第二章大跨径梁桥受力体系与构造总结

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第一篇 混凝土梁桥
第二章 受力体系与构造特点
腹板最小厚度设计经验值：
（a）腹板内无预应力束筋管道布置时， 其最小厚度可采
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第一篇 混凝土梁桥
第二章 受力体系与构造特点
3. 适用情况 ①适宜悬臂施工；
②带挂梁T构由于混凝土收缩徐变和汽车冲击力，悬臂梁端下挠，
形成折角，增大冲击作用，伸缩缝养护困难。 ③带铰T构，铰使两侧主梁变形不一致，行车不平顺；施工过程有
时还需强迫合拢；当T构两边温度变化不同，易产生不均匀变形，
引起较大次内力。 ④带挂梁和带铰的T型刚构目前均已较少采用。
第二章 受力体系与构造特点
c.V形墩（或Y形柱式墩）
①在刚架桥中为了减小内支点处的负弯矩峰值，可将墩柱做成V形墩形 式，V形托架可使主梁的负弯矩峰值降低一倍以上； ②Y形柱式墩是上部为V形托架，下部为单柱式，两者在立面上构成Y字 形。下部的单柱具有一定的柔性，可满足纵向变形的要求。
V形墩 19
第一篇 混凝土梁桥
l1
l
l1
l1
lx
lx l (c) l1
(a) l1
lg
lx
l (b)
l
x
lg
l (d )
l1
双悬臂锚跨和挂梁的 三跨悬臂梁桥
带挂梁的三跨T型刚构桥 2
第一篇 混凝土梁桥
第二章 结构体系
2. 力学特点 属于静定体系，不受基础不均匀沉降等附加变形影响 恒载
与简支梁桥相比：悬臂梁桥由于支点负弯矩的存在，使跨中正弯矩显著减小；
促使结构轻型化，跨越能力较大。
恒载弯矩图与同跨悬臂梁相差不大；活载作用下因主梁连续产生支点负弯 矩对跨中正弯矩卸载，其弯矩分布比悬臂梁合理。 预应力混凝土连续梁设计必须以各个截面的最大正、负弯矩的绝对值之和， 也即按弯矩变化幅值布置预应力束筋，活载较大的铁路桥较少采用连续梁。 超静定结构，附加内力，计算复杂。 7
挂梁
L1
L (a )
铰
L1
L1
L (b )
L1
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第一篇 混凝土梁桥
第二章 受力体系与构造特点
2. 力学特点 ①支点负弯矩大、跨中正弯矩小、跨越能力较大； ②施工阶段和成桥运营阶段受力状态一致，适宜悬臂施工方法；
③墩柱一侧桥跨布载时，墩柱承受较大不平衡力矩，墩柱尺寸较大。
④静定结构、不产生次内力，受力明确； ⑤与连续梁比：施工、运营受力状态一致，可省去大吨位支座或更换 支座； ⑥T构为悬臂受力（全是负弯矩）上缘受拉，配筋简单。
1. 板式和肋梁式截面
(a)
形状简单、支架现浇、不 经济、中小跨径；
(b)
实心 板
多种挖空形式、减轻自重、 现浇、装配；
Hale Waihona Puke Baidu(c)
跨径15～30m连续梁桥；
多主梁T形截面，增大抗弯， 减小自重； 预制多片架设，I形截面+ 现浇桥面
(d )
空心 板
(e)
肋式 截面 22
常用跨径为25～50m；
第一篇 混凝土梁桥
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第一篇 混凝土梁桥
第二章 受力体系与构造特点
(2)变截面连续梁桥
跨径较大时支点设计负弯矩比跨中设计正弯矩大，变截面主梁符合受力要 求，高度变化与内力变化相适应。
(a) S J S /Jm =1
6.6 27.0 16.8 40.0 1670kN·m 1540kN·m 1200kN·m 27.0
g =10kN/m m Jm
⑤常用跨径：钢筋混凝土T构：40～50m左右，预应力混凝土T构：
60～120m。目前最大跨径：174m（重庆长江大桥：85.6m+4×138m+ 156m+ 174m +104.5m）。
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第一篇 混凝土梁桥
第二章 受力体系与构造特点
四、刚构式桥——连续刚构桥
1. 结构类型
连续梁桥与T形刚构桥组合体系，也称墩梁固结连续梁桥； 连续梁体与薄壁桥墩固结，常用于大跨、高墩、变高度结构；
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第一篇 混凝土梁桥
第二章 受力体系与构造特点
柔性墩力学特点
a.竖直双肢薄壁墩－理想的柔性墩（应用较多）
①桥墩不高，双肢增加桥墩纵桥向柔性； ②主梁负弯矩峰值出现在两肢墩墩顶，比单肢小； ③一肢撞坏、另一肢随之失稳。
④空心双壁墩节省混凝土约40%。
b a
h
