橋梁工程概論

1、第三篇 混凝土拱橋,第二篇 橋梁工程概論,§1 概論§2 混凝土梁橋 §3 拱橋 §4 其他體系橋梁簡介§4 橋梁墩臺,§1.1 橋梁發(fā)展概況,重慶萬縣長江大橋(跨度420m),該橋是318國道（成都—上海）上跨越長江的一座大型勁性鋼筋混凝土箱拱橋，凈跨420m，橋長856.12米，寬24米，4車道，單孔跨江，在同類型橋梁中，跨度居世界第一。,最大主跨1

2、088m、最深基礎(chǔ)、最高橋塔、最長斜拉索 2008.4.2試通車，2003.6.27開工建設(shè),§1.2 橋梁的組成與分類,1.2.1 橋梁的組成1.2.2 橋梁的分類1.2.3 橋梁的主要類型,1.2.1 橋梁的組成,,橋梁結(jié)構(gòu)一般由三個基本部分組成上部結(jié)構(gòu) superstructure（包括橋面、橋道系、承重結(jié)構(gòu)以及聯(lián)結(jié)部件）下部結(jié)構(gòu) substructure（支座、橋墩、橋臺及基礎(chǔ)）附屬結(jié)構(gòu)。,橋跨

3、結(jié)構(gòu)（上部結(jié)構(gòu)） superstructure 路線遇到障礙而中斷時，跨越這類障礙的主要承載結(jié)構(gòu)橋墩、橋臺（下部結(jié)構(gòu)） substructure 支承橋跨結(jié)構(gòu)并將恒載和車輛荷載傳至地基的建筑物墩臺基礎(chǔ) foundation 橋墩（臺）中使全部荷載傳至地基的結(jié)構(gòu)部分,支座 bearing 在橋跨結(jié)構(gòu)和橋墩（臺）的支承處設(shè)置的傳力裝置護(hù)坡 conical slpoe 路堤與橋臺銜接處，在橋臺兩側(cè)設(shè)置的

4、石砌錐形體，保證邊坡穩(wěn)定,正橋：跨越主要障礙部分，跨度大、高度大、基礎(chǔ)深。引橋：連接正橋與路堤部分，跨度小、基礎(chǔ)較淺。,1969年建成,是我國自行設(shè)計、制造、施工并使用國產(chǎn)高強鋼材的現(xiàn)代化大型橋梁，屬于連續(xù)鋼桁梁雙層橋。全長包括引橋在內(nèi)，鐵路部分為6772m，公路部分為4589m。,南京長江大橋,引橋,正橋,法國諾曼底橋主跨856m,凈跨徑 clear span 設(shè)計洪水位上相鄰兩個橋墩（或橋臺）之間的凈距（梁橋），拱跨兩個拱

5、腳截面最低點之間的水平距離（拱橋）計算跨徑 computed span 橋跨結(jié)構(gòu)相鄰兩個支座中心距離（梁橋）,兩相鄰拱腳截面形心點之間的水平距離（拱橋）,總跨徑 total span 各孔凈跨徑之和(L1)橋梁全長 total length of bridge 兩個橋臺的側(cè)墻或八字墻后端點之間的距離橋下凈空 clearance of span 設(shè)計洪水位或計算通航至橋跨結(jié)構(gòu)最下緣的距離(H),它應(yīng)保證能安全排洪，并不得

6、小于對該河流通航所規(guī)定的凈空高度。橋面凈空 clearance above bridge floor 橋梁行車道、人行道上方應(yīng)保持的空間界限，公路、鐵路、城市橋梁有相應(yīng)的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)跨徑 相鄰橋墩中線之間的距離（梁橋）,建筑高度 橋上行車路面（或軌頂）標(biāo)高至橋跨結(jié)構(gòu)最下緣之間的距離，h容許建筑高度 橋面（或軌頂）標(biāo)高與通航凈空高度之差。凈矢高：是拱橋從拱頂截面下緣至相鄰兩拱腳截面下緣最低點之連線的垂直距離。計算矢高：從拱頂截

7、面形心至相鄰兩拱腳截面形心之連線的垂直距離。矢跨比：是拱橋中拱圈（或拱肋）的計算矢高f與計算跨徑l之比（f/l），也稱拱矢度。,1. 低水位 枯水季節(jié)河流的最低水位,2. 高水位 洪峰季節(jié)河流的最高水位,3.設(shè)計水位 按規(guī)定設(shè)計洪水頻率算得的水位,,,,1.2.2 橋梁的分類 Classification,按跨徑分類 Span Lengths 特大橋 super major bridge大橋

8、 major bridge中橋 medium bridge小橋 small bridge涵洞 culvert,特大橋：L≥500m，l≥100m,大橋：100m≤L＜500m,40m≤l＜100m,涵洞：L＜8m，l＜5m,小橋：8m≤L≤30m，5m≤l＜20m,中橋：30m＜L＜100m，20m≤l＜40m,按通道位置分類(拱橋)position of deck 上承式 deck bridge

9、 中承式 half-through bridge 下承式 through bridge,按用途分類 usage公路橋 highway bridge鐵路橋 railway bridge公鐵兩用橋 highway and railway brdige人行橋 foot bridge,按承重結(jié)構(gòu)材料分類 material of constructure木橋 timber bridg

10、e鋼橋 steel bridge圬工橋 masonry bridge鋼筋混凝土橋 reinforced concrete bridge預(yù)應(yīng)力混凝土橋 prestressed concrete bridge鋼—混凝土組合橋 steel-concrete bridge,按跨越障礙的性質(zhì)分類 跨河橋 river bridge立交橋 interchange高架橋 viaduct棧橋 trestle brid

11、ge高架橋 把車道升高到地面以上的橋或跨越深溝峽谷的高橋。,按橋跨結(jié)構(gòu)的平面布置分類 正交橋 right bridge斜交橋 skew bridge彎橋 curved bridge,按結(jié)構(gòu)體系分類 structure form梁式橋 beam bridge拱橋 arch bridge剛架橋 rigid bridge吊橋 suspension bridge斜拉橋（組合體系橋） cable stayed

