大跨度橋梁設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)題答案講解

1、大跨度橋梁設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)題1. 拱橋的受力特點(diǎn)？ 拱橋按照是否對(duì)墩臺(tái)產(chǎn)生水平推力，可分為有推力拱橋和無(wú)推力拱橋，有推力拱橋的主要承重構(gòu)件是主拱肋 （圈），受壓為主；無(wú)推力拱橋也成為系桿拱橋，是梁拱組合體系橋，其主要承重構(gòu)件是拱肋與系桿，拱肋 受壓，系桿受壓。拱腳處有水平推力，從而使拱主要受壓,與梁橋比使拱內(nèi)彎矩分布大為改變 （減小 ）。2. 中承式拱橋的行車道位于拱肋的 中部，橋面系（行車道、人行道、欄桿等）一部分用 吊桿 懸掛在拱肋下，一部 分用 鋼架立柱 支承在拱肋上。3. 簡(jiǎn)支梁和連續(xù)梁橋可自由收縮，收縮使結(jié)構(gòu)只發(fā)生變形，但不產(chǎn)生內(nèi)力；固定梁、連續(xù)剛構(gòu)橋等超靜定結(jié)構(gòu)， 混凝土收縮產(chǎn)生變形和內(nèi)力

2、。4. 大跨徑混凝土連續(xù)梁橋采用懸臂施工法施工的過(guò)程中， 墩梁臨時(shí)固結(jié)， 主梁從墩頂向兩邊同時(shí)對(duì)稱分段澆筑或 拼裝，直至合龍；合龍之前，結(jié)構(gòu)受力呈 T 構(gòu)狀態(tài)，屬靜定結(jié)構(gòu)，梁的受力與懸臂梁相同。5. 大跨徑橋梁按結(jié)構(gòu)體系分類？ 梁橋、拱橋、懸索橋、斜拉橋、及其他組合體系橋。6. 公路橋梁的車道荷載由哪兩種荷載組成，當(dāng)計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)，集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)乘以什么系數(shù)？ 車道荷載由均布荷載和集中荷載組成。公路 1 級(jí)車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 qk=10.5KN/m, 集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 Pk 按以下規(guī)定選?。簶蚝?jì)算跨徑 5m時(shí)， Pk=180 KN ；橋涵計(jì)算跨徑 50m時(shí)， Pk=360 KN ；

3、橋涵計(jì)算跨徑介 于上述跨徑之間時(shí)，采用直線內(nèi)插法求得：Pk=（4l+160）KN 。計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)，上述集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)乘以系數(shù) 1.2.公路 2 級(jí)車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值 qk,集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值 Pk，為公路 1 級(jí)車道荷載的 0.75 倍。 車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)滿布于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利荷載效應(yīng)的同號(hào)影響線上，集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值只有一個(gè)， 作用于相應(yīng)影響線的峰值處。7. 連續(xù)梁橋施工方法主要分為兩大類：整體施工法和分段施工法。中小跨度橋梁施工方法主要采用整體施工法，包括滿堂支架法、 預(yù)制拼裝法 ；大跨度橋梁主要采用分段施工法， 包括 懸臂施工法、 逐跨施工法、 頂推施工法、 轉(zhuǎn)體施工法。 橋

4、梁分段施工有三種基本形式：縱向分段、橫向分段（又稱裝配式橋梁施工，主要用于中小跨徑橋）、豎向分層施工（用于組合橋梁施工，也用于大跨拱橋主拱肋的現(xiàn)澆或安裝）8. 懸浮體系斜拉橋的特點(diǎn)？塔墩固結(jié)，塔梁分離，主梁除兩端支承于橋臺(tái)處，全部用斜拉索吊起，其結(jié)構(gòu)形式相當(dāng)于在單跨梁加斜拉索。 可減少主梁在支點(diǎn)的負(fù)彎矩，但須施加橫向約束。缺點(diǎn)是懸臂施工時(shí)，塔柱處主梁需臨時(shí)固結(jié)，成橋后解除臨 時(shí)固結(jié)時(shí)， 主梁會(huì)發(fā)生縱向擺動(dòng)。 為防止縱向漂浮體系斜拉橋產(chǎn)生過(guò)大的擺動(dòng)， 十分有必要在斜拉橋塔上的梁 底部位設(shè)置高阻尼的主梁水平彈性限位裝置。9. 錨碇是用來(lái)錨固懸索橋主纜的重要結(jié)構(gòu)， 將主纜的拉力傳遞給地基。 重力式錨

