超静定结构.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,桥 梁 工 程 高 职 大 专 版,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；,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。,营运条件:,连续梁较少的桥面接缝，有营运条件的优势,但简支梁的桥面连续措施，也可改善之。,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,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。,10-2-2 我国的发展概况,10-2-3 连续梁桥的体系特点,结构概念：,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,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,边跨/中跨=0.50.8,均布力,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 0.50.8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,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）,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）,10-2-4-2 截面形式,等高度梁：,适用于中、小跨径连续梁，一般跨径在5060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,10-2-4-3 梁高与跨径的比例,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：1/121/16。,变高度连续梁支点腹板总厚度 约 1/161/25 B，支点处腹,板厚度与梁高之比约 1/151/30。,10-2-4-4 腹板、顶板、底板,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 配筋特点,纵向钢筋:,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,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,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,10 x32m,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,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,103 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,附已淘汰的T型刚构,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。,重庆长江公路大桥,国内跨度最大的预应力混凝土型刚构桥。,正桥全长，分跨为.()，最大跨度。年月日建成通车。,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、日照温均较敏感；,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,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,我国已建成的预应力混凝土连续刚构桥,连续刚构发展概况,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,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,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,连续+刚构,10-3-1-6 配筋特点,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,10-3-2 连续刚构桥的主要尺寸,一、主梁,主梁的结构尺寸基本与连续梁相同,跨中梁高：,支点梁高：,二、立柱,墩身尺寸根据连续刚构的抗推刚度确定,立柱间距：810米,立柱厚度：,国内主要桥例尺寸,10-3-4 国内著名刚架桥桥例,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,二、虎门大桥辅助航道桥,跨径：150+270+150米,荷载：汽超20级，挂120,桥宽：30米，6车道+分隔带+紧急停车带,分两幅桥建设,梁高：墩顶14.8m，跨中5.0m,下部结构：双薄壁墩,施工方法：悬臂浇筑,10-4 预应力混凝土斜拉桥,组成,构造类型,体系,总体布置,主要尺寸比例,内力计算简介,10-4-1 斜拉桥的组成与构造类型,主要构件：,主梁、拉索、索塔,根据斜索立面布置形状分类：,辐射式、竖琴式、扇式、星式,根据斜索位置（索面数量）分类：,单索面（中间）、,双索面（两侧）,竖直、倾斜索面,根据塔柱的形状、数量分类,独塔、双塔、多塔（极少）,独柱,双柱,门式,斜腿门式,倒V(A),宝石,拐脚式,倒Y,马 拉 开 波 桥,根据主梁材料分类：,主梁材料：,预应力混凝土、,组合结构斜拉桥,叠合梁、钢-混凝土、钢管混凝土、,钢斜拉桥,10-4-2 结构体系类型,1、边界条件,飘浮体系（全飘、半飘）、支承体系、塔梁固结、刚构体系,2、稀索体系与密索体系,决定梁高的主要因素,密索梁高较小,现代斜拉桥均采用密索。,10-4-3 特殊构造措施,1、锚墩及辅助墩,锚墩一般采用柔性墩，上端铰接下端与基础固结，墩顶与主梁共同水平变位，设抗拉措施；,辅助墩加强主梁刚度，减少跨中挠度，降低塔柱的内力与变位（50%）；,2、尾索（背索）,塔柱与锚墩相连的拉索；,可约束塔顶位移，有利于减少平衡重；,主跨活载增加背索应力，边跨减少；,附：世界大跨径斜拉桥一览表,排序桥梁名称 主跨（,m,）,所在地 建成年份,1,多多罗大桥（,Tatara,）,890,日本,.,1998,2,罗曼蒂大桥,(Normandie)856,法国,1994,3,南京长江二桥,628,中国,2001,4,武汉白沙洲大桥,618,中国,2000,5,青州闽江大桥,605,中国,福州,.,2000,6,杨浦大桥,602,中国,上海,1993,7,名港中央大桥,(Meiko-Chuo)590,日本,1996,徐浦大桥,590,中国,上海,1997,9,斯卡路森特桥,(Skarnsundet)530,挪威,1991,10,礐石大桥,518,中国,汕头,1999,11,鹤见航路桥（,Tsurumi Fairway,）,510,日本,1991,12,荆沙长江大桥,500,中国,荆州,2000,13,生口桥（,Ikuchi,）,490,日本,1991,弗来森特桥,(Fresund)490,丹麦,-,瑞典,1999,15,东神户大桥,(Higashi-Kobe)485,日本,1993,16,西海大桥,(Seo Hae)470,韩国,1999,17,安娜雪斯桥（,Annacis,）,465,加拿大,1986,18,横滨海湾桥,(Yakohama Bay)460,日本,1989,19,胡克来,2,号桥,(Second Hooghly Br.)457,印度,1992,20,塞文,2,号桥（,Second Sevem Br.,）,456,英国,1996,位于日本Nishi-Seto高速公路上的Tatara桥,世界第一斜拉桥多多罗大桥,法国Normandy桥,南京长江二桥南汊主桥,南京长江二桥南汊主桥,南京长江二桥南汊主桥：双索面五孔连续钢箱梁斜拉桥，全长1238m。桥跨布置为58.5+246.5+628+246.5+58.5m，两边跨各设一辅助墩,南京长江二桥南汊主桥,南京长江二桥南汊主桥合拢,武汉白沙洲大桥,福州青州闽江大桥,全长2590m,其中正桥1185m。主跨605m,主塔高175m,桥宽29.5m。,上海杨浦大桥,部分斜拉桥,力学特点及其优点,目前一般采用塔梁固结的结构形式,力学特点更接近连续梁桥,在结构上采用了拉索的形式,故可看作通过索塔的高度将体内预应力筋移出梁体外，使其与梁体形成了一个水平夹角，以拉索的竖向分力对主梁作弹性支承。,从结构体系看,连续梁以主梁受弯为主；,斜拉桥的拉索作用使主梁以受压为主；,而有矮塔的部分斜拉桥拉索布置的区域特点，则使主梁承受以压、弯为主。,部分斜拉桥由于承受部分弯矩也需要配置部分合理的预应力筋（数量少于连续梁），以保证主梁的拉、压应力能满足主梁的安全工作要求。,