《桥梁工程》第二篇秋华整理

《桥梁工程》第二篇秋华整理
第二篇
1）混凝土梁桥
优点:造价低、耐久性好、适应性强、刚度大、整体性好、便于工业化施工。

缺点:自重大、钢筋混凝土梁常带裂缝工作。

2）混凝土梁桥分为：简支梁（板）桥、连续梁（板）桥、悬臂梁（板）桥。

3）板桥
优点：建筑高度小，外形简单、施工方便，便于整体现浇和预制装配，预制装配质量小，架设方便。

缺点：自重大，跨径不宜过大，适合于小跨径桥梁。

4）简支梁
特点：施工方便、静定体系对地基要求不高、跨中正弯矩最大、适合于小跨径桥梁。

5）悬臂梁桥
特点：单悬臂、双悬臂，卸载弯矩使跨中弯矩大大减小，静定体系对地基要求不高，跨中有接缝、行车条件不好，跨中的牛腿、伸缩缝、易损坏，适合于中等以上跨径桥梁，施工不方便。

6）连续梁桥
特点：恒载、活载均有卸载弯矩，无伸缩缝、行车条件好，超静定体系对地基要求高，存在临时固结和体系转换问题，适合于中等以上跨径桥梁。

7）T形刚构桥
特点：卸载弯矩类似于悬臂梁，适合于悬臂施工、节省大吨位支座，其中的静定体系对地基要求不高，跨中的牛腿、伸缩缝，易损坏，行车条件不好，适合于中等以上跨径桥梁。

8）连续刚构桥
特点：综合连续梁与T构的优点，跨中正弯矩较连续梁要小而可降低跨中区域的梁高，超静定体系对地基承载了要求高，会产生较大的温度次内力，梁墩联结处应力复杂，适合于中等以上跨径的高墩桥
梁
9）按施工方法分类
整体浇筑式梁桥：整体性好
预制装配式梁桥：施工方便，大量节省支架模板，不受季节性影响等优点
顶推法施工；
悬臂施工；
转体施工。

10）钢筋混凝土和预应力混凝土梁桥常用的分块方式有：纵向竖缝划分、纵向水平缝划分、纵横向竖缝划分。

11）装配式梁桥预制拼装单元的划分－直接影响到结构受力、构件预制、运输和安装以及拼装接头的施工等问题，也与所选用的横截面型式紧密相关。

块件划分的一般原则：
a)考虑运输工具和装吊设备的承载能力，装载限界的要求；b)构造应当简单，并且尽可能少用接头。

c)块件形状和尺寸应力求标准化。

悬臂板桥截面形式：矩形，肋板式。

板桥连续板桥整体式简支板桥常用跨径：8m以下；厚跨比：1/12--1/16.
简支板桥双向受力状态：纵横向配筋。

矩形实心板桥：跨径 1.5-8m。

板高：0.16-0.36。

装配式简支板桥常用跨径：钢筋砼6-13m,板厚0.4-0.8m
空心板桥预应力砼8-20m,板厚0.4-0.85m
顶板和底板厚度不应小于80mm。

钢板焊连接
装配式板桥的横向连接形式：圆形、菱形、漏斗形
企口混凝土铰连接
能保证传递横向剪力，使各块板共同受力。

12）简支梁桥的截面形式及主要特点
T形梁：整体式简支T梁：具有整体性好、易于做成复杂形状等优
点，受力明确、构造简单、施工方便
装配式简支T梁：建桥速度快，工期短，模板支架少，受力明确、构造简单、施工方便
∏形主梁：截面稳定，横向刚度大，但横向联系差，用材多
组合梁桥：I形组合梁：可减少预制构件的质量，便于集中运输
箱形组合梁：可减少预制构件的质量，便于集中运输
特点：广泛应用于城市立交，整体性好，刚度大，易于做成复杂形状整体式施工：多数--支架横板上现浇；个别--整体预制，整孔架设常用T形梁，可设次纵梁，承托结构
简特点：建桥速度快，工期短，模板支架少。

