系杆拱桥与连续梁的组合体系桥设计
三孔连续刚构梁拱组合桥结构设计
三孔连续刚构梁拱组合桥结构设计1 概述新建商丘至合肥至杭州高速铁路工程于亳州跨涡河、阜阳跨沙颖河两个工点采用(88+168+88)m连续刚构梁拱组合桥。
桥型立面见图1。
柱状图一般用于展示二维数据,在一般情况下,用横坐标表示数据的类别,纵坐标表示相应的数据的数值,即利用柱子的高度反映数据的差异,因此柱状图是对单一维度的数据的一种有效的比较方法。
主要技术参数:双线正线(ZK活载),线间距5m,设计速度350km/h。
采用CRTSⅢ型板式无砟轨道,轨顶到梁顶高738mm。
地震基本烈度Ⅶ度,动峰值加速度0.1g。
图1 桥型立面图(单位:m)2 结构设计2.1 主要结构构造2.1.1 主梁犹记得小时候,一个陕西的木偶戏班子来王爷他们村演出,正是台上那些武将如此这般“铿锵铿锵铿锵锵”的,简直把他的魂都给勾去了,晚上做梦都是那些木偶的影子。
主梁采用双室截面,直腹板。
梁高呈二次抛物线变化,跨中梁高4.515m,中支点梁高10.015m,截面见图2。
疏勒河昌马灌区位于甘肃省河西走廊西部疏勒河流域中游地区,远离海洋,深居内陆,是流域内重要的农业开发区。
本区在气候上属于暖温带干旱区,气候的基本特点为:降水少,蒸发大,干燥度高;冬季寒冷,夏季炎热;昼夜温差大,光热资源丰富;多大风和沙尘暴。
根据玉门镇气象站多年气象资料统计分析,多年平均气温6.9℃,降水量为63.4 mm/a,蒸发量为2 897.7 mm/a。
桥面顶板宽16.6m,厚0.45~0.6m;底板宽13.2m,厚度0.4~1.2m;腹板厚度0.4~1.3m。
主梁端隔板厚2m;中隔板厚2m,与刚构墩截面正对;中跨跨中设一道横隔板;边跨跨内3道横隔板。
吊杆位置设吊点横梁,全桥共17道。
0号段长30m,跨中合龙段长2m,边跨不平衡段长3.9m,悬浇节段长为3~4m三种。
主梁平面位于缓和曲线上,按曲梁曲做布置,梁体结构中心线与线路分界线重合,吊点横梁、横隔板按径向布置[1-3]。
拱式组合体系桥主要类型及设计特点
横梁
桥面板
拱系杆组合结构
图 简支拱式组合桥的主要构造(典型系杆拱)
立柱 a)
纵梁
拱肋
吊杆
拱肋
系
杆
盖梁
b)
立柱 纵梁
横梁 桥面板
横梁
拱梁组合结构 拱系杆组合结构
吊杆 拱肋
c) 纵梁
图 连续拱式组合桥 (无推力)
第四章、拱式组合体系桥
第一节 主要类型及设计特点(知识点25)
拱式组合体系为在拱式桥跨结构中,将梁和拱两种基
本结构组合起来,共同承受荷载,充分发挥梁受弯,拱受 压的特点,拱式组合体系有多种类型。桁架拱桥拱式组合来自系桥钢筋混凝土整体式拱桥
(有推力拱)
刚架拱桥
拱式组合桥
有推力拱 无推力拱(系杆拱)
一、钢筋混凝土整体式拱桥
空腹段
实腹段
空腹段
空腹段
实腹段
空腹段
图 1 钢筋混凝土整体式拱桥
是一种主拱与拱上结构整体构造的上承式钢筋 混凝土组合式拱桥
图2 桁架拱
空腹段
纵梁
I
斜撑 横系梁
I 拱腿
现浇桥面混凝土
微弯板
实腹肋或纵梁肋
横系梁 II
图3 刚架拱
实腹段 横系梁
二、拱式组合桥
拱肋
吊杆
系杆
纵梁 拱梁组合结构
4-2-70
拱式组合体系桥主要类型
拱式组合桥有很多类型,这里主要介绍系杆拱桥
•柔性系杠刚性拱
系杆仅受拉 拱肋受压和弯
严格讲: 一般要求:
(EI )拱 /(EI )系 (EI )拱 /(EI )系 80
柔性系杆拱是无推力组合拱桥中出现得教早的一种类 型,早期系杆有多种形式,如型钢等,现多采用预应力索
梁本身起到系杆的作用,Leabharlann 拉弯构件AAB
B
三、系杆
柔性系杆刚性拱的系杆
构造原则:一方面要考虑系杆与拱肋联接,保证系杆能很 好地与拱肋共同受力;另一方面又要避免桥面行车道因阻碍系 杆受拉而遭到破坏。构造上处理方法有:
在行车道设置横向断缝 系杠采用型刚或扁钢制造 采用独立的刚架混凝土或预应力系杆 (现用得较少)
采用预应力索(目前常采用的形式)
采用预应力索作为系杆
拱梁体系(刚性系杆柔性拱,刚性系杆刚性)
无单独系杆,在梁体配置预应力筋承受拉力
四、拱肋与系杆(梁体)的连接 柔性系杠刚性拱
拱梁体系
压应力 拉应力
a)
b)
•刚性系杆柔性拱(拱梁体系)
(EI )拱 /(EI )系 1/ 80
系杆受拉和弯 拱肋主要受压
这种体系以梁为主要承重结构,相当于把桁架弦杠与梁组合起 来,以梁为受力主体,曲线桁架对梁加劲。
•刚性系杆刚性拱(拱梁体系)
1/ 80 (EI )拱 /(EI )系 80
系杆、拱肋受力介于以上两者之间,拱肋和系杆都有一定的 抗弯刚度,荷载引起的弯矩在拱肋和系杠之间按刚度分配, 共同承受纵向力和弯矩。适设计荷载较大的桥梁采用。
二、桥面系
柔性系杆刚性拱:与普通中下承式拱相同
系杆(单度系杆与桥面分开)承担拱水平推力的拱式组 合桥,桥面结构参与拱共同作用的性能较弱,在拱与系 杆组成的结构中,拱主要起承重作用、系杆承担拱产生 的水平推力。
拱式组合体系桥的构造
采用预应力索作为杆
拱梁体系(刚性系杆柔性拱,刚性系杆刚性)
无单独系杆,在梁体配置预应力筋承受拉力
四、拱肋与系杆(梁体)的连接 柔性系杠刚性拱
拱梁体系
压应力 拉应力
a)
b)
梁本身起到系杆的作用,为拉弯构件
A
A
B
B
三、系杆
柔性系杆刚性拱的系杆
构造原则:一方面要考虑系杆与拱肋联接,保证系杆能很 好地与拱肋共同受力;另一方面又要避免桥面行车道因阻碍系 杆受拉而遭到破坏。构造上处理方法有:
在行车道设置横向断缝 系杠采用型刚或扁钢制造 采用独立的刚架混凝土或预应力系杆 (现用得较少)
二、桥面系
柔性系杆刚性拱:与普通中下承式拱相同
系杆(单度系杆与桥面分开)承担拱水平推力的拱式组 合桥,桥面结构参与拱共同作用的性能较弱,在拱与系 杆组成的结构中,拱主要起承重作用、系杆承担拱产生 的水平推力。
吊杆
吊杆 系杆索
系杆箱
滚轮
横梁 a)
吊杆
横梁 c)
预留系杆孔道
横梁 b)
拱梁体系 (刚性系杆柔性拱,刚性系杆刚性)
第二节、拱式组合体系桥的构造(知识点27) 一、拱肋
与简单体系中下承式拱桥相同,拱肋截面形式有
其中
柔性系杆刚性拱:与普通中下承式拱相同
刚性系杆柔性拱:可将拱肋高h压缩到(1/100~1/120)l,
若采用刚性吊杆,则横向刚度较大的拱肋、吊杠于系杠 组成半框架,一般情况下可不设横梁。
刚性系杆刚性拱:拱肋高 h=(1/100~1/120)l
下承式系杆拱桥
浅谈下承式系杆拱桥的设计摘要下承式系杆拱是一种无推力的拱式组合体系,是外部静定结构,兼有拱桥的较大跨越能力和简支梁桥对地基适应能力强的两大特点,当桥面高程受到限制而桥下又要求保证较大的净空(桥下净跨和净高)时,无推力的拱式组合体系桥梁是较优越的桥型。
从设计方案选择、结构设计与施工等方面对沧黄高速跨线大桥进行了介绍。
1 概况沧黄高速跨线桥位于沧宁公路沧县段捷地乡大贾庄村北,中心桩号K1 + 414. 049,上跨沧黄高速公路。
