纜索承重橋之斜拉橋設(shè)計(jì)施工懸索橋設(shè)計(jì)施工課程講義615頁(yè)P(yáng)PT（知名大學(xué)）_ppt

1、中下承式鋼筋混凝土拱橋 中下承式鋼筋混凝土拱橋第一節(jié) 適用場(chǎng)合與總體布置當(dāng)橋梁的建筑高度受到嚴(yán)格限制時(shí)，若采用上承式拱橋往往有困難，可采用下承式拱橋滿足橋下建筑高度；在不等跨的多孔連續(xù)拱橋中，為了平衡左右橋墩的水平推力，將較大跨徑一孔的失跨比加大，做成中承式拱橋，可以減小大跨的水平推力；在平坦地形的河流上，采用中、下承式拱橋可以降低橋面的高度，有利于改善橋梁兩端引道的工程數(shù)量。應(yīng)注意的是中下承式拱橋是推力拱，宜選擇較好的地基。一、適用場(chǎng)合二、總體布置1、中承式拱橋組成拱肋橫向聯(lián)系懸掛結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土或鋼管混凝土兩拱肋一般在平行的平面；為了提高橫向穩(wěn)定，也可用提藍(lán)式拱拱軸線一般采用二次拋物線，也可

2、采用懸鏈線拱肋一般采用無(wú)鉸拱；通常，拱肋失跨比取值在1/41/7之間橫向聯(lián)接系一般可做成橫撐、對(duì)角撐或空格式等構(gòu)造吊桿分剛性和柔性吊桿兩類行車道系由橋面板和縱、橫梁組成第二節(jié) 中下承式鋼筋混凝土拱橋的構(gòu)造一、拱肋的構(gòu)造構(gòu)造寬度高度截面變化h=L/40L/70b=0.5h1.0h寬度高度截面變化b=0.5h1.0hL100m: h=L/100+L=100m300m : h=L/100+a矩形工字和箱形鋼筋混凝土拱肋鋼管混凝土拱橋（1）優(yōu)點(diǎn)利用鋼管約束混凝土，改善混凝土性能解決鋼箱梁局部穩(wěn)定便于施工（3）計(jì)算要注意：應(yīng)力疊加（2）缺點(diǎn)混凝土是否與鋼共同工作，混凝土質(zhì)量控制難度大主拱混凝土與鋼管自重

3、全部由鋼管承受（按施工過(guò)程計(jì)算）鋼管中混凝土的收縮、徐變，使混凝土與鋼之間引起不可忽視的內(nèi)力重分布，尤其在拱的軸壓力較大時(shí) 1、剛性吊桿 剛性吊桿截面一般為矩形，采用預(yù)應(yīng)力混凝土；除承受軸力外，還必須抵抗上下節(jié)點(diǎn)處的局部彎矩。為了減小剛性吊桿承受的彎矩，其截面尺寸在順橋方向應(yīng)設(shè)計(jì)得小一些，而在橫橋向?yàn)榱嗽黾庸袄叩姆€(wěn)定性，尺寸應(yīng)該設(shè)計(jì)得大一些。二、吊桿的構(gòu)造剛性吊桿柔性吊桿2、柔性吊桿 柔性吊桿一般采用高強(qiáng)鋼絲索或冷軋粗圓鋼制作，只承受軸力。關(guān)鍵是保證鋼索的耐久性，防止鋼絲的銹蝕非常重要。目前碳纖維CFRP）的應(yīng)用研究也引起關(guān)注。三、橋面板及縱梁的構(gòu)造四、橫梁的構(gòu)造橋面橫梁固定橫梁：為橋面系與拱

4、肋相交處的橫梁，其截面尺寸與 剛度遠(yuǎn)比其它橫梁大。普通橫梁：通過(guò)吊桿懸掛在拱肋下的橫梁剛架橫梁：中承式拱橋通過(guò)立柱支承在拱肋上的橫梁1、固定橫梁2、普通橫梁3、剛架橫梁（見拱上剛架的構(gòu)造）五、拱上門式剛架的構(gòu)造第四章、拱式組合體系橋 拱式組合體系為在拱式橋跨結(jié)構(gòu)中，將梁和拱兩種基本結(jié)構(gòu)組合起來(lái)，共同承受荷載，充分發(fā)揮梁受彎，拱受壓的特點(diǎn)，拱式組合體系有多種類型。第一節(jié) 主要類型及設(shè)計(jì)特點(diǎn)拱式組合體系橋鋼筋混凝土整體式拱橋 桁架拱橋剛架拱橋 拱式組合橋 （有推力拱）有推力拱無(wú)推力拱（系桿拱）圖 1 鋼筋混凝土整體式拱橋 是一種主拱與拱上結(jié)構(gòu)整體構(gòu)造的上承式鋼筋混凝土組合式拱橋 一、鋼筋混凝土整體