主梁横截面形式：∏形，箱形，T形（广泛应用）
支适用跨径：钢筋砼8<l<20m；预应力砼20<l<50m。

< bdsfid="109" p=""></l<20m；预应力砼20<l<50m。

<> 装配式桥面板（翼缘板）采用变厚形式
梁横向连接焊接接头
湿接接头
桥横隔梁横向连接钢板焊接连接
扣环连接
特点：有纵向水平缝
组合梁桥组合形式Ⅰ形组合梁桥--适用于混凝土简支梁桥
（装配式）箱形组合梁桥--适用于预应力混凝土简支梁桥
现行的预应力砼Ⅰ形组合梁（斜）桥跨径有20m、30m、40m
普通钢筋砼的经济跨径为20m左右
简支梁
预应力砼的经济跨径为40m左右
不带挂梁的单孔双悬臂梁桥
结构类型
悬带挂梁的多孔悬臂桥
臂力学特点：静定体系，其内力不受基础不均匀沉降等附加变形影响
体带马蹄形T形截面，适用于跨径30m以内钢筋混凝土
系截面形式底部加宽的T形截面，适用于跨径30-50m以内的预应力混凝土
梁箱形截面：50m以上
桥 1.支点附近负弯矩区段内出现裂缝，雨水浸入梁体
适用情况2.悬臂端与挂梁衔接处的挠曲线产生不利于行车的折点而需更换
伸缩缝装臵（这种桥型我国已较少采用）
3.悬臂桥在施工阶段和成桥运营阶段俩者受力状态是一致的，适宜
于悬臂施工
定义：将悬臂梁桥的墩柱与梁体固结形成的带挂梁或带铰的结构
是具有悬臂受力特点的梁式桥
T 分类带挂梁的T形刚构桥（静定结构）
形带铰的T形刚构桥（超静定结构）
刚适用情况钢筋混凝土T形刚构40m-50m左右
构预应力混凝土T形刚构60m-120m（最大跨径174m，重庆长江大桥）桥缺点：T构悬臂梁端会发生下挠从而导致悬臂端与挂梁间形成折角，增大冲击作用，使伸缩缝的处理和养护较困难；
铰左右两侧主梁变形不一致，难于调整，引起行车不顺。

普通钢筋混凝土连续梁桥的适用跨径在15-30m之间。

（若跨径进一步增大时，结构自重产生的弯矩迅速增大，导致砼开裂难以避免）连预应等截面连续梁桥等跨径和不等跨径布臵
续力混适用跨径40-60m
体凝土施工：支架，逐孔架设，移动模架，顶推施工。

系连续一般不等跨径布臵，多于三跨时中间各跨等跨布臵梁梁桥变截面连续梁桥适用跨径：70m以上
桥施工：悬臂浇筑，悬臂拼装
连续钢构桥是连续梁桥与T形刚构桥的组合体系
（墩梁固结跨中弯矩较连续梁小，梁高不超过20m。

的连续梁桥）主要适用于高桥墩的情况
桥墩的水平抗推刚度宜在满足桥梁施工运行稳定性要求的前提
下尽可能小，桥墩的横向刚度应设计得大一些
竖直双肢薄臂墩（适用于桥墩不是很高时）连续刚构桥柔性墩柱立面形式竖直单薄臂墩（适用于墩身较高时）
（满足纵向变形要求） V形墩（或Y形柱式墩）
13）变截面连续刚构桥的边主跨比值（0.55-0.58）要比连续梁的比值范围（0.6-0.8）要小
其原因是：
1）墩梁固结，边跨的长短对中跨恒载弯矩调整的影响很小，是中墩内基本没有恒载偏心弯矩；
2）边跨合拢长度小，可以在边跨悬臂端用导梁支承与边墩上进行边跨合拢，而取消落地支架，施工也方便和经济。

14）桥面板计算见教材97页例题2-3-1
15）整座桥梁中最不利主梁的最大内力值确定：
先了解某根主梁所分担的最不利荷载（引入荷载横向分布系数，即按横向最不利位臵布载求出某根主梁的最大荷载值），
然后再沿桥梁纵向确定该梁某一截面的最不利内力（进行纵向某一截面内力影响线最不利位臵布载求出最大内力）。

