超静定结构

1/18.7 3
8.53 1/18.1 2.83 7.7 7 7 6.8 1/16.2 3.2 1/17.9 2.8 1/17.9 2.75 1/17.6 3
85.8+2125+85.8 四川 85+3125+85 75+125+75 84+3120+84 87+7114+87 63+6111+63 55+7110+55 80+110+80 上海 广东 湖南 山西 湖北 广东 广东
10-3-1-2 刚构桥的主要类型 单跨刚构桥——
– 主要用于中小跨度的跨线桥，建筑高度小
• 斜腿刚构桥——
– 受力形式接近拱桥，可获得较大跨度或较小的梁高
安康汉江桥 主跨为176m，中孔跨中64m
连续刚构桥——
– 用于柔性墩或大跨度高墩桥梁
Raftsundet Bridge Span of 86+202+298+125m
底板
– ○满足纵向抗压要求 – ○一般采用变厚度 – ○跨中主要受构造要求控制，支点主要受纵 向压应力控制，需加厚。
横隔板
– 一般在支点截面设置横隔板
10-2-4-5 纵向钢筋:
配筋特点
– 悬臂施工阶段配筋 • 主筋没有下弯时布置在腹板加腋中 • 需下弯时平弯至腹板位置 • 一般在锚固前竖弯，以抵抗剪力 – 连续梁后期配筋 • 各跨跨中底板配置连续束
10-2-4-3 梁高——与跨径的比例
– 等高度梁： • 适用于中、小跨径连续梁，一般跨径在50~60米以下 – 变高度梁 • 适用于大跨径连续梁，100米以上90%为变高度连续梁
桥
型
支 点 梁 高 (m) H =1 ( 15 H = 1 ( 16 H = 1 ( 16
跨 中 梁 高 (m) 20
10-2-2 我国的发展概况
我国已建成的大跨径预应力混凝土连续梁桥
序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 南京长江二桥北汊桥 90+3165+90 六库怒江大桥 宜昌乐天溪桥 黄浦江奉浦大桥 潭洲大桥 常德沅水大桥 风陵渡黄河大桥 沙洋汉江大桥 江门外海桥 珠江三桥 85+154+85 江苏 云南 桥名 主桥跨径 桥址 建成 年份 2000 1995 1990 1995 1996 1986 1994 1985 1988 1983 五箱单室 单箱单室 6.0 5.8 5.5 1/18.5 2.5 1/19.0 2.5 1/20 2.7 1/44.4 1/44 1/40.7 双幅单箱单室 单箱单室 单箱单室 单箱单室 双幅单箱单室 单箱单室 截面型式 梁高 H（m）、H/L H支 8.8 H 支/L H中 H 中/L 1/55 1/54.4 1/39.1 1/44.6 1/45.5 1/40
顶板:
– 配制横向钢筋或横向预应力钢筋腹板 – 下弯的纵向钢筋：需要时布置竖向预应力钢筋。
预应力筋的几种布置方式
顶推施工，直线形布置。 ◎适应施工阶段的负弯矩 ◎临时索 先简支后连续的典型布置
变高度 箱形截面 曲线 预应力筋布置
通长布束，预应力损失较大
悬臂施工时预应力束布置
连续梁桥实例
富阳· 富春江桥 :主跨80米， 跨中梁高2.3米，支点 梁高5米 单箱单室，悬臂施工
V型墩刚构
10-3-1-4 构造特点
1、截面形式
– 单跨刚构桥——矩形截面 – 斜腿刚构——箱型截面、多肋式 – 连续刚构——大跨度：变高度箱梁 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
3、铰的构造 – 钢铰 – 铅板铰
几种桥跨布置图
等跨、等高度截面
悬臂施工法常用
短边跨～中跨无负弯矩， 边跨拉力支座
连续刚构（见后）
10-2-4-2 截面形式
– 板式截面——适用于小跨径连续梁（连续板，少用） – 肋梁式（T、I 形截面）——适合于吊装，中等跨径 – 箱形截面——适合于节段施工〖现阶段为最常用的 截面型式〗 – 其它（组合截面等，少用）