5、碇依靠巨大的自重來(lái)抵抗主纜的 垂直分力， 水平力由錨碇與地基間的摩擦力或嵌固阻力來(lái)承擔(dān)； 隧道式錨碇將主纜的拉力直接傳遞給周圍的巖 石。10. 鞍座是支承主纜的重要構(gòu)件，將主纜中的拉力 以垂直力和水平力的方式均勻地傳到塔頂或錨碇支架處。塔頂鞍座設(shè)置在橋塔頂部，將主纜荷載傳到塔上；錨固鞍座設(shè)置錨碇支架處，目的是改變主纜索的方向 ，把主纜鋼絲繩股分散開(kāi)來(lái)，引入各自的錨固位置。11. 橋梁按跨徑大小可分為特大橋、大橋、中橋、小橋，大跨度橋梁跨徑范圍為多少？ 顧名思義，跨度較大的橋梁即為大跨度橋梁；單跨跨徑大于40m，多孔跨徑大于 100m 的橋梁即為大跨度橋梁12. 懸臂施工連續(xù)梁橋，一期鋼束布置在

6、截面哪里以抵抗懸臂施工階段與使用階段的負(fù)彎矩；合龍后在跨中區(qū)域 的截面哪里布置預(yù)應(yīng)力束，抵抗使用階段活載產(chǎn)生的正彎矩？一期鋼束布置在截面上緣以抵抗懸臂施工階段與使用階段的負(fù)彎矩； 合龍后在跨中區(qū)域截面下緣布置預(yù)應(yīng)力束， 抵抗使用階段活載產(chǎn)生的正彎矩。13. 把實(shí)際荷載作用下彎矩圖的線形作為預(yù)應(yīng)力束布置的線形，這種預(yù)應(yīng)力束即為橋梁的吻合束，其內(nèi)力狀態(tài)包 括 ：總彎矩 M 總=初預(yù)矩， M0=實(shí)際荷載彎矩 Mq，預(yù)加力產(chǎn)生的次力矩 M 次 =0。14. 大跨徑連續(xù)箱梁橋?yàn)榈挚怪髁撼惺艿? 個(gè)內(nèi)力，采用三向預(yù)應(yīng)力筋布置方式，即豎向抗剪預(yù)應(yīng)力筋、橫向抗彎預(yù)應(yīng)力筋、縱向抗彎預(yù)應(yīng)力筋。15. 斜拉橋的結(jié)構(gòu)

7、體系分類較多，按照塔、梁、墩相互結(jié)合的方式劃分的結(jié)構(gòu)體系有哪幾個(gè)？ 按照塔、梁、墩相互結(jié)合方式：懸浮體系、半懸浮體系、塔梁固結(jié)體系和剛構(gòu)體系16. 斜拉橋斜拉索的錨固方式主要包括哪些？ 自錨體系、部分地錨體系和地錨體系17. 斜拉橋邊跨一般都設(shè)置了中間輔助墩，其作用主要有？ 緩和端錨索應(yīng)力集中或減少邊跨主梁彎矩，增大橋梁總體剛度18. 懸索橋主纜不可更換，長(zhǎng)期暴露在雨、濕氣、化學(xué)作用等的腐蝕下，需要進(jìn)行防銹，主纜防銹措施主要包 括？施工時(shí)采用油漆防銹、防止水的滲入、干空氣導(dǎo)入法，將除濕機(jī)的干燥空氣用管道輸入主纜19. 名詞解釋橋長(zhǎng) ：橋長(zhǎng)是衡量橋梁大小的最簡(jiǎn)單的技術(shù)指標(biāo)： 一般把橋梁兩端橋臺(tái)的