12、 bridge,按跨越方式分類：固定橋、開啟橋、浮橋、漫水橋漫水橋：平時可正常通行，洪水季節(jié)淹沒在水下,開啟橋,按使用年限分類： 臨時便橋、永久性橋（100年）,梁式橋 beam bridge,1.2.3 橋梁的主要類型,梁式橋定義：在豎向移動式荷載作用下無水平反力的結(jié)構(gòu)體系。,,,,,,,拱橋,⑴拱橋的主要承重結(jié)構(gòu)是承受壓力的拱圈。 (2)拱橋與梁橋的主要區(qū)別在于在豎向移動荷載作用下拱橋墩或橋臺要承受水平推力。,拱橋

13、 arch bridge,,,,,剛架橋,1、剛架橋的定義：梁和墩整體連接，剛性連接的橋梁。剛架橋的主要承重是梁或板和立柱或豎墻整體結(jié)合在一起的剛架結(jié)構(gòu)，梁和柱的連接處具有很大的剛性。2、在豎向移動荷載作用下，梁部主要受彎，柱腳處有水平推力，受力狀態(tài)介于梁式橋和拱橋之間。3、剛架橋的特點是施工比較困難。,剛架橋 rigid bridge,,,,,⑶ 類型,斜腿剛架橋。造型輕巧美觀。,連續(xù)剛架橋.有較好的抗震性能。,T形剛架橋，便

14、于施加預(yù)應(yīng)力，加掛梁后，跨度很大。,吊橋 suspension bridge,,1、傳統(tǒng)的吊橋均用懸掛在兩邊塔架上的強大纜索作為主要承重結(jié)構(gòu)。2、在豎向荷載作用下，通過吊桿使纜索承受很大的拉力，這就需要在兩岸橋臺的后方修筑非常巨大的錨碇結(jié)構(gòu)。3、吊橋也是具有水平反力（拉力）的結(jié)構(gòu)。現(xiàn)代的吊橋通常由橋塔、錨碇、纜索、吊桿、加勁梁及索鞍等主要部分組成。,組合體系橋——梁、剛架組合,它們是預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)采用懸臂施工發(fā)而發(fā)展起來的一種

15、新體系。T形剛構(gòu)、連續(xù)剛構(gòu)。,組合體系橋——梁拱組合,,它們利用梁的受彎與拱的受壓特點組成聯(lián)合結(jié)構(gòu)，對地基要求不高，但是施工比較復(fù)雜，一般用于城市跨河橋上。,組合體系橋——斜拉橋cable stayed bridge,,它是一種自錨體系，不需要昂貴的地錨基礎(chǔ)，防腐技術(shù)要求比吊橋低，抗風(fēng)能力也比吊橋好，鋼束用量比吊橋少。,§1.3.1 橋梁設(shè)計的基本原則§1.3.2 橋梁縱橫斷面設(shè)計和平面布置,§1.

16、3橋梁的規(guī)劃原則與設(shè)計資料收集,§1.3.1橋梁的規(guī)劃設(shè)計,1.3.1.1 橋梁設(shè)計的一般原則 按照“適用、經(jīng)濟、安全、美觀”1.3.1.2 橋梁的設(shè)計程序（大型橋梁）前期工作 --預(yù)可行性研究報告與可行性研究報告設(shè)計階段 --初步設(shè)計、技術(shù)設(shè)計、施工設(shè)計三階段設(shè)計（一般用于大型、復(fù)雜的工程。） 兩階段設(shè)計一階段設(shè)計（一般實用于技術(shù)簡單的中、小橋。）,1.3.1.3 橋梁設(shè)計的基本要點,1.適用上的要求

17、 人群和車輛的安全通暢 橋上的行車道和人行道應(yīng)保證一定的寬度和坡度，方便行車，能滿足將來交通量增長的需要 橋下泄洪，通航（通車） 應(yīng)保證一定的跨度和橋下凈空,1.3.1.3 橋梁設(shè)計的基本要點,2.經(jīng)濟上的要求橋梁設(shè)計應(yīng)體現(xiàn)經(jīng)濟上的合理性，在設(shè)計中必須進(jìn)行詳細(xì)周密的技術(shù)經(jīng)濟比較，使橋梁的總造價和材料等的消耗為最少。3.結(jié)構(gòu)尺寸和構(gòu)造上的要求整個橋梁結(jié)構(gòu)及其部分構(gòu)件，在制造、運輸、安裝和使用過程中應(yīng)具有足

18、夠的的強度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性。（力學(xué)上的基本要求）,4.施工上的要求(技術(shù)先進(jìn))橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)便于制造和架設(shè)，應(yīng)盡量采用先進(jìn)的工藝技術(shù)和施工機械。5.美觀上的要求優(yōu)美的外形與周圍的景致相協(xié)調(diào)6.環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展,1.3.1.3 橋梁設(shè)計的基本要點,1.3.1.4 設(shè)計資料調(diào)查,1.調(diào)查橋梁的使用任務(wù)調(diào)查橋上的交通種類、行車密度，以確定橋梁的荷載等級和行車道、人行道的寬度等。2.測量橋位附近的地形繪制地形圖供設(shè)計和

19、施工應(yīng)用（特別是分孔）。3.探測橋位的地質(zhì)情況4.調(diào)查和測量河流的水文情況收集歷年的洪水資料，計算確定各種特征水位、流速、流量等，與航運部門協(xié)調(diào)確定通航水位和通航凈空。,§1.4橋梁縱、橫斷面和平面布置,1.橋梁縱斷面設(shè)計1）橋梁總跨徑的確定（1）總跨徑≥所需排洪寬度 排洪寬度：設(shè)計流量確定后對某一河道斷面，水位和流速隨過水寬度變化，當(dāng)把流速控制在沖刷許可范圍內(nèi)，這時的過水寬度既是排洪寬度（水力學(xué)計算）。（2

20、）節(jié)約投資 視允許沖刷適當(dāng)縮短總跨徑（即路堤壓縮河床，以減少橋梁的總長度，此時流速加大）。,§1.4橋梁縱、橫斷面和平面布置,2）橋梁的分孔（1）原則1 經(jīng)濟 分孔多少與投資的關(guān)系跨徑越大，孔數(shù)越少，上部結(jié)構(gòu)造價高，墩臺造價低；分孔越多，則跨徑小，上部結(jié)構(gòu)造價低，而墩臺造價高；最經(jīng)濟的分孔，使上下部結(jié)構(gòu)的總造價最低。（2）原則2 通航在主航道范圍內(nèi)，布置幾個越大的跨徑，兩側(cè)可按經(jīng)濟跨度分孔。,§1.

