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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上說(shuō)明:“”標(biāo)注的內(nèi)容為必背的概念性內(nèi)容; “”標(biāo)注的內(nèi)容為理解性內(nèi)容; “”標(biāo)注內(nèi)容為重要計(jì)算,計(jì)算過(guò)程僅供參考“【】”標(biāo)注的內(nèi)容為書(shū)上相關(guān)內(nèi)容,僅供參考。第一章 計(jì)算跨徑橋梁結(jié)構(gòu)相鄰兩個(gè)支座中心之間的距離稱為計(jì)算跨徑。 標(biāo)準(zhǔn)跨徑兩橋墩中線距離或橋墩中線與臺(tái)背前緣間的距離稱為標(biāo)準(zhǔn)跨徑。 橋梁全長(zhǎng)對(duì)于梁式橋,梁橋臺(tái)側(cè)墻或八字墻尾端之間的距離(無(wú)橋臺(tái)橋梁為橋面系長(zhǎng)度)稱為橋梁全長(zhǎng),簡(jiǎn)稱橋長(zhǎng)。 凈跨徑、總跨徑設(shè)計(jì)水位上,橋梁兩橋墩(橋墩與橋臺(tái))之間的凈距稱為橋梁的凈跨徑。各孔凈跨徑的總和稱為總跨徑,它反映了橋梁的泄洪能力。 橋梁建筑高度橋面至橋跨結(jié)構(gòu)最下緣的高差稱為橋梁建筑
2、高度。 橋下凈空高度設(shè)計(jì)水位或設(shè)計(jì)通航水位與橋跨結(jié)構(gòu)最下緣之間的高差稱為橋下凈空高度。 橋梁高度橋面與低水位之間的高差,或橋面與橋下線路路面之間的距離稱為橋梁高度?!痉从呈┕るy易程度】 橋梁體系及特點(diǎn)梁式橋:在豎向荷載作用下,支座只產(chǎn)生豎向反力,橋跨結(jié)構(gòu)承受彎矩和剪力,以受彎為主?!竞?jiǎn)支梁中小跨徑,連續(xù)梁大跨徑】拱式橋:在豎向荷載作用下,存在水平反力(拱腳推力),橋跨結(jié)構(gòu)(主拱)以受壓為主,同時(shí)也承受彎矩與剪力。【地基條件較好條件時(shí),500m以下可作為比選方案】剛構(gòu)橋:梁(板)與墩臺(tái)(立柱或豎墻)剛性連接,在豎向荷載作用下,柱腳有水平反力和支承彎矩,梁部主要受彎,但較同跨徑簡(jiǎn)支梁小?!具m合于大
3、跨高墩橋】懸索橋:又稱吊橋,主要由纜索、吊桿、錨定、橋塔和加勁梁組成,自重輕?!境S糜诮ㄔ炜缭浇?、河、海的特大橋】斜拉橋:由斜拉索、塔、主梁組成,屬組合體系橋梁?!静恍枰恐氐腻^固裝置,抗風(fēng)能力優(yōu)于懸索】組合體系橋:有不同橋梁體系組合而成,結(jié)合優(yōu)點(diǎn),互補(bǔ)不足。 橋梁之最 最大跨度拱橋朝天門(mén)大橋最大跨度斜拉橋蘇通大橋最大跨度懸索橋明石海峽大橋 橋梁設(shè)計(jì)基本原則 安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀。詳見(jiàn)P11。 橋梁標(biāo)高確定 橋梁標(biāo)高的確定主要考慮三個(gè)因素:路線縱斷面設(shè)計(jì)要求、排洪要求、通航要求。 橋梁縱坡布置 公路橋梁上縱坡不宜大于4%,橋頭引道縱坡不宜大于5%;位于市鎮(zhèn)混合交通繁忙處的,橋上縱坡和橋頭引道
4、縱坡均不得大于3%。 公路橋梁結(jié)構(gòu)上的作用 現(xiàn)行橋規(guī)(JTG D60)將結(jié)構(gòu)上的作用分為永久作用、可變作用和偶然作用三類(lèi)。作用細(xì)分詳見(jiàn)P19表1.7。 公路橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為100年。 汽車(chē)荷載計(jì)算汽車(chē)荷載包括 車(chē)道荷載 和 車(chē)輛荷載,分為 公路-級(jí) 和 公路-級(jí) 兩個(gè)等級(jí)?!拒?chē)道荷載和車(chē)輛荷載是對(duì)橋梁不同部分的不同計(jì)算方法,所以不能夠疊加;車(chē)道荷載用于橋梁結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算,而車(chē)輛荷載用于橋梁結(jié)構(gòu)的局部計(jì)算。汽車(chē)荷載的等級(jí)則根據(jù)橋梁所在道路的等級(jí)及重要性劃分,一般高速公路和一級(jí)公路為 公路-級(jí),二、三、四級(jí)公路為 公路-級(jí)?!?車(chē)道荷載 車(chē)道荷載由一個(gè)均布荷載和一個(gè)集中荷載組成。均布荷載滿布