8、側(cè)墻或八字墻后端點(diǎn)之間的距離稱為橋 梁全長(zhǎng)，簡(jiǎn)稱橋長(zhǎng)。無(wú)橋臺(tái)時(shí)，橋梁全長(zhǎng)為橋跨結(jié)構(gòu)的行車道板全長(zhǎng)距離。等效荷載法 ：是將預(yù)應(yīng)力混凝土梁中的預(yù)應(yīng)力筋和混凝土視為相互獨(dú)立的隔離體， 把預(yù)應(yīng)力對(duì)混凝土的作用用等 效荷載代替，把預(yù)應(yīng)力梁看作等效荷載作用下的普通梁，直接求連續(xù)梁在預(yù)應(yīng)力作用下的總彎矩的方法。吻合束 ：按實(shí)際荷載下彎矩圖的線形作為預(yù)應(yīng)力束布置的線形，這種預(yù)應(yīng)力束即為吻合束。溫度梯度 ：在日照或者氣候變化下，橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)的溫度變化稱為溫度分布，又稱為溫度梯度或溫度場(chǎng)。徐變變形 ：長(zhǎng)期荷載作用下，結(jié)構(gòu)在彈性變形 e 以后，隨時(shí)間增長(zhǎng)而持續(xù)產(chǎn)生的那部分變形量c，稱為徐變變形。節(jié)段施工法 ：利用掛藍(lán)

9、提供空中作業(yè)平臺(tái)、 利用預(yù)應(yīng)力束將各節(jié)段聯(lián)接為整體、 逐段平衡對(duì)稱施工的一種施工方 法。按節(jié)段混凝土成型方式，一般分為懸臂澆筑法、懸臂拼裝法兩種。懸索橋垂跨比 ：是指主纜在主孔內(nèi)的垂度 f 與主孔的跨度 L 之比。 垂跨比的大小一方面對(duì)主纜中的拉力有很大 的影響，另一方面對(duì)懸索橋的整體（橫向和豎向）剛度有明顯的影響，垂跨比越小，剛度越大。設(shè)計(jì)時(shí)需結(jié)合整 體剛度和主纜用鋼量選取合適的垂跨比。錨碇 ：用來(lái)錨固主纜的重要結(jié)構(gòu)， 將主纜的拉力傳遞給地基。 重力式錨碇依靠巨大的自重來(lái)抵抗主纜的垂直分力， 水平力由錨碇與地基間的摩擦力或嵌固阻力來(lái)承擔(dān)。隧道式錨碇將主纜的拉力直接傳遞給周圍的巖石。拱式組合體

10、系橋： 拱式組合體系橋是將梁和拱兩種基本構(gòu)件組合起來(lái)共同承受荷載， 充分發(fā)揮梁受彎、 拱受壓的 結(jié)構(gòu)特性及其組合作用，達(dá)到節(jié)省材料的目的?；旌狭盒崩瓨?：是指沿著橋縱向主梁截面由兩種不同的材料組成， 中跨大部分或全部為鋼主梁、 邊跨部分或全部 為混凝土主梁的組合結(jié)構(gòu)。矮塔斜拉橋 ：矮塔斜拉橋又稱為部分斜拉橋，主要由主梁與拉索組合而成的橋型。矮塔斜拉橋主塔不高，使得結(jié) 構(gòu)的整體剛度大，美學(xué)效果好。受力介于普通斜拉橋與連續(xù)梁橋之間的一種橋型。20. 我國(guó)大型橋梁的設(shè)計(jì)程序主要分為前期工作和設(shè)計(jì)階段，前期工作和設(shè)計(jì)階段的主要內(nèi)容包括哪些？（1）前期工作 預(yù)可行性研究報(bào)告 ：研究建設(shè)必要性、經(jīng)濟(jì)社會(huì)價(jià)