21、4橋梁縱、橫斷面和平面布置,（3）原則3 地形地質(zhì)條件 平原區(qū)：主槽布置跨徑大的通航孔山區(qū)深谷：加大跨徑，可采用特大單孔跨越，減少中間橋墩不利地質(zhì)段：移橋基（橋墩與橋臺），加大跨徑（4）原則4 充分發(fā)揮上部結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能 對連續(xù)梁橋，邊跨與中跨比值宜使各跨跨中彎矩接近相等。,§1.4橋梁縱、橫斷面和平面布置,多孔跨徑的比例：鋼筋砼三跨連續(xù)梁： 中跨/邊跨 = 1.00 / 0.8

22、0 五跨連續(xù)梁: 1.00 / 0.90 / 0.65多孔橋梁：奇數(shù)跨（結(jié)構(gòu)對稱）（5）原則5 施工條件 是否具備大跨徑的施工能力（6）美觀,§1.4橋梁縱、橫斷面和平面布置,3）橋面標(biāo)高、橋下凈空及坡度（1）確保橋下泄洪，由設(shè)計洪水位確定(流水凈空要求)根據(jù)設(shè)計洪水位、橋下通航（通車）凈空等需要，結(jié)合橋型、跨徑等確定。 梁橋 梁底高出設(shè)計洪水位（包括壅水和浪高）不小于5

23、0 cm，梁底高出最高流冰水位75 cm 以上，支座底面高出設(shè)計洪水位不小于25cm無鉸拱橋 拱腳淹沒深度不超過拱圈矢高的2/3，拱腳起軸線應(yīng)高出流冰水位0.25 m ，拱頂?shù)酌娓叱鲈O(shè)計洪水位1.0m,§1.4橋梁縱、橫斷面和平面布置,（2）安全通航 滿足通航凈空要求（表20頁）（3）橋下安全通車（跨線橋） 橋跨結(jié)構(gòu)的下緣標(biāo)高應(yīng)滿足各類車輛的凈空要求，詳見“公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”（4）坡度 小橋通

24、常做成平坡形；大、中橋梁往往設(shè)置從中央向兩端傾斜的雙向縱坡；正橋：橋上縱坡≤4％、橋頭引道縱坡≤5％、市鎮(zhèn)交通繁忙處均應(yīng)不大于3％。,§1.4橋梁縱、橫斷面和平面布置,2.橋梁橫斷面設(shè)計1）行車道寬度橋面行車道凈寬標(biāo)準(zhǔn)： 2*凈-7.5（一級公路，車速100km/h），2*凈-7.0， 凈-9.0， 凈-4.5人行道寬度 0.75m，1m，大于 1m 按 0.5m 的倍數(shù)增加自行車道寬度

25、 一條自行車道的寬度為1m，當(dāng)單獨設(shè)置自行車道時，一般不應(yīng)少于兩條自行車道的寬度。,§1.4橋梁縱、橫斷面和平面布置,2） 橫斷面形狀橫坡：中央傾向兩側(cè)的1.5％~3.0 ％，以利排水人行道及安全帶寬度：應(yīng)高出行車道至少高出20~25cm，當(dāng)橋面縱坡較大時，宜高出30~35cm，以確保行人和行車安全。,3.平面布置原則1 盡量設(shè)計成直線，如有條件限制必須為曲線時，則各項指標(biāo)應(yīng)符合路線布設(shè)的規(guī)定，避免反向曲線。原則2

26、 盡可能避免設(shè)計成斜交橋，斜交角度不大于450。,§1.4橋梁縱、橫斷面和平面布置,§1.5 橋梁的作用簡介 Loads on Bridges,1.5.1 橋梁設(shè)計作用的分類1.5.2 規(guī)范中有關(guān)設(shè)計作用的規(guī)定,1.5.1 橋梁設(shè)計荷載的分類,我國現(xiàn)行的公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTGD60-2004）中，將作用在橋梁上的作用分為三大類：永久荷載（恒載）(在設(shè)計使用期內(nèi)，其值不隨時間

27、變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計的荷載。) 結(jié)構(gòu)物自重，橋面鋪裝，附屬設(shè)施，土重，土側(cè)壓力，基礎(chǔ)變位影響力，水浮力，預(yù)加應(yīng)力，砼收縮徐變影響力。對于大橋，永久荷載一般占50％左右，對于特大橋甚至高于75％。,可變作用(在結(jié)構(gòu)設(shè)計使用期內(nèi)，荷載的作用位置和大小方向隨時間變化，且變化幅度與平均值相比不可忽略)。,這些包括：汽車荷載，汽車荷載的沖擊力、離心力、制動力及其引起的土側(cè)壓力，人群荷載，風(fēng)荷載，流水壓力，冰壓力，溫度作用和支座

