任務(wù)5簡支梁橋的構(gòu)造.ppt

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簡支梁橋的構(gòu)造 簡支梁橋的構(gòu)造 在現(xiàn)代鋼筋混凝土橋梁中最常用的是梁橋 因?yàn)楹喼Я菏庆o定結(jié)構(gòu) 受力明確 具有構(gòu)造簡單 施工方便 不受地基條件的影響 易設(shè)計(jì)成系列化和標(biāo)準(zhǔn)化 有利于在工廠內(nèi)或工地上廣泛采用工業(yè)化施工 組織大規(guī)模預(yù)制 生產(chǎn)各種標(biāo)準(zhǔn)跨徑的裝配式結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn) 因而適宜在地基較差的橋位上建橋 并且是梁橋中應(yīng)用最早 使用最廣泛的一種橋型 梁橋的基本組成 從圖中可見 橋梁一般由以下幾部分組成 梁橋的基本組成橋跨結(jié)構(gòu) 又稱橋孔結(jié)構(gòu) 上部結(jié)構(gòu) 是路線遇到障礙 如河流 山谷等 而中斷時 跨越障礙的建筑物 它的作用是承受車輛荷載 并通過支座將荷載傳給墩臺 支座系統(tǒng) 它支承上部結(jié)構(gòu)并傳遞荷載于橋梁墩臺上 它應(yīng)保證上部結(jié)構(gòu)在荷載 溫度變化或其他因素作用下所預(yù)計(jì)的位移功能 作用 支承上部結(jié)構(gòu)并傳遞荷載于橋梁墩臺 梁橋的基本組成下部結(jié)構(gòu) 是指橋梁結(jié)構(gòu)中設(shè)置在地基上用以支承橋跨結(jié)構(gòu) 將其荷載傳遞至地基的結(jié)構(gòu)部分 一般包括橋墩 橋臺及墩臺基礎(chǔ) 橋墩 連接相鄰橋跨的建筑物 稱作橋墩 其作用是支承橋跨結(jié)構(gòu) 橋臺 修建在橋梁兩端連接路堤與橋跨并支承上部結(jié)構(gòu)的建筑物稱作橋臺 其作用是將結(jié)構(gòu)重力和車輛荷載傳給基礎(chǔ) 抵御路堤的土壓力 為保護(hù)橋臺和路堤填土 橋臺兩側(cè)常做一些防護(hù)和導(dǎo)流工程 墩臺基礎(chǔ) 承受由上部結(jié)構(gòu)及墩 臺傳遞的全部荷載 并將荷載傳遞至地基的結(jié)構(gòu)部分 基礎(chǔ)工程在整個橋梁工程施工中是隱蔽部位 而且是常常需要在水中施工 因而遇到的問題也很復(fù)雜 簡支梁橋均布載荷下受力圖示 簡支梁橋受力過程模擬 簡支梁橋受彎示意圖 概述 梁橋 結(jié)構(gòu)在垂直荷載作用下 支座只能產(chǎn)生垂直反力的無推力梁式體系的橋梁 梁橋主要包括鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋 鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋具有能就地取材 工業(yè)化施工 耐久性好 適應(yīng)性強(qiáng) 整體性好以及美觀等許多優(yōu)點(diǎn) 被廣泛用于中小跨徑的公路 鐵路及城市橋梁中 橋梁工程 橋梁工程 預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋 混凝土受預(yù)壓程度 全預(yù)應(yīng)力 部分應(yīng)力 承重結(jié)構(gòu)的靜力體系 簡支梁橋 連續(xù)體系梁橋 懸臂體系梁橋 梁式橋的基本體系 橋梁工程 鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋 承重結(jié)構(gòu)橫截面形式 板橋 肋梁橋 箱形梁橋 按施工方法 整體澆注式梁橋 預(yù)制裝配式梁橋兩類 板橋橫截面圖 異形板橫截面圖 肋板式梁橋橫截面圖 箱型梁橋橫截面圖 橋梁工程 5 1鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋的一般特點(diǎn) 5 1 1鋼筋混凝土梁橋的一般特點(diǎn) 鋼筋混凝土梁橋?yàn)殇摻罨炷两Y(jié)構(gòu)類型梁橋優(yōu)點(diǎn)混凝土骨料可以就地取材 成本相對較低 耐久性好 養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用少 材料可塑性 可模性強(qiáng) 可按照設(shè)計(jì)要求制造 裝配式結(jié)構(gòu)工業(yè)化程度高 既能加快施工進(jìn)度又能提高工程質(zhì)量 結(jié)構(gòu)整體性好 