第2讲_刚架桥设计方法与计算理论
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钢桥设计计算理论 苏庆田
第二章钢桥设计计算理论一般规定①钢桥按照极限状态方法进行设计；¾承载能力极限状态设计：包括构件和连接的强度破坏，结构、构件丧失稳定及结构倾覆¾正常使用极限状态：包括影响结构、构件正常使用的变形、振动及影响结构耐久性的局部损坏¾疲劳极限状态：疲劳破坏②公路钢结构桥梁应考虑以下三种设计状况及其相应的极限状态设计；1 持久状况：桥梁建成后承受结构自重、车辆荷载等持续时间很长的状况。
该状况应进行承载能力极限状态、疲劳极限状态和正常使用极限状态设计。
2 短暂状况：桥梁在制作、运送和架设过程中承受临时荷载的状况。
该状况应进行承载能力极限状态设计，必要时进行正常使用极限状态设计。
3 偶然状况：桥梁在使用过程中偶然出现的状况。
该状况只需进行承载能力极限状态设计。
一般规定1桥梁杆件的强度和稳定应按有效截面计算（？？？）。
2 受拉翼缘的强度计算有效截面应考虑剪力滞和孔洞的影响。
3 受压翼缘和腹板的强度计算有效截面应考虑剪力滞、孔洞和板件局部稳定的影响。
4 杆件稳定计算应考虑板件局部稳定的影响。
有效截面有效截面规定1) 考虑受压加劲板局部稳定影响的有效截面按下式计算：图5.1.7 考虑受压加劲板局部稳定影响的受压板件宽度示意图（刚性加劲肋）有效截面有效截面规定1) 考虑受压加劲板局部稳定影响的有效截面按下式计算：图5.1.7 考虑受压加劲板局部稳定影响的受压板件宽度示意图（柔性加劲肋）有效截面规定有效截面2) 考虑剪力滞影响的有效截面面积按下式计算：(5.1.6-1)式中:图5.1.8 考虑剪力滞影响的第i块板件的翼缘有效宽度示意图有效截面规定有效截面3) 同时考虑剪力滞和受压加劲板局部稳定影响的有效截面及有效宽度按下式计算：同时考虑剪力滞和受压加劲板局部稳定影响的板件宽度示意图同图5.1.7有效截面有效截面规定¾轴心受压板件的局部稳定系数有效截面有效截面规定（剪力滞）¾翼缘有效宽度b e按式（5.1.8-3）和（5.1.8-4）计算（5.1.8-3）非支座处（5.1.8-4）支座处式中：b e——翼缘有效宽度；b——腹板间距的1/2，或翼缘外伸肢为伸臂部分的宽度；l——等效跨长，见表5.1. 8有效截面规定 有效截面轴心受拉构件强度(5.2.1-1)轴心受压构件强度(5.2.2-3）——考虑局部稳定影响的有效截面面积；轴心受压构件稳定：应考虑截面局部稳定产生的截面影响¾轴心受压构件的稳定应按下式计算：(5.2.2-4)受弯构件¾在主平面内受弯的实腹式构件抗弯强度应满足下列规定：1、弯曲正应力应满足2、腹板剪应力未设加劲肋处的腹板局部应力3、受弯实腹式构件腹板在正应力σx、剪应力τ共同作用时mβ 受弯构件¾受弯的等截面实腹式构件的整体稳定应满足下列规定：W x,eff ，W y,eff ——考虑剪力滞和受压板件局部稳定的有效截面模量——等效弯矩系数；作用平面内的弯矩单独作用下，构件弯扭失稳模态的整体稳定折减系数；拉弯、压弯构件¾实腹式拉弯、压弯构件强度应满足下列规定：拉弯、压弯构件¾实腹式拉弯、压弯构件整体稳定应满足下列规定：拉弯、压弯构件¾实腹式拉弯、压弯构件整体稳定应满足下列规定：一般规定一、承受汽车荷载的结构构件与连接，应按疲劳细节类别进行疲劳极限状态验算。
第2讲_刚架桥设计方法与计算理论
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湖南大学土木工程学院风工程试验研究中心、桥梁工程系
2. 刚架桥设计方法
说明：目前刚架桥等超静定结构桥梁的内力，在营运荷载作用下，仍按结 构处于弹性工作阶段的假定进行内力计算和截面验算。 2.1 钢筋混凝土刚架桥主梁设计方法 1）主梁承载能力极限状态验算如下内容： 主梁正截面强度验算（正截面钢筋数量及截面复核）； 斜截面尺寸复核及剪力分配计算；
了刚架的内力分布，对全桥结构的力学特点具有重要影响。另外还要满足结构 刚度的要求。（注：主梁与支柱的刚度比决定刚架桥的内力分布——结构力学 知识） A 主梁与支柱刚度比很大时：支柱承担弯矩很小，主梁端部负弯矩很
小，跨中正弯矩很大，主梁接近于简支
梁。 B 主梁与支柱刚度比很小时：主梁端部负弯矩大，跨中正弯矩较小，主 梁受力接近于固端梁。来自弯起钢筋设计及斜筋设计；
斜截面抗剪强度复核。 2）正常使用极限状态验算如下内容： 主梁最大裂缝宽度的验算； 主梁跨中挠度的验算； 3）施工阶段验算内容：主梁施工阶段的正应力验算。
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2.2 预应力混凝土刚架桥主梁设计方法 1）截面设计 根据设计要求，参照已有的设计图纸和资料，拟定主梁截面形式和相应 的尺寸；或直接对弯矩最大的跨中截面，依据截面抗弯的要求初步估算主 梁的截面尺寸。 2）内力计算 一般采用桥梁设计软件或通用软件，根据桥梁可能出现的荷载组合，计 算出主梁的正常使用和承载能力极限状态内力包络图。
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1.1 主梁主要尺寸拟定 单跨刚架桥两端悬出的长度为中跨跨度的0.2~0.5倍之间。 注：如果悬臂加长，端支柱弯矩减小，跨中正弯矩也可减小，但 主梁变形较大； 三跨连续刚架桥，边跨约为主跨的0.7倍或相等;个别边跨为中跨 的0.2倍; 斜腿刚架桥的边跨通常为中跨的0.5倍左右； 斜腿刚架桥的斜柱倾斜角度为40~60度之间。 刚架桥的主梁高度对于大跨度预应力刚架桥中，通常为（1/30~1/40）L， 当采用变高度梁时，端部梁高可为跨中梁高的1.2~2.5倍,甚至更高。