5、于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利效應(yīng)的影響線上,集中荷載只作用于相應(yīng)影響線中的一個(gè)最大值點(diǎn)處。 (kN/m) kN公路-級(jí)5 m =180;50 m =360;550之間線性內(nèi)插。為計(jì)算跨徑公路-級(jí)按公路-級(jí)的0.75倍計(jì)算公路-級(jí) = 10.5公路-級(jí) = 10.5×0.75 = 7.875注意:計(jì)算剪力時(shí),×1.2,不變。影響線 車(chē)輛荷載 公路-級(jí) 與 公路-級(jí) 采用相同的車(chē)輛荷載。 當(dāng)橫向車(chē)道數(shù)大于兩車(chē)道時(shí),應(yīng)考慮橫向折減。(乘以橫向折減系數(shù),見(jiàn)表1.12); 當(dāng)橋梁涉及跨度大于150 m時(shí),應(yīng)考慮縱向折減。(乘以縱向折減系數(shù),見(jiàn)表1.13)3.0 1.4 7.01.4縱斷面布置
6、(kNm)30120120140140前軸中軸后軸1.81.31.80.5a1 = 0.2b1 = 0.6a1 = 0.2前輪中后輪橫斷面布置 (m)b1 = 0.3 沖擊系數(shù) 現(xiàn)行規(guī)范用汽車(chē)荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以沖擊系數(shù)來(lái)考慮汽車(chē)荷載的沖擊力。沖擊系數(shù)與橋梁的基頻有關(guān),而可由經(jīng)驗(yàn)公式或有限元分析取定?!井?dāng)< 1.5 Hz時(shí),;當(dāng)1.5 Hz 14 Hz時(shí),;當(dāng)> 14 Hz時(shí),】 人群荷載50 m,=3.0 kN/m2 150 m,=2.5 kN/m2 在50150 m之間,按線性內(nèi)插計(jì)算。 行人密集地區(qū)取規(guī)定值的1.15倍,專用人行橋梁取3.5 kN/m2。 汽車(chē)制動(dòng)力 按加載長(zhǎng)度內(nèi)車(chē)
7、道荷載的10%計(jì)。同時(shí),公路-級(jí)不小于165kN,公路-級(jí)不小于90kN。同向雙車(chē)道為單車(chē)道2倍,三車(chē)道為2.34倍,四車(chē)道為2.68倍。 作用效應(yīng)組合與設(shè)計(jì)狀況 公路橋梁結(jié)構(gòu)的作用效用組合分為 承載能力極限狀態(tài)組合 和 正常使用極限狀態(tài)組合。 公路橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)狀況分為 持久狀況、短暫狀況 和 偶然狀況。 在持久狀況下,必須進(jìn)行 承載能力極限狀態(tài)組合和 正常使用極限狀態(tài)組合。 【持久狀況是指橋梁建成后承受自重、汽車(chē)荷載等持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)的作用的使用狀況?!吭诙虝籂顩r下,只進(jìn)行 承載能力極限狀態(tài)組合,必要時(shí)才進(jìn)行 正常使用極限狀態(tài)組合?!径虝籂顩r是指橋梁結(jié)構(gòu)只承受臨時(shí)性作用的施工階段狀況?!吭谂既?/p>
8、狀況下,只需進(jìn)行 承載能力極限狀態(tài)組合?!九既粻顩r是指橋梁使用過(guò)程中可能偶然出現(xiàn)的狀況,如罕遇地震。】作用效用組合計(jì)算 承載能力極限狀態(tài)組合 承載能力極限狀態(tài)組合又分為 基本組合 和 偶然組合。 (1)基本組合 參數(shù)具體意義見(jiàn)P27。. (2)偶然組合 需根據(jù)具體規(guī)范,略。 正常使用極限狀態(tài)組合 正常使用極限狀態(tài)組合又分為 短期效應(yīng)組合 和 長(zhǎng)期效應(yīng)組合。 (1)短期效應(yīng)組合 (2)長(zhǎng)期效用組合 參數(shù)具體意義見(jiàn)P28。.第二章 混凝土梁橋橋面構(gòu)造混凝土梁橋的橋面構(gòu)造通常包括:橋面鋪裝、防水與排水系統(tǒng)、橋面伸縮縫、人行道(或安全帶)、緣石、欄桿、護(hù)欄和照明燈柱等。 橋面鋪裝的作用保護(hù)作用:防止車(chē)
