大跨度橋梁設計復習題答案

1、大跨度橋梁設計復習題1. 拱橋的受力特點？ 拱橋按照是否對墩臺產(chǎn)生水平推力，可分為有推力拱橋和無推力拱橋，有推力拱橋的主要承重構件是主拱肋 （圈），受壓為主；無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. 簡支梁和連續(xù)梁橋可自由收縮，收縮使結構只發(fā)生變形，但不產(chǎn)生內力；固定梁、連續(xù)剛構橋等超靜定結構， 混凝土收縮產(chǎn)生變形和內力

2、。4. 大跨徑混凝土連續(xù)梁橋采用懸臂施工法施工的過程中， 墩梁臨時固結， 主梁從墩頂向兩邊同時對稱分段澆筑或 拼裝，直至合龍；合龍之前，結構受力呈 T 構狀態(tài)，屬靜定結構，梁的受力與懸臂梁相同。5. 大跨徑橋梁按結構體系分類？ 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，當計算剪力效應時，集中荷載標準值應乘以什么系數(shù)？ 車道荷載由均布荷載和集中荷載組成。公路 1 級車道荷載的均布荷載標準值為 qk=10.5KN/m, 集中荷載標準值為 Pk 按以下規(guī)定選?。簶蚝嬎憧鐝?5m時， Pk=180 KN ；橋涵計算跨徑 50m時， Pk=360 KN ；

3、橋涵計算跨徑介 于上述跨徑之間時，采用直線內插法求得：Pk=（4l+160）KN 。計算剪力效應時，上述集中荷載標準值應乘以系數(shù) 1.2.公路 2 級車道荷載的均布荷載標準值 qk,集中荷載標準值 Pk，為公路 1 級車道荷載的 0.75 倍。 車道荷載的均布荷載標準值應滿布于使結構產(chǎn)生最不利荷載效應的同號影響線上，集中荷載標準值只有一個， 作用于相應影響線的峰值處。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？塔墩固結，塔梁分離，主梁除兩端支承于橋臺處，全部用斜拉索吊起，其結構形式相當于在單跨梁加斜拉索。 可減少主梁在支點的負彎矩，但須施加橫向約束。缺點是懸臂施工時，塔柱處主梁需臨時固結，成橋后解除臨 時固結時， 主梁會發(fā)生縱向擺動。 為防止縱向漂浮體系斜拉橋產(chǎn)生過大的擺動， 十分有必要在斜拉橋塔上的梁 底部位設置高阻尼的主梁水平彈性限位裝置。9. 錨碇是用來錨固懸索橋主纜的重要結構， 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承擔； 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。塔頂鞍座設置在橋塔頂部，將主纜荷載傳到塔上；錨固鞍座設置錨碇支架處，目的是改變主纜索的方向 ，把主纜鋼絲繩股分散開來，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彎矩；合龍后在跨中區(qū)域 的截面哪里布置預應力束，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彎矩； 合龍后在跨中區(qū)域截面下緣布置預應力束， 抵抗使用階段活載產(chǎn)生的正彎矩。13. 把實際荷載作用下彎矩圖的線形作為預應力束布置的線形，這種預應力束即為橋梁的吻合束，其內力狀態(tài)包 括 ：總彎矩 M 總=初預矩， M0=實際荷載彎矩 Mq，預加力產(chǎn)生的次力矩 M 次 =0。14. 大跨徑連續(xù)箱梁橋為抵抗主梁承受的3 個內力，采用三向預應力筋布置方式，即豎向抗剪預應力筋、橫向抗彎預應力筋、縱向抗彎預應力筋。15. 斜拉橋的結構

7、體系分類較多，按照塔、梁、墩相互結合的方式劃分的結構體系有哪幾個？ 按照塔、梁、墩相互結合方式：懸浮體系、半懸浮體系、塔梁固結體系和剛構體系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置了中間輔助墩，其作用主要有？ 緩和端錨索應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，長期暴露在雨、濕氣、化學作用等的腐蝕下，需要進行防銹，主纜防銹措施主要包 括？施工時采用油漆防銹、防止水的滲入、干空氣導入法，將除濕機的干燥空氣用管道輸入主纜19. 名詞解釋橋長 ：橋長是衡量橋梁大小的最簡單的技術指標： 一般把橋梁兩端橋臺的

8、側墻或八字墻后端點之間的距離稱為橋 梁全長，簡稱橋長。無橋臺時，橋梁全長為橋跨結構的行車道板全長距離。等效荷載法 ：是將預應力混凝土梁中的預應力筋和混凝土視為相互獨立的隔離體， 把預應力對混凝土的作用用等 效荷載代替，把預應力梁看作等效荷載作用下的普通梁，直接求連續(xù)梁在預應力作用下的總彎矩的方法。吻合束 ：按實際荷載下彎矩圖的線形作為預應力束布置的線形，這種預應力束即為吻合束。溫度梯度 ：在日照或者氣候變化下，橋梁結構內的溫度變化稱為溫度分布，又稱為溫度梯度或溫度場。徐變變形 ：長期荷載作用下，結構在彈性變形 e 以后，隨時間增長而持續(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

