2.5第五章 連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算課件

第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算第一節(jié)連續(xù)梁橋的體系

與構(gòu)造特點一、體系特點由于支點負(fù)彎矩的卸載作用，跨中正彎矩大大減小，恒載、活載均有卸載作用由于彎矩圖面積的減小，跨越能力增大超靜定結(jié)構(gòu)，對基礎(chǔ)變形及溫差荷載較敏感行車條件好2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算二、構(gòu)造特點1、跨徑布置布置原則：減小彎矩、增加剛度、方便施工、 美觀要求不等跨布置——大部分大跨度連續(xù)梁 邊跨為0.5~0.8中跨等跨布置——中小跨度連續(xù)梁短邊跨布置——特殊使用要求2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2、截面形式板式截面——實用于小跨徑連續(xù)梁肋梁式——適合于吊裝箱形截面——適合于節(jié)段施工其它2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算3、梁高——與跨徑、施工方法有關(guān)等高度梁——實用于中、小跨徑連續(xù)梁，一 般跨徑在50~60米以下變高度梁——實用于大跨徑連續(xù)梁，100米 以上，90%為變高度連續(xù)梁2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算4、腹板及頂、底板厚度頂板——滿足橫向抗彎及縱向抗壓要求 一般采用等厚度，主要由橫向抗 彎控制腹板——主要承擔(dān)剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力 一般采用變厚度腹板，靠近跨中 處受構(gòu)造要求控制，靠近支點 處受主拉應(yīng)力控制，需加厚。2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算底板——滿足縱向抗壓要求 一般采用變厚度，跨中主要受 構(gòu)造要求控制，支點主要受縱向 壓應(yīng)力控制，需加厚橫隔板——一般在支點截面設(shè)置橫隔板2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算5、配筋特點縱向鋼筋懸臂施工階段配筋主筋沒有下彎時布置在腹板加掖中需下彎時平彎至腹板位置一般在錨固前豎彎，以抵抗剪力連續(xù)梁后期配筋各跨跨中底板配置連續(xù)束2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算頂板——配制橫向鋼筋或 橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋腹板——下彎的縱向鋼筋 需要時布置豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算第二節(jié)連續(xù)梁橋常用施工方法一、滿堂支架現(xiàn)澆二、簡支變連續(xù)三、逐跨施工——現(xiàn)澆、拼裝四、頂推施工五、懸臂施工——現(xiàn)澆、拼裝2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算第三節(jié)連續(xù)梁橋內(nèi)力計算一、恒載內(nèi)力 必須考慮施工過程中的體系轉(zhuǎn)換，不同的荷載作用在不同的體系上1、滿堂支架現(xiàn)澆施工所有恒載直接作用在連續(xù)梁上2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2、簡支變連續(xù)施工一期恒載作用在簡支梁上，二期恒載作用在連續(xù)梁上2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算3、逐跨施工 主梁自重內(nèi)力圖，應(yīng)由各施工階段時的自重內(nèi)力圖迭加而成2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算4、頂推施工頂推過程中，梁體內(nèi)力不斷發(fā)生改變，梁段各截面在經(jīng)過支點時要承受負(fù)彎矩，在經(jīng)過跨中區(qū)段時產(chǎn)生正彎矩施工階段的內(nèi)力狀態(tài)與使用階段的內(nèi)力狀態(tài)不一致配筋必須滿足施工階段內(nèi)力包絡(luò)圖2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算主梁最大正彎矩發(fā)生在導(dǎo)梁剛頂出支點外時2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算最大負(fù)彎矩——與導(dǎo)梁剛度及重量有關(guān)導(dǎo)梁剛接近前方支點剛通過前方支點2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算5、平衡懸臂施工分清荷載作用的結(jié)構(gòu)體現(xiàn)約束條件的轉(zhuǎn)換主梁自重內(nèi)力圖，應(yīng)由各施工階段時的自重內(nèi)力圖迭加而成2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算二、活載內(nèi)力1、縱向——某些截面可能出現(xiàn)正負(fù)最不利 彎矩，必須用影響線加載2、橫向箱梁——專門分析多梁式——橫向分布系數(shù)計算，等剛度法2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算三、超靜定次內(nèi)力計算1、產(chǎn)生原因——結(jié)構(gòu)因各種原因產(chǎn)生變形，在多余約束處將產(chǎn)生約束力，從而引起結(jié)構(gòu)附加內(nèi)力(或稱二次力)2、連續(xù)梁產(chǎn)生次內(nèi)力的外界原因預(yù)應(yīng)力墩臺基礎(chǔ)沉降溫度變形徐變與收縮2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算四、變形計算必須考慮施工過程中的體系轉(zhuǎn)換，不同的荷載作用在不同的體系上根據(jù)恒載及活載變形設(shè)置預(yù)拱度——大跨徑時必須專門研究——大跨徑橋梁施工控制預(yù)拱度設(shè)置原則： 某節(jié)點預(yù)拱度=－（所有在該節(jié)點出現(xiàn)后的荷載或體系轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的位移）2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算第四節(jié)預(yù)應(yīng)力次內(nèi)力計算預(yù)應(yīng)力初彎矩：