11、值； 重點(diǎn)論證：必要性、經(jīng)濟(jì)社會(huì)價(jià)值，回答“為什么要建設(shè)該橋？” 經(jīng)濟(jì)性論證：造價(jià)、資金來(lái)源、投資回報(bào)、社會(huì)效益；必要性論證：現(xiàn)有車流量、設(shè)計(jì)車流量、必要性； 環(huán)境影響分析評(píng)價(jià)；綜合分析：投資回報(bào)、社會(huì)效益、政治國(guó)防意義。 最終形成預(yù)可行性研究報(bào)告，按建設(shè)規(guī)模大小上 報(bào)政府有關(guān)部門，目的在于爭(zhēng)取立項(xiàng)。 可行性研究報(bào)告 ：研究工程上和投資上可行性。重點(diǎn)論證：工程可行性、投資可行性、確定設(shè)計(jì)標(biāo)基礎(chǔ)資料勘察：地形測(cè)繪、地質(zhì)鉆探、水文調(diào)查等；擬定方案的技術(shù)可行性分析評(píng)價(jià)；落實(shí)資金來(lái)源準(zhǔn)；回答“該橋建設(shè)方案是否可行？技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是什么？確定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：荷載標(biāo)準(zhǔn)、通航等級(jí)、設(shè)計(jì)車速、橋?qū)挼?最終形成經(jīng)上級(jí)主管部

12、門論證批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)。（2）設(shè)計(jì)階段初步設(shè)計(jì) 依據(jù)：設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)（規(guī)定橋位、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)模等） 內(nèi)容：進(jìn)一步水文地質(zhì)勘測(cè)橋式方案比選（此階段重點(diǎn)） 據(jù)水文、地質(zhì)、通航、交通要求確定若干個(gè)比選方案， 最終產(chǎn)生推薦方案。技術(shù)設(shè)計(jì)（大橋）編制造價(jià)概算、施工組織設(shè)計(jì)等； 施工圖設(shè)計(jì)形成施工圖紙補(bǔ)充鉆探 （施工鉆探 ）、結(jié)構(gòu)細(xì)部分析與構(gòu)造設(shè)計(jì)驗(yàn)算施工圖、工程量、工程預(yù)算等21. 與等截面連續(xù)梁相比，變截面連續(xù)梁可用于較大跨徑的原因？（1）采用支點(diǎn)梁高大于跨中梁高的變截面形式，使得梁高的變化規(guī)律與連續(xù)梁的彎矩圖變化規(guī)律相一致；（2）減小跨中梁高，有利于減小結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的彎矩、剪力；（ 3）增大支座截面梁高，有

13、利于抵抗支座截面較大的剪力。22. 混凝土徐變？其影響因素和徐變發(fā)展的規(guī)律如何？ 長(zhǎng)期荷載作用下，結(jié)構(gòu)在彈性變形 e 以后，隨時(shí)間增長(zhǎng)而持續(xù)產(chǎn)生的那部分變形量c，稱為徐變變形；與加載齡期 0 、材料性質(zhì)、構(gòu)件尺寸、環(huán)境濕度等因素相關(guān)。徐變隨時(shí)間增長(zhǎng)而增大，且增長(zhǎng)速率逐漸降低，最終趨 于穩(wěn)定。23. 預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋等效荷載法的計(jì)算步驟？（1）按預(yù)應(yīng)力索曲線的偏心距ei 及預(yù)加力 Ny繪出梁的初預(yù)矩 M0=Nyei 圖，不考慮所有支座對(duì)梁體約束的影響。（2）根據(jù)索曲線形狀計(jì)算等效荷載，且考慮錨固點(diǎn)等效荷載確定全部的預(yù)應(yīng)力等效荷載。（3）求解連續(xù)梁在等效荷載下的截面內(nèi)力，得出的彎矩稱為總彎矩M 總

14、 。（ 4）用總彎矩減去初預(yù)矩得到次力矩M 次=M 總 M024. 斜拉橋主梁的主要作用？ （1）將恒、活載分散傳給拉索，梁的剛度越小，則承擔(dān)的彎矩越?。唬?）與拉索及索塔一起成為整個(gè)橋梁的一部分，主梁承受的力主要是拉索的水平分力所形成的軸壓力，因而需 要有足夠的剛度防止壓屈；（3）抵抗橫向風(fēng)載和地震荷載，并把這些力傳給下部結(jié)構(gòu)。25. 懸索橋的靜力特性？（1）主纜是幾何可變體，只能承受拉力。主纜的承載方式除了通過(guò)自身的彈性變形（受力伸長(zhǎng)）外，還通過(guò)主 纜的幾何形狀改變（曲線形狀改變）來(lái)影響體系平衡。幾何形狀的改變對(duì)懸索橋受力的影響不可忽略，即纜索受 力呈現(xiàn)明顯的幾何非線性特征。（2）恒載給主