28、摩阻力。,偶然荷載(在設(shè)計使用期內(nèi)，不一定出現(xiàn)，但一旦出現(xiàn)其值很大且持續(xù)時間較短的荷載。) 地震力，船只、漂流物的撞擊力，施工荷載等,1.5.2 規(guī)范中有關(guān)設(shè)計作用的規(guī)定,一、汽車荷載車輛荷載 以車軸集中荷載的形式作用。車道荷載 以折算的均布荷載加一個集中力的形式作用。1、汽車荷載是公路橋涵最主要的一種可變荷載，分為公路Ⅰ級，公路Ⅱ。2、橋梁整體計算采用車道荷載，橋梁結(jié)構(gòu)的局部加載、涵洞、橋臺和擋土墻土壓力等的計算采用車輛荷

29、載。車輛荷載和車道荷載的作用不得疊加。,3、各級公路橋涵設(shè)計的汽車荷載應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。4、車道荷載1）公路Ⅰ級：qk=10.5kN/m，計算跨徑小于或等于5m,集中荷載Pk=180kN ,計算跨徑大于或等于50m,集中荷載Pk=360kN ,計算跨徑在5～50m, Pk直線內(nèi)查。計算剪力時，上述集中荷載的標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)乘以1.2的系數(shù)。,2）公路Ⅱ級：車道荷載的均布荷載和集中荷載按公路Ⅰ級車道荷載的0.75倍計算。3）車道荷載的

30、均布標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)滿布于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利效應(yīng)的同號影響線上；集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值只作用于相應(yīng)影響線中一個最大影響線峰值。5、車輛荷載的立面平面見圖示。6、車道荷載橫向分布系數(shù)應(yīng)按設(shè)計車道數(shù)和圖示布置車輛進(jìn)行計算。,7、多車道橋梁上的汽車荷載應(yīng)考慮多車道折減，當(dāng)橋梁橫向布置車道數(shù)大于等于2時，應(yīng)考慮荷載效應(yīng)的橫向折減，但折減后的效應(yīng)不得小于用兩設(shè)計車道的荷載效應(yīng)。8、當(dāng)橋梁計算跨徑大于等于150m時，應(yīng)考慮計算荷載效應(yīng)的縱向折減，當(dāng)為多跨連續(xù)結(jié)

31、構(gòu)時，整個結(jié)構(gòu)均應(yīng)按最大的計算跨徑計算荷載效應(yīng)的縱向折減。,§2 混凝土梁橋,2.1 橋跨結(jié)構(gòu)2.2 橋梁支座2.3 梁式橋的一般特點和主要類型2.4 板橋2.5 裝配式簡支梁橋2.6 簡支梁橋計算方法簡介,2.1 橋跨結(jié)構(gòu)2.1.1 橋面系的組成與布置,行車道鋪裝、排水防水系統(tǒng)、人行道（或安全帶）、緣石、欄桿、護(hù)欄、照明燈具、伸縮縫,,橋面構(gòu)造直接與車輛、行人接觸，對橋梁的主要結(jié)構(gòu)既能傳力又能起保護(hù)

32、作用其構(gòu)造合理性、施工質(zhì)量和養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，直接影響到橋梁的使用功能。橋面的布置應(yīng)在橋梁的總體設(shè)計中考慮，根據(jù)道路的等級、橋梁的寬度、行車要求等條件確定。,橋面橫坡瀝青砼、水泥砼鋪裝：1.5%-2%路拱：行車道，拋物線型人行道，直線型橋面橫坡的形式橫坡設(shè)在墩臺頂部，等厚鋪裝層，上部結(jié)構(gòu)雙向傾斜橫坡設(shè)在墩臺頂部，三角墊層，等厚鋪裝層雙向傾斜行車道板,橋面布置雙向車道布置——交通量不大的橋梁分車道布置——交通量大的橋梁雙層

33、橋面布置多層橋面布置——充分利用橋梁的承載能力人行道——城市附近的橋梁檢修道、安全帶——郊區(qū)或高速公路,保護(hù)屬于主梁整體部分的行車道板不受車輛輪胎的直接磨耗，防止主梁遭受雨水的侵蝕，并對車輛輪重的集中荷載起一定的分布作用普通水泥（瀝青）砼鋪裝1）混凝土強度 一般要求其標(biāo)號與橋面板相同或略高一層，并有較好的密實度,2.1.2 橋面鋪裝（橋面板上部的墊層和面層）,2.1.2 橋面鋪裝（橋面板上部的墊層和面層）,2）表面宜

34、粗糙 要求平整且粗糙，以減小車輛沖擊，防滑和減弱光線的反射。普通水泥砼鋪裝 表面粗糙，耐磨好，價格低，養(yǎng)護(hù)期長、修補麻煩瀝青砼鋪裝 價格高，較輕，養(yǎng)護(hù)方便，通車快非嚴(yán)寒地區(qū)，小橋，無防水層，鋪裝厚5~8cm,防水砼鋪裝 非冰凍地區(qū)需防水時用，厚8~10cm，防水混凝土的強度一般不低于橋面板混凝土的強度 上面可鋪2cm瀝青磨耗層,具有貼式防水層的鋪裝 防水要求高嚴(yán)寒地區(qū)，橋面板位于受拉區(qū)時低標(biāo)號混凝土墊層

35、水泥沙漿抹平“三油二氈”厚1~2cm 砼保護(hù)層厚4cm 細(xì)石混凝土保護(hù)層C20瀝青或水泥混凝土路面,橋面鋪裝構(gòu)造,,2.1.3 橋梁排水系統(tǒng),橋面縱坡>2%，橋長2%，橋長>=50m，間距12~15m橋面縱坡<2%，每隔6~8m設(shè)一個泄水管泄水管：要求過水面積不小于2~3cm2/m2,左右對稱或交錯排列，距緣石20~50cm，可在人行道下設(shè)置,2.1.4 橋梁伸縮縫,伸縮縫的作用保證橋跨結(jié)構(gòu)在氣溫