9、輪直接磨損屬于主梁整體部分的行車(chē)道板,防止主梁遭受雨水的侵蝕。分布作用:橋面鋪裝能對(duì)集中荷載起到一定的分布作用。 橋面橫坡的設(shè)置橋面橫坡通常有三種設(shè)置形式:墩臺(tái)頂部做成雙向傾斜,橋梁上部結(jié)構(gòu)也做成雙向傾斜,鋪裝層在整個(gè)橋?qū)捝献龀傻群瘛T谛熊?chē)道板上先鋪設(shè)一層厚度變化的混凝土三角墊層,再鋪設(shè)等厚的鋪裝層。直接將行車(chē)道板做成雙向橫坡。圖見(jiàn)P35。 橋面鋪裝的類(lèi)型 高速公路和一級(jí)公路上的特大橋、大橋和橋面鋪裝宜采用瀝青混凝土。 瀝青混凝土橋面鋪裝應(yīng)由黏結(jié)層、防水層及瀝青表面層組成?!靖咚俟?、一級(jí)公路的瀝青混凝土鋪裝層厚度為7080 mm,必要時(shí)可增至100 mm;二級(jí)及二級(jí)以下公路為5080 mm。
10、在橋梁設(shè)計(jì)時(shí),一般不考慮橋面鋪裝參與受力,但橋面鋪裝采用水泥混凝土,且能保證鋪裝層與行車(chē)道板緊密結(jié)合時(shí),除去磨損部分的鋪裝層混凝土可計(jì)算在行車(chē)道的厚度內(nèi)?!?防水層作用 防水層的作用是將透過(guò)鋪裝層滲下的雨水匯集于排水系統(tǒng)(泄水管)排出。橋面的防水層設(shè)置在橋面鋪裝層下面。p排水系統(tǒng) 排水系統(tǒng)主要由設(shè)置橋面橫縱坡及一定數(shù)量的泄水管等組成。 伸縮縫的要求 能夠滿足橋梁自由伸縮的要求,保證有足夠的伸縮量。伸縮裝置牢固可靠,與橋梁結(jié)構(gòu)連為整體,抗沖擊,經(jīng)久耐用。橋面平坦,行駛性良好,車(chē)輛駛過(guò)時(shí)應(yīng)平順,無(wú)突跳和噪聲。具有能夠安全防水和排水的構(gòu)造,有效防止雨水滲入。能有效防止垃圾滲入阻塞。對(duì)于敞露式的伸縮縫
11、要便于檢查和清除縫下溝槽的污物。構(gòu)造簡(jiǎn)單,施工、安裝方便,且養(yǎng)護(hù)、修理與更換方便。經(jīng)濟(jì)價(jià)廉。 伸縮縫的變形量伸縮縫類(lèi)型的選擇主要依據(jù)伸縮縫的變形量,而主要由以下幾部分組成: 溫度變化引起的伸長(zhǎng)量和縮短量 混凝土徐變與干燥收縮引起的縮短量 安全富余量 伸縮縫的類(lèi)型 見(jiàn)P39P42。 護(hù)欄的作用 護(hù)欄的主要作用在于封閉沿線兩側(cè),不使人畜與非機(jī)動(dòng)車(chē)輛闖入公路;誘導(dǎo)視線,起到一些輪廓標(biāo)的作用,使車(chē)輛盡量在路輻之內(nèi)行駛,并給駕駛員以安全感;同時(shí)還具有吸收碰撞能量、迫使失控車(chē)輛改變方向并使其恢復(fù)到原有行駛方向,防止其越出路外或跌落橋下的作用。第三章 簡(jiǎn)支板橋跨徑規(guī)定 橋規(guī)規(guī)定:鋼筋混凝土簡(jiǎn)支板橋的標(biāo)準(zhǔn)跨徑
12、不宜超過(guò)13m,預(yù)應(yīng)力混凝土板橋的標(biāo)準(zhǔn)跨徑不宜超過(guò)25m。 裝配式板的橫向連接 為了使裝配式板塊在橫向連成整體,共同承受車(chē)輛荷載,必須在板塊之間設(shè)置強(qiáng)度足夠的橫向連接。裝配式板的橫向連接方法有企口混凝土鉸和鋼板焊接兩種,其中,以企口混凝土鉸連接應(yīng)用最為廣泛。第四章 實(shí)用空間計(jì)算原理實(shí)用空間計(jì)算原理其實(shí)質(zhì)是將梁式橋內(nèi)力影響面近似分離為兩個(gè)單值函數(shù)的乘積,即,其中為單梁沿縱向的內(nèi)力影響線,為荷載沿橫向分布的影響線,可看作是分配到某根梁上的荷載值。 荷載橫向分布系數(shù) 荷載橫向分布系數(shù)m即車(chē)輛荷載或車(chē)道荷載在橫向上分配給某根主梁的最大比例。 荷載橫向分布系數(shù)的影響因素 荷載橫向分布系數(shù)主要與結(jié)構(gòu)的橫向
13、連接剛度有關(guān),橫向剛度越大,分布作用越明顯,主梁負(fù)擔(dān)也趨于均勻。 單向板 長(zhǎng)寬比大于等于2的周邊支承板,可看作僅由短跨支承。 雙向板 長(zhǎng)寬比小于2的周邊支承板。 板的荷載分布寬度 板在局部分布荷載下,不僅直接承壓的板條受力,其鄰近的板條也參與工作。荷載分布寬度(又稱有效工作寬度)即為板條所受的總彎矩與荷載中心處最大彎矩之比,在該長(zhǎng)度范圍內(nèi)的板條可看做共同受力。 杠桿原理法 適用范圍:適用于計(jì)算靠近支點(diǎn)處的荷載橫向分布系數(shù),或雙主梁橋、橫向聯(lián)系很弱的無(wú)中間橫隔梁的橋的荷載橫向分布系數(shù)。 基本假設(shè):橋面板與主梁斷開(kāi),直接擱置在主梁上,按簡(jiǎn)支梁分配荷載。 基本原理:按簡(jiǎn)支梁支反力求解。 方法步驟:按
