T型钢构桥、悬索桥.ppt

3.3 3.3 预应力混凝土预应力混凝土T T形钢构桥形钢构桥3.3.1 3.3.1 结构类型结构类型一、体系特点一、体系特点恒载、活载负弯矩卸载作用基本与连续梁接近恒载、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弯矩图面积的小，跨越能力大，在小跨径时梁高较低超静定次数高，对常年温差、基础变形、日照温均较超静定次数高，对常年温差、基础变形、日照温均较敏感敏感二、刚构桥的主要类型二、刚构桥的主要类型v单跨刚构桥单跨刚构桥主要用于中小跨度的跨线桥，建筑高度小。主要用于中小跨度的跨线桥，建筑高度小。ROSENSTEIN BRIDGE跨度68 m，跨中梁高1.65 mv斜腿刚构桥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。受力形式接近拱桥，可获得较大跨度或较小的梁高。安康汉江桥安康汉江桥 主跨为主跨为176m176m，中孔跨中，中孔跨中64m64mv连续刚构桥连续刚构桥用于柔性墩或大跨度高墩桥梁用于柔性墩或大跨度高墩桥梁虎门大桥辅航道桥跨径：150+270+150m，1997年建成。RaftsundetRaftsundet Bridge Bridge跨径：跨径：86+202+298+125m86+202+298+125m连续刚构桥与带挂孔的连续刚构桥与带挂孔的T T型刚构桥（悬臂梁桥）作比较型刚构桥（悬臂梁桥）作比较恒载作用下恒载作用下,110m,110m带挂孔带挂孔T T型刚构与连续刚构受力的比较型刚构与连续刚构受力的比较连续刚构与带挂梁连续刚构与带挂梁T T构比较构比较在混凝土长期收缩徐变作用下，在混凝土长期收缩徐变作用下，T T构悬臂端构悬臂端部会发生下挠部会发生下挠 ，带挂孔的带挂孔的T T型刚构桥我国型刚构桥我国2020世纪世纪70708080年代修建较多的一年代修建较多的一种桥型，种桥型，目前已较少采用目前已较少采用。连续刚构桥与连续梁桥作比较连续刚构桥与连续梁桥作比较相同点：v 超静定结构；v 整体性好，内力分布均匀，桥面线型连续。不同点：v 悬臂施工时连续梁桥的中墩需要临时固结，连续刚构 v 桥的中墩则是永久固结；v 连续梁桥墩顶需要设置支座，连续刚构桥省去支座。对三跨连续刚构与连续梁的受力分析比较图连续钢构桥与连续梁桥作受力比较连续钢构桥与连续梁桥作受力比较v连续刚构根部的恒载、活载弯矩略小于连续梁；v 两者跨中的恒载、活载弯矩在墩高达到40m40m时相差小于 10%10%，连续梁偏大；v 连续刚构桥墩根部恒载、活载弯矩随着桥墩加高而减小，但墩高达40m40m以上时减少的速率很小。连续刚构桥适用于：大跨径、高墩的桥梁连续刚构桥适用于：大跨径、高墩的桥梁3.3.2 3.3.2 构造特点构造特点1 1、合理跨径比、合理跨径比 三跨连续刚构边中跨比国内外已建成桥梁 0.50.7大部分桥梁 0.540.58跨径布置原则：v受力合理，由于墩梁固结，边跨的长短对中跨恒载弯矩调整影响很小；v满足施工要求：尽量使得在施工过程中，中墩内没有恒载偏心弯矩。2、截面形式截面形式v单跨刚构桥单跨刚构桥矩形截面矩形截面v斜腿刚构斜腿刚构箱型截面、多肋式箱型截面、多肋式v连续刚构连续刚构大跨度：变高度箱梁大跨度：变高度箱梁 小跨度：多室扁箱梁小跨度：多室扁箱梁vV V型墩刚构型墩刚构箱型截面、多肋式箱型截面、多肋式3、节点构造节点构造v角点受力特点角点受力特点4 4、铰的构造、铰的构造v钢铰钢铰混凝土铰5、预应力配索特点预应力配索特点三向预应力体系三向预应力体系腹板、顶底板腹板、顶底板 纵向预应力纵向预应力顶顶 板板 横向预应力横向预应力腹腹 板板 竖向预应力竖向预应力6 6、桥墩布置、桥墩布置采用柔性墩的必要性：v为减少由混凝土收缩徐变、温度变化及基础变位等在梁体上引起的次内力，故采用抗推刚度较小的柔性墩；v利用桥墩的柔性来适应桥梁的变形，提高桥梁的抗震性能。柔性墩和刚性墩的区别：刚性墩：桥墩的抗推刚度较大，与梁根部的抗弯刚度相当。