《混凝土斜彎梁橋》課件

混凝土斜彎梁橋斜彎梁橋是橋梁結(jié)構(gòu)中的一種特殊形式，它能夠適應(yīng)復(fù)雜地形，實現(xiàn)橋梁的優(yōu)美曲線。在現(xiàn)代建筑中，混凝土斜彎梁橋因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和美觀性而受到廣泛應(yīng)用。課程目標(biāo)了解斜彎梁橋理解斜彎梁橋的概念、特點(diǎn)、分類及應(yīng)用場景。掌握設(shè)計方法熟悉斜彎梁橋的荷載分析、截面設(shè)計、配筋方法和受力驗算。學(xué)習(xí)施工技術(shù)了解斜彎梁橋的預(yù)制梁安裝、變截面段施工和質(zhì)量控制措施。分析案例通過典型工程案例，深入理解斜彎梁橋的設(shè)計和施工實踐。斜彎梁橋概述斜彎梁橋是一種新型橋梁結(jié)構(gòu)形式。這種橋梁的橋梁主梁呈斜彎曲形狀，能夠有效地適應(yīng)地形變化，減少橋梁的占地面積。斜彎梁橋的跨度一般小于100米，多用于城市道路、高速公路和鐵路等工程。斜彎梁橋的設(shè)計和施工較為復(fù)雜，需要考慮梁體的受力特點(diǎn)、材料的特性、施工工藝等因素。斜彎梁橋特點(diǎn)結(jié)構(gòu)優(yōu)美與傳統(tǒng)的直線橋相比，斜彎梁橋具有更加優(yōu)美的曲線，在視覺上更加和諧，更能融入周圍環(huán)境。通行效率高斜彎梁橋可以有效地減少車輛轉(zhuǎn)彎半徑，提高車輛通行效率。景觀效果好斜彎梁橋的曲線設(shè)計可以創(chuàng)造出更加豐富多樣的景觀效果，為城市增添美感。結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定斜彎梁橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計更加合理，能夠更好地承受各種荷載，確保結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定。斜彎梁橋分類按梁體截面形式分類常見的截面形式有矩形截面、箱形截面和T形截面。矩形截面結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，但承載能力有限。箱形截面承載能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好，但施工難度較大。T形截面兼具矩形截面和箱形截面的優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用最廣泛的截面形式。按梁體布置形式分類主要有單梁式、雙梁式和多梁式。單梁式結(jié)構(gòu)簡單，但承載能力有限。雙梁式承載能力強(qiáng)，但施工難度較大。多梁式承載能力更強(qiáng)，但造價較高。荷載作用分析斜彎梁橋承受多種荷載，包括自重、交通荷載、風(fēng)荷載、地震荷載和溫度荷載等。其中交通荷載是主要荷載，它會影響橋梁的結(jié)構(gòu)安全。因此，在設(shè)計斜彎梁橋時，需要對各種荷載進(jìn)行分析和計算，以確保橋梁的結(jié)構(gòu)安全可靠。交通荷載通常由車輛荷載、行人荷載和特殊荷載組成。車輛荷載根據(jù)車輛類型、軸重和軸距進(jìn)行計算，行人荷載根據(jù)行人密度進(jìn)行計算，特殊荷載根據(jù)具體情況進(jìn)行考慮。截面設(shè)計確定截面形狀根據(jù)橋梁荷載、跨徑、結(jié)構(gòu)形式等因素，選擇合適的截面形狀，如矩形、T形、箱形等，并確定其尺寸。計算截面面積根據(jù)荷載和材料強(qiáng)度，計算出截面所需的面積，以保證橋梁的承載能力。