– 葡萄牙～已建成250m的连续箱梁桥,超过这一跨径不经 济. – 我国～南京长江二桥北汊桥165m变截面连续箱梁。 • 常用施工方法： – 立支架就地现浇、预制拼装(可以整孔、分段串联)、 悬臂浇筑、顶推、用滑模逐跨现浇施工等。 • 发展趋势： – 减轻结构自重，采用高标号混凝土40-60号； – 跨径40-80m，一般用于特大型桥梁引桥、高速公路和 城市道路的跨线桥以及通航净空要求不太高的跨河桥。 – 现阶段我国公路桥梁100m以上多采用预应力混凝土连 续刚构桥。
1/18.2 1/54 1/18.1 1/58.1 1/18.2 1/59.5 1/18.8 1/59.8 1/17.8 1/60 1/66.7 1/17.8 1/60 1/18.6 1/73.7 1/20 1/18 1/63.3 1/60
10-3-1-3 常用计算图式
单跨刚构桥
斜腿刚构桥
连续刚构桥
工程实例4
湘潭湘江二桥 ，主跨90米
工程实例5
美国美因河桥，全长1132米，两边顶推，辅助缆
工程实例6
鼻梁
工程实例7
鼻梁+临时支架
10－3
混凝土刚构桥
主要内容：
结构类型形式 – 单跨、斜腿、多跨连续、V型墩 构造特点 尺寸布置 内力计算要点简介
刚构桥的一般静力图式示意
均布荷载q
〖附〗已淘汰的T型刚构
10-2-3
结构概念：
连续梁桥的体系特点
– 多跨连续跨越，梁墩分离，上部结构、下部结 构依靠支座联系〖图↓〗
形式：
– 等高度截面及变高度截面；
力学：
– ◎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 – ◎由于弯矩图面积的减小，跨越能力增大 – ◎属超静定结构,存在体系转换，对基础变形及 温差较敏感
连续梁～变高度截面可提高跨越能力
负弯矩 1200 →1540
变截面：
正弯矩 800 →400
以少量的负弯矩代偿大量的正弯矩，为提高跨越能力创造条件
10-2
预应力砼连续梁桥
10-2-1 概述：
– 1、现阶段，大跨径连续梁桥的截面型式， 绝大部分以箱形截面为主。 – 2、连续箱形梁桥概要：
• 一般适应跨径：40-250m
集中力
弯矩包络图、剪力包络图
预应力布置示例（腹板，满堂支架施工）
◎ 预应力筋布置形态与弯矩分布规律相当
10-2-4
构造特点
10-2-4-1 跨径布置
– 布置原则： • 减小弯矩、增加刚度、方便施工、美观要求 – 不等跨布置： • 大部分大跨度连续梁～边跨为 0.5~0.8中跨 – 等跨布置： • 中小跨度连续梁 – 短边跨布置 • 特殊使用要求 – 〖图↓〗
V型墩刚构——内部高次超静定，外部接近连续梁
MAIN RIVER BRIDGE 82-135-82m main span, depth of 6.5m
连续刚构发展概况
我国已建成的预应力混凝土连续刚构桥
序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 桥名 虎门大桥辅航 道桥 重庆黄花园大 桥 马鞍石嘉陵江 大桥 黄石长江大桥 江津长江大桥 重庆高家花园 嘉陵江大桥 泸州长江二桥 南澳跨海大桥 华南大桥 洛溪大桥 主桥跨径 150+270+150 137+3250+137 146+3250+146 162.5+3245+162.5 140+240+140 140+240+140 140+240+55.5 122+221+122 110+190+110 65+125+180+110 1998 1988 1995 1997 1997 建 成 边跨 年份 1997 1999 主跨 0.556 0.548 0.584 0.663 0.583 0.583 0.583 0.552 0.579 0.694 13.5 11 9.5 10 梁高（m） 根部 14.8 13.8 13.7 13 13.5 跨中 5 4.3 4.2 4.1 4 3.6 4 3 3 3 高跨比 根部 跨中
重庆长江公路大桥
国内跨度最大的预应力混凝土Ｔ型刚构桥。 正桥全长１１２０ｍ，分跨为８６.５＋４×１３８＋１５ ６＋１７４＋１０４.５(ｍ)，最大跨度１７４ｍ。１９８ ０年７月１日建成通车。
10-3-1 刚构桥的体系与构造特点