14、簡(jiǎn)支條件畫(huà)出指定梁的反力影響線。按最不利位置布置車(chē)輛荷載?!拒?chē)輛荷載見(jiàn)第一章,一般布置于最邊緣位置】求各集中力作用點(diǎn)的影響線豎標(biāo)值?!揪己奢d可用合力代替,也可用集度乘上面積】求和得到橫向分布系數(shù)。【車(chē)輛荷載 人群荷載 】 偏心壓力法 適用范圍:橫梁剛度很大,主梁扭轉(zhuǎn)剛度很小,具有可靠橫向連接且寬跨比小于或接近0.5的橋 基本假設(shè):將橋梁看做由主梁和橫隔梁組成的梁格體系,主梁對(duì)橫梁起彈性支承作用,橫隔梁剛度無(wú)限大,忽略主梁抗扭剛度?;驹恚?jiǎn)挝缓奢d作用于第k號(hào)梁,在第i號(hào)梁產(chǎn)生的反力為。為第i號(hào)梁軸線到橋中線的距離,i、k同側(cè)時(shí)取正號(hào),異側(cè)時(shí)取負(fù)號(hào)。當(dāng)各梁等剛度時(shí) 由力的互等定理可知,單位荷
15、載作用于某梁時(shí)各梁的反力值,即等于單位荷載作用于各梁處該梁的反力值。故只要求出單位荷載作用于某梁時(shí)的反力圖,即為該梁的反力影響線圖。偏心壓力法所得反力影響線為直線,故僅需求出兩點(diǎn)即可作出。 方法步驟:等剛度求;不等剛度求、求出單位荷載作用于指定梁(i梁)時(shí),最左邊(m梁)和最右邊(n梁)兩根梁的反力值和,連成直線即得反力影響線。按最不利位置布置車(chē)輛荷載。求各集中力作用點(diǎn)的影響線豎標(biāo)值。求和得到橫向分布系數(shù)。 修正偏心壓力法 適用范圍:橫梁剛度很大,考慮一定的主梁抗扭剛度。 基本假設(shè):與偏心壓力法相同,但計(jì)入主梁抗扭剛度影響。 基本原理:考慮主梁抗扭剛度后,只需在各梁反力的第二項(xiàng)乘上修正系數(shù)即可
16、,即。抗扭修正系數(shù)只取決于結(jié)構(gòu)的幾何尺寸和材料特性。當(dāng)梁寬度一定時(shí),跨度越大,越小;當(dāng)梁跨度一定時(shí),寬度越小,越小?!局髁翰坏葎偠葧r(shí),主梁等剛度時(shí)】 方法步驟:等剛度求;不等剛度求、應(yīng)用修正后的公式,求出單位荷載作用于指定梁(i梁)時(shí),最左邊(m梁)和最右邊(n梁)兩根梁的反力值和,連成直線即得反力影響線。按最不利位置布置車(chē)輛荷載。求各集中力作用點(diǎn)的影響線豎標(biāo)值。求和得到橫向分布系數(shù)。 鉸接板法 適用范圍:由于計(jì)算縱向企口縫連接的裝配式板橋,以及僅在翼板間用焊接鋼板或伸出交叉鋼筋連接的無(wú)中間橫隔梁的裝配式橋。 基本假設(shè):結(jié)合縫只傳遞豎向剪力。用半波正弦曲荷載代替集中荷載。【原因見(jiàn)后】每塊板梁在
17、偏心荷載下只產(chǎn)生垂直位移和轉(zhuǎn)角。 基本原理:利用力法求解各鉸接處的剪力值。力法方程中的各個(gè)系數(shù)為:,、為單板在鉸接處單位剪力作用下的撓度和轉(zhuǎn)角,為單板寬。第二項(xiàng)位于單位力作用的板上為求解方程方便,引入剛度參數(shù),計(jì)算時(shí) 方法步驟:計(jì)算截面的抗扭慣性矩(極慣性矩)。【計(jì)算見(jiàn)后】計(jì)算查表得單位力作用于各梁時(shí),指定梁的反力值()。作出指定梁的反力影響線。按最不利位置布置車(chē)輛荷載。求各集中力作用點(diǎn)的影響線豎標(biāo)值。求和得到橫向分布系數(shù)。 鉸接T形梁法適用范圍:不設(shè)中間橫隔梁的小跨徑鋼混T形梁橋。基本假設(shè):T形梁橫向連接剛度很小,類(lèi)似于鉸接,翼板視為在梁肋處固定的懸臂板,其板端撓度接近于正弦分布。 基本原理
18、:同樣用力法求解,但計(jì)算主系數(shù)(對(duì)角線)時(shí),計(jì)入T形梁翼板懸臂端得彈性撓度2/3d11/3d1d1h1為計(jì)算方便,引入?yún)?shù),計(jì)算時(shí),為梁長(zhǎng)。當(dāng)懸臂不長(zhǎng)(0.70.8m)且跨度10 m時(shí),比大得多,可以忽略,仍按鉸接板法計(jì)算。 方法步驟:計(jì)算截面的抗扭慣性矩。計(jì)算、。查表得單位力作用于各梁時(shí),指定梁的反力值()。應(yīng)用,對(duì)進(jìn)行修正。作出指定梁的反力影響線。按最不利位置布置車(chē)輛荷載。求各集中力作用點(diǎn)的影響線豎標(biāo)值。求和得到橫向分布系數(shù)。 剛接梁法 適用范圍:翼緣剛性連接的肋梁橋。 為什么用半波正弦荷載代替集中荷載 為使板的撓度、彎矩、剪力與所受荷載有同樣的大小比例,只能用半波正弦荷載代替集中荷載。