確定截面配筋根據(jù)截面尺寸、材料強(qiáng)度、荷載情況等，計算并確定截面所需的鋼筋量，以滿足抗彎、抗剪、抗扭等要求。鋼筋布置縱向鋼筋主要承擔(dān)梁體受彎、受拉作用。箍筋主要抵抗梁體受剪力，提高梁體抗剪強(qiáng)度。彎起鋼筋主要用于抵抗斜彎梁橋梁體受彎、受剪作用。鋼筋布置根據(jù)斜彎梁橋受力特性和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行布置。梁肢配筋11.縱向鋼筋梁肢內(nèi)縱向鋼筋主要承受彎矩作用，一般采用HRB400級鋼筋，并根據(jù)計算結(jié)果確定其直徑和數(shù)量。22.橫向鋼筋梁肢內(nèi)橫向鋼筋主要用以抵抗剪力和扭矩，采用HPB300級鋼筋，并根據(jù)計算結(jié)果確定其間距和直徑。33.箍筋箍筋主要用于約束縱向鋼筋，提高混凝土抵抗剪力和扭矩的能力，通常采用HRB335級鋼筋。44.配筋原則梁肢配筋應(yīng)滿足規(guī)范要求，確?；炷两Y(jié)構(gòu)的安全性、耐久性和可靠性。端部配筋抗剪能力端部承受較大剪力，需要足夠的鋼筋保證抗剪能力。連接可靠性端部配筋要保證與支座或其他構(gòu)件連接可靠，確保結(jié)構(gòu)安全?？箯潖?qiáng)度端部配筋要滿足抗彎強(qiáng)度要求，保證梁體在彎曲荷載作用下能夠正常工作。腰部配筋抗彎承載力腰部承受彎矩較大，需要足夠的配筋量保證其抗彎承載力。需根據(jù)計算結(jié)果選擇合理的配筋方案?？辜魪?qiáng)度腰部同時承受剪力，需考慮配筋滿足抗剪強(qiáng)度要求。根據(jù)剪力大小和截面尺寸確定合適的配筋形式和數(shù)量。截面受剪驗算內(nèi)容說明剪力混凝土斜彎梁橋截面的剪力，考慮各種荷載工況?？辜魪?qiáng)度混凝土材料的抗剪強(qiáng)度，根據(jù)材料性質(zhì)和試驗結(jié)果確定。配筋率鋼筋在截面中的比例，影響抗剪能力，需要合理設(shè)計。計算截面受剪能力，與實際剪力進(jìn)行比較。當(dāng)截面受剪能力大于實際剪力，則滿足設(shè)計要求。否則需要調(diào)整配筋或其他措施。截面受扭驗算斜彎梁橋截面受扭驗算需考慮多種因素，包括梁體幾何形狀、材料特性和荷載分布情況。計算過程通常采用有限元分析軟件進(jìn)行，以模擬梁體在不同荷載工況下的應(yīng)力和變形，從而驗證其抗扭能力。計算工況1恒載橋梁自重2活載車輛荷載3風(fēng)荷載風(fēng)力作用4溫度荷載氣溫變化橋梁的計算工況主要分為四類：恒載、活載、風(fēng)荷載和溫度荷載。恒載指的是橋梁自身的重量?；钶d是橋梁上行駛的車輛荷載。風(fēng)荷載指的是風(fēng)力對橋梁的作用力。溫度荷載是指氣溫變化對橋梁材料的影響?；贏BAQUS的有限元分析ABAQUS是廣泛應(yīng)用于工程領(lǐng)域的有限元分析軟件，能夠模擬復(fù)雜結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為，并提供精確的分析結(jié)果。1模型創(chuàng)建根據(jù)橋梁幾何形狀、材料屬性和邊界條件創(chuàng)建有限元模型。2荷載施加模擬交通荷載、風(fēng)荷載等作用在橋梁上的各種荷載。3求解分析使用ABAQUS求解器計算橋梁在荷載作用下的應(yīng)力、應(yīng)變和位移。4結(jié)果后處理分析結(jié)果可視化展示，便于工程師理解橋梁的力學(xué)行為。通過有限元分析，可以評估橋梁在不同荷載條件下的結(jié)構(gòu)安全性，并優(yōu)化橋梁設(shè)計。