交叉处沧黄高速公路平面位于半径R = 7000m的左偏平曲线上, 中心桩号CHK12 + 420。
交角90°,设计标高16. 189m,该桥上部结构为1 - 20m预应力箱梁+ 1 - 50m下承式系杆拱+ 1 - 20m预应力箱梁;下部结构采用柱式桥墩、肋板式桥台,墩台下接承台,基础均为钻孔灌注桩群桩基础; 桥梁净宽11. 5m;汽车荷载等级为公路- Ⅱ级标准。
该桥桥型布置如图1所示。
2 方案比选在桥梁建设中,桥梁方案的确定是非常重要的,尤其大跨径桥梁更是如此。
在初步设计阶段我们拟定了两个方案:方案一: 1 - 20m预应力箱梁+ 1 - 50m下承式系杆拱+ 1 - 20m预应力箱梁,桥梁总长90m,概算总造价为644. 8 万元(含引道) ,其中跨线桥造价303. 9万元。
本方案的的优点是: ①一跨上跨沧黄高速,桥下净空大,视野开阔,为将来沧黄高速改建留有较大余地; ②建筑高度小,填土高度低,总造价低; ③桥型美观,与周围环境相协调,建成后将成为沧黄高速的一个亮点。
但本方案施工工艺较复杂,对施工技术要求较高。
方案二:采用4 - 25m预应力连续箱梁,桥梁总长100m,概算总造价为658. 6万元(含引道) ,其中跨线桥造价为310. 9万元。
本方案的优点是:结构简单,设计施工技术成熟,施工质量较易控制。
缺点主要是:建筑高度较高,填土高度高,总造价高。
经综合考虑,我们推荐方案一。
钢管混凝土混合结构设计原理及其在桥梁工程中的应用
钢管混凝土混合结构设计原理及其在桥梁工程中的应用摘要:钢管混凝土是--种轻质.高强的组合材料。
近年来在桥梁工程中的应用已越来越多,是一种有效而经济的结构形式。
钢管混凝土不仅已广泛用于拱式桥梁,在其他桥粱及桥粱的其他部位都已有应用。
文章着重介绍了钢管混凝土在桥墩.连续刚构桥,斜拉桥和拱桥上的应用实例,并建议尽快完善桥梁设计规范中的相关内容,以促进钢管混凝土在桥梁工程中的应用与发展。
关键词:钢管混凝土;应用;实例;桥梁工程1前言钢管混凝土是在圆形钢管内填入混凝土形成的一种轻质,高强的组合材料,是套箍混凝土的一种特殊形式。
其基本原理是借助圆形钢管对核心混凝土的套箍约束,使核心混凝土处于三向受压状态,从而具有更高的抗压强度和压缩变形能力。
钢管混凝土除具有强度高、重量轻,延性好,耐疲劳耐冲击等优越的力学性能外,还具有省工省料﹑架设轻便﹑施工快捷等优越的施工性能。
大量试验表明,钢管混凝土的工作性能比较接近于钢,而塑性和韧性还胜于钢。
钢管混凝土在桥梁中的应用是一种最有效,最经济的结构形式,因为:1)钢管对核心混凝土的套箍作用能有效地克服高强混凝土的脆性;2)钢管内无钢筋骨架,便于浇注;3)钢管外无混凝土保护层,能充分发挥高强混凝土的承载力。
钢管混凝土在桥梁工程中的应用越来越多,现简介如下。
2应用实例2.1桥墩日本秋田新干线某高架桥长约1km,其中 150m长路段为软土地带,采用填充土与水泥混合物的钢管桩并采用钢管混凝土桥墩。
对高架桥桥墩采用填充混凝土的钢管,具有如下优点:1)施工快捷;2)承载力大,抗震安全系数高;3)结构柔细,与风景协调。
其设计方法是将钢管截面积转换成钢筋截面积,并将它当作钢筋混凝土构件来计算。
施工步骤为:1)在钢管桩顶部安装锚固架作为承台;2)使用25t吊机将钢管混凝土桥墩的钢管插人锚固架中;3)在墩身与钢管桩钢管接头处填充无收缩水泥浆,并将它们完全固定;4)浇注承台与地下梁的钢筋混凝土;5)在墩身钢管中填充混凝土。
铁路桥梁
铁路桥梁铁路桥梁是铁路跨越河流、湖泊、海峡、山谷或其他障碍物,以及为实现铁路线路与铁路线路或道路的立体交叉而修建的构筑物。
铁路桥梁按用途可分为铁路桥、公路铁路两用桥等。
铁路桥梁工程一般包括桥址勘测、桥梁设计、桥梁施工和桥梁养护与维修等步骤。
(1)铁路桥梁的种类。
铁路桥梁主要由桥跨结构、桥墩、桥台、基础和桥梁防护构筑物等组成。
桥跨结构通常又称梁部,其功能主要是承载桥上线路和连接两段桥台。
铁路桥梁按照桥跨结构及受力特点的不同,可分为梁桥、拱桥、刚架桥、悬桥及各种组合体系桥。
①梁桥。
梁桥在竖向载荷的作用下只产生竖向反力,其结构如图所示。
梁桥桥跨为梁,只受挠、受剪,不受到轴向力。
梁桥又分为简支梁桥、连续梁桥和悬臂梁桥。
②拱桥。
拱桥在竖向载荷的作用下有竖向反力和横向反力,无铰拱桥还产生支座弯矩,其结构如图所示。
桥跨为拱,以受压为主,也受挠、受剪。
拱桥可以分为实体拱拱桥和桁拱拱桥。
③刚架桥。
刚架桥的特点是桥跨结构与桥墩、桥台刚性连接成一体,其结构如图所示。
刚架桥在竖向载荷的作用下有竖向反力和水平反力,无铰刚架桥还有支撑弯矩。
刚架桥以受挠为主,也受剪和受拉或受压。
从造型上看,刚架桥可以分为门形刚架桥和斜腿刚架桥。
④悬桥。
悬桥以缆索跨过塔顶,锚定于河岸上作为承重结构,在缆索上悬挂吊杆,以吊起桥面。
⑤组合体系桥。
组合体系桥是由不同体系组合而成的桥梁。
例如,系杆拱桥是梁桥与拱桥的组合体系;斜拉桥是梁桥与悬桥的组合体系。
(2)高速铁路桥梁。
高速铁路桥梁可分为高架桥、谷架桥和跨越河流的一般桥梁。
其中,高架桥用于穿越既有交通路网、人口稠密地区及地质不良地段,通常墩身不高,跨度较小,桥梁往往长达10多千米;谷架桥用于跨越山谷,通常跨度较大,墩身较高。
由于高速铁路的运营密度及对舒适性、安全性的要求均高于普通线路,因而高速铁路列车对桥梁结构的动力作用更大。
在这个前提下,高速铁路桥梁在设计和施工中形成了自己的特色。
高速铁路桥梁具有以下特点:①桥梁比例大,高架长桥多。
系杆拱桥施工技术
系杆拱桥施工技术1 概述系杆拱是一种无推力的拱式组合体系,通过将要紧承受压力的拱肋与要紧承受拉力的系杆组合起来,共同承受荷载,这样就充分发挥被组合的简单体系的特点及组合作用,以达到节约材料与降低对地基的要求的目的。
系杆拱桥是外部静定结构,兼有拱桥的较大跨越能力与简支梁桥对地基习惯能力强的两大特点,因此在桥面高程受到限制而桥下又要求保证较大净空(桥下净跨与净高),或者当墩台基础地质条件不良易发生沉降,但又要求保证较大的跨度时,要优先使用系杆拱桥。
2 系杆拱结构系杆拱桥通常由拱肋、吊杆、系杆、横梁、桥面系等构成。
结构见图1。
拱肋通常为钢筋砼或者钢管拱结构。
系杆通常为型钢或者预应力钢筋砼结构。
吊杆通常为预应力钢筋砼、圆钢或者高强钢丝束。
1 拱肋;2 拱顶;3 拱脚;4 拱轴线;5 拱腹;6 拱背;7 系杆;8 支承节;吊杆; 10 吊杆节点; 11 横梁; 12 桥道梁; 13 支座; 14 横撑;净跨径; 计算跨径; 净矢高; 计算矢高图1 系杆拱结构3 系杆拱桥施工工艺3.1 系杆拱桥常用施工方法系杆拱桥根据拱肋与系杆相对刚度不一致,分为柔性系杆刚性拱(EI拱/EI系=80~100)、刚性系杆柔性拱(EI拱/EI系<1/80)、刚性系杆刚性拱(EI拱/EI系=1/80~80)。