剛度大 變形小 橋梁工程 缺點(diǎn)由于高強(qiáng)度混凝土拉應(yīng)力提高不明顯 裂縫寬度的限制使鋼筋的拉應(yīng)力或應(yīng)變受到了制約 從而限制了高強(qiáng)度材料性能的發(fā)揮 無法利用高強(qiáng)度材料來解決結(jié)構(gòu)自重大 跨越能力低等問題 自重占全部設(shè)計(jì)荷載的30 60 并隨著跨徑的增大而增大 因而限制了其跨越能力的提高 施工工期長 支架及模板用量大 周轉(zhuǎn)期長 施工受季節(jié)影響較大 施工比較困難 鋼筋混凝土簡支梁橋經(jīng)濟(jì)上合理的最大跨徑為20m左右 懸臂梁橋和連續(xù)梁橋適宜的最大跨徑約在60 70m以下 橋梁工程 5 1鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋的一般特點(diǎn) 5 1 2預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋的一般特點(diǎn) 預(yù)應(yīng)力混凝土是一種預(yù)先儲存了足夠壓力的新型混凝土材料 預(yù)應(yīng)力混凝土通過張拉預(yù)應(yīng)力筋 使受拉區(qū)預(yù)先儲備一定數(shù)值的壓應(yīng)力 當(dāng)外荷載作用時 混凝土可不出現(xiàn)拉應(yīng)力或不出現(xiàn)超過某個限值的拉應(yīng)力 對混凝土施加預(yù)壓力的高強(qiáng)度鋼筋 或稱力筋 即是加力工具 又是抵抗構(gòu)件內(nèi)力的受力鋼筋 由于混凝土隨時間而產(chǎn)生的收縮和徐變作用會導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力大量損失 故應(yīng)采用高強(qiáng)材料使預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)獲得良好的使用效果 橋梁工程 預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋除了具有鋼筋混凝土梁橋的所有優(yōu)點(diǎn)外 還具有以下重要特點(diǎn) 1 充分利用高強(qiáng)材料 高強(qiáng)混凝土 高強(qiáng)鋼筋 減小了構(gòu)件截面 增大跨越能力 并擴(kuò)大了混凝土結(jié)構(gòu)的適用范圍 2 節(jié)省用鋼量 與鋼筋混凝土梁橋相比 可節(jié)省30 40 的鋼材 并且跨徑越大 節(jié)省越多 3 消除或減少截面裂縫 顯著減小建筑高度 擴(kuò)大了對多種橋型的適應(yīng)性 并提高了結(jié)構(gòu)的耐久性 4 預(yù)應(yīng)力技術(shù)的運(yùn)用 擴(kuò)展了橋梁的施工方法 為現(xiàn)代預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)提供了最有效的接合和拼裝手段 根據(jù)需要 可以在縱向 橫向和豎向等施加預(yù)應(yīng)力 使裝配式結(jié)構(gòu)集成理想的整體 這就擴(kuò)大了裝配式橋梁的使用范圍 橋梁工程 注意 我國 橋規(guī) JTGD60 2004 明確指出 預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋的跨徑不宜大于50m 作為預(yù)應(yīng)力筋不但需要優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)鋼材 還要保證高強(qiáng)度混凝土的施工質(zhì)量 同時需要有一整套專門的預(yù)應(yīng)力張拉設(shè)備和材質(zhì)好 制作精度高的錨具 并且要掌握較復(fù)雜的施工工藝 橋梁工程 5 2梁式橋的主要類型及其適用情況 按承重結(jié)構(gòu)的靜力體系劃分 連續(xù)體系橋梁 懸臂梁橋 簡支梁橋 鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋的構(gòu)造類型多種多樣 橋梁工程 板橋 板橋的承重結(jié)構(gòu)就是矩形截面的鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土板 它構(gòu)造簡單 受力明確 施工方便 建筑高度小 橋下凈空大 能夠滿足城市跨線橋跨度的要求 且造型美觀 是現(xiàn)代城市高架橋經(jīng)常采用的截面形式 