柔性墩：在顺桥向的墩身很薄，在外力作用下能产生一定的 水平位移，并能借助上部结构传递水平力的桥墩。柔性墩的分类：v单柱式墩：实体式、空心式（单箱、双箱）v双柱式薄壁墩：实体式、空心式（单箱、双箱）vY、V形墩用结构力学方法解释当墩顶产生单位水平位移时，用结构力学方法解释当墩顶产生单位水平位移时，采用采用分离式桥墩分离式桥墩能有效减小桥墩的抗推刚度。能有效减小桥墩的抗推刚度。抗推刚度减小抗推刚度减小双柱式薄壁墩是柔性墩双柱式薄壁墩是柔性墩双柱式薄壁墩构造要求双柱式薄壁墩构造要求桥墩纵向厚度桥墩纵向厚度 t t：墩柱横向宽度墩柱横向宽度B:B:一般与根部箱梁底板同宽一般与根部箱梁底板同宽墩中距墩中距 b b：MAIN RIVER BRIDGE82-135-82m main spanV V型墩刚构型墩刚构内部高次超静定，外部接近连续梁内部高次超静定，外部接近连续梁连续钢构桥小结连续钢构桥小结v连续刚构桥整体性好，内力分布更均匀，桥面线型连续性好；v连续刚构桥边中跨比一般为0.50.50.70.7，其中以比值0.540.540.580.58居多；v连续刚构桥是墩梁固结的超静定结构，为减少次内力影响，通常采用抗压刚度较大，抗推刚度较小的双柱薄壁柔性墩；v连续刚构桥适用于：大跨径、高墩、桥下净空较大和建筑高度受到限制的场合；v同等跨度连续刚构桥与连续梁桥相比，造价降低约1010。3.4 3.4 悬索桥悬索桥v定义：定义：是以受拉主缆为主要承重构件的桥梁。是以受拉主缆为主要承重构件的桥梁。v组成：组成：桥塔、主缆、加劲梁、锚碇、吊索、鞍座、桥面等桥塔、主缆、加劲梁、锚碇、吊索、鞍座、桥面等v受力特征：受力特征：荷载由由吊索传至主缆，主缆再传至锚墩及塔。荷载由由吊索传至主缆，主缆再传至锚墩及塔。悬索桥构造简单、受力明确、跨越能力大、充分发挥材料的强度、抗震悬索桥构造简单、受力明确、跨越能力大、充分发挥材料的强度、抗震性能好、轻型美观、成为特大跨度性能好、轻型美观、成为特大跨度(超超1000m1000m）桥梁首选桥型。）桥梁首选桥型。v世界最大跨度悬索桥，世界最大跨度悬索桥，19981998年，日本，明石海峡大桥，三跨悬索桥年，日本，明石海峡大桥，三跨悬索桥（960m+1991m+960m960m+1991m+960m）。汕头海湾大桥，1995年建成，主跨452m，预应力砼加劲梁江阴长江大桥，1999年建成，主跨1385m，扁钢箱加劲梁舟山连岛工程的西堠门大桥（世界排名第二）2009年建成，主跨1650m，钢箱加劲梁3.4.1 3.4.1 悬索桥的分类悬索桥的分类1、按悬吊跨数按悬吊跨数v三跨悬索桥三跨悬索桥最常用最常用v单跨悬索桥单跨悬索桥跨度较小跨度较小v双跨悬索桥双跨悬索桥跨度适中跨度适中v多跨悬索桥多跨悬索桥跨度较大跨度较大2 2、按主缆锚固方式、按主缆锚固方式u地锚式地锚式 主缆拉力由梁端锚碇传递给地基。主缆拉力由梁端锚碇传递给地基。适用于地基具有良好的持力岩层，大跨度桥梁。适用于地基具有良好的持力岩层，大跨度桥梁。u自锚式自锚式 主缆拉力由梁端传递给加劲梁。主缆拉力由梁端传递给加劲梁。适用于承载力较差的软土地基，中、小跨度桥梁。适用于承载力较差的软土地基，中、小跨度桥梁。地锚式悬索桥地锚式悬索桥自锚式悬索桥自锚式悬索桥自锚式悬索桥自锚式悬索桥3 3、按悬吊方式、按悬吊方式v美国式悬索桥美国式悬索桥竖直吊索、钢桁架加劲梁。竖直吊索、钢桁架加劲梁。v英国式悬索桥英国式悬索桥三角布置斜吊索、高度较小扁平流线型钢三角布置斜吊索、高度较小扁平流线型钢箱梁作加劲梁。箱梁作加劲梁。v混合式悬索桥混合式悬索桥竖直吊索、扁平流线型钢箱梁作加劲梁，竖直吊索、扁平流线型钢箱梁作加劲梁，有的还设有若干加强用的斜拉索。有的还设有若干加强用的斜拉索。美式悬索桥美式悬索桥英式悬索桥（丹麦大海带桥）英式悬索桥（丹麦大海带桥）混合式悬索桥混合式悬索桥Panay-Panay-GuimarasGuimaras3.4.2 3.4.2 悬索桥的构造悬索桥的构造1、主缆主缆v材料：材料：平行的高强、冷拔、镀锌钢丝。