关于柔性系杆刚性拱桥,由于系杆只承受拉力,施工时抗弯能力较差,多使用就地现浇法施工;关于刚性系杆柔性拱,由于刚性系杆作为偏心受拉构件,有抵抗拉力与弯矩的能力,可使用就地现浇法施工或者预制装配法施工;关于刚性系杆刚性拱桥,由于系杆与拱肋刚度大,均能承受轴力与弯矩,施工中可使用就地现浇法施工、整体拼装施工或者整体拖拉(顶推)施工。
实际施工中,由于场地与其它条件限制,多种方法可交叉使用。
下面介绍常用的系杆拱桥施工方法:先梁后拱的施工方式,设临时支墩,拖拉架设支架粱,在支架梁上立模现浇系梁,张拉部分预应力索,再在系梁上搭设支架安装并焊接钢管成钢管拱,然后由拱脚向拱顶对称泵送无收缩混凝土形成钢管混凝土拱肋,安装并张拉吊杆,拆除系梁支架,调整好吊杆力,施工二期恒载及桥面系,复测并调整吊杆索力至设计值,至此,系杆拱桥施工完成;3.2 施工工艺3.2.1 施工工艺框图(见图2)图2 系杆拱桥施工工艺框图3.2.2 临时支墩施工临时支墩在桥孔内设置,拖拉时要承受拖拉的反力、纵横向风载、支架梁上下墩与墩顶移动时的水平荷载及拖拉中产生的冲击力,系杆现浇时要承受系杆的自重及施工荷载,因此要具有足够的强度与刚度。
钢管混凝土拱桥设计规范
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不断更新设计理念,提高设计可靠性
桥梁设计本身就是一项创造性的工作。 桥梁设计是否满足要求的判别标准中,满足规范规定仅是最低 要求,更高的要求应是桥梁结构体系、构造设计的合理性以及 桥梁长期使用安全、耐久性。设计中,需要重新认识桥梁“最 不利”状态,计入一切可能出现的不利因素,提高设计的可靠 性。例如,对于通航河流上的桥梁,通常仅强调通航孔桥墩桥
墩防撞设计,但事实上,非通航孔并不就等于船只一定不会前
往(广东九江桥事故就是一例),且仅靠管理是难以避免的, 设计时必须留有足够余地,以便应对难以预料的风险。
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精细化设计,提高桥梁设计质量
桥梁设计是一项十分细致的技术工作。
杭州钱江四桥(2004年, 190m×2+85m×9)
------------------------------------------------------安徽太平湖大桥(2007年,352m)
世界上已建的10座最大跨径拱桥
序号 1 2 3 桥名 中国重庆朝天门大桥 中国上海卢浦大桥 中国合江长江一桥 美国新河谷(New River 4 Gorge)桥 美国纽约贝永(Bayonne) 5 桥 澳大利亚悉尼港(Sydney 6 Harbor)桥 7 中国重庆巫山长江大桥 8 中国肇庆西江铁路大桥 9 中国宁波明州大桥 10 湖北支井河特大桥 ------------------------------------------------------主跨 /m 552 550 530 518 510 503 460 450 450 430 结构形式 中承式钢桁拱 中承式箱拱 中承式钢管混凝土拱 上承式钢桁拱 中承式钢桁拱 中承式钢桁拱 中承式钢管混凝土拱 钢箱拱 中承式钢箱拱 上承式钢管混凝土拱 建成 年份 2009 2003 2012 1977 1931 1932 2005 2014 2011 2009
桥梁工程作业
2015—2016第2学期离线作业科目:桥梁工程姓名:罗菲学号:专业:土木工程工程造价2014-48班专本西南交通大学远程与继续教育学院直属学习中心桥梁工程第一次离线作业三、主观题共3道小题17.请归纳桥上可以通行的交通物包括哪些不少于三种请总结桥梁的跨越对象包括哪些不少于三种答:桥梁可以实现不同的交通物跨越障碍;最基本的交通物有:汽车、火车、行人等;其它的还包括:管线管线桥、轮船运河桥、飞机航站桥等; 桥梁跨越的对象包括:河流、山谷、道路、铁路、其它桥梁等;18.请给出按结构体系划分的桥梁结构形式分类情况,并回答各类桥梁的主要受力特征;答:桥梁按结构体系可以分为:梁桥、拱桥、悬索桥、组合体系桥梁;梁桥是主要以主梁受弯来承受荷载;拱桥主要是以拱圈受压来承受荷载;悬索桥主要是以大缆受拉来承受荷载;组合体系桥梁则是有多种受力构件按不同受力特征组合在一起共同承受荷载;19.请简述桥梁设计的基本原则包括哪些内容答:桥梁的基本设计原则包括:安全、适用、经济和美观;桥梁的安全既包括桥上车辆、行人的安全,也包括桥梁本身的安全;桥梁的适用能保证行车的通畅、舒适和安全;桥梁运量既能满足当前需要,也可适当照顾今后发展等方面内容;在安全、适用的前提下,经济是衡量技术水平和做出方案选择的主要因素;桥梁设计应体现出经济特性;在安全、适用和经济的前提下,尽可能使桥梁具有优美的外形,并与周围的环境相协调;桥梁工程第二次离线作业一、主观题共4道小题1.请归纳简支梁桥的主要特点包括哪些答:简支梁桥的主要特点是:受力明确静定结构、构造简单、易于标准化设计,易于标准化工厂制造和工地预制,易于架设施工,易于养护、维修和更换;但简支梁桥不适用于较大跨度的桥梁工程;2.综合题-计算题3仅限道桥专业:一个30m跨度的装配式简支梁,已知其1片边梁的跨中横向分布系数m c=,试计算其在公路-I级车道荷载和车辆荷载分别作用下的跨中弯矩值;并对比二者的大小关系;车道荷载和车辆荷载简图参见附图;计算中假定计算跨度也为30m;不计冲击系数;不计车道折减系数;并假定横向分布系数沿全桥均取相同数值10分答:根据车道荷载和车辆荷载中的均布与集中力大小,计算出30m简支梁的跨中弯矩;均布荷载跨中弯矩公式为M=1/8qLL;每一个集中荷载产生的跨中弯矩按结构力学公式计算或依据其产生的支点反力后进行计算;3.综合题-计算题类1:仅限道桥专业下图为一双车道布置的多主梁公路桥横截面布置,主梁间距为1.5m+2.0m+2.0m+1.5m;试采用杠杆原理法,求3主梁中梁在车辆荷载作用下的荷载横向分布系数m c;10分答:4.综合题-计算类2:仅限道桥专业如图所示为一双主梁公路桥的横截面布置,行车道宽9m即1.5m+6.0m+1.5m;试应用杠杆原理法,求解任一主梁在车辆荷载作用下的荷载横向分布系数m C;10分答:桥梁工程第三次离线作业三、主观题共5道小题24.试从强度、刚度、自重、造价、维护性能、跨越能力等方面,对比钢桥和混凝土桥的主要特点;答:混凝土桥主要特点是:强度低、刚度大、自重大、造价低、维修成本低、维修方便、跨越能力低;钢桥主要特点是:强度高、刚度小、自重轻、造价高、维修成本高、跨越能力大;25.简述钢桥连接的主要方式,并解释栓焊钢桥的含义;答:钢桥的主要连接方式包括:铆接、焊接和高强度螺栓连接;栓焊连接是我国铁路钢桁架梁桥建造常用的一种连接方式,其涵义是在工厂连接采用焊接形成杆件,工地连接采用高强度螺栓杆件形成桥梁;26.请解释什么是叠合梁结合梁桥,并说明其主要优点包括哪些以简支结合梁桥为例答:用剪力键或抗剪结合器或其它方法将混凝土桥面板与其下的钢板梁结合成整体的梁式结构,成称为结合梁桥;在结合梁桥中,混凝土桥面板参与钢板梁上翼缘受压,提高了桥梁的抗弯能力,从而可以节省用钢量或降低建筑高度27.