梁體變形分析項目分析內(nèi)容方法豎向變形彎曲撓度有限元分析水平變形水平位移有限元分析扭轉(zhuǎn)變形扭轉(zhuǎn)角有限元分析梁內(nèi)應(yīng)力分析斜彎梁橋梁內(nèi)應(yīng)力分析是結(jié)構(gòu)安全的重要組成部分。通過有限元分析，可以深入了解梁體在不同荷載作用下的應(yīng)力分布情況，為優(yōu)化設(shè)計提供可靠依據(jù)。100%應(yīng)力集中在梁體拐角、連接處等部位應(yīng)力集中，需要重點(diǎn)關(guān)注。20%彎曲應(yīng)力彎曲應(yīng)力是斜彎梁橋的主要應(yīng)力形式。5%剪應(yīng)力剪應(yīng)力主要出現(xiàn)在梁體連接處。構(gòu)件整體受力機(jī)理彎矩力斜彎梁橋在荷載作用下，梁體主要承受彎矩力、剪力、扭矩等。剪力彎矩力導(dǎo)致梁體產(chǎn)生彎曲變形，同時產(chǎn)生剪力。扭矩斜彎梁橋的特殊結(jié)構(gòu)形式，使得其承受扭矩力的作用。構(gòu)造措施11.預(yù)留伸縮縫伸縮縫用于緩解溫度變化造成的應(yīng)力。伸縮縫設(shè)計要滿足相關(guān)規(guī)范要求，保證橋梁的整體穩(wěn)定性。22.設(shè)置排水系統(tǒng)排水系統(tǒng)能有效地防止雨水積聚，防止橋面病害，提高橋梁使用壽命。33.加強(qiáng)鋼筋連接鋼筋連接方式多樣，必須保證連接質(zhì)量，防止出現(xiàn)鋼筋連接部位的缺陷，影響橋梁承載力。44.混凝土澆筑工藝混凝土澆筑必須嚴(yán)格控制，確保混凝土的強(qiáng)度和耐久性，避免出現(xiàn)蜂窩麻面等缺陷。施工技術(shù)要點(diǎn)精準(zhǔn)定位確保預(yù)制梁在橋墩上的位置精確，避免誤差累積，影響橋梁整體結(jié)構(gòu)。對接平穩(wěn)預(yù)制梁之間的連接要平穩(wěn)，確保梁體整體的順暢過渡，避免產(chǎn)生應(yīng)力集中。支撐牢固在安裝過程中，要設(shè)置牢固的支撐系統(tǒng)，確保梁體在吊裝和固定過程中保持穩(wěn)定，避免出現(xiàn)安全事故。質(zhì)量控制嚴(yán)格控制施工過程中的各個環(huán)節(jié)，確保預(yù)制梁的質(zhì)量和安裝精度達(dá)到設(shè)計要求。預(yù)制梁安裝1吊裝準(zhǔn)備選擇合適的起重設(shè)備，確保其起重能力滿足預(yù)制梁重量要求，并進(jìn)行安全檢查。準(zhǔn)備吊裝工具，如吊索、鋼絲繩等，確保質(zhì)量可靠，并進(jìn)行強(qiáng)度測試。在安裝位置設(shè)置好臨時支座，確保其穩(wěn)固，能承受預(yù)制梁的重量。2吊裝過程將預(yù)制梁吊裝到安裝位置，并進(jìn)行對位，確保預(yù)制梁與橋臺或橋墩對接準(zhǔn)確，并滿足設(shè)計要求。在吊裝過程中，密切關(guān)注預(yù)制梁的位置和姿態(tài)，確保其穩(wěn)定，避免發(fā)生傾斜或碰撞。吊裝人員應(yīng)嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程，并佩戴安全帽和安全帶。3安裝固定將預(yù)制梁與橋臺或橋墩進(jìn)行連接，并進(jìn)行固定，確保其牢固，能承受車輛荷載和地震荷載。使用高強(qiáng)度螺栓或焊接進(jìn)行連接，并進(jìn)行質(zhì)量檢驗，確保連接牢固可靠。在安裝完成后，對預(yù)制梁進(jìn)行驗收，確保其滿足設(shè)計要求。變截面段施工1精確測量變截面段位置和尺寸進(jìn)行精確測量，確保與設(shè)計圖紙相符，為后續(xù)施工提供準(zhǔn)確依據(jù)。2模板安裝根據(jù)測量結(jié)果，安裝變截面段模板，確保模板牢固、穩(wěn)定，并與相鄰段模板連接順暢。