36、變化、活載作用、砼收縮徐變等影響下按凈力圖式自由變形把橋面在梁端處斷開，使梁的端部約束與鉸支相等使車輛平順通過，防止雨水、垃圾泥土等阻塞減小車輛通過的噪音,2.3 橋梁支座,支座的作用：1、傳遞上部結(jié)構(gòu)的各種荷載2、適應(yīng)活載、溫度變化、混凝土收縮與徐變等因素所產(chǎn)生的變位（位移和轉(zhuǎn)角）；使上、下部結(jié)構(gòu)的實際受力情況符合設(shè)計的計算圖式。,按受力特性：可分為固定支座和活動支座固定支座：傳遞豎向力和水平力，允許上部結(jié)構(gòu)在支座處能自由

37、轉(zhuǎn)動但不能水平移動?；顒又ё褐粋鬟f豎向力，允許上部結(jié)構(gòu)在支座處能自由轉(zhuǎn)動和水平移動。多向活動支座（縱向、橫向均可自由移動）單向活動支座（僅一個方向可自由移動）,1、板式橡膠支座（1）構(gòu)造要點 板式橡膠支座由幾層橡膠和薄鋼片迭合而成。（2）活動機理 利用橡膠的不均勻彈性壓縮實現(xiàn)轉(zhuǎn)角位移，利用橡膠的剪切變形實行水平位移,4、盆式橡膠支座盆式橡膠支座是鋼構(gòu)件與橡膠組合而成的新型橋梁支座。具有承載能力大、水平位移量大、轉(zhuǎn)動

38、靈活等特點，適用于支座承載力為1000KN以上的大跨徑橋梁。盆式橡膠支座分固定支座與活動支座?；顒优枋较鹉z支座由上支座板、聚四氟乙烯板、承壓橡膠塊、橡膠密封圈、中間支座板、鋼緊箍圈、下支座板以及上下支座連接板組成。組合上、中支座板構(gòu)造或利用上下支座連接板即可形成固定支座。,1.鋼盆2.承壓橡膠板3.鋼襯板4.聚四氟乙烯板5.上支座板6.不銹鋼滑板7.鋼緊箍圈8.密封膠圈,2.3 梁式橋的一般特點和主要類型,2.3.1按承

39、重結(jié)構(gòu)（梁）的截面形式分類 板橋 肋板式梁橋 （Π 形截面 、T形截面） 箱形梁橋,2.4 板橋,承重結(jié)構(gòu)是矩形截面的鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土板構(gòu)造簡單，施工方便，而建筑高度較小?？鐝捷^小，一般在10m左右 整體式板橋——雙向受力彈性薄板裝配式板橋——單向受力窄板橋裝配——整體式板橋,公路板橋橫截面圖,整體式板橋：板在車輛荷載作用下除了沿跨徑方向引起彎曲受力外，在橫向也發(fā)生擾曲變形，因此它是雙向受力彈性薄板，其受力鋼

40、筋需沿兩個方向布置。一般都設(shè)計成等厚度的矩形截面，為了減輕自重，可以做成留有圓洞空心板橋或?qū)⑹芾瓍^(qū)稍加挖空的矮肋式板橋。,整體式板橋的鋼筋布置,縱向受力鋼筋 板中間的2/3范圍內(nèi)按計算需要進(jìn)行配筋外，在兩側(cè)1/6的范圍內(nèi)應(yīng)比中間的增加15％（共同受荷載范圍?。┬苯?按計算可以不設(shè)彎起鋼筋，但習(xí)慣上仍將部分鋼筋彎起：板厚30cm左右、彎起30度；板厚40 ～ 50cm左右、45度；跨徑1/4～1/6通過支點的不彎起主筋，每米寬內(nèi)

41、不少于3根，并不少于主鋼筋面積的1/4。,橫向分布鋼筋 板內(nèi)設(shè)置垂直于主鋼筋上，一般在單位長度上不得小于單位板寬上主鋼筋面積的15％，其間距應(yīng)不大于25cm. 作用 橫向受力 傳遞內(nèi)力 鋼筋綁扎成形,,舉例,標(biāo)準(zhǔn)跨徑6m，橋面凈寬8.5米，兩側(cè)各有0.25m的安全帶，并按公路-Ⅱ級的荷載標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的整體式簡支板橋的構(gòu)造與配筋。該橋計算跨徑為5.96m，板厚32cm，約為

42、跨徑的1/18。縱向主筋為直徑20mm的Ⅱ級鋼筋，在中間2/3板寬內(nèi)按間距12.5cm布置，兩側(cè)各1/6板寬內(nèi)按間距11cm布置，并在跨徑兩端1/4～1/6的范圍內(nèi)按30度彎起。橫向分布鋼筋為10mm的Ⅰ級鋼，按單位寬度截面上所配主筋面積的15%配置，并沿縱向按間距20cm布置。,裝配式板橋一般由數(shù)塊一定寬度的實心或空心預(yù)制板組成。各板利用板間企口縫填充混凝土相連接。實心板橋跨徑不超過8m，鋼筋混凝土空心板橋跨徑范圍6～１３ｍ，預(yù)應(yīng)力混

43、凝土空心板橋跨徑范圍在８～１６ｍ。,在荷載作用下，每塊板相當(dāng)于單向受力的梁式窄板，除在主跨徑方向承受彎曲外，還承受通過板間接縫（鉸縫）傳遞剪力而引起的扭轉(zhuǎn)。因此，每塊預(yù)制板除承受本板內(nèi)的荷載外，還承受相鄰板塊作用而引起的豎向剪力和其他內(nèi)力作用。由于其他內(nèi)力與豎向剪力相比對確定板的內(nèi)力影響很小，所以設(shè)計中多采用鉸接板（梁）法確定其板中內(nèi)力。板與板之間憑借鉸縫傳遞豎向剪力而共同受力，不傳遞彎矩。,裝配式板橋的橫向聯(lián)結(jié),1）企口混凝土鉸聯(lián)結(jié)