2第6章 混凝土刚构桥的设计与盘算
我国已建成的预应力混凝土连续刚构桥
序 桥名
号
主桥跨径
虎门大桥辅航
1
150+270+150
道桥
重庆黄花园大
2 桥
137+3250+137
马鞍石嘉陵江
3 大桥
146+3250+146
4 黄石长江大桥 162.5+3245+162.5
5 江津长江大桥 140+240+140
重庆高家花园
6
140+240+140
小跨度：多室扁箱梁 • V型墩刚构——箱型截面、多肋式
2、节点构造 • 角点受力特点
箱型截面直角点构造
箱型截面斜腿与主梁交点构造
连续刚构墩柱与主梁交点构造
2、铰的构造 • 钢铰 • 铅板铰
混凝土铰
五、减小墩柱抗推刚度的措施
1、合理选择桥型，避免矮墩桥梁采用连续 刚构
2、减小墩柱的纵桥向尺寸 3、采用双臂墩减小墩柱纵桥向抗推刚度 4、对于长大桥梁，中间桥墩采用刚构，边
– 预应力次内力——与连续梁相同，超静定次 数更高
– 徐变次内力——与连续梁基本相同，手算很 困难
– 基础不均匀沉降次内力
• 小跨度时比较明显 • 大跨度时是次要因素
第四节 刚架桥桥例
一、洛溪大桥
– 跨径：65+125+180+110米 – 荷载：汽——超20级，挂——120 – 梁高：墩顶10米，跨中3米 – 下部结构：主跨双薄壁墩，边跨单薄壁墩 – 施工方法：悬臂浇筑
8 .0 m
l
20( )
立柱 墩身类型
间距
8 .0 m
l
桥梁工程 混凝土刚架桥PPT课件
• 截面刚度按 0.8EhI 计
刚臂
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3-2 内力计算简介
3-2-1 、恒载内力计算
• 按施工过程叠加自重内力
•
——考虑不同体系、不同截面
3-2-2 、活载内力计算
• 影响线加载计算最不利内力
• 小跨度按照等刚度法计算横向分布系数
• 大跨度箱梁应作专门横向应力分析
35
第35页/共44页
11
第11页/共44页
1-2 刚构桥的主要类型（续4 －连续刚构桥例）
12
第12页/共44页
1-2 刚构桥的主要类型（续4 －V型墩刚构）
V型墩刚构——内部高次超静定，外部接近连续梁
13
第13页/共44页
1-2 刚构桥的主要类型（续4 －V型墩刚构桥例）
MAIN RIVER BRIDGE 82-135-82m main span, depth of 6.5m
嘉陵江大桥
7 泸州长江二桥 140+240+55.5
8 南澳跨海大桥 122+221+122
9 华南大桥
110+190+110
10 洛溪大桥
65+125+180+110
建 成 边跨 年份 主跨
1997 0.556
梁高（m） 高跨比 根部 跨中 根部 跨中
14.8 5
1/18.2 1/54
1999 0.548 13.8 4.3 1/18.1 1/58.1
3.0m ( l)
82
攀枝花 金沙江 铁路桥
预应力 混凝土 连续刚构
100m+ 168m+100m
4.5m (l)
刚臂
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3-2 内力计算简介
3-2-1 、恒载内力计算
• 按施工过程叠加自重内力
•
——考虑不同体系、不同截面
3-2-2 、活载内力计算
• 影响线加载计算最不利内力
• 小跨度按照等刚度法计算横向分布系数
• 大跨度箱梁应作专门横向应力分析
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1-2 刚构桥的主要类型（续4 －连续刚构桥例）
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1-2 刚构桥的主要类型（续4 －V型墩刚构）
V型墩刚构——内部高次超静定，外部接近连续梁
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1-2 刚构桥的主要类型（续4 －V型墩刚构桥例）
MAIN RIVER BRIDGE 82-135-82m main span, depth of 6.5m
嘉陵江大桥
7 泸州长江二桥 140+240+55.5
8 南澳跨海大桥 122+221+122
9 华南大桥
110+190+110
10 洛溪大桥
65+125+180+110
建 成 边跨 年份 主跨
1997 0.556
梁高（m） 高跨比 根部 跨中 根部 跨中
14.8 5
1/18.2 1/54
1999 0.548 13.8 4.3 1/18.1 1/58.1
3.0m ( l)
82
攀枝花 金沙江 铁路桥
预应力 混凝土 连续刚构
100m+ 168m+100m
4.5m (l)
第五章刚构桥简介
——
三、桥型实例
在 钢 桁 拱 架 上 施 工 的 桥 例 山 西 浊 漳 河 桥
——
三、桥型实例
竖 向 转 体 法 施 工 的 桥 例 陕 西 安 康 汉 江 桥
——
三、桥型实例
平 面 转 体 法 施 工 的 两 座 桥 例 江 西 小 港 桥 和 贵 溪 桥
——
第三节 全无缝式连续刚构桥
经过斜腿传至地基土上。这样的单隔板或呈三角形的隔板将使此处梁
