悬臂梁施工

第十章超静定混凝土梁桥的构造设计要点

第一节钢筋混凝土悬臂梁桥构造和设计要点

一、悬臂梁桥的构造：

悬臂梁桥可分为单悬臂梁桥、双悬臂梁桥、多孔悬臂梁桥、带挂孔的T形悬臂梁桥。

1、体系特点：

由于支点负弯矩的卸载作用，跨中弯矩大大减小；由于弯矩图面积减小，跨越能力增大；静定结构对地基要求不高；由于跨中有接缝，行车条件不好；

（一）主要类型：

单悬臂梁桥、双悬臂梁桥、多孔悬臂梁桥、带挂孔的T形悬臂梁桥。

（1）单悬臂梁桥

三跨带挂梁的单悬臂梁桥如图10-1所示。中孔为悬臂孔，它的跨度由通航净空决定，其中挂梁长度lg一般为(0.4～0.6)l，最大长度由挂梁（即简支梁）最大跨度及施工安装能力决定，钢筋混凝土梁取大值，预应力混凝土梁取低值。

图10-1单悬臂梁桥

对钢筋混凝土悬臂梁桥的悬臂长度，因承受负弯矩，在悬臂根部梁顶面受拉，故悬臂不宜做得过长，一般采用(0.15～0.3)l。预应力混凝土悬臂梁的悬臂长度可根据中孔跨度的要求更长一些，一般可达(0.3～0.5)l。当悬臂长度达0.5l时，跨中即用剪力铰连接。边孔是锚固孔，它的孔跨度不宜太大，以增加桥的总长度；边孔也不能太小，否则因边支座出现负反力而必须设置拉力支座或加设平衡座，这样使结构复杂化，增加了造价。

（2）双悬臂梁桥

单孔双悬臂梁桥的中孔为锚固孔，如图10-2所示，两侧伸出悬臂直接与路堤衔接，可以省去桥台，但需要在悬臂端部设置桥头搭板，以利行车。单孔双悬臂梁桥较多用于跨线桥，中孔长度由跨线行车的净空要求确定；其两侧悬

臂长度一般取中孔的0.3～0.4倍。悬臂过长时，活载作用下悬臂端的挠度太大，悬臂端与路堤连接处的结构易遭破坏，行车也不平稳；悬臂过短时，取决于悬臂长度的支点恒载负弯矩减小，从而消弱了它对跨中弯矩的卸载作用，其内力状况

接近简支梁桥。活载作用在这种桥型的中孔时，其内力情况与简支梁没什么区别，只是跨中恒载弯矩因悬臂孔的存在较简支梁小，因此只在中孔跨径较大，恒载占的比例较大时才显得比简支梁桥经济。

图10-2双悬臂梁桥

（3）多孔悬臂梁桥

当桥梁的长度较大，可以采用多孔悬臂梁体系。如图10-3所示，一般情况下，中孔都按等跨布置，两侧边孔跨径稍小。当钢筋混凝土多孔双悬臂梁桥为T形截面时，其挂梁长度约为lg=(0.5～0.6)l，中间各孔的跨中梁高h约为跨径的1/12～1/20，在支点处梁高增大至(1.5～2.5)h。为便于预制和运输，带双悬臂的锚跨也可以设计成等高梁。

（4）带挂孔的T形悬臂梁桥

桥梁的长度较大，可以采用带挂孔的T形悬臂梁桥。一般情况下，中孔都按等跨布置，两侧边孔跨径稍小。

在城市桥梁中也可采用带挂孔的T形悬臂梁桥，利用墩上挑出短悬臂与简支挂梁组成悬臂梁桥；墩上挑出短悬臂的结构可以做成各种型式，如T形、V形、H 形和X形等。其中做成T形的即为T形刚构桥。

图10-3多孔悬臂梁桥

（二）受力特点：

在恒载作用下，支点负弯矩的卸载作用，使跨中弯矩大大减小；活载作用于挂梁时，由于支承跨径较小，而使得跨中正弯矩较小；活载作用于锚跨时，没有卸载作用。

悬臂梁利用悬出支点以外的伸臂，使支点产生负弯矩对锚跨跨中正弯矩产生有利的荷载作用。

（三）体系优点：

静定结构，可用于地基较差的条件。

（四）体系缺点：

构造复杂，行车条件不好，跨中牛腿、伸缩缝易于损坏；钢筋混凝土悬臂梁桥，容易在梁顶产生裂缝；预应力混凝土悬臂梁桥采用节段悬臂施工时，必须采用临界时固定措施；

（五）发展情况：

钢筋混凝土悬臂梁桥国内最大跨径55m，国外70～80m以下；预应力混凝土悬臂梁桥世界最大跨径150m.