從力學(xué)性能上分析板橋大多為小跨徑簡支梁橋 板橋可以做成實(shí)心板也可以做成空心板 根據(jù)其截面形式和施工方法也可劃分為 整體式矩形實(shí)心板 裝配式實(shí)心板 裝配式空心板 裝配整體組合式板 異形板 復(fù)雜 橋梁工程 肋梁橋 肋梁橋 其承重結(jié)構(gòu)橫截面為肋形結(jié)構(gòu)的梁橋 肋梁橋的梁肋 又稱腹板 與頂部的鋼筋混凝土橋面板結(jié)合在一起共同作為承重結(jié)構(gòu) 并且肋與肋之間處于受拉區(qū)域的鋼筋混凝土大多被挖空 這樣 既不影響主梁的抗彎能力 也能滿足抗剪要求 同時也顯著減輕了主梁自重 橋梁工程 僅承受正彎矩作用的簡支梁橋 既能充分利用擴(kuò)展的混凝土橋面板的抗壓能力 又能有效的發(fā)揮集中布置在梁肋下部的受力鋼筋的抗拉作用 從而使結(jié)構(gòu)構(gòu)造與受力性能達(dá)到較理想的配合 因此與板橋相比 肋梁橋具有更大抵抗荷載彎矩能力 肋梁橋的橫截面有三種基本類型 形 T形和I形 用焊接鋼板連接的裝配式T型梁橋 橋梁工程 箱形梁橋 箱形梁橋 橫截面呈一個或幾個封閉箱形的梁橋 箱形截面有單箱單室 單箱雙室或多室 除梁肋和上部翼緣板外 在底部還有擴(kuò)展的底板 因此能提供足夠混凝土受壓區(qū)承受負(fù)彎距的作用 同時在一定的截面面積下能獲得較大的抗彎慣距 而且抗扭剛度也特別大 偏心活載作用下各梁肋受力比較均勻 因此 箱形截面能適用于跨徑較大的懸臂梁橋和連續(xù)梁橋 也能用來修建全截面均參與受力的預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋 橋梁工程 簡支梁橋 簡支梁橋是梁式橋中應(yīng)用最早 使用最廣泛的一種橋型 它構(gòu)造簡單 施工方便 最易設(shè)計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)跨徑的裝配式結(jié)構(gòu) 其跨中正彎矩較大 跨越能力差 簡支梁橋是靜定結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)內(nèi)力不受地基變形等的影響 因此對地基要求不高 能在地基較差的橋位上建設(shè) 簡支梁的設(shè)計(jì)主要受跨中正彎矩的控制 適用于較小跨徑 經(jīng)濟(jì)合理的常用跨徑在20m以下 如采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu) 可提高簡支梁的跨越能力 橋梁工程 懸臂梁橋 懸臂梁橋 將簡支梁梁體加長 并越過支點(diǎn) 其中 僅梁的一端懸出稱為單懸臂梁 兩端均懸出的稱為雙懸臂梁 懸臂梁利用懸出支點(diǎn)以外的伸臂 使支點(diǎn)產(chǎn)生負(fù)彎矩對主跨跨中正彎矩產(chǎn)生有利的卸載作用 使跨中正彎矩大大減小 減少跨內(nèi)主梁高度 降低材料用量 比較經(jīng)濟(jì) 橋梁工程 T形剛構(gòu)橋是一種具有懸臂受力特點(diǎn)的梁式橋 預(yù)應(yīng)力混凝土T形剛構(gòu)分為跨中帶剪力鉸和跨中設(shè)掛梁兩種基本類型 帶餃的T形剛構(gòu)橋它的上部結(jié)構(gòu)全部是懸臂部分 相鄰兩懸臂通過剪力鉸相連接 帶掛梁的T型剛構(gòu)是靜定結(jié)構(gòu) 鋼筋混凝土T型剛構(gòu)常用跨徑在40 50m左右 預(yù)應(yīng)力T型剛構(gòu)的常用跨徑為60 200m左右 橋梁工程 連續(xù)體系梁橋?qū)⒑喼Я毫后w在支點(diǎn)上連續(xù)而成連續(xù)梁橋 連續(xù)梁中間墩上也只需設(shè)置 個支座 而在相鄰兩聯(lián)連續(xù)梁的橋墩上仍需設(shè)置兩個支座 連續(xù)梁中正彎矩顯著減少 而且其彎矩分布比較合理 連續(xù)梁橋的突出優(yōu)點(diǎn)是 結(jié)構(gòu)剛度大 變形小 動力性能好 主梁變形撓曲線平緩 有利于高速行車 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋是超靜定結(jié)構(gòu) 對橋基的要求較高 連續(xù) 剛構(gòu)橋是預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋型之一 它綜合了連續(xù)梁和T型剛構(gòu)橋的受力特點(diǎn) 將主梁做成連續(xù)梁體與薄壁墩固結(jié)面成 其除保持了連續(xù)梁的各種優(yōu)點(diǎn)外 