截面产生较大的负弯矩峰值，使得通过此截面的预应力钢筋十分密集， 在构造布置上比较复。 斜腿与 主梁相 交节点 构造
第五章 第二节
斜腿刚架桥
2、预加力、徐变、收缩、温度变化以及基础变位等因素都会使斜腿 刚架桥产生次内力，受力分析上也相对较复杂。因此，为了减少超
——
三、桥型实例
悬 臂 浇 筑 法 施 工 的 桥 例 法 国 博 诺 姆 桥
——
三、桥型实例
悬 臂 拼 装 法 施 工 的 桥 例 江 西 洪 门 大 桥
——
三、桥型实例
悬 臂 拼 装 法 施 工 的 桥 例 江 西 洪 门 大 桥
——
三、桥型实例
在 钢 桁 拱 架 上 施 工 的 桥 例 山 西 浊 漳 河 桥
第二篇 混凝土梁桥和刚架桥
第五章 刚架桥简介
内容提要
• 第一节 门式刚架桥
• 第二节 斜腿刚架桥
• 第三节 全无缝式连续刚构桥
第一节 门式刚架桥
一、结构特点、受力特点及适用范围
结 构 特 点 台身与主梁固结 无伸缩缝 改善桥头行车的平顺性 提高结构的刚性
受力特点： 在竖向荷载作用下，固结端的负弯矩可部分降 低梁的跨中弯矩，从而达到减小梁高的目的。 适用范围： 中小跨度的跨线桥，建筑高度小。
刚架桥
混凝土刚架桥简介 第二节 单跨刚架桥的构造特点
一、一般构造特点 与梁式桥相同，刚架桥主梁截面形式有板式、肋梁式、箱形等各种型式。主梁截面沿纵方 向的变化可做成等截面、等高变截面和变高度三种。有时还可把主梁在不同位置做成几种 不同的截面型式，以适应内力的变化和方便施工。
混凝土刚架桥简介 二、刚架桥的节点构造 刚架桥的节点系指立柱与主梁相连接的地方，又称为角隅节点或隅节点。该节 点必须具有强大的刚度，以保证主梁和立柱的刚性连接。隅节点和主梁或立柱相 连接的截面承受很大的负弯矩，因此节点内缘的混凝土承受很高的压应力，而节 点外缘的钢筋承担拉应力，压力和拉力形成一对强大的对角压力，对隅节点产生 劈裂作用。
第三篇
混凝土刚架桥
混凝土刚架桥简介
第一章 刚架桥的主要类型及构造特点
桥跨结构（主梁或板）和墩台（立柱或竖墙）整体相连的桥梁 称为刚架桥。 由于两者之间的刚性连接，在竖向荷载作用下，刚架桥具有以下 的受力特点： 1. 主梁端部产生负弯矩，从而减少了跨中的正弯矩，所以跨 中截面尺寸可相应减小； 2. 支柱除承受压力外，还承受弯矩，所以支柱一般也为钢筋 混凝土构件； 3. 支柱脚将产生有水平推力，为此，必须要有良好的地基条 件，或用较深的基础（如桩基础、沉井基础等）和特殊的构造措施 来抵抗水平推力。 刚架桥的主梁高度一般可以较梁桥为小，因此，通常适用于需要 较大桥下净空或建筑高度受到限制的情况，如立交桥、高架桥等。 刚架桥的主要优点是：外形尺寸小，桥下净空大，桥下视野开阔 ，混凝土用量少。但钢筋的用量较大，基础的造价也较高。
混凝土刚架桥简介
混凝土刚架桥简介
与拱桥类似，斜腿刚架中压力线和各部分构件的轴线相近，故其 所受的弯矩比门形刚架要小，同时缩短了主梁跨度，但支承反力 却有所增加，而且斜柱的长度也较大，因此，当桥下净空要求为 梯形时，采用斜腿刚架是有利的，它可用较小的主梁跨度来跨越 深谷或同其它线路立交。国外有不少跨线桥或跨越山谷桥均采用 斜腿刚架，它不仅造型轻巧美观，施工也较拱桥简单。
变截面刚架桥支架高度计算
变截面刚架桥支架高度计算（实用版）目录1.变截面刚架桥支架高度计算的背景和意义2.变截面刚架桥支架高度计算的原理和方法3.变截面刚架桥支架高度计算的实际应用案例4.变截面刚架桥支架高度计算的未来发展趋势和挑战正文一、变截面刚架桥支架高度计算的背景和意义随着我国基础设施建设的快速发展，桥梁工程在交通运输领域扮演着越来越重要的角色。
桥梁结构的稳定性和安全性直接关系到行车和行人的安全。
因此，如何精确计算变截面刚架桥支架的高度，以确保桥梁结构的稳定性和安全性，成为了桥梁设计中的重要课题。
二、变截面刚架桥支架高度计算的原理和方法变截面刚架桥支架高度计算主要包括以下几个步骤：1.确定计算模型：根据桥梁的实际结构形式，建立合适的计算模型。
常见的模型包括简支梁模型、固定梁模型、连续梁模型等。
2.确定计算参数：包括材料性能、截面几何参数、边界条件等。
这些参数对计算结果具有重要影响，需要准确确定。
3.选择计算方法：常见的计算方法包括静力法、动力法、弹性稳定法等。
根据桥梁结构的特点和设计要求，选择合适的计算方法。
4.进行计算：根据确定的计算模型、参数和方法，进行具体的计算。
计算过程中需要考虑各种因素对结果的影响，以确保计算结果的准确性。
5.检验和优化：根据计算结果，检验桥梁结构的稳定性和安全性。
如不符合设计要求，需要对计算模型、参数或方法进行调整，重新进行计算，直至满足设计要求。
三、变截面刚架桥支架高度计算的实际应用案例以某跨江大桥为例，采用上述计算方法，可以得到变截面刚架桥支架的高度，从而确保桥梁结构的稳定性和安全性。
在实际工程中，还需要根据具体情况，对计算结果进行适当的调整，以满足实际施工和运行要求。
四、变截面刚架桥支架高度计算的未来发展趋势和挑战随着计算机技术的发展，未来的变截面刚架桥支架高度计算将更加依赖于数值分析和计算机模拟。
同时，随着新型建筑材料和结构的出现，计算方法也需要不断更新和完善。
第1页共1页。
刚架桥简介PPT课件
• 刚架桥特点:由于采用墩梁固结的构造,使之既可省掉昂贵的支座装置,又可在施工中不用进行体系的转换;特 别是在恒载条件下,桥墩两侧梁体结构的受力状态接近平衡,桥墩接近中心受压,主梁以受弯为主.