10-3-1-1 体系特点 – ○恒载、活载负弯矩卸载作用基本与连续梁接近； – ○桥墩参加受弯作用，使主梁弯矩进一步减小； – ○弯矩图面积的小，跨越能力大，在小跨径时梁高 较低，能增加净空高度，但对基础要求较高； – ○超静定次数高，对常年温差、基础变形、日照温 均布荷载q 均较敏感；
悬臂与连续体系的进一步比较
共同点：
– 负弯矩的代偿功能（卸载作用）使截面高度减 小、跨越能力提高。
不同点：
– 1、 静力图式：悬臂～静定，连续～超静定； 因而对温度环境、基础条件的要求不同。 – 2、跨越能力：连续体系比悬臂体系更大。 – 3、行车条件：连续体系更好些。 – 4、局部构造：悬臂体系的挂孔牛腿的缺陷，不 可忽视。
连续梁桥实例
上海· 奉浦大桥～主跨125米 ，支点高度7米、跨中2.5米， 悬臂施工
连续梁桥实例
德国· 莱茵河桥～ 主跨205米， 支点高度7.9m、跨中4.2米
工程 实例1
意大利山谷桥,10x32m,梁高2.5米，曲线半径150米
工程实例2
法国，使用体外预应力
工程实例3
非洲南部的科马提河桥
混凝土铰
10-3-1-5 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、斜腿刚构设置合理的倾角 5、对于长大桥梁，中间桥墩采用刚构，边墩采用连续 梁体系
第十章 超静定混凝土梁桥的构造
【了解】悬臂和连续体系梁桥的类型和一般特点 【掌握】预应力砼连续梁桥 【了解】混凝土刚构桥 【了解】预应力混凝土斜拉桥
10-1 悬臂和连续体系梁桥的一般特点
◎简支梁特点回顾： – 跨越能力较低、经济指标不甚理想、行车舒 适性受到限制； ◎悬臂和连续体系的共同特点 – ◎利用超静定结构支点负弯距的卸载作用， 有效降低跨中正弯距，能减小截面高度、增 大跨越能力； – ◎主梁截面可根据内力的变化曲线，作成变 截面线型，使截面尺寸与内力匹配； – ◎使用较少数量的支座，减少桥墩尺寸； – ◎施工方法复杂、多样性； – ◎结构内力计算、结构配筋受施工方案的影 响较大；
施工方面：
– ◎满堂支架 – ◎逐跨施工(支架现浇、滑移支架拼装） – ◎悬臂挂蓝现浇、悬臂预制拼装施工 – ◎顶推法（等高度） – ◎简支变连续（等高度）
运营及使用：
– ◎挠度曲线缓和、刚度大、行车条件好 – ◎便于保养及维护
连续梁桥结构示意图
均布荷载q
连续梁桥
均布荷载q
均布力
边跨/中跨=0.5~0.8
1
等高度连续梁 变高度(折线形)连续梁 变高度(曲线形)连续梁
1 1 30 )l 常用 18 ( 1 20 )l 1 20 )l
)l 28 50
1 1
h = (1 22 h = (1 30
)l )l
10-2-4-4 腹板、顶板、底板
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， – ○ 靠近跨中处受构造要求控制，靠近支点处受主拉 应力控制，均需加厚。 有关比例： – ◎ 等高度梁支点腹板总厚度与行车道板宽度之比约 为： 1/16～ 1/21；支点处腹板厚度与梁高之比约为： 1/12～1/16。 – ◎ 变高度连续梁支点腹板总厚度 约 1/16～1/25 B， 支点处腹 – 板厚度与梁高之比约 1/15～1/30 。
Biblioteka Baidu
◎连续～超静定结构：对温度变化和支座变位敏感。 ◎悬臂～静定结构： 挂孔牛腿应力复杂，易损坏。 《 桥 梁 ◎营运条件: 工 – 连续梁较少的桥面接缝，有营运条件的优势 程 》 – 但简支梁的桥面连续措施，也可改善之。
高 职 大 专 版
·
简支、悬臂、连续体系内力对比示意
连续体系附加产生内力的示意图
◎◎T构在外形上与门型刚构相同， ◎◎但其实质属于无推力的悬臂体系。
T构的致命缺陷：
– 1）由于挠曲线在挂孔处呈尖角，于高速行车 不利。 – 2）挂孔牛腿处的应力复杂，极易损坏。
进入20世纪90年代后，便不再设计。
乌龙江大桥
主跨：144米；桥梁类型：梁桥、T型刚构桥；全长552米。建成时间 1971年9月。跨径纪录保持了整个七十年代；是我国大跨径桥梁 发展过程中的一个里程碑。