19、抗扭慣性矩(極慣性矩)的計(jì)算開(kāi)口截面(T形梁、I形梁),為與t/b有關(guān)的系數(shù),為矩形塊的長(zhǎng)度,為矩形塊的寬度閉口截面(薄壁箱型梁),第一項(xiàng)為閉口部分見(jiàn)圖,第二項(xiàng)為其余部分 荷載橫向分布系數(shù)沿縱向的變化荷載橫向分布系數(shù)沿縱向是變化的。計(jì)算彎矩時(shí)可忽略這種變化,按非杠桿原理法求出的作為全場(chǎng)的橫向分布系數(shù)。計(jì)算剪力時(shí),橫向分布系數(shù)變化規(guī)律如圖。m0為杠桿原理法得到的荷載橫向分布系數(shù)mc為非杠桿原理法得到的荷載橫向分布系數(shù)長(zhǎng)度a為梁端到第一根橫隔梁的距離,當(dāng)無(wú)橫隔梁或僅有中間一根橫隔梁時(shí)a=l/4 恒載內(nèi)力計(jì)算 恒載內(nèi)力計(jì)算時(shí)不存在荷載橫向分布系數(shù)問(wèn)題,步驟為:求荷載集度g。按結(jié)構(gòu)力學(xué)求出各面內(nèi)力。
20、活載內(nèi)力計(jì)算(汽車(chē)荷載)確定最不利荷載橫向分布系數(shù)和。確定車(chē)道荷載和計(jì)算彎矩時(shí),按如圖所示布置荷載,用影響線求出指定截面的彎矩。abba彎矩影響線計(jì)算剪力時(shí),按如圖所示布置荷載,用影響線求出指定截面的彎矩。剪力影響線計(jì)算分布荷載時(shí)需分段求和。 活載內(nèi)力計(jì)算(人群荷載) 人群荷載產(chǎn)生的彎矩剪力計(jì)算方法與汽車(chē)荷載相同,僅作用荷載不同,故不再詳述。 荷載擴(kuò)散角度 根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究得知,對(duì)于混凝土或?yàn)r青面層,荷載可以偏安全地假定呈45°角擴(kuò)散。因此荷載作用面的尺寸為:橫橋向縱橋向b1 = 0.6 h為鋪裝層厚度a1 = 0.2 梁式板荷載分布寬度(有效工作寬度)規(guī)定 橋規(guī)規(guī)定:1.單向板橫橋向荷
21、載分布寬度縱橋向荷載分布寬度在板端支承處,為板的計(jì)算跨徑(相鄰兩主梁中線距離),為板厚沿橋面變化規(guī)律為45°2.懸臂板橫橋向荷載分布寬度縱橋向荷載分布寬度c<l0c=l0 橋面板內(nèi)力計(jì)算1.多跨連續(xù)單向板彎矩計(jì)算彎矩影響線g為恒載集度P為輪重(軸重的一半)ab為有效工作寬度支點(diǎn)彎矩,跨中彎矩 剪力計(jì)算剪力影響線2.鉸接懸臂板彎矩影響線剪力影響線3.懸臂板彎矩影響線剪力影響線 橫隔梁內(nèi)力計(jì)算橫隔梁在橫向上看做支承在多根主梁上的彈性支承連續(xù)梁,可以用偏心壓力法算得的影響線直接換算出橫隔梁內(nèi)力的影響線。在橋的縱向上,按杠桿原理法確定作用在一個(gè)橫隔梁上的車(chē)輛荷載值。第五章 懸臂梁將簡(jiǎn)支
22、梁的梁體加長(zhǎng)延伸,并越過(guò)支點(diǎn)就成為懸臂梁橋。 懸臂梁的力學(xué)特點(diǎn)懸臂使支點(diǎn)產(chǎn)生負(fù)彎矩,對(duì)跨中正彎矩產(chǎn)生有利的卸載作用。懸臂端在恒載、活載的作用下容易發(fā)生下?lián)?,特別是采用高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼絲作為預(yù)應(yīng)力材料的懸臂梁橋,其預(yù)應(yīng)力鋼絲松弛較大,對(duì)主梁提供的預(yù)應(yīng)力下降,會(huì)造成懸臂端凹折,行車(chē)舒適性則較差。懸臂梁橋一般為靜定結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)內(nèi)力不受溫度、混凝土收縮徐變和地基沉降等因素的影響。 懸臂梁橋適用場(chǎng)合由于懸臂梁能減小跨內(nèi)主梁彎矩,所以對(duì)于跨徑為4050m的橋梁,采用懸臂梁橋比采用簡(jiǎn)支梁橋經(jīng)濟(jì)合理。但是行車(chē)舒適性不如連續(xù)梁橋,鋼混懸臂梁會(huì)產(chǎn)生裂縫和因雨水侵蝕而降低使用年限,所以工程很少采用。第六章 連續(xù)梁橋力學(xué)
23、特點(diǎn)連續(xù)梁橋在恒、活載作用下跨中截面承受正彎矩,中間支點(diǎn)截面承受負(fù)彎矩,通常支點(diǎn)截面的負(fù)彎矩比跨中截面正彎矩大。作為超靜定結(jié)構(gòu),溫度變化、混凝土收縮徐變、基礎(chǔ)變位以及預(yù)加力等,均會(huì)使橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生次內(nèi)力。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋比鋼混連續(xù)梁橋具有更大的跨越能力,且變形和緩、伸縮縫少、剛度大、行車(chē)平穩(wěn)、超載能力大、養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)便。 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋適用范圍預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋適用于修建跨徑從30m到100多m的中等跨徑和大跨徑橋梁。 連續(xù)梁橋的橋跨布置根據(jù)連續(xù)梁橋的受力特點(diǎn),大、中跨徑的連續(xù)梁橋一般宜采用不等跨布置,但多于三跨的連續(xù)梁橋其中間跨一般采用等跨布置。邊跨長(zhǎng)度取中跨的0.8倍為宜;綜合考慮施工