第一节 门式刚架桥
桥名
跨径
跨中梁高
Marien
11.17+56. 8+11.7
1.46
Schweden
12.20+55. 4+12.2
广清采用东远用至清传今市统，远四的 无市重 跳九力 车四式 等中不U九桥形良桥桥现的台象是，成。设我功一国道建伸第设缩一缝，；座后填者整补为体半了整式我体全式国桥无台整全缝体无桥缝式结梁全构，，无预为应缝力钢桥混筋凝梁土混领结凝构域。土两的桥板研使 式究连空续白刚。构由桥于，取通消车了近伸两缩年装来置，，整大体大桥减台少工了作道状路态管良理好部，门全对桥桥面梁、的路日 面常一维直修完费整用，，未独发特现的任台何后裂设缝计、更拥消包除、了跳跳车车等和不反良射现裂象缝，，行使车行相车当更平加 稳舒。适与，国带外来同了类良型好桥的台社结会构效相益比和，经该济整效体益式。无实缝践桥同台时采证用明柔了性在台我和国柔， 性在桩跨共长同80承m担以变内形的，桥具梁有上自实己现的全特无色缝。是特完别全是安对全台可后行进的行。了专门的反 射裂缝防治，效果很好，这在国外几十年的无缝桥梁设计中至今也未 能够做到。
(5)宜采用有支架施工.
二、门式刚架桥的几种形式
1.两铰立墙式 2.两铰立柱式 3.重型门式
第二节 斜腿刚架桥
由一对斜置的撑杆与梁体固结后来主跨相当于一座折线形拱桥,其压力线接近于拱桥的受力状态, 斜腿以受压为主,比门式刚架的立墙或立柱受力更合理,故其跨越 能力更大;
• 截面形式： 随跨径的增加而采用板式 梁式 箱型 柱脚支撑方式： 固定支撑 铰支撑 基础： 由于刚构桥为有推力的桥，基础需具有足够的抗水平位移能力。在坚硬地基上可选用扩大基础的浅基础；
第一节 门式刚架桥
桥名
跨径
跨中梁高
Marien
11.17+56. 8+11.7
1.46
Schweden
12.20+55. 4+12.2
广清采用东远用至清传今市统，远四的 无市重 跳九力 车四式 等中不U九桥形良桥桥现的台象是，成。设我功一国道建伸第设缩一缝，；座后填者整补为体半了整式我体全式国桥无台整全缝体无桥缝式结梁全构，，无预为应缝力钢桥混筋凝梁土混领结凝构域。土两的桥板研使 式究连空续白刚。构由桥于，取通消车了近伸两缩年装来置，，整大体大桥减台少工了作道状路态管良理好部，门全对桥桥面梁、的路日 面常一维直修完费整用，，未独发特现的任台何后裂设缝计、更拥消包除、了跳跳车车等和不反良射现裂象缝，，行使车行相车当更平加 稳舒。适与，国带外来同了类良型好桥的台社结会构效相益比和，经该济整效体益式。无实缝践桥同台时采证用明柔了性在台我和国柔， 性在桩跨共长同80承m担以变内形的，桥具梁有上自实己现的全特无色缝。是特完别全是安对全台可后行进的行。了专门的反 射裂缝防治，效果很好，这在国外几十年的无缝桥梁设计中至今也未 能够做到。
(5)宜采用有支架施工.
