橋梁工程第十二章

第十二章組合體系橋2011-071南京工業(yè)大學土木工程學院交通工程系

組合體系橋——利用拱橋造型美觀和造價低、連續(xù)梁受力合理和施工方法成熟、連續(xù)剛構(gòu)節(jié)省大型支座、懸索橋和斜拉橋跨越能力大等顯著特點，充分發(fā)揮被組合的基本體系橋的特點及組合作用，使得組合后的橋梁在力學性能、材料和造價指標、施工和養(yǎng)護、橋梁造型等諸多方面優(yōu)于同等設計條件的單一結(jié)構(gòu)體系橋。2011-072南京工業(yè)大學土木工程學院交通工程系12.1預應力混凝土梁拱組合體系橋

（系桿拱橋）12.1.1概述1、組成——拱肋、吊桿（或立柱）、加勁梁、橋面系等。拱肋與加勁梁剛性連接，主要承重構(gòu)件。拱肋承受軸向壓力和彎矩；加勁梁承擔拱肋傳來的拉力，同時也承受彎矩。2、結(jié)構(gòu)圖式——簡支梁拱、懸臂梁拱、連續(xù)梁拱組合體系橋。3、按照橋面的位置分類——上承式、下承式、中承式。4、按拱肋與加勁梁的相對抗彎剛度大小分類——柔梁剛拱（也稱柔性系桿剛性拱）、柔拱剛梁（也稱剛性系桿柔性拱）、剛梁剛拱（也稱剛性系桿剛性拱）。

2011-073南京工業(yè)大學土木工程學院交通工程系（1）柔梁剛拱——當拱的剛度遠遠大于梁的剛度時，梁可視為僅承受軸向拉力的桿件。（2）柔拱剛梁組合體系橋（或稱朗格梁）——當拱的剛度遠遠小于梁的剛度時，拱肋可視為僅承受軸向壓力的柔性拱肋。由于梁的抗拉和抗彎能力大，施工中可以充分利用這種特性，使施工方便簡單，同時，橋梁立面形狀重心下移而使人產(chǎn)生穩(wěn)定感和安全感，造型輕巧美觀，視野開闊，適用于建造城市橋梁和跨線跨河橋梁。2011-074南京工業(yè)大學土木工程學院交通工程系（3）剛梁剛拱組合體系橋——當梁與拱的剛度介于上述兩者之間，即設置分離式加勁梁的情況時，彎矩由梁和拱按剛度分擔。拱肋和梁受力較均勻，兩者的尺寸可作適當比例的配合，使之外形協(xié)調(diào)美觀，而且不致使預應力筋過分集中于梁，克服了預應力筋布置的困難。2011-075南京工業(yè)大學土木工程學院交通工程系5、優(yōu)點：能充分發(fā)揮混凝土受壓性能、造價低廉。以梁式橋為外部條件，拱的水平推力由梁承擔，克服了拱橋?qū)Φ鼗蟾叩娜秉c。橋型合理、施工方便、造價較低，以及造型輕巧美觀、變化多樣。2011-076南京工業(yè)大學土木工程學院交通工程系12.1.2簡支梁拱組合體系橋根據(jù)內(nèi)力包絡圖，在簡支梁上設置加強拱，梁端結(jié)點剛接，其間布置吊桿，即形成簡支梁拱組合體系橋。僅用于下承式。

2011-077南京工業(yè)大學土木工程學院交通工程系受力特點：簡支剛梁剛拱組合體系橋，外部為靜定結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為高次超靜定結(jié)構(gòu)，主要承重構(gòu)件除拱肋外，還有加勁縱梁，它與橫梁組成平面框架，由吊桿上下聯(lián)系以達到共同受力的目的。

適用跨徑：簡支梁拱組合體系橋的跨度遠大于簡支梁，一般經(jīng)濟適用跨徑在40～120m范圍內(nèi)，實用跨徑已超過100m。2011-078南京工業(yè)大學土木工程學院交通工程系12.1.3懸臂梁拱組合體系橋預應力混凝土單懸臂梁拱組合體系橋，上弦為加勁梁，承擔拉力和局部彎矩，下弦為拱，承受壓彎作用，立柱主要傳遞軸力。加勁梁中配置的預應力束大部分是直束，可以減少摩阻損失，提高預應力束效率。僅適用于上承式。