请说明桥梁中板式橡胶支座的活动机理包括转动和水平移动;答:板式橡胶支座的活动机理是利用橡胶的不均匀弹性压缩和剪切变形来实现;当支座需要适用转动变形时,支座板面上的局部荷载呈现出梯形分布,一侧压力变大、一侧压力变小,两侧的橡胶板出现不同的弹性压缩变形,这种支座上产生的相对不均匀压缩,便可以适用梁端的转动变形量; 板式橡胶支座本身具有一定的厚度,当支座承受到梁底通过摩擦传递的水平力作用时,由于支座的抗剪切刚度相对较小,支座顶部会发生横向剪切变形,可以适用桥梁的梁端纵向伸长的活动;28.请列出桥梁基础采用的主要形式,并回答哪些基础形式不适用于深水大跨结构答:基础类型-根据埋置深度,分为浅置基础和深置基础浅置基础:埋深较浅一般小于5m,扩大基础深置基础深水基础:桩基础,沉井,沉箱,管柱等;一般浅置基础不适用于哪些基础形式不适用于深水大跨结构桥梁工程第四次离线作业三、主观题共7道小题20.大跨径公路预应力混凝土连续梁桥为什么大多采用不等跨和变截面的形式以三跨为例说明答:连续梁跨径的布置一般采用不等跨的形式,如果采用等跨布置,则边跨内力将控制全桥设计,这样是不经济的;此外,边跨过长,削弱了边跨刚度,将增大活载在中跨跨中截面的弯矩变化幅值,增加预应力束筋数量;从预应力混凝土连续梁受力特点来分析,连续梁的立面以采用变截面的布置为宜;由于大跨度连续梁一般采用悬臂施工方法,连续梁在恒载作用下,支点截面将出现较大的负弯矩,从绝对值来看,支点截的负弯矩往往大于跨中截面的正弯矩,因此采用变截面梁能较好地会合梁的内力分布规律;21.一座三跨预应力混凝土连续箱梁桥,主跨100m;讨论在下列各种情况下,其合适的施工方法;a跨越无水区域,桥下无通车需求,桥面不高;b跨越河流,桥下有通航需求,桥面较高;c跨越铁路干线,桥面不高,铁路部门允许断道的时间极为有限,沿铁路线有施工场地;答:A情况适用有支架就地浇筑施工;B情况适用悬臂施工法;C情况适用于转体施工法;22.对比梁桥与拱桥,为什么小跨径拱桥可以采用圬工结构来修建为什么拱桥对基础条件要求高答:梁桥主要是以主梁受弯来实现承载的;拱桥是在竖直荷载作用下,作为承重结构的拱肋主要承受压力;由于中小跨度拱桥拱肋主要承受压力,因此可以采用抗压能力较强而抗拉能力较弱的圬工结构修建;拱桥的拱脚则不但要承受竖直方向的力,还要承受水平方向的力;因此拱桥对基础与地基的要求比梁桥要高;23.下图所示的两种拱桥结构,哪种可用于地基不够坚实之处为什么a下承式系杆拱b上承式无铰拱答:图a的下承式系杆拱桥可以适用于地基不够坚固处;图b等的常规拱桥,在荷载作用下拱脚会产生较大的水平推力,因此对基础要求较高;图a的系杆拱桥,设置有系杆可以在内部平衡拱脚的水平推力,整个结构在体外类似于静定结构,对基础只产生竖向力,不产生水平推力,因此对基础的要求相对较小;24.绘制出上承式拱桥、中承式拱桥、下承式拱桥的示意图,标注出桥面位置和承重结构位置,并解释上承式桥梁、中承式桥梁和下承式桥梁的含义;答:25.对比说明斜拉桥和悬索桥的组成部分,并回答它们各自的主要承重结构包括哪些答:斜拉桥的组成包括:主梁、斜拉索、索塔;悬索桥的组成包括:大缆、锚碇、塔、加劲梁、吊索、鞍座等;斜拉桥为组合受力体系结构,其承重结构为:主梁、斜拉索、索塔,悬索桥的承载结构主要是大缆,其次包括桥塔和锚碇;26.为什么悬索桥是跨越能力最大的桥梁结构形式答: 1.在材料用量和截面设计方面,其他河中桥型的主要承重构件的截面积总是随着跨度的增加而增加,致使材料用量增加很快;但大跨悬索桥的加劲梁却不是主要承重构件,其截面积并不需要随着跨度而增加;2.在构件设计方面,许多构件截面积的增大时容易受到客观制约的,例如梁的高度,杆件的截面尺寸、钢材的供料规格等,但是悬索桥的大缆锚碇和塔这三项主要承重构件在扩充其截面积或承载能力方面所遇到的困难较小;3.作为承重构建的大缆具有非常合理的受力形式 4.在施工方面;悬索桥的施工总是先将大缆架好,这已是现成的悬吊式脚手架桥梁工程第五次离线作业三、主观题共6道小题33.公路车道荷载需要进行横向和纵向折减,为什么答:公路的车道荷载是是规范规定要求使用的一种虚拟荷载,其标准值是在特定条件下根据统计和分析确定的;对于多车道桥梁,其上行驶的汽车荷载使桥梁构件的某一截面产生最大效应时,其同时处于最不利位置的可能性不大,显然根据概率,这种可能性随车道数的增加而减小,而桥梁设计是各个车道上的汽车荷载都是按最不利的位置布置,因此计算结果应根据上述可能性的大小就行折减,即存在横向折减的问题;汽车荷载的标准值在制定的时候对于计算结构效应的车道荷载,参考了自然堵车下的车距统计和重载车辆的调查资料而加以抽象化,实际桥梁上通行的车辆不一定能达到上述条件,特别是对于大跨度桥梁,依据概率分布的特点,跨度越大,出现上述情况的可能性越小,因此计算汽车荷载效应的时候需要就行相应的纵向折减;34.桥梁设计时为什么需要考虑作用荷载组合答:桥梁结构在修建和使用时会承受多种多样的作用的影响,不同作用产生的可能性不一样,影响结构的特征也不一样;为获得施工和运营时可能处于最不利的受力状态,以确保结构的安全性,需要将各种作用效应加以组合;组合时还需考虑不同作用同时发生的可能性;35.试比较公路和铁路桥梁的作用组合方式有什么不同答:公路桥梁设计中作用荷载分为永久作用、可变作用和偶然作用;公路桥梁设计中作用的组合分为多种类型;如考虑承载能力极限状态下的基本组合与偶然组合,考虑正常使用极限状态下的长期组合、短期组合、应力计算组合等;组合时,需要考虑不同作用的分项系数与组合系数;铁路桥梁设计中作用荷载分为主力包括恒载和活载、附加力、特殊荷载;铁路桥梁设计中的荷载组合方式主要为三种:1主力组合:恒载+活载;2附加力组合:恒载+活载+附加力;3特殊荷载组合:恒载+活载+特殊荷载;在组合中,铁路荷载效应的组合是各项荷载效应的直接叠加,不考虑荷载的组合系数和分项系数;36.桥面上设置横、纵坡的作用各是什么当桥宽很大时,横坡能否仍采用三角垫层的方式设置为什么答:桥梁上设置纵坡首先是为了适应线路竖向曲线的需求或者是为了满足跨越净空的需要;设置纵坡也能够为桥面排水提供充分的条件;桥梁上设置横坡的目的主要是便于桥面横向汇水与排水;在弯道桥上,桥面横坡也用于适应线路横向超高的需求;当桥宽很大时不宜采用三角垫层方式设置桥面横坡;因为三角垫层的厚度受桥面横坡大小与桥面宽度影响;如果设计横坡是一个定值,在宽桥中为实现桥面横坡,会需要较大的垫层厚度;这会导致桥面铺装系统的重量增加,即不利于承重结构和桥面结构受力,也不经济;37.