二、门式刚架桥的几种形式
1.两铰立墙式 2.两铰立柱式 3.重型门式
第二节 斜腿刚架桥
由一对斜置的撑杆与梁体固结后来主跨相当于一座折线形拱桥,其压力线接近于拱桥的受力状态, 斜腿以受压为主,比门式刚架的立墙或立柱受力更合理,故其跨越 能力更大;
• 截面形式： 随跨径的增加而采用板式 梁式 箱型 柱脚支撑方式： 固定支撑 铰支撑 基础： 由于刚构桥为有推力的桥，基础需具有足够的抗水平位移能力。在坚硬地基上可选用扩大基础的浅基础；
中职教育-《桥梁工程》课件：第二篇第五章 刚架桥.ppt
第三节 箱梁扭转
二、预应力连续刚构桥的一般构造特点 连续刚构桥利用主墩的柔性来适应桥梁的纵向
变形（包括纵向水平力、混凝土收缩和徐变、温度 等引起的变形），所以在大跨高墩中比较适合。
当桥位地形高差较大，则边墩因高度减小而刚 度增大，对纵向变形的约束增强，可采用在边墩上 设支座或设铰的方式来改善边墩的约束。
END
2、图2-5-10b）式设有竖隔板和平隔板，其传 力间接，但构造和施工较简单。
3、图2-5-10c）式兼有竖隔板、平隔板和斜隔 板，节点刚强，布置主筋也较方便，但施工较麻烦。
第二节 箱梁的剪力滞 斜腿刚架桥的斜腿与主梁相交的节点，根据截
面形式的不同，可以做成图2-5-11所示的两种形式。
图2-5-11 斜腿与主梁相交的结点形式
第二节 箱梁的剪力滞
混凝土铰的缺点是 转动性能或多或少地受 到约束，转角较大时会 使铰颈截面混凝土产生 裂缝。铰颈截面可不设 钢筋，或仅设置直径较 细的纵向钢筋。钢筋穿 过铰颈截面的转动轴， 这样对转动的阻碍最小。 图2-5-14 混凝土铰简图
第二节 箱梁的剪力滞
四、刚架桥的主要尺寸 刚架桥的主要尺寸是主梁跨度和高度，立柱高
第二节 箱梁的剪力滞
二、钢架桥的节点构造 刚架桥在结构构造上的一个重要特点是： 立柱与主梁相连接的地方存在角隅节点或称隅
节点。 该节点必须具有强大的刚度，以保证主梁和立
柱的刚性连接，能承受较大的负弯矩，达到使桥跨 跨中的正弯矩卸载目的。
第二节 箱梁的剪力滞 但是负弯短又使节点内缘的混凝土产生很高的
图9 主梁加设底板
第二节 箱梁的剪力滞 当主梁和立柱都是箱形截面时，隅节点可做成
图2-5-10所示的3种形式。
图2-5-10 箱形截面刚架节点形式
第六章 刚架桥
第六章
刚架桥
桥梁工程
• 钢筋混凝土刚架桥混凝土用量小，钢筋的用量较大，且梁
柱刚接处易开裂,所以钢筋混凝土刚架桥常用于中小跨度 桥梁，而预应力混凝土刚架桥则常用于大跨度桥梁。中小 跨径一般做成门式刚架桥或斜腿刚架形式,大跨度刚架结 构常做成T型刚构和连续刚构形式。
• 刚架桥的施工常采用有支架现浇、悬臂施工或顶入施 工法。
墩柱的构造
刚架桥的墩柱有薄壁式和立柱式。
第六章
刚架桥
桥梁工程
桥墩外形对高墩大跨度刚架桥通常采用竖直单薄壁墩或者 竖直双薄壁墩，而高度较低的中小跨度刚架桥，特别是城市立
交桥和风景区的公路刚架桥则经常采用V形、X形及Y形桥墩。
2.T形刚构桥布臵
一般情况下中孔按等跨布臵，边孔跨径比中孔稍小，其挂
梁长度 l g ( 0 . 5 ~ 0 . 6 ) l ,两侧边孔跨径 l 1 =(0.75～0.85) l ； 挂梁高度h=(1/16～1/18) l ，T构根部高度=(1.8~2.0)h。
连 续 刚 构 桥
1.主墩无支座。 1.上部结构连续长度有—定的限制， 2.施工体系转换方便。 长度再增加时应改用连续刚构和连续 3.伸缩缝少，行车舒适。 梁组合体系。 4.顺桥向抗弯刚度和横桥向抗扭刚度大 2.主墩的抗撞击的能力较弱。 ，受力性能好。 5.顺桥向抗推刚度小，对温变、混凝土 收缩、徐变及地震影响均有利。
Hale Waihona Puke 第六章刚架桥桥梁工程
5.带挂梁的T形刚架桥
第六章
刚架桥
桥梁工程
6.连续刚架桥
第六章
刚架桥
桥梁工程
7.分离式连续刚架桥
第六章
桥 型 T 形 刚 构 桥 连 续 梁 桥
S26混凝土刚构桥的设计与计算63页PPT
我国已建成的预应力混凝土连续刚构桥
序 桥名
号
主桥跨径
虎门大桥辅航
1
150+270+150
道桥
重庆黄花园大
2 桥
137+3250+137
马鞍石嘉陵江
3 大桥
146+3250+146
4 黄石长江大桥 162.5+3245+162.5
5 江津长江大桥 140+240+140
Hale Waihona Puke 重庆高家花园6140+240+140
S26混凝土刚构桥的设计与计算
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
截面刚度按0.8EhI计
刚臂
二、恒载内力计算
– 按施工过程叠加自重内力 考虑不同体系、不同截面
三、活载内力计算
– 影响线加载计算最不利内力 – 小跨度按照等刚度法计算横向分布系数 – 大跨度箱梁应作专门横向应力分析
四、次内力计算
墩采用连续梁体系
六、预应力配索特点
1、三向预应力体系 腹板、顶底板——纵向预应力 顶板——横向预应力 腹板——竖向预应力
2、纵向预应力束配置的争论 是否需要弯起束和连续束
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湖南大学土木工程学院风工程试验研究中心、桥梁工程系
第二章 刚架桥设计方法及计算理论
内容简介 1.刚架桥基本尺寸拟定 2.刚架桥设计方法 3.刚架桥计算理论 4. 连续刚构桥设计关键问题 5. 小结
1
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主梁、桥墩关键几何尺寸拟定
设计方法
主要验算内容：强度、刚度、稳定性
刚架桥内力计算理论：基本假定及有限单元法
计算理论 刚架桥次内力计算：预应力、混凝土徐变、收缩、基础变位
刚架桥设计方法与计算理论
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1. 刚架桥的基本尺寸拟定
刚架桥的主要尺寸是主梁跨度和高度，支柱高度和厚度，以及桥的横向宽
度。主要参数的确定将决定主梁和支柱的刚度比，主梁与支柱的刚度比则决定
注：增加端部梁高，可使主梁正弯矩减小，使主梁大部分承受负弯矩，可
使大部分预应力钢筋布置在梁顶部，构造与施工简单。