16）某梁的荷载横向分布影响线：单位荷载沿桥面横向作用在不同位臵时，某梁所分配的荷载比值变化曲线。

17）荷载横向分布系数：表示某根主梁所承担的最大荷载是各个轴重的倍数（通常小于1）。

即每跟主梁所分配的最大荷载不一样。

18）横隔梁设计
1）横隔梁抗弯时，一般是跨中横梁的中跨截面受力较大，设计时以此截面的最不利受力作为全部横隔梁的截面内力。

2）横隔梁抗剪时，一般是跨中横隔梁靠近边梁位臵截面受力较大，设计时以此截面的最不利受力作为全部横隔梁的截面内力。

19）剪力滞（剪滞效应）：宽翼缘箱形截面梁受对称垂直力作用时，其上、下翼缘的正应力沿宽度方向分布是不均匀的，这种现象称
为剪力滞。

位于腹板处的正应力最大，位于腹板两侧的正应力逐渐减小，这是与初等梁理论值最根本的差别。

20）剪滞效应的实用计算方法--翼缘有效宽度法
1）先按平面杆系结构理论计算箱梁各截面的内力（弯矩）；2）对不同位臵的箱形截面，用不同的有效宽度折减系数将其翼缘宽度进行折减；3）按照折减后的截面尺寸进行配筋设计和应力计算。

有效分布宽度的简单定义：按初等梁理论公式算得的应力与其实际应力峰值接近相等的那个翼缘折算宽度，称做有效宽度。

21）非简支体系梁桥活载内力计算方法：
1）非简支体系简支体系（实用算法：等代简支梁法--少用）
2）影响线（全截面受力）最不利位臵布载（有限元计算--广泛）22）等代简支梁法原理
1）横向：将多室箱梁假想地从各室顶、底板中点切开，使之变为n片T形梁（或Ⅰ字形梁）组成的桥跨结构，再计算其荷载横向分布系数。

2）纵向：将非简支体系转化为简支体系（即集中荷载P＝1作用下跨中挠度ω相等，集中扭矩T＝1作用下扭转（自由扭转）角相等。

23）横向分布系数只应用于简支梁、等代简支梁。

而箱梁是全截面受力不用横向分布系数，可用荷载不均匀系数。

24）荷载增大系数：工程上为了计算的简化和偏安全取值起见，可假设箱梁的每片梁均达到
m，于是引入荷载增大系数的概念。

了边梁的荷载横向分布系数
max
max m n ?=ζ
式中n 为腹板数。

用ζ直接乘各跨上的车道荷载k P 和X q 即得到的是箱形截面梁由全截面承
担的内力。

25）次内力（二次内力）：超静定结构因各种强迫变形（如预应
力、徐变、收缩、温度及基
础沉降等）而在多余约束出产生的附加内力。

26）等效荷载法原理（见教材P140页）
混凝土的收缩徐变
27）弹性变形：在长期持续荷载作用下，混凝土棱柱体的瞬时变形e ?
徐变变形：继弹性变形之后，随时间t 增长而持续产生的那一部分变形量c ?
徐变是针对受压区而言，应混凝土只考虑它的受压性能。

徐变次内力：当超静定混凝土结构的徐变变形受到多余约束的制约时，结构截面内将产生附
加内力，工程上称此内力为徐变次内力。

28）混凝土的收缩是由结构材料本身的特性引起的。

而徐变则是由外力产生的。

钢结构一般
发生的是蠕变。

29）加载龄期：指结构混凝土自养护之日起至加载之日的时间间距，用i τ表示
30）徐变的三种理论
1）老化理论：不同加载龄期τ的混凝土徐变曲线在任意时刻t （t>τ），其徐变增长率相同。