单位宽度抗推刚度 单位宽度抗弯刚度
2b 3 KH 3 E h 2bE 2 KM (a ab b 2 ) 3h 17
b b
固结
( a)
( b)
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第一篇 混凝土梁桥
第二章 受力体系与构造特点
2. 力学特点 ①上部结构受力性能与连续梁一样，墩、梁、基础固结，卸载正弯矩； ②墩底部弯矩与梁体轴力随墩高增大而减小； ③混凝土收缩徐变和温度变化会引起纵向位移，利用主墩的柔性来适应； ④各柔性墩按刚度比分配水平力； ⑤加高箱梁根部梁高，使正弯矩减小，正弯矩区缩短，主梁大部分承受 负弯矩； ⑥墩联结处应力复杂
径在180m以上的梁桥，均采用连续刚构桥。
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第一篇 混凝土梁桥
第二章 受力体系与构造特点
五、 横截面形式
板式、肋梁式、箱形
板式、肋梁式构造简单、施工方便； 箱形截面具有良好的抗弯和抗扭性能。
跨中截面 支点截面
( a)
箱
(b )
板
(a )
肋
连接构造
(c)
(b )
(c)
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第一篇 混凝土梁桥
第二章 受力体系与构造特点
③支点梁高与最大跨径之比一般为1/16～1/18、不小于1/20；跨中通 常为支点截面梁高的1/1.5～1/2.5，实际设计时，还需根据中、边跨
比例荷载等级等因素比较确定。
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第一篇 混凝土梁桥
第二章 受力体系与构造特点
3.适用情况 等截面连续梁 ①一般采用中等跨径（40～60m、最大80m）－主梁构造简单、施工快捷； ②立面布置以不等跨为宜，等跨布置边跨内力控制全桥设计，0.5-0.8； ③适应于有支架施工、逐孔架设施工、移动模架施工及顶推法施工； 变截面连续梁 ①跨径70m以上连续梁，支点负弯矩比跨中正弯矩大宜采用变截面布置； ②适合悬臂法施工（悬臂浇注、悬臂拼装），施工阶段、运营阶段主梁 内力基本一致； ③变截面结构外形美观、可节省材料、增大桥下净空高度； ④悬臂法施工存在墩、梁临时固结和体系转换工序，结构稳定性应重视， 施工复杂； ⑤主墩要布置大型橡胶支座，养护、更换麻烦。 11
第二章 受力体系与构造特点
3.适用情况
①无伸缩缝、行车平顺，不设大吨位支座，避免连续梁（存在临时固结
和体系转换）和T构（伸缩缝）两者的缺点； ②施工稳固性好；
③连续刚构桥对地基承载力的要求更高（不均匀沉降）；
④连续刚构桥是大跨度桥梁选型中具有竞争能力的桥型之一，竖向荷载 下无推力，上部结构具有连续梁的施工特点，技术经济性较好。我国跨
注：两个方向厚度计算后取小值 24
第一篇 混凝土梁桥
第二章 受力体系与构造特点
底板 ①纵向负弯矩区受压底板的厚度对改善全桥受力状态、减小徐变下挠十
分重要，故大跨度连续体系梁桥中，应确保承受负弯矩的内支点区域的
箱梁底板有足够的厚度。箱梁底板厚度随箱梁负弯矩的增大而逐渐加厚
至墩顶，以适应箱梁下缘受压的要求，墩顶区域底板不宜过薄，否则压
第一篇 混凝土梁桥
第二章 受力体系与构造特点
b.竖直单薄壁墩
①深谷、深水河流的高桥墩； ②截面形式矩形实心、箱形空心。
b b
③单薄壁墩（箱形）的抗扭性能好，抗推能力强； ④柔性不如双肢薄壁墩大，墩身增高，柔性增加，适用于高的大、中 等跨径连续刚构。
( a)
( b)
竖直单肢薄壁墩 18
第一篇 混凝土梁桥
第一篇 混凝土梁桥
第二章 结构体系
第二章 结构体系
一 、悬臂梁桥（悬臂体系）
简支梁梁体加长，越过支点
古老的梁式结构体系，得益于悬臂拼装施工方法的发展
搭板
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第二章 结构体系
1. 结构类型
双悬臂梁桥 为三跨布置的带挂梁的单悬臂梁桥 悬臂梁桥 多孔悬臂梁桥 带挂孔的T形悬臂梁桥（T形刚构） 单悬臂锚跨和挂梁的 简支梁桥 三跨悬臂梁桥
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第二章 受力体系与构造特点
变截面梁构造形式 ①梁底可采用折线、圆弧线和抛物线等：多用二次抛物线，其变化规
律与弯矩变化规律基本接近；折线形截面变化构造简单、施工方便；
具体选用形式按截面上下缘受力均匀、容易布筋来确定。 ②可将支点截面底板、顶板和腹板作成变厚度，满足不同截面受力要
求；
应力过高，由此产生的徐变将使跨中区域梁体下挠度较多。