9、提供空中作業(yè)平臺、 利用預應力束將各節(jié)段聯(lián)接為整體、 逐段平衡對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 ：是指主纜在主孔內的垂度 f 與主孔的跨度 L 之比。 垂跨比的大小一方面對主纜中的拉力有很大 的影響，另一方面對懸索橋的整體（橫向和豎向）剛度有明顯的影響，垂跨比越小，剛度越大。設計時需結合整 體剛度和主纜用鋼量選取合適的垂跨比。錨碇 ：用來錨固主纜的重要結構， 將主纜的拉力傳遞給地基。 重力式錨碇依靠巨大的自重來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承擔。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件組合起來共同承受荷載， 充分發(fā)揮梁受彎、 拱受壓的 結構特性及其組合作用，達到節(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構。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 構的整體剛度大，美學效果好。受力介于普通斜拉橋與連續(xù)梁橋之間的一種橋型。20. 我國大型橋梁的設計程序主要分為前期工作和設計階段，前期工作和設計階段的主要內容包括哪些？（1）前期工作 預可行性研究報告 ：研究建設必要性、經(jīng)濟社會價

11、值； 重點論證：必要性、經(jīng)濟社會價值，回答“為什么要建設該橋？” 經(jīng)濟性論證：造價、資金來源、投資回報、社會效益；必要性論證：現(xiàn)有車流量、設計車流量、必要性； 環(huán)境影響分析評價；綜合分析：投資回報、社會效益、政治國防意義。 最終形成預可行性研究報告，按建設規(guī)模大小上 報政府有關部門，目的在于爭取立項。 可行性研究報告 ：研究工程上和投資上可行性。重點論證：工程可行性、投資可行性、確定設計標基礎資料勘察：地形測繪、地質鉆探、水文調查等；擬定方案的技術可行性分析評價；落實資金來源準；回答“該橋建設方案是否可行？技術標準是什么？確定技術標準：荷載標準、通航等級、設計車速、橋寬等 最終形成經(jīng)上級主管部

12、門論證批準的設計任務書。（2）設計階段初步設計 依據(jù)：設計任務書（規(guī)定橋位、標準、規(guī)模等） 內容：進一步水文地質勘測橋式方案比選（此階段重點） 據(jù)水文、地質、通航、交通要求確定若干個比選方案， 最終產(chǎn)生推薦方案。技術設計（大橋）編制造價概算、施工組織設計等； 施工圖設計形成施工圖紙補充鉆探 （施工鉆探 ）、結構細部分析與構造設計驗算施工圖、工程量、工程預算等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，有利于減小結構自重產(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？ 長期荷載作用下，結構在彈性變形 e 以后，隨時間增長而持續(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、構件尺寸、環(huán)境濕度等因素相關。徐變隨時間增長而增大，且增長速率逐漸降低，最終趨 于穩(wěn)定。23. 預應力混凝土梁橋等效荷載法的計算步驟？（1）按預應力索曲線的偏心距ei 及預加力 Ny繪出梁的初預矩 M0=Nyei 圖，不考慮所有支座對梁體約束的影響。（2）根據(jù)索曲線形狀計算等效荷載，且考慮錨固點等效荷載確定全部的預應力等效荷載。（3）求解連續(xù)梁在等效荷載下的截面內力，得出的彎矩稱為總彎矩M 總

14、 。（ 4）用總彎矩減去初預矩得到次力矩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，則承擔的彎矩越??；（2）與拉索及索塔一起成為整個橋梁的一部分，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）抵抗橫向風載和地震荷載，并把這些力傳給下部結構。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自身的彈性變形（受力伸長）外，還通過主 纜的幾何形狀改變（曲線形狀改變）來影響體系平衡。幾何形狀的改變對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，當恒載遠大于活載時，活載對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構的內力，結構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，加勁梁的高跨比應越來越小。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）邊跨的不同形式對橋梁受力有很大的影響。懸索橋邊中跨之比對撓度和內力有影響。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格限制時，如采用上承式拱橋則矢跨比過小，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）在城市景點或旅游區(qū)，為配合當?shù)鼐坝^而采用中、下承式拱橋。27. 不等跨連續(xù)拱橋設計的處理措施？

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）采用不同的拱腳標高（3）調整拱上建筑的恒載重量，可用調整拱上建筑重量來減小相鄰孔間的不平衡推力。（4）采用不同類型的拱跨結構，小跨采用板拱結構，大跨采用分離式拱肋結構，必要時加大大跨經(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，先期結構為兩根懸臂梁，后期結構為固定梁，試說明徐變作用下，合龍 前兩根懸臂梁和合龍后固定梁的內力狀態(tài)，并繪出內力圖？29.對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q，試繪出兩種施工方法固定梁各階段的彎矩圖。并說明超靜定結構恒載計算的特點。分段澆筑法，忽略焊接鋼板自重，跨中自重彎矩值為M 中 =0 。超靜定橋梁結構恒載計算存在如下特點：1）需按施工過程建立每一個施工階段的結構受力計算圖式，分析每階段的結構內力與變形。2）分別將全部施工階段的內力與變形疊加，得最終