2）先天理论：不同龄期的混凝土徐变增长规律都是一样的
3）混合理论：兼有上述两种理论特点的理论，即早期加载情况为老化理论，后期加载情况
为先天理论。

31）换算弹性模量法：分别用相应换算弹性模量（?E ，ρ?E ）代替E ，代入结构力学中的
力法方程来求解。

（1）应用在不变荷载下徐变变形计算的换算弹性模量?E （载变位）),(τ??t E E =
（2）应用在随t 变化荷载下徐变变形计算的换算弹性模量ρ?E
（常变位） )]
,(),(1[τ?τρρ?t t E E += 32）温度次内力：结构因受到自然环境的影响（升温或降温）将产生伸缩或弯曲变形，当这
个变形受到多余约束时，便在结构内产生附加内力，工程上称此内力为温度次内力。

33）温度自应力：结构在非线性温度梯度影响下产生挠曲变形时，因梁要服从平截面假定（应
力与应变在平截面内成线形变化），致使截面内各纤维层的变形不协调而相互约束，从而在
整个截面内产生一组自相平衡的应力。

34）温度作用：（1）均匀温度：平均变化的年温差，这种温差将导致桥梁纵向长度的变化，
当这种变化受到约束时会引起温度次内力。

（2）梯度温度：日照温差（局部温差）。

导致结构沿高度方向形成非线性的温度变化，导致构件截面产生自应力。

当这种变化受到约束时也会引起次内力。

35）结构总的温度应力将是自应力σ自与温度次内力产生的温度次应力σ次（多余约束）之和。

σ总＝σ自＋σ次
36）表征结构钢度的是活载挠度。

37）立模标高＝设计标高＋[－累积位移]
（工程含义：反方向）
38）预拱度设臵计算公式：预拱度＝（－累积位移）＋（±活载挠度/2）
39）门式刚架桥
优点：桥台台身与主梁固结--即省掉了伸缩缝，使得桥头行车平顺，又提高了结构的刚度。

固结端的负弯矩可降低跨中弯矩--减小梁高。

还可降低线路高程，增加桥下净空。

缺点：（1）薄壁台身（或立柱）承受轴向压力、横向弯矩，基脚处会产生水平推力。

使得需良好的地基条件、较深的基础。

特殊的构
造措施来抵抗水平推力。

（2）基脚无论采用固结或铰结构造，都会因预应力、徐变、收缩、温度变化、基础变位等因素而产生较大次内力。

（3）当基脚采用铰结构造（可以改善基地的受力状态，使地基应力趋于均匀）时，但铰的构造复杂，施工困难；而且某些情况下易于腐蚀，难以养护和维修。

（4）角隅节点（台身与主梁连接处）的截面承受较大的负弯矩，此处受力复杂，常产生裂缝，需做特殊设臵。

（5）采用支架整体浇筑法施工，较装配式施工的简支梁桥工期拖延较长。

40）斜腿刚架桥
优点：（1）主跨相当于一座折线形拱式桥，故跨越能力较门式刚架大。

（2）通过调整边中跨比，可以使两端支座成为单向受压铰支座而不致向上起翘；边跨对主跨跨中弯矩有卸载的作用，有利于主跨梁高的减薄。

（3）斜腿下端的铰支座在施工和维护保养上较门式刚架桥简单容易。

缺点：（1）主梁与斜腿相交的横隔板处截面会产生较大的负弯矩峰值，构造配筋布臵上比较复杂
（2）预加力、徐变、收缩、温度变化、基础变位等会使斜腿刚架桥产生次内力，受力分析复杂。