简述桥梁结构中桥面铺装层的主要作用;答:桥梁铺装的主要作用在于:防止车辆轮胎或履带直接磨耗行车道板、保护主梁免受雨水侵蚀对车辆轮重的集中荷载起分布作用;图中,车轮行进时,需要桥面铺装层提供摩擦力,反过来摩擦力的存在要求桥面铺装应具有一定的耐磨性;桥面铺装的存在也避免了车轮直接磨耗桥梁的受力构件-行车道板;图中,车轮因其承重会对桥梁结构产生竖向局部压力,铺装层的存在可以将车轮的集中压力扩散到桥梁的受力构件行车道板,减小车轮荷载的局部效应;反过来,由于需要直接承受轮压荷载,这也需要桥面铺装层必需具备一定的强度;图中还可以看到,桥面铺装层下直接对应桥梁结构的行车道主梁,无论采用钢筋混凝土结构还是钢结构,都需要桥面铺装在摩擦力和轮压力小应有较好的抗裂性,避免桥面雨水通过桥面裂缝渗透到梁体引起主梁钢筋或钢结构的锈蚀;因此,桥面铺装要求有一定的强度,防止开裂,并保证耐磨;38.在桥梁工程中,设置伸缩缝的作用是什么答:桥跨结构在气温变化、活载作用、混凝土收缩徐变等影响下将会发生伸缩变形;为满足桥面按照设计的计算图式自由变形,同时又保证车辆能平顺通过,就要在相邻两梁端之间以及在梁端与桥台或桥梁的铰接位置上预留断缝,并在桥面公路桥是路面,铁路桥是钢轨设置伸缩装置;桥梁工程第六次离线作业三、主观题共4道小题31.请绘制一2×30m简支梁桥立面布置的示意图,要求包括并标注:桥台、桥墩、主梁、支座、桥面铺装、栏杆、伸缩缝;并归纳简支梁桥的主要特点包括哪些参考答案:简支梁桥的主要特点包括:1受力明确;静定结构,受力明确,不会产生次内力如沉降、温度、预应力等次内力;构造简单;因为受力明确构造相对简单,可采用拼装式结构;2易于设计;易于设计成系列化和标准化;3易于施工;有利于在工厂内或工地上广泛采用工业化施工,组织大规模预制生产,显着加快建桥速度 ;4便于管养;病害少,维修、更换容易;5跨度受限;在中小跨径桥梁应用广泛,不能作为大跨度桥梁的适用形式;32.2012年3月13日,湖南省娄底市涟水河大桥桥面发生下塌的事故,大桥进入钢管拱施工阶段的第十跨桥面发生局部下塌;由于当时没有施工人员作业,没有造成人员伤亡;发生事故的桥梁设计为下承式钢管混凝土系杆拱桥,桥面宽28.5米,双向6车道布置;请根据案例分析以下问题:1请根据所学知识,说明什么是系杆拱桥,并绘制一个完整的下承式系杆拱桥示例;2分2下承式系杆拱桥属于拱-梁组合体系桥梁,请回答拱-梁组合体系桥梁的受力特点,并回答系杆拱桥中系杆的作用;2分3发生事故时,该桥处于主梁系杆浇筑完成后的施工阶段,发生事故的主要原因是施工单位违规操作将主梁支架提前拆架;请根据图片说明,该拱桥采用的是什么样的施工方法2分4请说明为什么主梁支架提前拆架会引起桥梁事故2分5请给出该类桥梁的合理施工步骤顺序建议;2分参考答案:1系杆拱桥是采用设置水平系杆来平衡拱脚水平推力的一种拱桥结构形式;这种结构形式在体外形成静定结构,对下部结构不会产生推力;在体内通常设置为拱梁组合而成的超静定结构;2拱梁组合体系桥梁是由主梁和主拱共同承受外部荷载的桥型,主梁受力以受弯为主,主拱受力以受压为主;根据拱、梁刚度的差异可以划分为刚梁刚拱、刚梁柔拱、柔梁刚拱等不同形式;系杆拱桥中的系杆主要用于平衡自重和车辆荷载作用下产生的拱脚水平推力,通过系杆的受力,形成无推力拱桥结构,从而减小对基础设置时对抵抗水平推力的要求;3根据图片该桥采用的是支架现浇的施工方法施工主梁;拱圈架设采用主梁上少支架支撑拼装形式架设拱圈钢管;4拱梁组合体系桥梁需要由拱和梁共同承受自重和外荷载作用;施工当中主梁浇筑完毕后,拱肋并没有完成架设,也没有施工吊杆;这种情况下提前拆除主梁支架,由于没有拱圈的帮助,主梁不能承受如此跨度下自重产生的弯矩,因而出现了主梁大变形竖向变形;5根据拱梁组合体系的受力特点,在该桥的施工中合理的施工步骤应为:A.搭设支架,支架法浇筑主梁,张拉主梁预应力;B.在主梁上搭设支架,拼装拱圈钢管;浇筑拱圈钢管内混凝土;形成钢管混凝土拱肋;C.安装吊杆;形成拱梁组合受力体系;D.拆除桥面拱肋支架、拆除主梁支架;桥面拱肋拼装支架可以在拱肋钢管完成连接后拆除E.完成桥面铺装及其它附属结构施工;33.2012年8月24日5点30分左右,哈尔滨阳明滩大桥疏解工程一上行匝道垮塌,桥上4辆货车侧翻至桥下,致使3人死亡5人受伤;经专家组认定,事故性质为由于车辆严重超载而导致匝道倾覆、车辆翻落地面,造成人员伤亡的特大道路交通事故;经调查和实际称重,事故发生时的4台货车核载总量为吨,实载总量为吨,总超载为吨,车货总重吨;由于超载货车在121.96米的长梁体范围内同时集中靠右行驶,造成钢混叠合梁一侧偏载受力严重超载荷,从而导致倾覆;该倾覆的匝道桥面宽度为9m,采用三跨连续梁结构,主梁为变截面结合梁叠合梁;连续梁下部结构中连续梁中墩采用独柱墩的形式柱顶设1个支座、边墩采用独柱盖梁形式盖梁上横向设多个支座1什么是叠合梁结合梁结构2分2根据材料性能的差异,在相同跨度情况下,试将钢梁、混凝土梁、叠合梁结构自重的大小排序进行排序;2分4根据事故桥梁设计的独柱墩及其支座平面布置情况,试分析独柱墩为什么在车辆偏载靠边行驶时容易出现倾覆的事故2分3事故桥梁的支座立面和平面布置情况参见图D;请说明在连续梁结构中当采用钢梁或叠合梁时为什么边跨支座容易出现支座脱空情况即支座出现拉力而退出工作 2分5试从桥梁结构设计与桥梁运营管理角度论述如何避免类似事故发生2分参考答案:1、用剪力键或抗剪结合器或其它方法将混凝土桥面板与其下的钢板梁结合成整体的梁式结构,成称为结合梁桥;在结合梁桥中,混凝土桥面板参与钢板梁上翼缘受压,提高了桥梁的抗弯能力,从而可以节省用钢量或降低建筑高度;2、因为钢材的强度高,在相同跨径的情况下,钢梁的自重较混凝土梁轻;叠合梁的材料受力介于钢梁和混凝土梁之间,故通常情况下在相同跨径条件下结构自重的排序为:钢梁<叠合梁<混凝土梁;3、连续梁中在结构自重恒载作用下,边墩的支座反力通常会小于中墩的支座反力;如果边中跨布置不合理,在自重情况下边墩的支座反力通常会很小,特别是对于钢梁或结合梁这类自重较轻的桥梁结构;连续梁结构如果中跨布置汽车荷载时,汽车荷载会产生边跨支座的负反力拉力,如果汽车荷载产生的拉力大样自重产生的压力,那么恒载与活载组合后的边支座反力可能是拉力效应;通常的支座设计是只能承受压力而不能承受拉力的,组合后的拉力效应直接将使得边跨支座出现受拉后脱空的情况;钢梁或叠合梁由于自重较轻更容易出现这种情况;4、事故桥梁的连续梁支座平面布置中,两个中墩采用了独柱桥墩单点支座布置形式,对结构抵抗偏载扭矩没有帮助;车辆荷载偏载布置时所产生的横向扭矩完全由边墩的独柱双点支座来抵抗;汽车活载作用下,横向双点支座对扭矩的抵抗反映为一个支座受拉、一个支座受压而形成的抵抗扭矩;由于连续梁结构本身边跨支点的恒载压力储备就较小,在全球满布偏载特别是超重车辆偏载的情况,外侧扭转受拉侧、车辆偏载的反方向侧角点的支座反力更容易出现拉力而导致支座脱空;一侧支座脱空后,边墩双点支座抗扭的能力会丧失,将直接导致桥梁出现侧向倾覆失稳现象的发生;对于钢桥或结合梁桥,这种倾覆非风险因结构恒载自重轻的原因而更容易产生;5、从桥梁结构设计上的措施:采用合理的连续梁边中跨比;钢梁或叠合梁边跨支点可适当压重以提高恒载压力储备;尽量避免采用独柱桥墩,特别是单点支座的独柱桥墩,条件适宜的地方宜尽量采用双柱或多柱桥墩提高体系的抗扭能力;提供横向抗扭的多支点支座的布置间距宜适当加大;连续的叠合梁结构预应力张拉应避免导致边墩支点的二次负反力;从桥梁运营管理上的措施:严格控制超重车辆上桥;匝道桥中设置独柱墩及桥面较窄的情况下宜提示重车居中形式,减下偏载下的结构倾覆风险。