預(yù)應(yīng)力次彎矩：總預(yù)矩：2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算壓力線：簡支梁壓力線與預(yù)應(yīng)力筋位置重合連續(xù)梁壓力線與預(yù)應(yīng)力筋位置相差2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算一、用力法解預(yù)加力次力矩1、直線配筋2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算力法方程變位系數(shù)贅余力總預(yù)矩壓力線位置2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2、曲線配筋梁端無偏心矩時2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算梁端有偏心矩時2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算3、局部配筋局部直線配筋2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算局部曲線配筋2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算4、變截面梁曲線配筋2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算二、線性轉(zhuǎn)換與吻合束1、線性轉(zhuǎn)換 只要保持束筋在超靜定梁中的兩端位置不變，保持束筋在跨內(nèi)的形狀不變，而只改變束筋在中間支點上的偏心距，則梁內(nèi)的混凝土壓力線不變，總預(yù)矩不變2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算

改變e在支點B所增加(或減少)的初預(yù)矩值，與預(yù)加力次力矩的變化值相等，而且兩者圖形都是線性分布，因此正好抵消2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2、吻合索 調(diào)整預(yù)應(yīng)力束筋在中間支點的位置，使預(yù)應(yīng)力筋重心線線性轉(zhuǎn)換至壓力線位置上，預(yù)加力的總預(yù)矩不變，而次力矩為零。 次力矩為零時的配束稱吻合索2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算

多跨連續(xù)梁在任意荷載作用下

結(jié)論： 按外荷載彎矩圖形狀布置預(yù)應(yīng)力束及為吻合束 吻合束有任意多條2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算三、等效荷載法求解總預(yù)矩

把預(yù)應(yīng)力束筋和混凝土視為相互獨立的脫離體，預(yù)加力對混凝土的作用可以用等效荷載代替2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算1、在梁端部軸向力豎向力力矩2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2、在梁內(nèi)部初預(yù)矩圖為曲線時產(chǎn)生均布荷載初預(yù)矩圖成折線時產(chǎn)生集中力2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算3、初預(yù)矩與總預(yù)矩將等效荷載作用在基本結(jié)構(gòu)上可得初預(yù)矩將等效荷載直接作用在連續(xù)梁上可得總預(yù)矩如果等效荷載直接作用在連續(xù)梁上支反力等于0，此時為吻合束只有改變預(yù)應(yīng)力束曲率半徑或梁端高度才能改變總預(yù)矩2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算第五節(jié)徐變、收縮次內(nèi)力計算一、徐變、收縮理論收縮——與荷載無關(guān)徐變——與荷載有關(guān)收縮、徐變與材料、配合比、溫度、濕度、截面形式、護(hù)條件、混凝土齡期有關(guān)2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算1、混凝土變形過程收縮彈性變形回復(fù)彈性變形滯后彈性變形屈服應(yīng)變2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2、收縮徐變的影響