②底板厚度与主跨之比宜为1/140～1/170，跨中区域底板厚度则可按构
造要求设计，一般为0.22 ～0.28m。 25
第一篇 混凝土梁桥
第二章 受力体系与构造特点
腹板 ①箱梁腹板主要承受结构的弯曲剪应力和扭转剪应力所引起的主拉应力, 墩顶区域剪力大而腹板较厚，跨中区域的腹板较薄，但腹板的最小厚度 应考虑钢束管道布置、钢筋布置和混凝土浇筑的要求。 ②等高度箱梁可采用直腹板或斜腹板，变高度箱梁宜采用直腹板。
第二章 受力体系与构造特点
2. 箱形截面 ①跨径40～60m或更大，适用有支架现浇施工、逐孔施工、悬臂施工等
方法。
②抗弯、抗扭性能良好，是预应力连续体系梁桥的主要截面形式。 顶板 顶板宽<20m
(a ) b a b b a b
单箱 单室 单箱 双室 分离式 双箱单 室 23
顶板宽<25m
(b )
顶板宽< 40m
1.5m 1.0m 1.0m
(b)
Mm /MS =0.20
0.30 0.67
MS
270kN·m 300kN·m 410kN·m
Mm
330kN·m 460kN·m 800kN·m
①变截面梁加大支点梁高，局部刚度大，降低跨中设计正弯矩 ，抵 抗支点处较大剪力； ②适合悬臂施工，与施工的内力状态相吻合。 ③满足通航净空要求，结构美观。 9
简支跨径减小
g l1 l
1 gl 2 8
例如
l1
l1
lx
lx l
1 gl 2 8
l1
(a) l1 lg lx l
1 gl 2 8
( c) l
1 gl 2 8
l1
lx
lg
(b)
(d )
恒载弯矩图面积（绝对值）小
支点负弯矩须注意 4
第一篇 混凝土梁桥
第二章 受力体系与构造特点
3. 适用情况 国内箱形薄壁钢筋混凝土悬臂梁桥最大跨径为55m， 国外一般在70～80m以下； 预应力混凝土悬臂梁桥世界最大跨径为150m，一般亦在100m以下。
第一篇 混凝土梁桥
第二章 受力体系与构造特点
三、刚构式桥——T形刚构桥(悬臂体系) 1. 结构类型 T型刚构是一种墩梁固结（支座较少）具有悬臂受力特点的梁式桥， 比简支梁跨越能力大，带挂梁或带铰。预应力、悬臂施工工艺、受力 简单明确是其发展的主要原因。 带挂梁的T型刚构 类 型 带铰的T型刚构 剪力铰有利于结构受力和牵制悬臂端变形。
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第二章 受力体系与构造特点
(1)等截面连续梁桥
连续梁属超静定结构，支点截面设计负弯矩一般比跨中截面设计正 弯矩大，但跨径不大时差值不大，可以采用等截面，采取构造措施
来调节，简化了主梁构造。
等跨布置
(a )
L
L
L
L
( b)
L 1=(0.6~0.8)L
L
L
L1=(0.6~0.8)L
不等跨布置
减小主梁高度； 降低钢筋混凝土数量和结构自重； 减小恒载内力。
弯矩图面积（绝对值）小（标志材料用量少）。 活载
布置在中跨，与简支梁相同；
布置在挂梁中，简支挂梁跨径小（0.4～0.6跨径）、弯矩也小。 只有在中孔跨径较大，横载占比例较大时才比简支梁桥经济。 3
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第二章 受力体系与构造特点
(c)
第一篇 混凝土梁桥
第二章 受力体系与构造特点
箱梁顶板厚度确定： ①桥面板横向弯矩要求（恒、活载、日照温差）。 ②满足布置纵、横向预应力钢筋束的要求。 行车道部分桥面板厚度 （cm）
桥面板跨度方向
位 置 垂直于行车道方向 顶板或连续板 3L+11（纵肋之间） L<0.25时，28L+16 悬 臂 板 L>0.25时，8L+21 24L+13 （L－为桥面板跨度） 平行于行车道方向 5L+13（横隔之间）
悬臂梁桥实际较少采用，钢筋混凝土支点负弯矩产生梁顶裂缝，雨水
侵蚀；即使采用预应力结构，悬臂与挂梁之间需要牛腿伸缩缝，构造耐
久性，行车不平顺。
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第一篇 混凝土梁桥
第二章 受力体系与构造特点
二、 连续梁桥(连续体系)
1. 结构类型 将简支梁梁体在支点上连接形成连续梁，可两、三跨一联，也可多跨一联。 每联跨数多，联长，温度收缩产生纵向位移大，每联跨长度太短则伸缩缝 增加。
跨径增大时用预应力混凝土连续梁桥。
等跨、不等跨 等截面、变截面 墩梁分离、墩梁固接 单式桥墩、V形桥墩和双薄壁柱式桥墩、墩梁固接 钢筋混凝土、预应力混凝土 6
连续梁桥
第一篇 混凝土梁桥
第二章 受力体系与构造特点
2. 力学特点 连续梁桥具有结构刚度大、变形小、伸缩缝少和行车平稳舒适等优点。 预应力混凝土连续梁桥充分发挥了高强材料特性，提高混凝土的抗裂性，