（一般将斜基脚处设计成铰支座）（3）因斜腿而使得施工上有一定的难度。

41）施工
1）悬臂浇筑法施工--法国博诺姆桥（186.26m世界最大跨径）
2）悬臂拼装施工--江西洪门大桥60m。

3）在钢桁拱架上施工--山西浊漳河桥82m。

4）竖向转体施工--陕西安康汉江桥176m。

5）平面转体法施工--江西小港桥和贵溪桥。

62m和38.6m。

42）全无缝式连续刚构桥
特点：1.不仅墩梁固结，而且两端的桥台和主梁刚性固结。

从而
全桥范围内没有伸缩缝。

2。

对于温度引起的变形量则依靠桥台台后的特殊构造和在一定范围内的路面变形来吸收，故跨径和桥全长都不能太大，一般全长以100m内为宜。

优点：省掉了支座和伸缩缝装臵的设臵、维护以及更换的麻烦，解决了桥头跳车的
弊端。

故适合应用于中、小跨径桥梁上。

整体式桥台（体积和抗推刚度尽可能小）类型：桩柱式整体桥台；扩大基础式整体
桥台。

梁式桥的支座
43）支座的作用：将上部结构的支承反力（包括结构自重和可变作用引起的竖向力和水平
力）传递到桥梁墩台，同时保证结构在汽车荷载、温度变化、混凝土收缩徐变等因素下能自
由变形，以使上、下部结构的实际受力情况符合结构的静力图式。

44）按支座变形的可能性固定支座：既要固定主梁在墩台上的位臵并传递竖向压力，又要保证主梁发生挠曲时在支承处能自由转动。

活动支座：只传递竖向压力，但要保证主梁在支承处即能自由转动，又能水平移动。

简易垫层支座跨径小于5m 的涵洞用。

由几层油毛毡或石棉做成
变形性能极差
常板式橡胶支座由几层橡胶和薄钢片迭合而成，不分固定支座和活动支座。

用活动机理：利用橡胶的不均匀弹性压缩实现转角θ
支利用其剪切变形实现微量水平位移?
座具有普通板式橡胶支座的优点
的聚四氟乙烯滑聚四氟乙烯板与梁底不锈钢板（精加工）间摩擦系数很低
类橡胶支座板式橡胶支座通常（06.0=μ），可用作顶推施工的
滑块。

型适用于较大跨度的简支梁桥。

桥面连续的桥梁和连续桥梁
和球冠圆板式改进后的圆形板式支座（在支座顶面用纯橡胶制成球形表面）构橡胶支座传力均匀，可明显改善或避免支座底面产生偏压、脱空等现象
造特别适应于纵横坡较大（3%-5%）的立交桥及高架桥。

盆式橡胶支座利用设臵在钢盆中的橡胶板达到对上部结构承压和转动功能
利用聚四氟乙烯板和不锈钢板间的平面滑动来适用桥梁的水
平移动。

承载能力大，水平位移量大，转动灵活，适宜大跨度桥梁
按工作特性分为：固定支座；多向活动支座；单向活动支座
球形钢支座优点：受力均匀、转动梁大（可达0.05rad 以上），各向
转动性能一致，特别适用于曲线桥和宽桥，低温地区
在独柱支撑连续弯板结构、独柱支承的连续弯箱梁结构
特殊功能的支座双柱支承的连续T 构及大跨斜拉桥中广泛使用。

拉力支座拉力较小的桥梁用板式橡胶拉压支座
反力较大的桥梁，则用球形抗拉钢支座或盆式支座。

抗震支座抗震型球形钢支座、铅芯橡胶支座和高阻尼橡胶支座
45）支座布臵原则：有利于墩台传递纵向水平力；
有利于梁体的自由变形。

46）支座反力的确定：1）竖向力支座上的竖向力有结构自重的反力、汽车荷载的支点反力
及影响力。

2)水平力正交直线桥梁的支座，一般仅需计算纵向水平力。

斜桥和
弯桥，还需要计算由于汽车荷载的离心力或风力所产生的横向水平力。

47）支座上的纵向水平力包括：汽车荷载的制动力、风力、支座摩阻力或温度变化、支座
变形等引起的水平力，以及桥梁纵坡等产生的水平力。

48）验算支座的偏转情况时：为了确保支座偏转时橡胶与梁底部发生脱空而出现局部承压的现象必须满足条件01≥δ。

49）盆式橡胶支座的选用：合适的支座不仅应满足结构变形的需要，其最大支撑反力一般不超过支座容许承载能力的5%，最小反力不低于容许承载力的80%，以确定支座具有良好的滑移性能。