44、 鉸縫內(nèi)用250～300號以上的細(xì)骨料混凝土填實。如果要使橋面鋪裝層也參與受力，也可以將預(yù)制板中的鋼筋伸出以與相鄰板的同樣鋼筋互相綁扎，再澆筑在鋪裝層內(nèi)。,企口式混凝土鉸 (有圓形，棱形，漏斗形等三種),2）鋼板聯(lián)結(jié) 鋼板聯(lián)結(jié)一般在預(yù)制板頂面沿縱向兩側(cè)邊緣每隔0.8～1.5m預(yù)埋一塊鋼板，連接時將鋼蓋板與相鄰預(yù)制板頂面對應(yīng)的預(yù)埋鋼板焊接在一起。通常在跨中部分鋼板聯(lián)結(jié)布置的較密，而兩端支點部分較稀疏。實踐證明這兩種聯(lián)結(jié)能夠很好的傳遞

45、橫向剪力使各板塊共同受力。在國外，通常以橫向預(yù)應(yīng)力方式連接，使裝配式板橋的受力特性接近于整體式板橋。,空心板截面形式,鋼筋混凝土空心板橋適用范圍6 ～ 13m，板厚0.4 ～ 0.8m；預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋適用范圍8 ～ 16m，板厚0.4 ～ 0.7m 單孔：挖空率大，重量小，但頂部需配置橫向受力鋼筋以承擔(dān)車輪荷載 雙孔：為了保證抗剪強度，應(yīng)在截面內(nèi)按計算需要配置彎起鋼筋和箍筋,裝配-整體組合式板橋 利用一些小型預(yù)制構(gòu)

46、件安裝就位后作為底模，在其上再澆筑混凝土組合成整體 具有整體式板橋雙向受力的優(yōu)點，又具有裝配式板橋施工簡便的優(yōu)點（雙向板比單向板受力性能好）。,肋板式梁橋,中等跨徑，一般在13～40 m 左右，受力性能好，自重小整體式肋梁橋——凈-7，雙主梁橋裝配式肋梁橋——裝配式T型梁橋 裝配式Π型梁橋,公路 Π 型梁橋橫截面,塊件之間用穿過腹板的螺栓聯(lián)結(jié)，施工簡化。截面形狀穩(wěn)定，橫向抗彎剛度大塊件堆放

47、、裝卸和安裝都很方便但是構(gòu)件的制造較復(fù)雜，粱肋被分成兩片薄的腹板，通常用鋼筋網(wǎng)來配筋，難以做成剛度的鋼筋骨架。,T形截面,原因是T形截面最適合于簡支梁的受力特點，即只承受單向彎矩。對于跨徑較大的簡支梁橋，為了減輕單片主梁的吊裝重量，主梁也常采用I形截面，但主梁上翼緣間需加入一段現(xiàn)澆混凝土，使各主梁連接成整體，并構(gòu)成橋面板，或在預(yù)制主梁上現(xiàn)澆整體橋面板。雖然主梁采用I型截面，但最終的橋梁橫截面與采用Ｔ形截面主梁構(gòu)成的橋梁橫截面差別不大。

48、,公路T形梁橫截面,箱形梁橋,梁肋、翼緣板、底板——承受正負(fù)彎矩箱形截面——抗彎慣矩大，抗扭剛度大適用于跨徑較大的懸臂梁、連續(xù)梁及剛構(gòu)結(jié)構(gòu)。,能承受正、負(fù)彎矩的足夠的混凝土受拉區(qū)。抗彎慣矩大，抗扭剛度大，在偏心荷載作用下各梁肋的受力比較均勻。對于普通鋼筋混凝土的簡支梁橋來說，底板除徒然增加自重外并無其他益處，故不宜采用，故箱形截面通常用于預(yù)應(yīng)力混凝土橋。（全截面混凝土參與受力）,公路箱形梁截面,2.5.1 結(jié)構(gòu)布置與構(gòu)造,板

49、橋整體式板橋(通常采用等厚度矩形截面) 裝配式板橋 鋼筋混凝土空心板常見使用范圍6～13 m，預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋為8～16 m。,公路裝配式T形梁橋一般構(gòu)造圖,橫隔梁（板）布置設(shè)置位置：兩端 跨內(nèi)：跨徑在13m以上時，設(shè)1-3個（間距5-6m）注：在六十年代中、后期，為了簡化T梁的預(yù)制施工，特別是為了便于利用土模預(yù)制，我國不少地區(qū)曾試建過一些無橫隔梁的T形梁橋。但實踐表明，這種梁橋較易出現(xiàn)翼板接縫處的縱向

50、裂縫，而且主梁梁肋的裂縫也比有橫隔梁的T梁為多。目前已比較一致地認(rèn)為：T形梁的端橫隔梁是必須設(shè)置的，它不但有利于制造、運輸和安裝階段構(gòu)件的穩(wěn)定性，而且能顯著加強全橋的整體性；有中橫隔梁的梁橋荷載橫向分布比較均勻，且可以減輕翼板接縫處的縱向開裂現(xiàn)象。,橫隔梁（板）保證各根主梁相互連結(jié)成整體的作用剛度愈大，橋梁的整體性愈好，在荷載作用下各主梁就能更好地共同工作。設(shè)置 橫隔梁使主梁的模板工作稍趨復(fù)雜，完成橫隔梁的焊接接頭又往往需要在橋下

51、搭設(shè)支架，施工比較麻煩,鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁橋，我國已制訂標(biāo)準(zhǔn)跨徑分別為 16 m、20 m、24 m、32 m、40 m和 48 m的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計；公路預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁橋，我國已為 25 m、30 m、35 m和40 m跨徑編制了標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計（后張法）。,T形梁截面尺寸的選定,在確定了主梁分塊方式和截面形式之后，就需要擬定梁的截面尺寸。截面尺寸包括梁高、梁肋厚度、下翼緣尺寸以及主梁翼板尺寸等。,鐵路鋼筋混凝土梁 H/L=l／6