墩梁固接節(jié)省了大型支座的昂貴費(fèi)用 減少了墩及基礎(chǔ)的工程量 并改善了結(jié)構(gòu)在水平荷載 例如地震荷載 作用下的受力性能 目前世界上連續(xù)梁體系梁橋中較大跨徑的梁橋基本上都是采用了該類橋型 懸臂梁橋 橋梁工程 5 3支座的類型和構(gòu)造 鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋在橋跨結(jié)構(gòu)和墩臺之間均須設(shè)置支座 橋梁支座是連接橋梁上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的重要結(jié)構(gòu)構(gòu)件 它能將橋梁上部結(jié)構(gòu)的反力和變形 位移和轉(zhuǎn)角 可靠地傳遞給橋梁下部結(jié)構(gòu) 從而使結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況與計(jì)算的理論圖示相符合 受力特性 活動支座 活動方式 固定支座 梁式支座 滾動支座 滑動支座 擺動支座 目前常用的 板式橡膠支座 減隔震支座 盆式橡膠支座 球型鋼支座 橋梁工程 小結(jié) 鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋 在橋梁工程中占有重要地位 至今為止絕大多數(shù)中小跨徑橋梁都屬于鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋 鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋按施工方法分類 可以分為整體澆注式梁橋和預(yù)制裝配式梁橋 鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋按承重結(jié)構(gòu)靜力體系分類 可分為簡支梁橋 懸臂體系梁橋 按承重結(jié)構(gòu)橫截面形式分類 可分為板橋 肋梁橋和箱型梁橋 思考題與習(xí)題 一 名詞解釋梁橋 是指結(jié)構(gòu)在垂直荷載作用下 支座只能產(chǎn)生垂直反力的無推力梁式體系的橋梁 支座 是連接橋梁上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的重要結(jié)構(gòu)構(gòu)件 二 思考題1 簡述鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁式橋的優(yōu)缺點(diǎn) 鋼筋混凝土梁橋 鋼筋混凝土梁橋作為一種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)類型 它具有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的一般特點(diǎn) 即 混凝土骨料可以就地取材 成本相對較低 耐久性好 養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用少 材料可塑性 可模性強(qiáng) 可按照設(shè)計(jì)要求制造 裝配式結(jié)構(gòu)工業(yè)化程度高 既能加快施工進(jìn)度又能提高工程質(zhì)量 結(jié)構(gòu)整體性好 剛度大 變形小等優(yōu)點(diǎn) 鋼筋混凝土梁橋也具有明顯的不足之處 由于高強(qiáng)度混凝土拉應(yīng)力提高不明顯 裂縫寬度的限制使鋼筋的拉應(yīng)力或應(yīng)變受到了制約 從而限制了高強(qiáng)度材料性能的發(fā)揮 無法利用高強(qiáng)度材料來解決結(jié)構(gòu)自重大 跨越能力低等問題 就地澆筑的鋼筋混凝土梁橋 施工工期長 支架及模板用量大 周轉(zhuǎn)期長 施工受季節(jié)影響較大 在寒冷地區(qū)以及在雨季建造整體式鋼筋混凝土梁橋時 施工比較困難 如果采用蒸汽養(yǎng)生以及防雨措施等則會顯著增加造價 預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋除了具有鋼筋混凝土梁橋的所有優(yōu)點(diǎn)外 還具有以下重要特點(diǎn) 1 充分利用高強(qiáng)材料 高強(qiáng)混凝土 高強(qiáng)鋼筋 減小了構(gòu)件截面 增大跨越能力 并擴(kuò)大了混凝土結(jié)構(gòu)的適用范圍 2 節(jié)省用鋼量 與鋼筋混凝土梁橋相比 可節(jié)省30 40 的鋼材 并且跨徑越大 