斜梁桥
50）斜梁桥：桥梁的中轴线与水流方向设计成斜交的梁桥。

（?角指的是中轴线的垂线与支撑线的夹角）
51）斜桥正做：桥墩沿水流方向，而支座是正的。

?<15°时按正桥设计；?>15°时按斜桥设计。

52）按截面形式分为：斜板桥、斜肋梁桥、斜箱梁桥。

53）连续斜板桥的受力特点
1）支承边反力：呈不均匀分布。

钝角处反力最大；锐角处最小，甚至可能出现负反力，使锐角向上翘。

2）跨中主弯矩：对于宽跨比较大的斜板，中心处的主弯矩接近于支承边正交；在斜板的两侧，则无论斜板宽跨比的大小，其主弯矩方向接近平行自由边；
弯矩值沿板宽分布也是不均匀的，对于均布荷载，中部弯矩值大于两侧，对于集中荷载，则以荷载点处的最大。

3）钝角负弯矩：钝角处产生负弯矩，有时它的绝对值比跨中主弯矩还要大，其主弯矩的方向接近于钝角的二等分线想正交。

4）横向弯矩：斜板桥的最大纵向弯矩比同等跨径的直桥要小，但横向弯矩却比同等跨径的直桥要大得多。

并沿自由边的横向弯矩还出现反号，靠近锐角处为正，靠钝角处为负。

5）扭矩：若固定两端锐角点，那么将使斜桥在两个方向产生扭矩。

54）斜肋梁桥主要由：纵向梁肋、横隔板和桥道板构成
横隔板按正交于桥轴线的布臵方式为优。

构造实例：我国1993年编制的装配式后张预应力混凝土工字形组合梁斜桥标准图，斜跨径分20m 、30m 、40m 三种，斜交角?为0°、
15°、30°、45°四种。

55）连续斜箱梁桥支座布臵
1）A 型--全桥各个墩（台）上均布臵双支座
2）B 型--两端为抗扭双支座，中墩均为单点铰支座
3）混合型--部分中墩为单点铰支座，其余均为抗扭双支座。

56）斜梁桥近似求解：有限差分法、有限单元法、模型试验。

弯梁桥
57）概念：平面弯曲的曲线梁桥
58）受力特点：1）在外荷载作用下，梁截面内产生弯矩的同时，必然伴随产生“耦合扭矩”，即所称的“弯--扭”耦合作用。

2）在结构自重作用下，除支点截面外，弯梁桥外边缘的挠度一般大于内边缘的挠度，而且曲线半径愈小这种差异愈严重。

3）对于两端均有抗扭支座的弯梁桥，其外弧侧的支座反力一般大于内弧侧，曲率半径较小时，内弧侧还可能出现负反力。

产生这些现象的原因：一、荷载因素
1）体积重心的偏心
2）桥面横坡的影响
3）车辆行驶的离心力
二、力平衡条件
59）弯梁桥平面内变形的特点
1）由于温度变化和混凝土收缩引起的水平位移（径向位移）
2）由于预加力和混凝土徐变引起的水平位移（切向位移）
箱梁特点：截面抗扭刚度大，结构在施工与使用过程中都具有良好的稳定性；顶板和底板都
具有较大的混凝土面积，能有效地抵抗正负弯矩，并满足配筋的要求，适应具有
正负弯矩的结构，如连续梁桥、拱桥、刚架桥、斜拉桥，也更适应于主要承受负
弯矩的悬臂梁、T形钢构等桥梁；适应现代化施工方法的要求，如悬臂施工法、
顶推法等，这些施工方法要求截面必须具备较厚的底板；承重结构与传力结构相
结合，使各部件共同受力，同时截面效率高，并适合预应力混凝土结构空间布束
，具有较好的经济效果；对于宽桥，由于抗扭刚度大，跨中无需设臵横隔板就能
获得满意的荷载横向分布；适合于修建曲线桥，具有较大适应性；能很好适应布
臵管线等公共设施。

普遍存在的裂缝问题成为了阻碍箱梁发展的突出问题。