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第五章刚架桥简介河南理工大学道桥教研室•刚架桥特点:由于采用墩梁固结的构造,使之既可省掉昂贵的支座装置,又可在施工中不用进行体系的转换;特别是在恒载条件下,桥墩两侧梁体结构的受力状态接近平衡,桥墩接近中心受压,主梁以受弯为主.第一节门式刚架桥桥名跨径跨中梁高支点梁高桥宽Marien11.17+56.8+11.71.462.6724Schweden12.20+55.4+12.21.4327.32Dischinger13+94+131.43.5618.7维也纳多瑙河Schweden桥荷兰、Maas桥、跨径80.5+112.5+80.5一、结构特点及适用范围优点:台身与主梁固结,省掉了主梁与桥台之间的伸缩缝,改善了桥头行车的平顺性,又提高了结构的刚性.竖向荷载作用下,可以利用固结端负弯矩部分地降低梁的跨中弯矩,从而达到减小梁高的目的.主要用于中小跨度的跨线桥或跨河桥，建筑高度小,可改善纵坡和减少路堤土石方.缺点:(1)薄壁台身(或立柱)除承受轴向压力外,还承受横向弯矩,并且在基脚处还产生水平推力.因此,必须要求有良好的地基条件,或者采用较深的基础和特殊的构造措施来抵抗水平推力的作用.(2)基脚无论采用固结或者铰结构造,都会因预应力、徐变、收缩、温度变化以及基础变位等因素,而产生较大的次内力.(3)当基脚采用铰接构造时,可改善基底受力状态,使地基应力趋于均匀,但铰构造复杂,当铰支承修建在河水中或被接线路堤掩埋时.不仅施工困难,而且易于腐蚀,难以养护和维修.(4)角隅节点(台身与主梁连接处)的截面承受较大负弯矩,因此节点内缘的混凝土会产生很高的压应力,而节点外缘的拉应力虽然由钢筋来承担,但此处的主拉应力往往也会使角隅截面产生劈裂的裂缝.因此应设置钢筋给以加强.(5)宜采用有支架施工.二、门式刚架桥的几种形式1.两铰立墙式2.两铰立柱式3.重型门式第二节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.一、结构特点及应用范围优点:(1)主跨相当于一座折线形拱桥,其压力线接近于拱桥的受力状态,斜腿以受压为主,比门式刚架的立墙或立柱受力更合理,故其跨越能力更大;(2)通过调整边中跨比,可使两端支座成为单向受压铰支座而不向上翘起.从而改善行车条件,恒载作用下边跨对主跨的跨中弯矩也能起到卸载作用,有利于将主跨的梁高减薄.(3)斜腿下端的铰支座一般坐落在岸边的坚硬岩石上或桥台上,不被水淹土埋,便于施工维护.缺点:(1)主梁与斜腿相交处的横隔板使此处梁截面产生较大的负弯矩峰值,使得此处预应力钢筋密集,构造复杂.(2)预加力、徐变、收缩、温度变化等因素使斜腿刚架桥产生次内力,受力分析复杂.(3)斜腿与地面成40~50度角,施工困难.•截面形式：随跨径的增加而采用板式梁式箱型柱脚支撑方式：固定支撑铰支撑基础：由于刚构桥为有推力的桥，基础需具有足够的抗水平位移能力。在坚硬地基上可选用扩大基础的浅基础；深基础可采用群桩基础、沉井基础和沉箱基础桥名国家斜腿跨度梁部跨度边跨:中跨斜腿角度Bonhomme德国186.367.95+146.7+67.950.4650Goutite南非170.855+110+55+450.555浊漳河桥中国8223.5+44+23.50.5345洪门桥中国6019.4+40+19.40.4942•安康汉江桥•主跨为176m，中孔跨中64m二、不同施工方法建造的斜腿刚架桥实例•1竖向转体法----安康汉江桥•安康汉江桥主跨为176m斜腿刚构（为目前同类型铁路钢桥中跨度最大者）,桥墩采用圆形空心墩，仅#5墩为直径8m的实体墩，并设有水平板铰与主梁相连以传递斜腿刚构的纵向水平力。