3混凝土澆筑采用分層澆筑的方式，確保混凝土密實、強(qiáng)度滿足要求，并及時振搗，消除氣泡，防止出現(xiàn)蜂窩麻面等缺陷。道橋連接處施工1定位放線精確控制橋梁位置，確保連接順暢。2高程控制調(diào)整橋梁高程，滿足道路平順過渡。3支座安裝確保支座位置準(zhǔn)確，承載能力滿足要求。4橋面鋪裝連接處鋪裝平整，確保行車舒適。道橋連接處施工是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要精心設(shè)計和施工。質(zhì)量控制措施混凝土質(zhì)量控制嚴(yán)格控制混凝土強(qiáng)度、坍落度、配合比等指標(biāo)，確?；炷临|(zhì)量符合設(shè)計要求。鋼筋質(zhì)量控制嚴(yán)格控制鋼筋規(guī)格、數(shù)量、間距等指標(biāo)，確保鋼筋的質(zhì)量和數(shù)量符合設(shè)計要求。施工工藝控制嚴(yán)格控制預(yù)制梁的尺寸、形狀、位置，確保梁體安裝精度符合設(shè)計要求。常見問題及處理施工過程中，混凝土斜彎梁橋可能遇到一些常見問題，如裂縫、沉降、變形等。這些問題可能影響結(jié)構(gòu)的安全性，需要及時處理。對于裂縫問題，應(yīng)根據(jù)裂縫的寬度、位置、形狀等因素進(jìn)行分析，判斷其原因，并采取相應(yīng)的處理措施，例如灌漿、修補(bǔ)、加固等。對于沉降問題，需要及時監(jiān)測，并根據(jù)沉降量、沉降速度等因素進(jìn)行分析，采取措施控制沉降，防止結(jié)構(gòu)破壞。對于變形問題，應(yīng)根據(jù)變形量、變形趨勢等因素進(jìn)行分析，采取措施控制變形，確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。典型工程案例斜彎梁橋工程應(yīng)用廣泛，從城市道路立交橋到高速公路橋梁，都有其身影。例如，上海浦東機(jī)場高速公路橋，采用了多種類型的斜彎梁橋，有效地解決了復(fù)雜地形和交通流量問題，成為國內(nèi)斜彎梁橋建設(shè)的典型案例。國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)發(fā)展近年來，中國在混凝土斜彎梁橋領(lǐng)域取得了長足進(jìn)步，成功建造了許多大型斜彎梁橋，積累了豐富的經(jīng)驗。國外發(fā)展歐洲、美國等發(fā)達(dá)國家在斜彎梁橋設(shè)計、建造方面擁有悠久的歷史和成熟的技術(shù)，并不斷進(jìn)行創(chuàng)新。趨勢隨著科技的發(fā)展，斜彎梁橋設(shè)計將更加精細(xì)化，建造技術(shù)將更加高效，應(yīng)用范圍將更加廣泛。發(fā)展趨勢與展望智能化設(shè)計未來，將采用先進(jìn)的智能化設(shè)計軟件，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高橋梁的抗震性能和安全可靠性。綠色環(huán)保將采用環(huán)保材料，減少碳排放，實現(xiàn)橋梁建設(shè)的綠色環(huán)保。智慧運(yùn)維將利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)橋梁的智慧運(yùn)維，提高橋梁的運(yùn)行效率和安全管理水平。知識點(diǎn)總結(jié)斜彎梁橋概述了解斜彎梁橋結(jié)構(gòu)形式、特點(diǎn)、分類和應(yīng)用。荷載作用分析掌握斜彎梁橋的荷載計算方法和影響因素。截面設(shè)計熟悉斜彎梁橋截面設(shè)計