24、和其他因素時(shí),邊跨取中跨的0.50.8倍。對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋宜取小值,以增加邊跨剛度,減小活載彎矩的變化幅度,減少預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)量。若采用過(guò)小的邊跨,會(huì)在邊跨支座上產(chǎn)生拉力,需要在橋臺(tái)上設(shè)置拉力支座或壓重。連續(xù)梁橋以三跨最為廣泛,一般不超過(guò)五跨。 連續(xù)梁橋的預(yù)應(yīng)力筋布置縱向預(yù)應(yīng)力筋為主筋,大跨度梁腹板內(nèi)常布置豎向預(yù)應(yīng)力筋,跨度較大的箱形梁頂板和懸臂板內(nèi)也常布置橫向預(yù)應(yīng)力筋。 縱向主筋布置方式 縱向主筋布置方式有連續(xù)配筋、分段配筋、逐段接長(zhǎng)力筋、體外布筋 橫向和豎向布筋的作用橫向預(yù)應(yīng)力可加強(qiáng)橋梁的橫向聯(lián)系,增加懸臂板的抗彎能力。豎向施加預(yù)應(yīng)力主要作用是提高截面的抗剪能力。 懸臂拼裝法過(guò)程(了
25、解) 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋力學(xué)特點(diǎn)上部結(jié)構(gòu)仍為連續(xù)梁橋特點(diǎn),但必須計(jì)入由于橋墩受力及混凝土收縮徐變、溫度變化引起的彈塑性變形對(duì)上部結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響。橋墩須有一定的柔度(一般采用柔性墩),使所受彎矩有所減少,但在墩梁結(jié)合處仍有剛架受力性質(zhì)。由活載引起的跨中正彎矩較連續(xù)梁小。梁內(nèi)軸向拉力和橋墩根部彎矩隨橋墩增高而減小。 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋適用范圍 當(dāng)設(shè)計(jì)跨徑超過(guò)100m時(shí),預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋可做為比選方案。第七章 支座的作用傳遞上部結(jié)構(gòu)的支承反力(包括恒載和活載引起的豎向力和水平力);保證結(jié)構(gòu)在荷載、溫度變化、混凝土收縮和徐變等因素作用下發(fā)生一定的變形,以使上、下部結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況符合機(jī)
26、構(gòu)的靜力計(jì)算圖示。 支座的類(lèi)型 按功能,分為固定支座和活動(dòng)支座。固定支座允許主梁截面自由轉(zhuǎn)動(dòng),但不能移動(dòng);活動(dòng)支座允許主梁在支撐處即能自由轉(zhuǎn)動(dòng)又能水平移動(dòng)。 按外形,分為板式支座、盆式支座和球形支座等。 按支座能否受拉、是否具有減震功能,分為普通支座、拉壓支座和減震支座等。 支座布置原則有利于墩臺(tái)傳遞縱向水平力。 板式橡膠支座工作原理利用橡膠的不均勻彈性壓縮實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角,利用其剪切變形實(shí)現(xiàn)水平位移。 板式橡膠支座使用方法板式橡膠支座一般無(wú)固定支座與活動(dòng)支座的區(qū)別,所有縱向水平力由各個(gè)支座按抗推剛度大小進(jìn)行分配。必要時(shí)也可采用高度不同的橡膠板來(lái)調(diào)節(jié)各支座傳遞的水平力和位移。圓板橡膠支座多用于彎橋,以