2011-079南京工業(yè)大學土木工程學院交通工程系受力特點：屬外部靜定結(jié)構(gòu)，混凝土徐變和張拉預應力時支座不會產(chǎn)生附加反力。經(jīng)濟跨徑——40～80m。缺點——活載作用下懸臂梁的撓度線與簡支梁間的線型不連續(xù)，由于轉(zhuǎn)折點存在容易跳車，特別是預拱度不足的情況，懸臂端局部彎折下?lián)?，使這種跳動加劇，會造成行人的不安全感。2011-0710南京工業(yè)大學土木工程學院交通工程系12.1.4連續(xù)梁拱組合體系橋2011-0711南京工業(yè)大學土木工程學院交通工程系連續(xù)梁拱組合體系橋——以連續(xù)梁為基體，采用拱來加強，分擔梁的彎矩，梁內(nèi)配置縱向預應力筋，以平衡拱對梁產(chǎn)生的水平力，在邊跨拱肋與中跨拱肋交點處，在拱座位置上兩者水平力基本上處于平衡，其微小差量由中間支座摩阻力承擔，當不設支座時由柔性墩承擔。剪力主要由拱軸力的垂直分力承擔，一般情況下，剪力不再控制斷面設計。體系分類——上承式、中承式、下承式。2011-0712南京工業(yè)大學土木工程學院交通工程系1、上承式連續(xù)梁拱組合體系橋力學特點——加勁梁承擔拉力及局部彎矩，拱肋承擔軸壓力及彎矩，立柱主要傳遞壓力，剪力主要由拱肋軸力的垂直分力承擔，空腹范圍內(nèi)加勁縱梁產(chǎn)生的拉力與拱內(nèi)水平分力組成力矩，平衡截面內(nèi)的連續(xù)梁彎矩，同時，連續(xù)梁中墩附近的高度依靠拱來加大，使跨中彎矩減小，中墩處負彎矩產(chǎn)生的梁內(nèi)拉力由預應力平衡。經(jīng)濟跨徑——50～120m。適用情況——對于橋下有凈空要求,橋面標高又受限制的情況，可能不適宜采用此種體系橋。2011-0713南京工業(yè)大學土木工程學院交通工程系2．中承式連續(xù)梁拱組合體系橋力學特點——在負彎矩區(qū)用橋面以下兩組主拱腿來加強，在橋面以上正彎矩區(qū)用一組拱肋來加強，連續(xù)剛梁不僅承擔彎矩與剪力，而且還需以軸向拉力來平衡拱的推力。經(jīng)濟跨徑——60～250m。優(yōu)點——中承式連續(xù)梁拱組合體系橋結(jié)構(gòu)布置合理，造型美觀，施工方便，是采用較多的一種橋梁形式。2011-0714南京工業(yè)大學土木工程學院交通工程系3．下承式連續(xù)梁拱組合體系橋力學特點——梁拱的彎矩按剛度分配,通過拱的加強,顯著地減小了中跨主梁的彎矩,使得加勁梁的建筑高度可以大幅度減小，兩個邊跨由于受到中孔拱的剛度影響，減少了正彎矩的負擔，擴大了負彎矩的區(qū)域，有利于配置預應力束。經(jīng)濟跨徑——40～120m適用情況——對橋下凈空要求大，不宜建造中承式連續(xù)梁拱組合體系橋的情況。2011-0715南京工業(yè)大學土木工程學院交通工程系12.2部分斜拉橋部分斜拉橋是一種介于連續(xù)梁與斜拉橋之間的新型橋梁，屬于梁與斜拉索組合體系。