節(jié)省越多 3 消除或減少截面裂縫 顯著減小建筑高度 擴(kuò)大了對多種橋型的適應(yīng)性 并提高了結(jié)構(gòu)的耐久性 4 預(yù)應(yīng)力技術(shù)的運(yùn)用 擴(kuò)展了橋梁的施工方法 為現(xiàn)代預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)提供了最有效的接合和拼裝手段 根據(jù)需要 可以在縱向 橫向和豎向等施加預(yù)應(yīng)力 使裝配式結(jié)構(gòu)集成理想的整體 這就擴(kuò)大了裝配式橋梁的使用范圍 2 梁橋的主要類型及適用情況是什么 一 按承重結(jié)構(gòu)的截面形式劃分 1 板橋?qū)嵭陌逡话阌糜诳鐝綖?3m以下的板橋 可適用于各種線形復(fù)雜的橋梁 如斜 彎 坡 S形和喇叭形橋梁等 當(dāng)板橋的跨徑大于或等于13m時 通常把板做成橫截面被挖空的空心板 從而減輕自重并提高了板橋的適用跨徑 異形板截面 分別是現(xiàn)代城市高架橋經(jīng)常采用的單波和雙波式橫截面的板橋 2 肋梁橋目前13m以上的小跨徑和中等跨徑的梁橋通常采用肋板式梁橋 我國使用最多的是裝配式肋梁橋 裝配式T形梁橋 3 箱形梁橋箱形截面能適用于跨徑較大的懸臂梁橋和連續(xù)梁橋 也能用來修建全截面均參與受力的預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋 目前 已建成的跨徑超過60m的預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋 其橫截面大多為箱形截面 二 按承重結(jié)構(gòu)的靜力體系劃分 1 簡支梁橋簡支梁的設(shè)計(jì)主要受跨中正彎矩的控制 適用于較小跨徑 經(jīng)濟(jì)合理的常用跨徑在20m以下 如采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu) 可提高簡支梁的跨越能力 我國預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋的常用跨徑一般在50m以下 2 懸臂梁橋國內(nèi)箱形薄壁鋼筋混凝土懸臂梁橋最大跨徑為55m 國外一般在70 80m以下 世界上預(yù)應(yīng)力混凝土懸臂梁橋最大跨徑為150m 一般在100m以下 鋼筋混凝土T型剛構(gòu)常用跨徑在40 50m左右 預(yù)應(yīng)力T型剛構(gòu)的常用跨徑為60 200m左右 3 連續(xù)體系梁橋鋼筋混凝土連續(xù)梁橋同懸臂梁橋一樣 因在施工上和使用上存在同樣缺點(diǎn)而應(yīng)用甚少 然而預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋卻得到了廣泛的應(yīng)用 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的常用跨徑范圍為40 160m 最大跨徑已達(dá)210m左右 鋼筋混凝土簡支梁截面形式 a 板式截面 b 形截面 c T形截面 T型梁示例 16mT形梁概圖 板梁截面形式 整體式板橋的截面一般都設(shè)計(jì)成等厚的矩形截面如圖a 有時為了減輕自重也可將受拉區(qū)稍加挖空做成矮肋式如圖b 如圖c所示為小跨徑 L 8m 橋使用最廣泛的裝配式板橋 裝配式板橋也可做成橫截面被挖空的空心板橋如圖d 如圖e是一種裝配 整體組合式板橋 節(jié)段式板梁 一般空心 空心板常用的截面形式 空心板縱向 橫向分縫常見連接構(gòu)造 T形梁效果圖 T形梁的整體構(gòu)造 T形梁截面型式 鐵路T梁橋 公路T梁橋 T形梁縱向豎縫劃分 應(yīng)用最為普遍 在這種結(jié)構(gòu)中 作為主要承重構(gòu)件的各根主梁 包括相應(yīng)行車道板 都是整體預(yù)制的 接頭和接縫僅布置在次要構(gòu)件 橫隔梁 板 和行車道板內(nèi) 這種劃分方法使主梁受力可靠 施工也方便 T形梁縱向水平縫劃分 用縱向水平縫將橋梁的全部梁肋與板分割開來 再借助縱橫向的豎縫將板劃分成平面呈矩形的預(yù)制構(gòu)件 施工時先架設(shè)梁肋 再安裝預(yù)制板 最后在接縫內(nèi)或連同在板上現(xiàn)澆一部分混凝土使結(jié)構(gòu)連成整體 縱縫 水平縫 箱形截面簡支梁 形式有單箱單室 單箱多室 分離多箱整體性能好 抗扭慣矩大上下緣均可受壓適合中等 30m 以上跨徑橋梁常用于公路簡支橋梁 箱形梁截面型式 公路橋 鐵路橋 簡支箱梁橋