2、构造特点：

跨径布置包括各跨跨径比，悬臂长与跨径比；具体需要考虑使用材料、施工方法、特殊使用要求等因素；锚孔吊装施工时采用肋梁，悬臂施工时采用箱梁；挂孔一般都吊装施工，故一般都采用肋梁；悬臂梁桥一般都采用变梁高，为了增加支点处的抗弯能力，在支点处会加大梁高；悬臂梁桥的顶板由横向抗弯控制、腹板主要承担剪应力与主拉应力、底板满足纵向抗压要求；悬臂梁桥配筋要考虑各部分的受力特点。

（一）跨径与梁高：

各跨跨径比、跨径与梁高的关系、挂梁与中孔的关系等。

（1）双悬臂梁桥：

中孔长度由跨线行车的净空要求确定,其两侧悬臂长度一般取中孔的0.3～0.4倍。

（2）单悬臂梁桥:

中孔为悬臂孔，它的跨度由通航净空决定，其中挂梁长度一般为中孔的0.4～0.6倍。

（3）多孔悬臂梁桥：

一般情况下，中孔都按等跨布置，两侧边孔跨径稍小,挂梁长度一般为中孔的0.5～0.6倍。

（4）带挂孔的T形悬臂梁桥：一般情况下，中孔都按等跨布置，两侧边孔跨径稍小,挂梁长度一般为中孔的0.5～0.7倍。

（二）截面形式：

对于锚孔，吊装时，采用肋梁；悬臂施工时，采用箱梁；对于挂孔，一般采用肋梁，便于吊装。在悬臂梁桥中，悬臂部分（即锚孔）吊装时，一般采用肋梁截面；而挂孔为了吊装方便，一般也采用肋梁截面。装配式肋梁截面具有下列优点：

（1）将主梁划分成多片标准化预制构件，构件标准化，尺寸模数化，简化了模板，可工厂化成批生产，降低了制作费用。

（2）主梁采用工厂或现场预制，可提高质量，减薄主梁尺寸，从而减轻整个桥梁自重。

（3）桥梁上部预制构件与下部墩台基础可平行作业，缩短了桥梁施工工期，节省了大量支架，降低桥的造价。

当悬臂体系的锚孔部分采用悬臂施工时，则一般采用箱梁，它具有下列优点：箱形截面是一种闭口薄壁截面，其抗扭刚度大，并具有较T型截面高的截面效率指标ρ，同时它的顶板和底板面积均比较大，能有效地承担正负弯矩，并满足配筋的需要。此外，当桥梁承受偏心荷载时，箱形截面梁抗扭刚度大，内力分布比较均匀；在桥梁处于悬臂状态时，具有良好的静力和动力稳定性，对悬臂施工的大跨度梁桥尤为有利。由于箱型截面整体性能好，因而在限制车道数通过车辆时，可以超载通行。

（三）腹板、顶板、底板厚度：

顶板---满足横向抗弯及纵向抗压要求，一般采用等厚度，主要由横向抗弯来控制。腹板---主要承担剪应力和主拉应力，一般采用变厚度腹板。靠近悬臂端处受构造要求控制，而靠近支点处受主拉应力控制，需加厚。底板---满足纵向抗压要求，一般采用变厚度，悬臂端主要受构造要求控制，支点主要受纵向压应力控制，需加厚。

3、配筋特点：

纵向钢筋的布置要考虑正、负弯矩，顶板要配制横向钢筋或横向预应力钢筋，腹板要配置下弯的纵向钢筋。

（一）纵向钢筋：

在悬臂梁中，悬臂上只承担负弯矩，故在悬臂上需配置纵向负弯矩钢筋；在悬臂梁中，锚孔可能承担正弯矩也有可能承担负弯矩，帮需要在锚孔上配置双向钢筋；在悬臂梁中，挂孔只承担正弯矩，帮在挂孔上需配置纵向正弯矩钢筋；

对于节段施工的T形刚构，主筋没有下弯时，要布置在腹板的加掖中，主筋需下弯时，要平弯至腹板位置，一般在锚固前要竖弯，以抵抗剪力；预应力钢筋弯出位置要设齿槽或齿板。

（二）顶板配筋：

顶板需配置横向钢筋或横向预应力钢筋，如采用预应力钢筋，其锚具要用扁锚。

（三）腹板配筋：

纵向钢筋如要下弯，平弯至腹板；如有需要布置竖向预应力钢筋。

第二节连续梁桥的构造与设计要点

一、体系特点：

（1）由于支点负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩大大减小，恒载、活载均有卸载作用；

（2）弯矩图面积的减小，跨越能力增大；

（3）超静定结构，温度变化，混凝土收缩徐变，地基不均匀沉降影响显著，对地基要求高；