27、適應(yīng)結(jié)構(gòu)多向變形的需要。為了使橡膠支座受力均勻,在安裝時(shí)應(yīng)使梁底面和墩臺(tái)頂面清潔平整,安裝位置要正確。由于施工等原因在傾斜安裝時(shí),其坡度最大不能超過(guò)2%。 拉壓支座既承受壓力又抵抗壓力,通常出現(xiàn)在連續(xù)梁橋的短跨、斜橋、帶寬側(cè)面懸臂箱梁橋以及小半徑曲線橋上。比較精確,價(jià)格昂貴。 板式橡膠支座的設(shè)計(jì)步驟 確定支座平面尺寸:根據(jù)主梁尺寸假設(shè)支座平面尺寸;根據(jù)構(gòu)造規(guī)定確定加勁鋼板平面尺寸;驗(yàn)算支座壓應(yīng)力是否滿足設(shè)計(jì)要求;驗(yàn)算混凝土局部抗壓。 確定支座厚度:計(jì)算水平位移(由溫度、收縮徐變引起的水平位移和制動(dòng)力引起的水平位移組成);根據(jù)水平位移和剪切角限制,并考慮穩(wěn)定性,選取橡膠片厚度(橡膠片最小厚度2m
28、m);根據(jù)橡膠片厚度選擇加勁鋼板厚度(單層加勁鋼板厚度不小于2mm)驗(yàn)算支座偏轉(zhuǎn)情況:驗(yàn)算支座是否滿足豎向壓縮限制和不脫空要求。驗(yàn)算支座抗滑穩(wěn)定性:驗(yàn)算制動(dòng)力是否超出抗滑力限制。第八章 混凝土橋梁施工方法 橋梁施工中常采用現(xiàn)澆法(就地澆筑、模架逐孔澆筑)、吊機(jī)架梁法、懸臂施工法(懸臂澆筑、懸臂拼裝)和頂推法(單點(diǎn)頂推、多點(diǎn)頂推)。n懸臂施工法是從橋墩開(kāi)始,對(duì)稱地、不斷懸出接長(zhǎng)的施工方法。一般分為懸臂澆筑法和懸臂拼裝法。懸臂澆筑法是在橋墩兩側(cè)對(duì)稱逐段就地澆筑混凝土,待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后,張拉預(yù)應(yīng)力筋,移動(dòng)機(jī)具、模板繼續(xù)施工。懸臂拼裝法則是將預(yù)制節(jié)段塊件,從橋墩兩側(cè)依次對(duì)稱安裝節(jié)段,張拉預(yù)應(yīng)力筋
29、,使懸臂不斷接長(zhǎng),直至合攏。 頂推法主要工具為千斤頂和滑道。單點(diǎn)頂推適用于橋臺(tái)剛度大、梁體輕的施工條件。 支架的要求必須有足夠的強(qiáng)度和剛度,以保證就地澆筑的順利進(jìn)行。支架的基礎(chǔ)要可靠,構(gòu)件結(jié)合緊密并加入縱、橫向連接桿件,使支架成為整體。 梁段接縫的形式 懸臂拼裝時(shí),預(yù)制件接縫可采用濕接縫、膠接縫、半干接縫等形式。應(yīng)用最為廣泛是使用環(huán)氧樹(shù)脂等膠結(jié)材料的膠接縫,能消除水分對(duì)接頭的有害作用,提高耐久性,同時(shí)提高抗剪能力、整體剛度和不透水性。 頂推法施工特點(diǎn)頂推力遠(yuǎn)比梁體自重小,所以頂推設(shè)備輕型簡(jiǎn)便,不需大型吊運(yùn)機(jī)具。不影響橋下通航或行車(chē),對(duì)緊急施工、寒冷地區(qū)施工、架設(shè)場(chǎng)地受限制等特殊條件下,其優(yōu)點(diǎn)更
30、為明顯。僅需一套模板周轉(zhuǎn),節(jié)省材料,施工工廠化,易于質(zhì)量管理。施工安全干擾少。節(jié)約勞力,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,改善工作條件。第九章 拱橋的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):跨越能力較大耐久性好,要養(yǎng)護(hù)、維修費(fèi)用少外形美觀構(gòu)造較簡(jiǎn)單。缺點(diǎn):自重較大,水平推力大,要求龐大的墩、臺(tái)和良好地基施工工序多,需要的勞動(dòng)力多,建橋時(shí)間較長(zhǎng);隨著跨徑增大和橋高的提高,增大了拱橋的施工難度,提高了拱橋的總造價(jià)。在連續(xù)多孔的大、中橋梁中,為防止因一孔破壞而影響全橋的安全,需要采用較復(fù)雜的措施,或者設(shè)置單向推力墩,增加了造價(jià)上承式拱橋的建筑高度較高,使兩岸接線的工程量增大、橋面縱坡增大,既增加了造價(jià)又對(duì)行車(chē)不利。 拱橋分類(lèi)按主拱圈材料:圬工拱橋、
31、鋼筋混凝土拱橋、鋼管混凝土拱橋、鋼拱橋等。按拱上建筑形式:實(shí)腹式拱橋、空腹式拱橋。按拱軸線形式:圓弧線拱橋、拋物線拱橋、懸鏈線拱橋等。按橋面位置:上承式拱橋、下承式拱橋、中承式拱橋。按有無(wú)水平推力:有推力拱橋、無(wú)推力拱橋。按主拱靜力特點(diǎn):三鉸拱、兩鉸拱、無(wú)鉸拱。 拱橋的結(jié)構(gòu)體系及特點(diǎn)三鉸拱:外部靜定結(jié)構(gòu)。不會(huì)在拱內(nèi)產(chǎn)生附加內(nèi)力,無(wú)需考慮體系彈性變形對(duì)內(nèi)力的影響。但由于鉸的存在,使結(jié)構(gòu)復(fù)雜,施工較困難,維護(hù)費(fèi)用增大,而且減小了結(jié)構(gòu)的整體剛度,降低了抗震能力;同時(shí)由于拱的撓度曲線在拱頂鉸處有轉(zhuǎn)折,對(duì)行車(chē)不利。 兩鉸拱:外部一次超靜定結(jié)構(gòu)。整體剛度比三鉸拱大??蓽p小基礎(chǔ)位移,溫度變化、混凝土收縮和徐