斜腿刚构的斜腿支墩为悬臂式，其悬臂部分为钢筋混凝土矩形结构•安装架设的步骤为：⑴竖直拼装斜腿，转体就位；⑵在浮船上组装中孔（64m梁段），整体吊装与两斜腿合拢；⑶向两端对称悬臂拼装64m及56m的边孔。2.平面转体法----江西小港桥•在钢桁拱架上施工----山西浊漳河桥邯长线浊漳河桥系我国第一座预应力混凝土斜腿刚构铁路桥。桥式主跨为1孔82m预应力混凝土斜腿刚构，两腿趾设铰支座，两端伸臂各长23.5m，设水平方向无约束的活动支座，中心跨为90m，梁全长91m，桥全长171.12m。梁体及腿部均为单室箱形截面。悬臂拼装法----江西洪门桥洪门桥桥位地形为跨越峡谷性河流。该桥系单跨60m预应力混凝土单箱斜腿刚架桥，桥面净宽9+2x0.25(m)，斜腿倾角42°第三节全无缝式连续刚构桥除将桥墩与主梁固结,桥台也与主梁固结.全桥范围内没有伸缩缝.对温度引起的变形量依靠桥台台后的特殊构造和在一定范围内的路面变形来吸收,故其跨径和桥梁全长都不能太大.优点:省掉了支座和伸缩缝,减少了维修,同时解决了桥头跳车的弊端.•主要类型•1.桩柱式整体桥台•2.扩大基础式整体桥台我国第一座全无缝式连续刚构桥•该项技术在美国、英国、澳大利亚、日本、加拿大等国已成功应用六十多年。目前最大的整体式无缝桥梁在美国，全长达385米，为预应力混凝土组合结构。湖南大学土木程学院于1998年开始进行无缝桥梁的研究，已成功应用于长沙市城南路高架桥和河南省周口市李贯河桥，前者在0＃台设计为整体式桥台，9＃桥台则仍采用传统的重力式U形桥台，设一道伸缩缝；后者为半整体式桥台全无缝结构，预应力混凝土结构。两桥使用至今，无跳车等不良现象。广东清远市四九桥是我国第一座整体式全无缝桥梁，为钢筋混凝土板式连续刚构桥，通车近两年来，整体桥台工作状态良好，全桥面、路面一直完整，未发现任何裂缝、拥包、跳车等不良现象，行车相当平稳。与国外同类型桥台结构相比，该整体式无缝桥台采用柔性台和柔性桩共同承担变形，具有自己的特色。特别是对台后进行了专门的反射裂缝防治，效果很好，这在国外几十年的无缝桥梁设计中至今也未能够做到。清远市四九中桥的成功建设，填补了我国整体式全无缝桥梁领域的研究空白。由于取消了伸缩装置，大大减少了道路管理部门对桥梁的日常维修费用，独特的台后设计更消除了跳车和反射裂缝，使行车更加舒适，带来了良好的社会效益和经济效益。实践同时证明了在我国，在跨长80m以内的桥梁上实现全无缝是完全安全可行的。四、常用计算图式•单跨刚构桥斜腿刚构桥连续刚构桥V型墩刚构•NECKARVALLEYVIADUCT•spansof234-134-134-134-264metersV型墩刚构——内部高次超静定，外部接近连续梁MAINRIVERBRIDGE82-135-82mmainspan,depthof6.5m我国已建成的预应力混凝土连续刚构桥第四节刚架桥桥例一、洛溪大桥–跨径：65+125+180+110米–荷载：汽——超20级，挂——120–梁高：墩顶10米，跨中3米–下部结构：主跨双薄壁墩，边跨单薄壁墩–施工方法：悬臂浇筑二、虎门大桥辅助航道桥–跨径：150+270+150米–荷载：汽——超20级，挂——120–桥宽：30米，6车道+分隔带+紧急停车带分两幅桥建设–梁高：墩顶14.8m，跨中5.0m–下部结构：双薄壁墩–施工方法：悬臂浇筑