漳州戰(zhàn)備大橋2001-102011-0716南京工業(yè)大學土木工程學院交通工程系12.2.1部分斜拉橋結(jié)構(gòu)形式及構(gòu)造特點1、組成——塔、梁、索。2、顯著特點——塔的高度較矮、主梁剛度大、斜拉索布置較為集中等。3、塔高——一般采用主跨的1/8～1/12倍，相當于斜拉橋塔高的1/2～1/3。由于塔的高度較矮，拉索傾角也較小。2011-0717南京工業(yè)大學土木工程學院交通工程系4、梁高——一般宜采用變高度截面，跨中梁高一般在（1/54～1/69）L0之間，是同跨徑斜拉橋梁高的2～2.5倍；塔墩處主梁根部梁高一般在（1/32～1/39）L0之間。在特殊情況下，主梁亦可采用等高度梁，此時，梁高與跨度之比可采用1/35～1/45。5、跨度比——在橋跨布置上，主邊跨跨度比例更接近連續(xù)梁，一般在0.42～0.62之間；6、結(jié)構(gòu)體系——（1）塔梁固結(jié)并在梁底設支座；（2）塔墩固結(jié)并塔梁分離；（3）塔梁墩固結(jié)。2011-0718南京工業(yè)大學土木工程學院交通工程系12.2.2部分斜拉橋的力學特點與連續(xù)梁橋相比，由于斜拉索的存在，~的主梁荷載彎矩遠比同跨連續(xù)梁小，同時還要承受拉索傳來的壓力。~由于拉索較少，主梁主要承受彎矩，同時，因斜拉索傾角較小，主梁能獲得較大壓力，因此，斜拉索主要起到體外預應力束、降低一般剛構(gòu)橋或連續(xù)梁橋支點梁高的作用，即加固主梁的作用。~的斜拉索應力變化幅度較一般斜拉橋小，可以不考慮疲勞問題，因此可以采用較高的張拉應力。2011-0719南京工業(yè)大學土木工程學院交通工程系12.2.3部分斜拉橋其他特點及適用性與連續(xù)梁相比，部分斜拉橋跨越能力較大，當中支點梁高相同時，部分斜拉橋跨度可比連續(xù)梁橋大1倍以上；對大跨度橋梁而言，相同跨度的部分斜拉橋比連續(xù)梁橋經(jīng)濟。優(yōu)點——塔的高度較矮，塔身結(jié)構(gòu)簡單，施工方便；斜拉索可采用較高張拉應力；主梁抗彎剛度大，可采用梁式橋施工方法，而無需象斜拉橋那樣采用大型牽索掛籃，極大地方便了施工；結(jié)構(gòu)整體剛度大，變形小。適宜跨度——100～300m,若主梁采用鋼與混凝土結(jié)構(gòu)，跨徑有望突破400m。2011-0720南京工業(yè)大學土木工程學院交通工程系海南省洋浦海灣大橋2011-0721南京工業(yè)大學土木工程學院交通工程系12.3剛構(gòu)—連續(xù)組合梁橋連續(xù)剛構(gòu)橋——是墩梁固結(jié)的連續(xù)結(jié)構(gòu)，利用高墩的柔性來適應結(jié)構(gòu)由預加力、混凝土收縮及徐變作用等引起的位移，減少由這些作用引起的結(jié)構(gòu)次內(nèi)力。剛構(gòu)-連續(xù)組合梁橋——在連續(xù)剛構(gòu)橋的某些剛度較大的矮墩上布置活動支座，釋放位移，就成為了~。2011-0722南京工業(yè)大學土木工程學院交通工程系山東東明黃河公路大橋竣工于1993年10月，大橋全長4142米，橋?qū)?8.5米是山東省最長的公路橋，享有“齊魯?shù)谝粯颉钡拿婪Q。江澤民總書記于1993年5月24日為大橋親筆題寫了橋名，它是萬里黃河入魯?shù)牡谝徽尽?011-0723南京工業(yè)大學土木工程學院交通工程系12.3.1剛構(gòu)—連續(xù)組合梁橋構(gòu)造特點1、構(gòu)造上分類：（1）帶鉸的剛構(gòu)—連續(xù)組合梁橋——在主跨中設鉸、其余各跨梁連續(xù)；（2）剛構(gòu)—連續(xù)組合梁橋——全聯(lián)梁不設鉸。2、上部結(jié)構(gòu)：通常采用變高度箱形截面，截面尺寸擬定原則與連續(xù)梁橋及連續(xù)剛構(gòu)橋相似。3、橋墩型式：板式墩、雙薄壁墩、V形墩。