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1.2 支柱主要尺寸拟定 支柱在纵向的厚度可采用其高度的1/8~1/15，比较高时采用小， 比较矮时采用较大比值； 支柱的横向尺寸要与主梁相配合，并应考虑横桥向的刚度和稳定 性。 1.3 横截面尺寸拟定 刚架桥的横截面形式根据道路等级、使用功能等来确定，首先选 择主梁截面形式，然后参考连续梁桥主梁截面来拟定细部尺寸。
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３.1 刚架桥内力计算方法
3.1.1 基本原则及假定
目前，超静定结构体系的内力，仍按在运营荷载作用下，结构为弹性的
假定进行计算。然后用计算得到的内力进行截面验算。在进行刚架桥的内力
计算时，可遵循以下基本假定： 1）计算模型的各单元的轴线取支柱厚度和主梁高度的中心连线； 2）计算截面包括全部混凝土截面，不考虑钢筋的影响；对于T形和箱形截 面，不论其顶板和底板厚度如何，均应全部计入计算截面； 3）计算变位时，一般可略去轴向力和剪力，仅计入弯矩的影响；采用有限 元计算时可同时考虑；
的情形。
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3）V、X、Y型墩 V、X、Y型墩在同等跨径条件下，均可缩短跨径、降低梁高，而且使 得桥结构轻巧美观，经常应用于城市跨线桥和景区桥梁。
2.5 刚架桥铰的设计方法 混凝土铰：构造简单、成本低，且长期不需要维护，应用广泛。 铅板铰：应用不多。 钢铰：应用不多。
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1.1 主梁主要尺寸拟定 单跨刚架桥两端悬出的长度为中跨跨度的0.2~0.5倍之间。 注：如果悬臂加长，端支柱弯矩减小，跨中正弯矩也可减小，但 主梁变形较大； 三跨连续刚架桥，边跨约为主跨的0.7倍或相等;个别边跨为中跨 的0.2倍; 斜腿刚架桥的边跨通常为中跨的0.5倍左右； 斜腿刚架桥的斜柱倾斜角度为40~60度之间。 刚架桥的主梁高度对于大跨度预应力刚架桥中，通常为（1/30~1/40）L， 当采用变高度梁时，端部梁高可为跨中梁高的1.2~2.5倍,甚至更高。
了刚架的内力分布，对全桥结构的力学特点具有重要影响。另外还要满足结构 刚度的要求。（注：主梁与支柱的刚度比决定刚架桥的内力分布——结构力学 知识） A 主梁与支柱刚度比很大时：支柱承担弯矩很小，主梁端部负弯矩很
小，跨中正弯矩很大，主梁接近于简支
梁。 B 主梁与支柱刚度比很小时：主梁端部负弯矩大，跨中正弯矩较小，主 梁受力接近于固端梁。
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示例１：
1
ELEMENTS OCT 24 2007 22:14:43
B=4m
Z
Y X
H=1m E=3.0E+10Pa
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1
ELEMENTS U ROT F NFOR NMOM RFOR RMOM OCT 24 2007 22:14:04
Y Z X
Y Z X
-6490
-4824
-3157
-1490
176.346
1843
3510
5176
6843
8510
1
LINE STRESS STEP=1 SUB =1 TIME=1 SMIS1 SMIS7 MIN =-1010 ELEM=33 MAX =0 ELEM=1 OCT 24 2007 22:12:11
4）在主梁与支柱交接区域，其截面的惯性矩比其他地方大得多，可视为刚
性区域；
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5）当刚架奠基于压缩性甚小的地基中时，支柱底端可以认为是固定的；
6）关于混凝土的弹性模量Eh，根据规范来确定： Eh=0.8E。
3.1.2 竖直荷载作用下的内力计算
参考结构力学知识或有限元分析程序来计算，可按平面结构计算，也 可按空间结构来分析。实际桥梁设计中，多采用有限元法进行分析计算。
2）墩柱截面设计
判断是大偏心还是小偏心，最后求纵向钢筋截面面积并按构造要求进 行钢筋布置。 3）墩柱截面强度复核
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2.4 连续刚构桥桥墩设计方法 连续刚构桥墩纵向刚度宜小，横桥向刚度宜大。前提是满足纵向刚度、 稳定性等的要求。 1）双薄壁墩 桥墩处有两个相互平行的墩壁与主梁固结的桥墩称为双薄壁墩。既可 增加桥墩的横向刚度，又可满足顺桥向刚度小的要求； 2）单薄壁墩 单薄壁墩在墩位处只有一个截面形式为空心或实心的矩形截面或箱形 截面的桥墩。箱形桥墩抗扭性能好，但柔性不如双薄壁墩，适合桥墩较高
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2. 刚架桥设计方法
说明：目前刚架桥等超静定结构桥梁的内力，在营运荷载作用下，仍按结 构处于弹性工作阶段的假定进行内力计算和截面验算。 2.1 钢筋混凝土刚架桥主梁设计方法 1）主梁承载能力极限状态验算如下内容： 主梁正截面强度验算（正截面钢筋数量及截面复核）； 斜截面尺寸复核及剪力分配计算；
/PREP7 N,1,-70.00,20.00,0.000 N,11,-30.00,20.00,0.00 N,21,30.00,20.00,0.00 N,31,70.00,20.00,0.00 N,41,-50.00,0.00,0.00 N,51,-30.00,20.00,0.00 N,61,50.00,0.00,0.00 N,71,30.00,20.00,0.00 FILL,1,11 FILL,11,21 FILL,21,31 FILL,41,51 FILL,61,71 ET,1,BEAM4 MP,EX,1,3.0E+10 MP,DENS,1,2600 MP,ALPX,1,1.0E-5 MP,PRXY,1,0.2 R,1,4.0,1/3,5.333,4,1,, RMORE,,,4/3 TYPE,1 MAT,1 REAL,1 *DO,I,1,30 E,I,I+1 *ENDDO *DO,I,41,50 E,I,I+1 *ENDDO *DO,I,61,70 E,I,I+1 *ENDDO ANTYPE,0 /STATUS,SOLU SOLVE POST.MAC FINISH /POST1 PLDISP,0 PLNSOL, U,Y, 0,1.0 AVPRIN,0, , ETABLE, ,SMISC, 1 AVPRIN,0, , ETABLE, ,SMISC,2 AVPRIN,0, , ETABLE, ,SMISC, 6 AVPRIN,0, , ETABLE, ,SMISC,7 AVPRIN,0, , ETABLE, ,SMISC, 8 AVPRIN,0, , ETABLE, ,SMISC, 12 PLLS,SMIS1,SMIS7,1,0 PLLS,SMIS2,SMIS8,1,0 PLLS,SMIS6,SMIS12,1,0 PLLS,SMIS6,SMIS12,-1,0 20