結(jié)構(gòu)在受壓區(qū)的徐變和收縮會增大撓度；徐變會增大偏壓柱的彎曲，由此增大初始偏心，降低其承載能力；預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中，徐變和收縮會導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力的損失；徐變將導(dǎo)致截面上應(yīng)力重分布。對于超靜定結(jié)構(gòu)，混凝土徐變將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布，即引起結(jié)構(gòu)的徐變次內(nèi)力?；炷潦湛s會使較厚構(gòu)件的表面開裂2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算3、線性徐變當(dāng)混凝土棱柱體在持續(xù)應(yīng)力不大與0.5Ra時，徐變變形與初始彈性變形成線性比例關(guān)系徐變系數(shù)——徐變與彈性應(yīng)變之比2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算二、徐變、收縮量計算表達(dá)1、實驗擬合曲線法 建立一個公式，參數(shù)通過查表計算， 各國參數(shù)取法不相同，常用公式有：CEB—FIP1970年公式聯(lián)邦德國規(guī)范1979年公式國際預(yù)應(yīng)力協(xié)會（FIP）1978年公式——我國采用的公式2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2、徐變系數(shù)數(shù)學(xué)模型1）基本曲線——Dinshinger公式

徐變在加載時刻有急變在加載初期徐變較大隨時間增長逐漸趨于穩(wěn)定2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2）徐變系數(shù)與加載齡期的關(guān)系老化理論不同加載齡期

的混凝土徐變曲線在任意時刻t(t>

)，徐變增長率都相同隨著加載齡期的增大，徐變系數(shù)將不斷減小，當(dāng)加載齡期足夠長時徐變系數(shù)為零該理論較符合新混凝土的特性2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算將Dinshinger公式應(yīng)用與老化理論2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算先天理論不同加載齡期的混凝土徐變增長規(guī)律都一樣混凝土的徐變終極值不因加載齡期不同而異，而是一個常值該理論較符合加載齡期長的混凝土的特性2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算混合理論對新混凝土采用老化理論，對加載齡期長的混凝土采用先天理論2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算三、結(jié)構(gòu)因混凝土徐變引起的變形計算1、基本假定不考慮鋼筋對混凝土徐變的約束作用混凝土彈性模量為常數(shù)線性徐變理論2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2、應(yīng)力不變條件下的徐變變形計算應(yīng)力應(yīng)變公式變形計算公式2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算靜定結(jié)構(gòu)可以滿足應(yīng)力不變的條件一次落架結(jié)構(gòu)可以直接按該式計算分段施工結(jié)構(gòu)要考慮各節(jié)段應(yīng)力是分多次在不同的齡期施加的2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算3、應(yīng)力變化條件下的徐變變形計算1）應(yīng)力應(yīng)變公式

時刻的應(yīng)力增量在t時刻的應(yīng)變從

0

時刻到t時刻的總應(yīng)變2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2）時效系數(shù)利用中值定理計算應(yīng)力增量引起的徐變時效系數(shù)從

0

時刻到t時刻的總應(yīng)變2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算3）松弛系數(shù)——通過實驗計算時效系數(shù)松弛實驗松弛系數(shù)通過實驗數(shù)據(jù)擬合令2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算近似擬合松弛系數(shù)令折算系數(shù)換算彈性模量徐變應(yīng)力增量2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算4）變形計算公式2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算5）微分變形計算公式應(yīng)力應(yīng)變微分關(guān)系dt時段內(nèi)的微變形2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算四、結(jié)構(gòu)因混凝土徐變引起的次內(nèi)力計算計算變形時次內(nèi)力為未知數(shù)，必須通過變形協(xié)調(diào)條件計算計算有兩種思路：微分平衡、積分平衡2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算1、微分平衡法（Dinshinger法）1）微分平衡方程贅余力方向上2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算微分平衡方程2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算徐變穩(wěn)定力2）簡支變連續(xù)按老化理論解微分方程得：2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算徐變穩(wěn)定力3）其它施工方法按老化理論解微分方程得：2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算4）一次落架施工解微分方程得：

一次落架施工連續(xù)梁徐變次內(nèi)力為零2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算5）各跨齡期不同時2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算按老化理論

以梁段②的時間為基準(zhǔn)t'，則梁段①加載時間歷程為t=t'+

1令2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算解得：2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算解得：6）多跨連續(xù)梁2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算7）預(yù)應(yīng)力等效荷載徐變次內(nèi)力 由于徐變損失，預(yù)加力隨著時間變化，引用平均有效系數(shù)C C=Pe/PpPe