上飞燕式梁拱组合桥边中跨比的合理区间分析——以颍河大桥为例
第40卷第6期2 0 2 0年1 2月中外公路153DOI:10. 14048/j.issn. 1671-2579. 2020. 06. 032上飞燕式梁拱组合桥边中跨比的合理区间分析-------以颍河大桥为例周伟明、张宜柳、梁长海2’3,卢元刚李龙m(1.中铁二十四局集团安徽工程有限公司,安徽合肥230011; 2.安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司;3.公路交通节能环保技术交通运输行业研发中心)摘要:以安徽省颍河大桥为背景.通过对不同边跨长度的上飞燕式梁拱组合桥进行有限元分析.分析边中跨比对上飞燕式梁拱组合桥受力特性的影响规律,探寻上飞燕式梁拱组合桥边中跨比的合理区间。
结果表明:上飞燕式梁拱组合桥的典型受力特点是分叉区拱圈存在明显负弯矩;上飞燕式梁拱组合桥边中跨比的合理下限值受边跨支反力控制,其合理上限值受分叉区拱圈的负弯矩控制,背景桥例颍河大桥的边中跨比合理区间宜为〇.267~0. 395;当边中跨比取值较小时,对整体结构的内力及挠度控制较为有利;可通过对分叉区拱圈构造进行优化以提高上飞燕式梁拱组合桥边中跨比的合理上限值,关键词:上飞燕式梁拱组合桥;边中跨比;合理区间;颍河大桥颍河大桥为一种上飞燕式梁拱组合桥。
上飞燕式 梁拱组合桥又称卧龙拱,是近年来出现的一种曲线造型柔和优美、受力形式复杂的下承式异形拱桥。
上飞 燕式梁拱组合桥其拱圈在1/4拱附近分为两肢,主肢 沿拱轴线延伸至主梁内,形成拱脚;副肢以反弯线形延 伸至边跨主梁内,形成边拱。
由于边拱对主拱的影响,拱圈在主副肢分叉区存在明显的负弯矩效应。
上飞燕 式梁拱组合桥属于梁拱组合体系结构,与中承式飞燕式拱及下承式系杆拱相比,其构造及受力特性有所不同。
目前针对上飞燕式梁拱组合桥的相关研究尚不多 见,任伟新、韩斐曾对该桥型的边拱线形以及边拱与主 拱刚度比等结构参数做了相关研究。
而对连续梁、连续刚构桥以及常规梁拱组合桥的相关研究表明:边中跨比的取值对结构内力及支座反力有较大影响。
拱式组合体系
【属于4-2】桁架拱桥的特点
1)拱与桁架组合,共同受力,整体性好,发挥全截面材料 的作用;
2)桁架部分的构件主要承受轴力; 3)拱的水平推力使跨中弯距减少,恒载下主要承受轴力,
活载下承受弯距,为偏心受压构件; 4)节点为刚性连接,易开裂,影响整体刚度及耐久性; 5)整体自重轻,构件可预制,适合软土地基;
○套箍指标小于0.3:当混凝土等级较高时,将因钢管的套箍能力不 足而引起脆性破坏; ○套箍指标大于3:当混凝土等级过低时,结构会在使用荷载下产生 塑性变形。
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4-2、桁架拱桥
主要构造
桁架拱片
—主要承重结构,由上、下 弦杆、腹杆、拱顶实腹段组 成;
横向联结系
—拉杆、横系梁、横隔板、 剪刀撑
桥面系
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左右;可充分发挥上弦杆的轴向力;
25
4-4、刚架拱桥
是在刚架、斜腿刚架等基础上发展而来
26
4-4-1、结构组成
刚架拱片
--主要承重结构; --由跨中实腹段的 主梁、空腹段的次梁、 主拱腿、次拱腿构成;
横向联系及桥面系
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4-4-1、特点及适用性
◎构件小,自重小,适用于软土地基; ◎结构变形小,整体结构刚度大; ◎施工方便,造价较底;
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3-1-2、刚性系杆柔性拱的拱肋
◎高度h常取(1/100~1/120)l。
但因刚性系杆柔性拱以梁为受力主体,故拱肋高度还可进一步减小到 (1/140~1/160)l,使其保证一定的强度和稳定性即可。
◎拱肋宽度一般采用b=(1.5~2.5)h。 ◎拱肋截面常采用宽矮实心矩形断面。 ◎若采用刚性吊杆,则横向刚度较大的拱肋与吊杆、横梁组成
◎多采用工字形截面。 ◎跨径较大时常采用箱形截面;
桥梁工程名词解释
桥梁工程名词解释The pony was revised in January 2021【拱桥的主要技术名称】净跨径(L。
)-每孔拱跨两个起拱线之间的水平距离。
计算跨径(L)-相邻两拱脚截面形心点之间的水平距离。
因为拱圈(或拱脚)各截面形心点的连线称为拱轴线,故也就是拱轴线两端点之间的水平距离。
净矢高(F。
)-拱顶截面下缘至起拱线连线的垂直距离。
计算矢高(F)-拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之连线的垂直距离。
矢跨比(D或D。
)-拱圈(或拱肋)的净矢高与净跨径之比,或计算矢高与计算跨径之比。
即Do=Fo/Lo 或D二F/L。
一般将矢跨比大于或等于1/5的拱称为抖拱;矢跨比小于1/5 的拱称为坦拱。
【拱桥的主要类型】按截面形式可分为:板拱桥、板肋拱桥、肋拱桥、双曲拱桥、箱型拱桥、钢管混凝土拱桥、劲性骨架碓拱桥。
按拱上建筑的形式分为:实腹式拱桥、空腹式拱桥。
按结构受力图可分为:简单体系拱桥、组合体系拱桥、拱片桥。
【拱的推力由系杆承受】【系杆的含义】就是一个将两拱脚相互联系在一起的水平构件(因而墩台不承受水平推力)【拱的分类】根据拱肋和系杆(梁)相对刚度的大小及吊杆的布置形式可以分为:系杆拱-具有竖直吊杆的柔性系杆刚性拱;洛泽拱-具有竖向吊杆的刚性系杆刚性拱;蓝格尔拱- 具有竖向吊杆的刚性系杆柔性拱【箱形肋拱】山双肋或多肋组成,肋间设置系梁使之形成整体。
【拱上建筑】是拱桥的一部分,按照拱上建筑釆用的不同构造方式,可将拱桥分为实腹式和空腹式两种。
【拱桥中较的设置】拱桥中需要设置狡的悄况有四种:1.按两较拱或三较拱设汁的主拱圈;2.按构造要求需要采用两较拱、三较拱的腹拱圈;3.需设置狡的矮小腹孔墩,即将较设置在墩上端与顶梁和下端与地梁的连接处;4.在施工过程中,为消除或减小主拱圈的部分附加内力,以及对主拱圈内力作适当调整时,需在拱脚处设置临时墩。
【拱桥的设计】【拱桥的总体布置】一定结构体系及结构形式;拟定桥梁的长度、跨径、孔数、拱的主要儿何尺寸、桥梁的高度、墩台及其基础形式和埋置深度、桥上及桥头引道的纵坡等。
下承式简支系杆拱桥结构设计