P=1000N
Y Z X
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1
DISPLACEMENT STEP=1 SUB =1 TIME=1 DMX =.159E-03 U ROT F NFOR NMOM RFOR RMOM OCT 24 2007 22:13:23
1
LINE STRESS STEP=1 SUB =1 TIME=1 SMIS6 SMIS12 MIN =-6490 ELEM=20 MAX =8510 ELEM=15 OCT 24 2007 22:12:45
结构自重作用下
Y Z X
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1
DISPLACEMENT STEP=1 SUB =1 TIME=1 DMX =.386116 OCT 24 2007 22:22:09
1
LINE STRESS STEP=1 SUB =1 TIME=1 SMIS1 SMIS7 MIN =-.112E+08 ELEM=31 MAX =0 ELEM=1 OCT 24 2007 22:22:28
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3. 刚架桥计算理论
刚架桥由于其跨度与截面尺寸相比大得多，因此可按结构力学的方法来 计算，其基本计算方法是力法和位移法，目前广泛应用的是有限单元法。 力法：参考结构力学教材 位移法：参考结构力学教材 有限单元法：有限单元教材（自学）！
Y Z X
Y Z X
-.112E+08
-.996E+07
-.871E+07
-.747E+07
-.622E+07
-.498E+07
-.373E+07
第二章 刚架桥设计方法及计算理论
内容简介 1.刚架桥基本尺寸拟定 2.刚架桥设计方法 3.刚架桥计算理论 4. 连续刚构桥设计关键问题 5. 小结
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主梁、桥墩关键几何尺寸拟定
设计方法
主要验算内容：强度、刚度、稳定性
刚架桥内力计算理论：基本假定及有限单元法
计算理论 刚架桥次内力计算：预应力、混凝土徐变、收缩、基础变位
刚架桥设计方法与计算理论
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1. 刚架桥的基本尺寸拟定
刚架桥的主要尺寸是主梁跨度和高度，支柱高度和厚度，以及桥的横向宽
度。主要参数的确定将决定主梁和支柱的刚度比，主梁与支柱的刚度比则决定
注：增加端部梁高，可使主梁正弯矩减小，使主梁大部分承受负弯矩，可
使大部分预应力钢筋布置在梁顶部，构造与施工简单。
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1.2 支柱主要尺寸拟定 支柱在纵向的厚度可采用其高度的1/8~1/15，比较高时采用小， 比较矮时采用较大比值； 支柱的横向尺寸要与主梁相配合，并应考虑横桥向的刚度和稳定 性。 1.3 横截面尺寸拟定 刚架桥的横截面形式根据道路等级、使用功能等来确定，首先选 择主梁截面形式，然后参考连续梁桥主梁截面来拟定细部尺寸。
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３.1 刚架桥内力计算方法
3.1.1 基本原则及假定
目前，超静定结构体系的内力，仍按在运营荷载作用下，结构为弹性的
假定进行计算。然后用计算得到的内力进行截面验算。在进行刚架桥的内力
计算时，可遵循以下基本假定： 1）计算模型的各单元的轴线取支柱厚度和主梁高度的中心连线； 2）计算截面包括全部混凝土截面，不考虑钢筋的影响；对于T形和箱形截 面，不论其顶板和底板厚度如何，均应全部计入计算截面； 3）计算变位时，一般可略去轴向力和剪力，仅计入弯矩的影响；采用有限 元计算时可同时考虑；
的情形。
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3）V、X、Y型墩 V、X、Y型墩在同等跨径条件下，均可缩短跨径、降低梁高，而且使 得桥结构轻巧美观，经常应用于城市跨线桥和景区桥梁。
2.5 刚架桥铰的设计方法 混凝土铰：构造简单、成本低，且长期不需要维护，应用广泛。 铅板铰：应用不多。 钢铰：应用不多。
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1.1 主梁主要尺寸拟定 单跨刚架桥两端悬出的长度为中跨跨度的0.2~0.5倍之间。 注：如果悬臂加长，端支柱弯矩减小，跨中正弯矩也可减小，但 主梁变形较大； 三跨连续刚架桥，边跨约为主跨的0.7倍或相等;个别边跨为中跨 的0.2倍; 斜腿刚架桥的边跨通常为中跨的0.5倍左右； 斜腿刚架桥的斜柱倾斜角度为40~60度之间。 刚架桥的主梁高度对于大跨度预应力刚架桥中，通常为（1/30~1/40）L， 当采用变高度梁时，端部梁高可为跨中梁高的1.2~2.5倍,甚至更高。
了刚架的内力分布，对全桥结构的力学特点具有重要影响。另外还要满足结构 刚度的要求。（注：主梁与支柱的刚度比决定刚架桥的内力分布——结构力学 知识） A 主梁与支柱刚度比很大时：支柱承担弯矩很小，主梁端部负弯矩很
小，跨中正弯矩很大，主梁接近于简支
梁。 B 主梁与支柱刚度比很小时：主梁端部负弯矩大，跨中正弯矩较小，主 梁受力接近于固端梁。