平行的高强、冷拔、镀锌钢丝。v组成：组成：由由n n根钢丝平行编成六边形钢丝束股，根钢丝平行编成六边形钢丝束股，再将多股钢丝束平行编成主缆。再将多股钢丝束平行编成主缆。v形式：形式：双主缆、多主缆双主缆、多主缆v主缆的编制方法及特点主缆的编制方法及特点空中编丝组缆法：空中编丝组缆法：现场编制，每束股含钢丝数较多，单股锚固吨位大。现场编制，每束股含钢丝数较多，单股锚固吨位大。预制平行钢丝束股法：工厂预制，单股锚固吨位小，锚固空间相对较大。预制平行钢丝束股法：工厂预制，单股锚固吨位小，锚固空间相对较大。桥梁博物馆展示的主缆横截面模型桥梁博物馆展示的主缆横截面模型主缆防锈涂层模型主缆防锈涂层模型主缆防锈设备模型主缆防锈设备模型主缆防锈涂层模型主缆防锈涂层模型主缆防锈涂层模型主缆防锈涂层模型主缆防锈涂层模型主缆防锈涂层模型钢绞线、钢丝2 2、吊索、吊索v作用：作用：将活载和加劲梁恒载通过索夹传递到主缆，上将活载和加劲梁恒载通过索夹传递到主缆，上 端与索夹相连，下端与加劲梁相连。端与索夹相连，下端与加劲梁相连。v材料：材料：钢丝绳索、平行钢丝索钢丝绳索、平行钢丝索v吊索立面布置：吊索立面布置：美式美式竖直布置竖直布置 英式英式斜向布置斜向布置v吊索与索夹的连接方式：吊索与索夹的连接方式：四股骑跨式（只与钢丝绳吊索相配）四股骑跨式（只与钢丝绳吊索相配）双股销铰式双股销铰式3 3、索夹、索夹作用：作用：位于吊索与主缆连接节点上，是其连接件。位于吊索与主缆连接节点上，是其连接件。4 4、索鞍、索鞍v作用：作用：是塔顶上承受主缆的重要构件，安放主缆，将主缆是塔顶上承受主缆的重要构件，安放主缆，将主缆拉力以垂直力和不平衡水平力的方式均匀传给塔顶。拉力以垂直力和不平衡水平力的方式均匀传给塔顶。另外：另外：散索鞍散索鞍置于锚碇的前墙。置于锚碇的前墙。v作用：作用：支承转向和分散大缆股束。支承转向和分散大缆股束。索鞍索鞍散索鞍散索鞍5 5、加劲梁、加劲梁v主要功能：主要功能：提供桥面、防止桥面发生过大挠曲变形和扭曲提供桥面、防止桥面发生过大挠曲变形和扭曲 变形。变形。v要求：要求：有足够抗扭刚度或自重，良好的气动稳定性。有足够抗扭刚度或自重，良好的气动稳定性。v结构形式：结构形式：钢结构钢结构 美式：钢桁梁美式：钢桁梁 英式：钢箱梁英式：钢箱梁钢桁架梁钢桁架梁某钢箱梁图某钢箱梁图钢箱内部施工钢箱内部施工6 6、桥面、桥面v钢桥面：钢桥面：防锈和主体铺装两大体系。防锈和主体铺装两大体系。v混凝土加劲梁桥面混凝土加劲梁桥面 混凝土桥面混凝土桥面 沥青混凝土桥面（常用）沥青混凝土桥面（常用）7 7、主塔、主塔v作用：作用：1 1）分担并传递主缆承受的竖向荷载；）分担并传递主缆承受的竖向荷载；2 2）承受风荷载及地震荷载，保证全桥整体稳定性。）承受风荷载及地震荷载，保证全桥整体稳定性。v材料：材料：混凝土、钢混凝土、钢v外形结构形式：外形结构形式：横桥向：横桥向：桁架式，刚构式，混合式桁架式，刚构式，混合式 顺桥向：顺桥向：1 1）刚性塔（单柱形或）刚性塔（单柱形或A A字形，塔顶变形小，多用于多塔悬索桥）字形，塔顶变形小，多用于多塔悬索桥）2 2）柔性塔（单柱形，塔顶变形较大，多用于一般悬索桥）柔性塔（单柱形，塔顶变形较大，多用于一般悬索桥）3 3）摇柱塔（塔下端铰接，单柱形，只用于跨度较小的悬索桥）摇柱塔（塔下端铰接，单柱形，只用于跨度较小的悬索桥）8 8、锚碇、锚碇v功能作用：功能作用：固定主缆的端头，防止其移动。固定主缆的端头，防止其移动。v分类：分类：重力式锚碇（需建造大体积的混凝土锚碇）重力式锚碇（需建造大体积的混凝土锚碇）隧道式锚碇（需要坚固的岩壁）隧道式锚碇（需要坚固的岩壁）海沧大桥锚碇模型海沧大桥锚碇模型海沧大桥的东锚碇设计成桥梁博物馆海沧大桥的东锚碇设计成桥梁博物馆悬索桥锚碇的施工悬索桥锚碇的施工3.4.3 3.4.3 悬索桥设计要点悬索桥设计要点悬索桥三种静力计算理论比较（具体内容略）悬索桥三种静力计算理论比较（具体内容略）