52、～ 1/9預(yù)應(yīng)力混凝土梁 H/L= 1／10～ 1／11公路鋼筋混凝土梁 H/L=1／11～ 1/ l6預(yù)應(yīng)力混凝土梁 H/L= 1／15～ l／25建筑高度受嚴(yán)格限制時，主梁高度要適當(dāng)減小。跨度越大， H/L比值越小。,梁肋厚度,梁肋厚度取決于最大主拉應(yīng)力和主筋布置要求。支座處剪力比跨中大，故由主拉應(yīng)力決定梁肋厚度時，跨中區(qū)段可以減薄。梁肋變截面位置可由主拉應(yīng)力小于容許值及斜筋布置要求加以確定。為了減輕構(gòu)件

53、重量，在滿足受力要求的情況下，梁肋應(yīng)盡量做的薄些，但梁肋也不能太薄，以免梁肋屈曲和混凝土澆搗困難。,鐵路鋼筋混凝土簡支梁： 20 cm（跨中） ～ 60 cm（端部）預(yù)應(yīng)力混凝土梁：不得小于 14 cm腹板內(nèi)有預(yù)應(yīng)力箍筋，腹板厚度不小于上、下翼緣梗腋之間腹板高度的l／20無預(yù)應(yīng)力箍筋時，不得小于 1／15公路混凝土橋： 15 ～ 18 cm,2.5.2 鋼筋構(gòu)造,一般構(gòu)造 受力鋼筋：根據(jù)受力要求，通過計算確定受力鋼筋指沿

54、梁軸方向布置的、承受彎曲拉應(yīng)力的主筋，以及承受腹板內(nèi)主應(yīng)力的斜筋和箍筋。構(gòu)造鋼筋：根據(jù)構(gòu)造要求布置的鋼筋構(gòu)造鋼筋包括：制造時為便于鋼筋骨架綁扎成型和固定主要鋼筋位置的架立筋，以及難以通過計算確定而憑經(jīng)驗設(shè)置的輔助筋。,標(biāo)準(zhǔn)跨徑20m的裝配式T形梁鋼筋構(gòu)造,每根梁內(nèi)總共配置了10根直徑為32mm和2根直徑為16mm的縱向受力鋼筋，鋼號均為Ⅱ級，它們的編號分別為Nl、N2、N3、N4和N5，其中最下一層的4根Nl(占主筋截面的20％以上

55、) ，其余8根則沿跨長按梁的彎矩圖形在一定位置彎起。設(shè)于梁頂部的N5為架立鋼筋，也采用由￠32，它在梁端向下彎折并與伸出支承中心的主筋N1相焊接。箍筋N12和N13采用普通光圓鋼筋，直徑為￠ 8，間距為24cm，由于靠近支點處剪力較大和支座鋼板錨筋的影響，故采用了下缺口的四肢箍筋，在跨中部分則用雙肢箍筋。N11為￠ 8的防裂分布鋼筋，由于梁在靠近下緣部分拉應(yīng)力較大，故布置得較密，向上則布置得較稀。附加斜筋N7、N8、N9、N10

56、采用￠ 16鋼筋，它們是根據(jù)梁內(nèi)抗剪要求布置的。,§2.6.1 橋面板的設(shè)計與計算,2.6.1.1 橋面板的分類2.6.1.2 車輛在板上的分布2.6.1.3 橋面板的有效工作寬度2.6.1.4 橋面板的內(nèi)力計算,2.6.1.1 橋面板的分類,混凝土梁橋的行車道板（也稱橋面板）：直接承受車輛輪壓，與主梁梁肋和橫隔梁（或橫隔板）聯(lián)結(jié)，保證梁的整體作用并將活載傳給主梁。橋面板一般為鋼筋混凝土板，對于跨度較大的橋

57、面板也可施加橫向預(yù)應(yīng)力，做成預(yù)應(yīng)力混凝土板。行車道板從結(jié)構(gòu)形式上看都是周邊支承的板。周邊支承的板，如果板的長邊與短邊之比不同，傳力情況也不同，可分為單向板和雙向板。,梁格系構(gòu)造和橋面板的支承形式,,單向板：把邊長比或長寬比大于等于2的周邊支承板看作單由短跨承受荷載的單向受力板來設(shè)計，在長跨方向僅布置分布鋼筋。雙向板：邊長比或長寬比小于2的周邊支承板，需按兩個方向的內(nèi)力分別配置受力鋼筋。注：整體式肋梁橋以及裝配式肋梁橋的橋面相互剛接

58、，行車道板的中央?yún)^(qū)格實際上都是周邊支承的板（支承在梁肋和橫隔梁上）且橫隔梁間距大于主梁間距，所以橋面板一般屬于連續(xù)單向板。,裝配式T形梁橋，其橋面板也存在邊長比大于或等于2，如果在兩主梁的翼板之間：1、采用鋼板聯(lián)結(jié)時（圖C），則橋面板可簡化為懸臂板； 2、采用不承擔(dān)彎矩的鉸接縫聯(lián)結(jié)（圖D）時，則可簡化為鉸接懸臂板。,工程實踐中最常見的行車道板受力圖式：單向板，懸臂板，鉸接懸臂板懸臂板：T型梁橋的邊區(qū)格或裝配式梁橋的翼板采用鋼板聯(lián)結(jié)

59、，可以作為沿短跨方向的懸臂板來分析。鉸接懸臂板：相鄰翼緣板在端部互相做成鉸接接縫，行車道板按一端嵌固一端鉸接懸臂板進(jìn)行計算。,2.6.1.2 車輛在板上的分布,車輪荷載不是集中力，而是局部荷載（作用于局部面積）。作用在橋面上的車輪壓力，通過橋面鋪裝層擴散分布在鋼筋混凝土板面上，計算時應(yīng)較精確地將輪壓作為分布荷載來處理，既避免了較大的計算誤差，又能節(jié)約橋面板的材料用量。,車輪與橋面的接觸面實際上接近于橢圓，而且荷載又要通過鋪裝層擴散