下承式简支系杆拱桥结构设计吴玉标(泛华建设集团有限公司南京设计分公司江苏南京210000)摘要:在桥梁设计中,由于下承式简支系杆拱桥具有桥面系主梁建筑高度低、造型优美、跨越能力大、造价低等独特的技术优势,常应用于跨河流、路桥及市政景观桥的设计中,尤其在跨度范围50~300m的城市道路、公路及铁路桥梁中被广泛应用。
该文结合南京禄口新城如意湖大桥设计实际工程案例,对该工程桥梁的桥型方案、结构设计方案及结构计算结果进行分析,可为今后该桥型的设计和施工提供一定借鉴经验。
关键词:简支系杆拱桥型方案精细化梁格模型结构计算分析中图分类号:TU72文献标识码:A文章编号:1672-3791(2022)03(a)-0068-04 Structural Design of Through Simply Supported Tied Arch HridgeWU Yubiao(Nanjing Design Branch of Pan-China Construction Group Co.,Ltd.,Nanjing,Jiangsu Province,210000China) Abstract:In bridge design,the through simply supported tied arch bridge has the unique technical advantages of low building height,beautiful shape,large span capacity and low cost of the main beam of the bridge deck system,so it is often used in the design of river crossing,road bridge and municipal landscape bridge,especially in urban roads, highways and railway bridges with a span of50~bining with the actual design case of Ruihu Bridge in Nanjing Lukou New Town,the analysis of the bridge type scheme,structural design scheme and structural calcula‐tion results of the bridge can provide some reference experience for the design and construction of the bridge type in the future.Key Words:Simply supported tied arch;Bridge type scheme;Refined beam lattice model;Structural calculation and analysis下承式简支系杆拱桥是外部静定结构,属于无水平推力拱桥,故兼具拱桥的较大跨越能力的特点和对地基条件适应能力强的特点,同时具有优美的造型和低廉的造价等优点。
中南林业科技大学桥梁工程课后习题复习答案
桥梁工程复习资料编制:刘畅、庞国明第一章<1、结:桥梁一般由三个基本部分组成,即上部结构,下部结构,支座。
在桥梁工程中常用到的一些术语名称及基本概念,水位,净跨径,总跨径,计算跨径, 桥梁全长,桥梁高度,桥下净空,桥面净空,桥梁建筑高度等。
桥梁按照受力体系分类可分为梁式桥,拱式桥和悬索桥,简称“梁,拱,吊”三大基本体系。
另外,由上述三人基本体系相互组合,在受力上形成组合特征的桥型,如钢架桥,斜拉桥及系杆拱桥等。
1・、桥梁一般由哪几个基本组成部分组成?阐述各基本部分的主要作用。
1、上部结构桥跨结构(或称桥跨结构)是桥梁支座以上(拱桥起贡献或钢架桥主梁底线以上)跨越桥孔的总称,是线路中断是跨越障碍的主要称重结构。
2、下部结构包括桥墩、桥台、基础桥段和桥台用来支撑上不结构并将其传来的横在和车辆活载船只基础。
设置仔桥垮中见得部分的称为桥墩,设置仔桥夸两侧与路堤想衔接的称为桥台。
桥台除了上述作用外,还起到抵御路堤土压力及防止路堤的滑塌等作用。
单孔桥只有两端的桥台,没有中间的桥墩。
桥墩和桥台底部并与地基相接触的部分,称为基础。
基础承受从桥墩或桥台传来的全部荷载,它包括书香荷载以及地震力、船舶装机墩身等引起的水平荷载。
由于基础旺旺深埋于水卞土层之中,是桥梁施工中难度较人且施工复杂的部分,也是确保桥梁安全的关键坏节之"O2、什么是桥梁的计算跨径、净跨径、总跨径及总长度?计算跨径:对于有支座的桥梁,是指桥跨结构相邻两个支座中心间的距离,用L0标示。
对于拱式桥,是相邻拱脚截面形心之间的水平距离净跨径:对于梁式桥,设计洪水位线上相邻两桥墩(或桥台)的水平净距离L0称为桥梁的净跨径,各孔净跨径的总和成为桥梁的总跨径。
总跨径:多孔桥梁中各孔净跨径的之和。
总长度:有桥台的桥梁为两斥桥台后端点之间水平距离;无桥台的桥梁则为桥面行车道长度。
3、按照受力体系划分,桥梁可分为哪几种基本体系?阐述各种桥梁体系的主要受力特点及适用场合。
桥梁设计基本知识
桥梁设计基本知识1.桥梁编制项目方案并撰写报告按结构体系分类,可分为哪几类?主要特点如何?答:桥梁按主要构件受力可分为梁式桥、拱式桥、悬索桥、刚架桥、组合体系桥五大类。
主要特点:梁式桥:主要承重构件为梁(板),受力特点为:主梁受弯,在竖向荷载作用下无水平反力。
拱式桥:主要承重结构是拱肋,受力特点为:在竖向荷载作用下拱肋承压、支承处有水平推力。
悬索桥:悬索桥又称吊桥,主要承重结构是悬挂在两塔架上的强大的柔性缆索。
受力特点为:竖向荷载从梁经过系杆传递到缆索,再到两端锚锭。
刚架桥:刚架桥是一种桥跨结构和墩、台结构整体相连的桥梁,支柱与主梁共同受力。
受力特点为:支柱与主梁刚性连接,在竖向荷载作用下,在主梁端部产生负弯矩,减少了跨中截面正弯矩,而支柱不仅提供竖向力还承受弯矩。
组合体系桥:由几个不同受力体系的结构所组成,互相联系,共同受力。
1)斜拉桥斜拉桥是拉索和梁的组合。
梁、索、塔为主要承重构件,受力特点为:竖向荷载从梁传递到拉索,再到索塔。
2)系杆拱桥系杆拱桥是拱和梁的组合。
拱、吊杆、梁为主要承重构件,受力特点为:竖向荷载从梁传递到吊杆,再到拱。
2.桥梁按其长度和跨径分类,可分为哪几类?答:按桥梁的长度和跨径分类,可分为特大桥、大桥、中桥、小桥、涵洞。
划分标准见表1-1所列。
桥梁涵洞分类表表1-1注:1单孔跨径系指标准跨径。
2梁式桥板式桥的多孔跨径总长为多孔标准跨径的总长;拱式桥为两岸桥台内起拱线间的距离;其他形式桥梁为桥面系车道长度。
3标准跨径:梁式桥、板式桥以两桥墩中线间距离或桥墩中线与台背前缘间距为准;拱式桥和涵洞以净跨径为准。