15、纜提供了重力剛度，使得主纜具有較大的抵抗活載變形的能力。主纜的幾何形狀由恒載和活載確 定，當(dāng)恒載遠(yuǎn)大于活載時(shí)，活載對(duì)主纜幾何形狀改變很小，橋面線形變化也小。（3）改變主纜的垂跨比將影響結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，結(jié)構(gòu)體系的剛度也將隨之改變。減小垂跨比，主纜的拉力將增大， 從而起到減小撓度的作用，即增大體系的剛度。（4）隨著跨徑的增大，加勁梁的高跨比應(yīng)越來(lái)越小。加勁梁的撓度是隨著主纜的變形產(chǎn)生的，加勁梁本身剛度 的作用已影響不大，這與其他橋型的主要構(gòu)件截面積總是隨著橋梁跨徑的增加而顯著增加不同。（5）邊跨的不同形式對(duì)橋梁受力有很大的影響。懸索橋邊中跨之比對(duì)撓度和內(nèi)力有影響。邊中跨比減小，中跨 跨中和 L/4 的

16、撓度和彎矩值減小，塔根彎矩也減小，主纜拉力增加。26. 中、下承式拱橋保持了上承式拱橋的基本力學(xué)特性，可以充分發(fā)揮拱圈混凝土材料的抗壓性能，這種橋型的 適用情況？（1）橋梁建筑高度受到嚴(yán)格限制時(shí)，如采用上承式拱橋則矢跨比過(guò)小，可采用中、下承式拱橋滿足橋下凈空要 求；（ 2）在不等跨拱橋中，為了平衡橋墩的水平力，將跨度較大的拱矢跨比加大，做成中承式拱橋，從而減小大跨 的水平推力；（3）在平坦地形的河流上，采用中、下承式拱橋可以降低橋面高度，有利于改善橋頭引道的縱斷面線形，減少 引道的工程數(shù)量；（ 4）在城市景點(diǎn)或旅游區(qū)，為配合當(dāng)?shù)鼐坝^而采用中、下承式拱橋。27. 不等跨連續(xù)拱橋設(shè)計(jì)的處理措施？

17、不等跨拱橋，由于相鄰孔的恒載推力不相等，使橋墩和基礎(chǔ)增加了恒載的不平衡推力。為減小不平衡推力，改 善橋墩、基礎(chǔ)的受力情況，可采用以下措施：（1）采用不同的矢跨比，大跨徑采用較大的矢跨比，小跨徑采用較小的矢跨比。（2）采用不同的拱腳標(biāo)高（3）調(diào)整拱上建筑的恒載重量，可用調(diào)整拱上建筑重量來(lái)減小相鄰孔間的不平衡推力。（4）采用不同類型的拱跨結(jié)構(gòu)，小跨采用板拱結(jié)構(gòu)，大跨采用分離式拱肋結(jié)構(gòu)，必要時(shí)加大大跨經(jīng)拱肋的矢高， 做成中承式肋拱橋梁。28. 單跨固定梁采用分段現(xiàn)澆施工方法，先期結(jié)構(gòu)為兩根懸臂梁，后期結(jié)構(gòu)為固定梁，試說(shuō)明徐變作用下，合龍 前兩根懸臂梁和合龍后固定梁的內(nèi)力狀態(tài)，并繪出內(nèi)力圖？29. 對(duì)比分析單跨固定梁采用整體一次澆筑和分段施工法產(chǎn)生的自重彎矩，自重均布集度為方法固定梁各階段的彎矩圖。并說(shuō)明超靜定結(jié)構(gòu)恒載計(jì)算的特點(diǎn)。q，試?yán)L出兩種施工整體澆筑、一次落架法，跨中自重彎矩值為M 中=ql2/24。M 中 =0 。分段澆筑法，忽略焊接鋼板自重，跨中自重彎矩值為超靜定橋梁結(jié)構(gòu)恒載計(jì)算存在如下特點(diǎn)：1）需按施工過(guò)程建立每一個(gè)施工階段的結(jié)構(gòu)受力計(jì)算圖式，分析每階段的結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形。2）分別將全部施工階段的內(nèi)力與變形疊加，得