32、變等引起的附加內(nèi)力。 無(wú)鉸拱:外部三次超靜定結(jié)構(gòu)。拱內(nèi)彎矩分布均勻,材料用量省。由于超靜定次數(shù)較高,溫度變化、材料收縮、結(jié)構(gòu)變形特別是墩臺(tái)位移會(huì)在拱內(nèi)產(chǎn)生較大的附加應(yīng)力。 主拱截面形式板拱橋、肋拱橋、雙曲拱橋、箱形拱橋、鋼管混凝土拱橋。 鋼管混凝土拱橋優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):抗壓強(qiáng)度和抗變形能力高; 鋼管本身相當(dāng)于混凝土外模板,剛度大,承載能力強(qiáng),重量輕;易于吊裝或轉(zhuǎn)體,施工難度降低。缺點(diǎn):陽(yáng)光照射下鋼管膨脹,容易造成鋼管與內(nèi)填混凝土之間出現(xiàn)脫空現(xiàn)象;泵送管內(nèi)混凝土也常出現(xiàn)不完全飽和情況,將引起拱圈受力不夠明確,降低安全度。 拱橋的矢跨比矢跨比是拱橋的一個(gè)特征數(shù)據(jù),它不但影響主拱圈內(nèi)力,還影響拱橋施工方法
33、的選擇,同時(shí)對(duì)拱橋的外形能否與周?chē)拔锵鄥f(xié)調(diào)也有很大關(guān)系。拱的恒載水平推力HG與垂直反力RG的比值,隨矢跨比的減小而增大。矢跨比減小,推力增加。 減小不平衡推力的措施:采用不同的矢跨比;采用不同的拱腳標(biāo)高;調(diào)整拱上建筑重力;采用不同類(lèi)型的拱跨結(jié)構(gòu)。 梁式腹孔的分類(lèi)與特點(diǎn)梁式腹孔結(jié)構(gòu)有簡(jiǎn)支、連續(xù)或框架式多種。(P204圖)簡(jiǎn)支腹孔受力明確。連續(xù)腹孔(橫鋪橋道板梁)主要用于肋拱橋??蚣芨箍自跈M橋向根據(jù)需要設(shè)置多片,每片間通過(guò)系梁形成整體。 含鋼率鋼管與混凝土面積之比稱為含鋼率,其值不宜小于5%,否則不能發(fā)揮剛滾混凝土弦桿的套箍作用,但也不宜大于10%,以免耗用過(guò)多的鋼材,造成浪費(fèi)。 拱橋的橫向聯(lián)系
34、為保證兩片拱肋的橫向剛度和穩(wěn)定性,一般須在兩片分離的拱肋間設(shè)置橫向聯(lián)系。橫向聯(lián)系可做成橫撐、對(duì)角撐或空格式構(gòu)造等形式。橫向連接在拱腳段的橫撐多做撐桁式K撐或X撐,以獲得更好的穩(wěn)定性,在橋面系以上則多采用直撐,K撐或H形撐。 拱橋的吊桿拱橋的吊桿分剛性吊桿和柔性吊桿兩類(lèi),剛性吊桿用鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土制作;柔性吊桿用冷軋粗鋼筋、高強(qiáng)鋼絲或鋼絞線等高強(qiáng)鋼材制作。 拱的合理拱軸線與拱上各種荷載的壓力線相吻合的拱軸線是合理拱軸線。拱軸線有圓弧線,拋物線、懸鏈線。其中懸鏈線應(yīng)用最為廣泛。 拱橋拱軸線的要求盡量減小截面彎矩,最大限度減小拉應(yīng)力。滿足施工階段的要求。外形美觀、施工簡(jiǎn)便。 拱軸系數(shù)共軸系數(shù)
35、m=拱腳處恒載集度gj/拱頂恒載集度gd 實(shí)腹式懸鏈線拱拱軸系數(shù)的確定方法:逐次逼近法。 彈性中心 彈性面積圖的重心。合理利用彈性中心可以使力法方程中的所有副系數(shù)為零。 拱的穩(wěn)定性演算拱的穩(wěn)定性演算包括:縱向穩(wěn)定性演算、橫向穩(wěn)定性演算。第十章 斜拉橋斜拉橋是由斜拉索、塔柱和主梁組成的組合體系橋梁。它是利用索塔引出的斜向拉索作為梁跨的彈性中間支撐,拉索的豎向分力使主梁受到一個(gè)向上的彈性支承反力,這樣可以降低梁跨的截面彎矩,減輕梁重,大大提高橋梁的跨越能力,此外,斜拉索的水平分力對(duì)主梁產(chǎn)生的軸向預(yù)壓力的作用可以增強(qiáng)主梁的抗裂性能,節(jié)約高強(qiáng)鋼材的用量。 斜拉橋分類(lèi)斜拉橋分為:剛斜拉橋、混凝土斜拉橋、結(jié)合梁斜拉橋、混合梁斜拉橋。 斜拉橋的結(jié)構(gòu)體系(除第三種其他每種的受力特點(diǎn)P242)漂浮體系半漂浮體系塔梁固結(jié)體系鋼構(gòu)體系 混凝土主梁常用截面形式P246(單索面+箱形 最易)第十一章 懸索橋懸索橋是以受拉主纜為主要承重構(gòu)件的
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