徐變損失后預(yù)應(yīng)力鋼筋的平均拉力；Pp

徐變損失前預(yù)應(yīng)力鋼筋的平均拉力2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2、換算彈性模量法(Trost-Bazant法)1）平衡方程贅余力方向上2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2）一次落架時2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算3）各跨齡期不同時2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算4）多跨連續(xù)梁2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算五、結(jié)構(gòu)因混凝土收縮引起的次內(nèi)力計算1、收縮變化規(guī)律假設(shè)混凝土收縮規(guī)律與徐變相同收縮終極值2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2、微分平衡法（Dinshinger法）位移微分公式收縮產(chǎn)生的彈性應(yīng)變增量收縮應(yīng)變增量收縮產(chǎn)生的應(yīng)力狀態(tài)的徐變增量，初始應(yīng)力為0位移微分平衡方程2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算3、換算彈性模量法位移公式收縮應(yīng)變收縮產(chǎn)生的彈性變形與徐變變形位移平衡方程：收縮產(chǎn)生的徐變次內(nèi)力收縮產(chǎn)生的彈性次內(nèi)力2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算第六節(jié)基礎(chǔ)沉降引起的次內(nèi)力計算一、沉降規(guī)律假定沉降規(guī)律與徐變相同沉降終極值沉降速度系數(shù)2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算二、變形計算公式變形過程 瞬時沉降長期沉降（沉降+徐變）瞬時沉降彈性及徐變變形沉降徐變增量變形沉降彈性增量變形后期沉降自身變形三、力法方程2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算墩臺基礎(chǔ)沉降規(guī)律與徐變變化規(guī)律相似時墩臺基礎(chǔ)沉降瞬時完成時徐變使墩臺基礎(chǔ)沉降的次內(nèi)力減小2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算連續(xù)梁內(nèi)力調(diào)整措施最好的辦法是在成橋后壓重通過支承反力的調(diào)整將被徐變釋放2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算第七節(jié)溫度應(yīng)力計算一、溫度變化對結(jié)構(gòu)的影響產(chǎn)生的原因：常年溫差、日照、砼水化熱常年溫差：構(gòu)件的伸長、縮短； 連續(xù)梁——設(shè)伸縮縫 拱橋、剛構(gòu)橋——結(jié)構(gòu)次內(nèi)力日照溫差：構(gòu)件彎曲——結(jié)構(gòu)次內(nèi)力； 線性溫度場——次內(nèi)力 非線性溫度場——次內(nèi)力、自應(yīng)力2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算線性溫度梯度對結(jié)構(gòu)的影響非線性溫度梯度對結(jié)構(gòu)的影響2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算溫度梯度場2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算二、自應(yīng)力計算溫差應(yīng)變

T(y)=

T(y)平截面假定

a(y)=

0+

y溫差自應(yīng)變

(y)=

T(y)-

a(y)=

T(y)-(

0+

y)溫差自應(yīng)力

s0(y)=E

(y)=E{

T(y)-(

0+

y)}2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算截面內(nèi)水平力平衡求解得截面內(nèi)力矩平衡2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算三、溫度次應(yīng)力計算力法方程

11x1T＋

1T＝0溫度次力矩溫差次應(yīng)力2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算四、我國公路橋梁規(guī)范中規(guī)定的溫度場橋面板升溫5度——偏不安全我國鐵路橋梁規(guī)范中規(guī)定的溫度場2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算英國橋梁規(guī)范中規(guī)定的溫度場2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算第八節(jié)連續(xù)梁示例一、簡支變連續(xù)施工連續(xù)梁橋 美國SidneyLanierBridge引橋 跨徑：120-foot，180-foot

截面：T梁，梁高90inches 預(yù)應(yīng)力：裸梁采用先張法預(yù)應(yīng)力 二期恒載采用鋼絞線12股 連接采用粗鋼筋2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算主梁預(yù)制2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算主梁吊裝——梁重116噸2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算后期預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章連續(xù)梁橋的設(shè)計與計算2.5第五章