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示例１：
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ELEMENTS OCT 24 2007 22:14:43
B=4m
Z
Y X
H=1m E=3.0E+10Pa
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ELEMENTS U ROT F NFOR NMOM RFOR RMOM OCT 24 2007 22:14:04
Y Z X
Y Z X
-6490
-4824
-3157
-1490
176.346
1843
3510
5176
6843
8510
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LINE STRESS STEP=1 SUB =1 TIME=1 SMIS1 SMIS7 MIN =-1010 ELEM=33 MAX =0 ELEM=1 OCT 24 2007 22:12:11
4）在主梁与支柱交接区域，其截面的惯性矩比其他地方大得多，可视为刚
性区域；
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5）当刚架奠基于压缩性甚小的地基中时，支柱底端可以认为是固定的；
6）关于混凝土的弹性模量Eh，根据规范来确定： Eh=0.8E。
3.1.2 竖直荷载作用下的内力计算
参考结构力学知识或有限元分析程序来计算，可按平面结构计算，也 可按空间结构来分析。实际桥梁设计中，多采用有限元法进行分析计算。
2）墩柱截面设计
判断是大偏心还是小偏心，最后求纵向钢筋截面面积并按构造要求进 行钢筋布置。 3）墩柱截面强度复核
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2.4 连续刚构桥桥墩设计方法 连续刚构桥墩纵向刚度宜小，横桥向刚度宜大。前提是满足纵向刚度、 稳定性等的要求。 1）双薄壁墩 桥墩处有两个相互平行的墩壁与主梁固结的桥墩称为双薄壁墩。既可 增加桥墩的横向刚度，又可满足顺桥向刚度小的要求； 2）单薄壁墩 单薄壁墩在墩位处只有一个截面形式为空心或实心的矩形截面或箱形 截面的桥墩。箱形桥墩抗扭性能好，但柔性不如双薄壁墩，适合桥墩较高
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2. 刚架桥设计方法
说明：目前刚架桥等超静定结构桥梁的内力，在营运荷载作用下，仍按结 构处于弹性工作阶段的假定进行内力计算和截面验算。 2.1 钢筋混凝土刚架桥主梁设计方法 1）主梁承载能力极限状态验算如下内容： 主梁正截面强度验算（正截面钢筋数量及截面复核）； 斜截面尺寸复核及剪力分配计算；
/PREP7 N,1,-70.00,20.00,0.000 N,11,-30.00,20.00,0.00 N,21,30.00,20.00,0.00 N,31,70.00,20.00,0.00 N,41,-50.00,0.00,0.00 N,51,-30.00,20.00,0.00 N,61,50.00,0.00,0.00 N,71,30.00,20.00,0.00 FILL,1,11 FILL,11,21 FILL,21,31 FILL,41,51 FILL,61,71 ET,1,BEAM4 MP,EX,1,3.0E+10 MP,DENS,1,2600 MP,ALPX,1,1.0E-5 MP,PRXY,1,0.2 R,1,4.0,1/3,5.333,4,1,, RMORE,,,4/3 TYPE,1 MAT,1 REAL,1 *DO,I,1,30 E,I,I+1 *ENDDO *DO,I,41,50 E,I,I+1 *ENDDO *DO,I,61,70 E,I,I+1 *ENDDO ANTYPE,0 /STATUS,SOLU SOLVE POST.MAC FINISH /POST1 PLDISP,0 PLNSOL, U,Y, 0,1.0 AVPRIN,0, , ETABLE, ,SMISC, 1 AVPRIN,0, , ETABLE, ,SMISC,2 AVPRIN,0, , ETABLE, ,SMISC, 6 AVPRIN,0, , ETABLE, ,SMISC,7 AVPRIN,0, , ETABLE, ,SMISC, 8 AVPRIN,0, , ETABLE, ,SMISC, 12 PLLS,SMIS1,SMIS7,1,0 PLLS,SMIS2,SMIS8,1,0 PLLS,SMIS6,SMIS12,1,0 PLLS,SMIS6,SMIS12,-1,0 20
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DISPLACEMENT STEP=1 SUB =1 TIME=1 DMX =.159E-03 U ROT F NFOR NMOM RFOR RMOM OCT 24 2007 22:13:23
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LINE STRESS STEP=1 SUB =1 TIME=1 SMIS6 SMIS12 MIN =-6490 ELEM=20 MAX =8510 ELEM=15 OCT 24 2007 22:12:45
结构自重作用下
Y Z X
湖南大学土木工程学院风工程试验研究中心、桥梁工程系
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DISPLACEMENT STEP=1 SUB =1 TIME=1 DMX =.386116 OCT 24 2007 22:22:09
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3. 刚架桥计算理论
刚架桥由于其跨度与截面尺寸相比大得多，因此可按结构力学的方法来 计算，其基本计算方法是力法和位移法，目前广泛应用的是有限单元法。 力法：参考结构力学教材 位移法：参考结构力学教材 有限单元法：有限单元教材（自学）！
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