续梁桥概述－预应力形式第三章连续梁桥及刚构桥23•横向布筋－在箱梁结构中，若两腹板间距过大或悬臂板外挑过长，就需要对箱梁顶板施加横向预应力•竖向布筋－当腹板混凝土、普通钢筋、纵向下弯力筋等不足以抵抗荷载剪力时，就需要在腹板内布置竖向力筋。竖向力筋一方面可以提高截面的抗剪能力，另一方面也可以与挂篮施工配合，作为后锚钢筋。•材料－采用高强度钢筋（钢铰线和粗钢筋），在预留孔道内按后张法工艺施工。竖向预应力横向预应力（3）横向预应力钢筋和竖向预应力钢筋第一节概述混凝土连续梁桥概述－预应力形式第三章连续梁桥及刚构桥24（4）示例第一节概述混凝土连续梁桥概述－预应力形式第三章连续梁桥及刚构桥25第一节概述混凝土连续梁桥概述－预应力形式第三章连续梁桥及刚构桥26第一节概述混凝土连续梁桥概述－预应力形式第三章连续梁桥及刚构桥27四、PC连续梁桥设计实例南京长江二桥北汊桥跨径：90m+3165m+90m截面：箱梁梁高：根部8.8m，跨中3.0m预应力：三向预应力体系主梁配纵向预应力筋，钢绞线桥面板配横向预应力筋，钢绞线腹板配竖向预应力筋，精轧螺纹钢第一节概述混凝土连续梁桥概述－设计实例第三章连续梁桥及刚构桥28第一节概述混凝土连续梁桥概述－设计实例第三章连续梁桥及刚构桥29第一节概述混凝土连续梁桥概述－设计实例第三章连续梁桥及刚构桥30第一节概述混凝土连续梁桥概述－设计实例第三章连续梁桥及刚构桥31第一节概述混凝土连续梁桥概述－设计实例第三章连续梁桥及刚构桥32第一节概述混凝土连续梁桥概述－设计实例第三章连续梁桥及刚构桥33第一节概述混凝土连续梁桥概述－设计实例第三章连续梁桥及刚构桥34第一节概述混凝土连续梁桥概述－设计实例第三章连续梁桥及刚构桥35第一节概述混凝土连续梁桥概述－设计实例第三章连续梁桥及刚构桥36第一节概述混凝土连续梁桥概述－设计实例第三章连续梁桥及刚构桥37第一节概述混凝土连续梁桥概述－设计实例第三章连续梁桥及刚构桥38第一节概述混凝土连续梁桥概述－设计实例第三章连续梁桥及刚构桥39第二节内力计算第二节混凝土连续梁桥内力计算桥梁布跨选择截面形式及尺寸拟定施工方法选择恒载内力计算活载内力计算内力组合结构检算设计图通不过OK预应力估算预应力布置一、PC连续梁桥梁设计计算概述PC梁桥设计计算基本流程第三章连续梁桥及刚构桥40第二节内力计算第二节混凝土连续梁桥内力计算二、PC连续梁桥梁恒载内力计算恒载内力是分阶段分工况叠加而形成的，这即为内力叠加。同样道理，也存在位移和应力的叠加。混凝土连续梁恒载内力的计算与所采用的施工方法密切相关。连续梁的内力计算中存在次内力的影响。体系转换结构形成的过程中（施工过程中），从一个施工阶段到下一个施工阶段时，结构的受力体系发生了改变，这种改变称为体系转换。体系转换很多时候体现在结构的受力约束关系的改变上。计算要点确定每一施工阶段的结构情况，及计算图式；确定每一施工阶段的荷载情况；内力、位移和应力的叠加。必须注意施工过程中的体系转换，不同的荷载作用在不同的体系上第三章连续梁桥及刚构桥41第二节内力计算第二节混凝土连续梁桥内力计算第三章连续梁桥及刚构桥42第二节混凝土连续梁桥的内力计算第二节内力计算1.满堂支架施工的恒载内力这种施工方法，连续梁在建造过程中没有发生体系转换，而是一次整体完成，故恒载内力按连续梁计算即可。第三章连续梁桥及刚构桥43第二节混凝土连续梁桥的内力计算第二节内力计算1.满堂支架施工的恒载内力这种施工方法，连续梁在建造过程中没有发生体系转换，而是一次整体完成，故恒载内力按连续梁计算即可。连续梁桥均布荷载q均布荷载q第三章连续梁桥及刚构桥44第二节混凝土连续梁桥的内力计算第二节内力计算连续梁桥均布荷载q均布荷载q满堂支架施工的预应力布置第三章连续梁桥及刚构桥45第二节混凝土连续梁桥的内力计算一、恒载内力必