60、分布，故車輪壓力在橋面板上的實際分布形狀是很復(fù)雜的。為了計算方便起見，通?？山频匕衍囕喤c橋面的接觸面看作是a2x b2的矩形面積，此處a2是車輪(或履帶)沿行車方向的著地長度， b2為車輪(或履帶)的寬度，a2和b2值可從我國《橋規(guī)》中查得。至于荷載在鋪裝層內(nèi)的擴散程度，根據(jù)試驗研究，對于混凝土或瀝青面層，荷載可以偏安全地假定呈45角擴散。,車輛荷載在板面上的分布,,將輪壓作為均布荷載車輪均布荷載——a2?b2(縱、橫)a2——車

61、輪沿行車方向的著地長度b2——車輪的寬度矩形荷載壓力面的邊長沿縱向a1=a2+2H 沿橫向b1=b2+2HH 為鋪裝層的厚度一個車輪（軸重為P由于車輛荷載的一個車軸有兩個車輪，一個車輪重為p/2）作用于橋面板上的局部分布荷載強度為,2.6.1.3 橋面板的有效工作寬度,眾所周知，板在局部分布荷載p的作用下，不僅直接承壓部分（例如寬度為a1）的板帶參加工作，與其相鄰的部分板帶也會分擔(dān)一部分荷載共同參與工作。因此，在橋

62、面板的計算中，就需要確定所謂板的有效工作寬度，或稱荷載的有效分布寬度。,《橋規(guī)》對單向板荷載有效工作寬度的規(guī)定,（a）荷載在跨徑中間（板的中央地帶）單獨一個荷載 幾個相鄰荷載（d為最外兩個荷載的中心距離）,荷載有效分布寬度,（b）荷載在板的支承處（t為板的厚度）（c）荷載靠近板的支承處（x為荷載支承邊緣的距離）,懸臂板有效工作寬度可見，懸臂板的有效工作寬度接近于二倍懸臂長度，荷載可近似按450角向懸臂板支承處分布。,

63、2.6.1.4 橋面板的內(nèi)力計算,實體矩形截面橋面板：由彎矩控制設(shè)計，設(shè)計時以每米寬的板條進(jìn)行計算。內(nèi)力計算順序 確定車輪荷載——計算有效工作寬度——確定每米寬度板條的荷載——計算內(nèi)力,多跨連續(xù)單向板的內(nèi)力,行車道板和主梁梁肋的支承條件，不是固端也不是鉸支而是彈性固結(jié)。板的實際受力狀態(tài)為彈性支承連續(xù)板。行車道板與主梁梁肋是整體連結(jié)在一起，如果主梁的抗扭剛度極大，梁肋對板的約束就接近于固定支座，則板的受力就如兩端固定梁，反之如

64、果主梁的抗扭剛度極小，梁肋對板的約束接近于鉸支座，則板的受力就如多跨連續(xù)梁。,首先計算出跨度相同的簡支板在恒載和活載作用下的跨中彎矩M0 ，(1.2恒載+1.4設(shè)計荷載(組合一)再乘以相應(yīng)的修正系數(shù)，得支點、跨中截面的設(shè)計彎矩，彎矩修正系數(shù)可根據(jù)板厚t和梁肋高度h的比值來選用。,用簡支梁的跨中彎矩加以修正：t / h = 1/4 時， M中= + 0.7 M0 ， M支

65、= - 0.7 M0M0 = M0p + M0g,鉸接懸臂板：車輪作用在鉸縫上由結(jié)構(gòu)力學(xué)可知：對稱結(jié)構(gòu)受對稱荷載作用時，其內(nèi)力必對稱，所以鉸縫處的剪力為0，因此鉸縫截面的彎矩也為0，所以可取半邊結(jié)構(gòu)分析計算，計算簡圖是懸臂板。,計算懸臂根部活載彎矩 時，最不利的荷載位置是把車輪荷載對中布置在鉸接處。如行車道板的跨徑內(nèi)不只一個車輪進(jìn)入時，還需計及其它車輪的影響。在有效分布寬度a內(nèi)，總軸重為P，輪重P /2，每片梁分擔(dān)P /4，以

66、一片梁作為研究對象，每m寬板條為P /4a，其合力作用點至懸臂根部之距為,鉸接懸臂板的內(nèi)力,每米寬板條的活載彎矩為,每米寬板條的恒載彎矩為,每米寬的支點最大負(fù)彎矩為,對于沿板邊縱縫不相連的自由懸臂板，在計算根部最大彎矩時，應(yīng)將車輪荷載靠板的邊緣布置，此時b1=b2+H。如行車道板的跨徑內(nèi)不只一個車輪進(jìn)入時，需計及其它車輪的影響。,懸臂板的內(nèi)力,§2.6.2 簡支梁橋內(nèi)力計算,2.6.2.1 荷載橫向分布計算2.6.2.2

67、 主梁內(nèi)力計算2.6.2.3 結(jié)構(gòu)撓度與預(yù)拱度計算,2.6 2.1 荷載橫向分布計算,荷載橫向分布計算 杠桿原理法 剛性橫梁法 修正剛性橫梁法 鉸接板（梁）法 剛接梁法,常用幾種荷載橫向分布計算方法,杠桿原理法——把橫向結(jié)構(gòu)（橋面板和橫隔梁）視作在主梁上斷開而簡支在其上的簡支梁。剛性橫梁法——把橫隔梁視作剛度極大的梁，也稱偏心壓力法。當(dāng)計及主梁抗扭剛度影響時，此法又稱為修正剛性橫梁法（修正偏心壓力法）

68、。,鉸接板(梁)法——把相鄰板（梁）之間視為鉸接，只傳遞剪力。剛接梁法——把相鄰主梁之間視為剛性連接，即傳遞剪力和彎矩。,荷載橫向分布系數(shù)沿橋跨的變化,（一）荷載位于主梁支座時（計算最大剪力） 用杠桿原理法求m0（二）荷載位于跨中時 需用以下方法計算mc 1、剛性橫梁法（修正剛性橫梁法） 具有可靠橫向聯(lián)結(jié)，且B/L<=0.5（窄橋）（或縱橫向抗彎剛度比<=0.3時）。,2、鉸接板（梁）法