2011-0724南京工業(yè)大學土木工程學院交通工程系12.3.2剛構(gòu)—連續(xù)組合梁橋的力學特性受力方面~上部結(jié)構(gòu)具有連續(xù)梁特點，內(nèi)力與連續(xù)梁橋較為接近；但在墩梁結(jié)合處仍有剛構(gòu)受力特點，負彎矩比連續(xù)梁大些。橋跨結(jié)構(gòu)應考慮混凝土收縮及徐變作用、溫度作用等引起的次內(nèi)力。在~中，墩梁固結(jié)的橋墩高度對結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移影響較大。當橋墩較高時，橋墩的剛度減小，使主梁跨中截面的正彎矩、支點截面的負彎矩較接近相同跨徑的連續(xù)梁橋的彎矩，溫度作用產(chǎn)生的次內(nèi)力較小；相反，當橋墩較矮時，由于墩的剛度較大，跨中截面的正彎矩將減小，支點截面的負彎矩將增大，溫度作用產(chǎn)生的次內(nèi)力也較大。2011-0725南京工業(yè)大學土木工程學院交通工程系12.3.3剛構(gòu)—連續(xù)組合梁橋其它特點及適用性1、特點——剛構(gòu)—連續(xù)組合梁橋具有連續(xù)體系梁橋伸縮縫少、行車平順等特點，有利于高速行車。與連續(xù)梁比，剛構(gòu)—連續(xù)組合梁橋減少了造價較高的大噸位橋梁支座數(shù)量，減少了支座養(yǎng)護和更換的工作量，降低了使用期的維護費用；與連續(xù)剛構(gòu)比，剛構(gòu)—連續(xù)組合梁橋能有效地防止剛構(gòu)過長而引起溫度作用次內(nèi)力過大的問題。2、適用性——通常適合于橋墩高度相差較大的情況。對于地勢較平坦的大跨徑、低矮、長聯(lián)的橋梁，也可采用，但應采用變換橋墩剛度的方法，增加連續(xù)剛構(gòu)部分橋墩的柔度。2011-0726南京工業(yè)大學土木工程學院交通工程系12.4其他組合體系橋簡介12.4.1桁架拱橋（又稱拱形桁架橋）1、組成——上部結(jié)構(gòu)一般是由桁架拱片、橫向聯(lián)結(jié)系和橋面三部分組成。桁架拱片是桁架拱橋的主要承重結(jié)構(gòu)，由上弦桿、腹桿、下弦桿和拱頂實腹段組成，下弦桿為拱形，上弦桿一般與橋道結(jié)構(gòu)組合成一整體而共同工作。在跨中部分，因上、下弦桿很靠近而做成實腹段。2、材料——鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或預應力混凝土結(jié)構(gòu)。2011-0727南京工業(yè)大學土木工程學院交通工程系3、力學特點——具有桁架和拱的受力特點。拱形結(jié)構(gòu)的水平推力大大減少了跨間彎矩，同時，利用拱上結(jié)構(gòu)與拱圈形成桁架，使之整體受力，能充分發(fā)揮各部分構(gòu)件的作用。2011-0728南京工業(yè)大學土木工程學院交通工程系4、優(yōu)點——結(jié)構(gòu)受力合理、整體性強、節(jié)省材料、自重較輕等特點，同時，橋梁大部分構(gòu)件是預制安裝的，施工工序少，吊裝能力適應性強，工期較短。5、缺點——拱腳有推力，對地基要求較高；構(gòu)件纖細，施工和運輸均須仔細小心；模板較復雜；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的節(jié)點處、拉桿及實腹段下緣出現(xiàn)裂縫。預應力混凝土結(jié)構(gòu)的節(jié)點構(gòu)造復雜。6、適用情況——通常只適用于跨度不大的城市橋梁或次等級公路，給人們提供另一種橋梁景觀。2011-0729南京工業(yè)大學土木工程學院交通工程系12.4.2剛架拱橋

1、組成——剛架拱片、橫系梁、橋面系。剛架拱片是剛架拱橋的主要承重結(jié)構(gòu)，一般由跨中實腹段的主梁、空腹段的次梁、主拱腿，（主斜撐）、次拱腿（斜撐）等構(gòu)成?？傮w布置型式主要與橋梁跨徑、荷載大小等有關。2011-0730南京工業(yè)大學土木工程學院交通工程系2、特點——結(jié)構(gòu)為多次超靜定，