3.桥梁按桥梁桥面位置、主要承重结构所用的材料、跨越方式、施工方法等方面如何进行分类?答:除了上述分类方法外,还可将桥梁桥面位置、主要承重结构所用的材料、跨越方式、施工方法等方面来进行分类:(1)按上部结构的行车位置分为上承式桥、下承式桥、中承式桥。
桥面布置在主要承重结构之上者称为上承式桥,桥面布置在桥跨结构高度中间的称为中承式桥,桥面布置在承重结构之下的称为下承式桥。
钢管混凝土系杆拱桥设计分析
钢管混凝土系杆拱桥设计分析作者:王建彬来源:《江苏商报·建筑界》2013年第07期摘要:随着社会经济与交通建设事业的蓬勃发展,我国对于桥梁建设也越来越重视。
本文主要对钢管混凝土系杆拱桥的设计方法、刚度取值、稳定方面以及设计的一些主要参数做了一些分析。
关键词:钢管混凝土拱桥;拱肋形式;计算方法;设计引言拱式组合体系桥是将主要承受压力的拱肋和主要承受弯矩的行车道梁组合起来共同承受荷载,充分发挥被组合的简单体系的特点及组合作用,以达到节省材料和降低对地基的要求的设计构想。
钢管混凝土系杆拱桥与连续梁桥等其他桥梁相比,其主梁梁高较低,而且在横桥向,纵向系梁设置于拱肋位置,不占用车道位置,系梁顶面可高于桥面,因此控制桥面标高实质上是横梁高度。
采用系杆拱桥方案带来引桥桥孔缩短所节约的工程造价是相当可观的。
近年来,在桥梁建筑方面对景观要求日益重视的情况下,系杆拱桥的优势显得越发明显。
此外,由于钢管混凝土拱桥一方面钢管的约束提高了混凝土的承压能力,另一方面也使拱桥的施工更加便捷。
一、钢管混凝土拱桥拱肋形式拱肋形式的选取一般根据桥梁跨径而定。
对于刚性系杆刚性拱的拱肋高度一般为主跨的1/40~1/50,刚性系杆柔性拱体系还可适当降低。
拱肋宽度以及拱肋数量则应根据桥梁宽度确定。
对于主跨小于 100 m的系杆拱桥,一般都采用单支钢管混凝土拱肋。
对于跨径较大的钢管混凝土拱桥,拱肋则一般采用桁架形式。
其中哑铃形双支拱肋一般在跨径为 100~200m的情况下采用。
当主跨大于 200 m,其主拱肋一般采用多支形式。
二、钢管混凝土拱桥的计算方法1钢管混凝土拱肋的计算模式1.1钢管混凝土计算模式钢管混凝土计算模式引入钢管套箍理论,计入作用引起的强度的提高。
该计算模式是钢管混凝土理论研究成果在实际工程中的具体应用,充分利用了钢管混凝土的受力特点。
按该模式设计可以优化截面尺寸,减少材料用量。
1.2钢筋混凝土计算模式钢筋混凝土计算模式是把钢管混凝土折算成相应的钢筋混凝土,再按钢筋混凝土结构进行计算。
浅谈跨航道的系杆拱桥设计及施工
第17卷 第4期 中 国 水 运Vol.17No.42017年 4月 China Water Transport April 2017收稿日期:2016-12-21作者简介:钟振华(1984-),男,杭州市交通规划设计研究院工程师,主要从事桥梁设计工作。
浅谈跨航道的系杆拱桥设计及施工钟振华(杭州市交通规划设计研究院,浙江 杭州 310004)摘 要:随着国内航道水运的发展,三级航道数量越来越多,且内河三级航道的通航标准采用60×7m(部分采用80×7m)的通航净空,驳岸口宽通常≥70m,在此条件下一孔跨越水域的最小主桥跨度为80m,航道与桥梁夹角较大时,桥梁主跨需120m 甚至更大,在80~120m 间系杆拱桥因建筑高度小、施工方案多样、造价经济合理在航道桥梁的建设中得到了广泛的应用。
关键词:航道桥梁;系杆拱桥;劲性骨架吊装施工;少支架施工中图分类号:U445 文献标识码:A 文章编号:1006-7973(2017)04-0197-02一、概述随着航道等级的提升,长三角地区出现大量的三级航道整治工程,三级航道整治过程中,由于航道等级的提升导致原低等级航道上的上跨桥梁因通航净空不能满足的三级航道通航净空要求的原因均需要拆除重建。
根据内河通航标准,三级航道的通航净空通常采用60×7m(部分采用80×7m)。
对于60×7m 的通航净空,驳岸口宽通常≥70m,为了避免在水中设置桥墩,主桥需一孔跨越航道水域,此时桥梁的最小跨径为80m。
采用合理的桥型方案及桥梁施工方案可避免桥梁施工期间对通航的影响。
二、桥梁形式主跨大于80m 的桥梁,桥梁可选形式较多,如连续梁(连续刚构)、部分斜拉桥、钢桁架桥、系杆拱桥、连续梁拱组合体系桥、自锚式悬索桥等,部分桥梁效果图如图1所示。
图1 航道桥梁效果图在航道桥梁建设中,由于大部分桥梁位于市区,两侧接线展线空间受限严重,此时只能采用建筑高度较小的桥梁。
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系杆拱桥与连续梁的组合体系桥设计在桥梁工程中,常用的组合体系桥设计包括系杆拱桥与连续梁结合的设计。
这种设计结合了系杆拱桥的自重优势和连续梁的条形刚度特点,能够有效地适应大跨度和大荷载条件下的桥梁需求。
本文将从桥梁设计的背景、设计原理、施工工艺等方面进行详细介绍。
一、设计背景
随着城市的发展和人口的增加,桥梁的跨度要求也日益增大。
而传统的系杆拱桥设计往往面临着自重大、荷载分布不均匀等问题;连续梁的设计又存在构造复杂、施工难度大等问题。
因此,考虑到系杆拱桥和连续梁的优点,将两者结合起来进行设计,能够在大跨度和大荷载情况下,充分发挥桥梁的作用。
二、设计原理
在设计中,首先需要确定拱桥的形式和尺寸。
系杆拱桥的拱形可以选择圆弧形、大斜弧形或其他形式,各有其特点。
然后,根据跨度和荷载要求,确定拱脚的位置和大小。
接下来,需要设计连续梁的形式和尺寸。
连续梁一般分为简支连续梁和悬臂连续梁两种形式。
通过选择合适的连续梁形式和梁段长度,保证桥梁的荷载传递和变形控制。
最后,将拱桥与连续梁进行结合。
一般来说,将连续梁分割为若干梁段,每个梁段与系杆连接,形成系杆连续梁。
通过系杆梁体的刚度和连续梁梁体的延展性,将两者结合,使得整个桥梁形成刚性和延展性相结合的结构。
三、施工工艺
首先,施工拱桥需要选择合适的施工方法。
一般来说,拱桥施工可以
采用预制拱块和旁开法两种方式。
在施工中,需要注意保证拱桥形成稳定
的初始力学状态,防止拱脚间的变形。
接下来,施工连续梁需要选取合适的施工方法。
连续梁施工中常见的
方法包括预制梁片和现浇法。
在施工中,需要注意施工梁片的准确定位和
梁体的组合质量。
最后,进行拱桥与连续梁的连接。
将系杆与连续梁连接,一般采用铰
接节点或刚性连接方式。
通过连接,保证系杆拱桥与连续梁形成一个整体。
四、设计优势
1.充分发挥拱桥和连续梁各自的优点,可以适应大跨度和大荷载工况,提高桥梁的使用寿命和承载能力。
2.利用系杆拱桥的自重和连续梁的延展性,能够较好地控制桥梁的变形,保证结构的稳定性和安全性。
3.系杆拱桥与连续梁的结合,能够在形式和造型上有所创新,提高桥
梁的艺术性和观赏性。
总之,系杆拱桥与连续梁的组合体系桥设计能够有效地适应大跨度和
大荷载条件下的桥梁需求,充分发挥了两者的优点。
通过合理的设计原理
和施工工艺,可以保证桥梁的结构稳定性和使用寿命,同时提高桥梁的艺
术性和观赏性。