5、式拱橋 圖2 桁架拱圖3 剛架拱二、拱式組合橋 4-2-70圖 簡(jiǎn)支拱式組合橋的主要構(gòu)造（典型系桿拱）圖 連續(xù)拱式組合橋 （無(wú)推力）三、拱式組合橋主要類型柔性系桿剛性拱系桿僅受拉拱肋受壓和彎嚴(yán)格講：一般要求: 柔性系桿拱是無(wú)推力組合拱橋中出現(xiàn)得教早的一種類型，早期系桿有多種形式，如型鋼等，現(xiàn)多采用預(yù)應(yīng)力索拱式組合橋有很多類型，這里主要介紹系桿拱橋剛性系桿柔性拱（拱梁體系）系桿受拉和彎拱肋主要受壓這種體系以梁為主要承重結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于把桁架弦杠與梁組合起來(lái)，以梁為受力主體，曲線桁架對(duì)梁加勁。剛性系桿剛性拱（拱梁體系）系桿、拱肋受力介于以上兩者之間,拱肋和系桿都有一定的抗彎剛度，荷載引起的彎矩在拱肋和

6、系杠之間按剛度分配，共同承受縱向力和彎矩。適設(shè)計(jì)荷載較大的橋梁采用。 一、拱肋第二節(jié)、拱式組合體系橋的構(gòu)造與簡(jiǎn)單體系中下承式拱橋相同，拱肋截面形式有柔性系桿剛性拱：與普通中下承式拱相同剛性系桿柔性拱：可將拱肋高h(yuǎn)壓縮到（1/1001/120)l，若采用剛性吊桿，則橫向剛度較大的拱肋、吊杠于系杠組成半框架，一般情況下可不設(shè)橫梁。剛性系桿剛性拱：拱肋高 h（1/1001/120)l其中二、橋面系系桿（單度系桿與橋面分開）承擔(dān)拱水平推力的拱式組合橋，橋面結(jié)構(gòu)參與拱共同作用的性能較弱，在拱與系桿組成的結(jié)構(gòu)中，拱主要起承重作用、系桿承擔(dān)拱產(chǎn)生的水平推力。 柔性系桿剛性拱：與普通中下承式拱相同（剛性系桿柔

7、性拱，剛性系桿剛性）拱梁體系梁本身起到系桿的作用，為拉彎構(gòu)件三、系桿 構(gòu)造原則：一方面要考慮系桿與拱肋聯(lián)接，保證系桿能很好地與拱肋共同受力；另一方面又要避免橋面行車道因阻礙系桿受拉而遭到破壞。構(gòu)造上處理方法有：在行車道設(shè)置橫向斷縫系杠采用型剛或扁鋼制造采用獨(dú)立的剛架混凝土或預(yù)應(yīng)力系桿（現(xiàn)用得較少）柔性系桿剛性拱的系桿采用預(yù)應(yīng)力索（目前常采用的形式）采用預(yù)應(yīng)力索作為系桿（剛性系桿柔性拱，剛性系桿剛性）拱梁體系無(wú)單獨(dú)系桿，在梁體配置預(yù)應(yīng)力筋承受拉力四、拱肋與系桿（梁體）的連接柔性系杠剛性拱拱梁體系第五節(jié)、拱式組合橋內(nèi)力計(jì)算與設(shè)計(jì)荷載因素恒載內(nèi)力溫度、收縮徐變活載內(nèi)力自重：根據(jù)施工過(guò)程計(jì)算二期恒載車

8、道荷載：總體車輛荷載：局部系桿張拉力動(dòng)力荷載風(fēng)地震1 荷載拱式組合橋是一種在構(gòu)造與受力方面很有特點(diǎn)的組合體系拱橋，這些特點(diǎn)也對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)算提出了更高的要求。目前，拱梁組合橋主要采用桿系有限單元法電算。下面介紹拱梁組合橋在結(jié)構(gòu)電算時(shí)的基本假定、計(jì)算模型，以及應(yīng)考慮的施工過(guò)程等問(wèn)題。 主拱、系桿可采用用空間梁柱單元模擬，吊桿采用空間桿 系單元模擬，橋面根據(jù)實(shí)際情況可采用空間梁柱單元或板 殼單元模擬2、計(jì)算模型一般采用有限元方法建立整體計(jì)算模型邊界條件很重要柔性系桿剛性拱橋面結(jié)構(gòu)作為附屬結(jié)構(gòu)懸吊于拱肋，系桿表示為只承受軸向力的構(gòu)件跨徑較大、采用柔性吊桿的下承式和中承式拱梁組合結(jié)構(gòu)，吊桿在施工時(shí)的初張力對(duì)

9、結(jié)構(gòu)成型狀態(tài)的影響較大不合適的初拉力可能會(huì)出現(xiàn)柔性吊桿受壓的情況，這可能意味著吊桿需采用多次張拉工藝幾個(gè)結(jié)構(gòu)計(jì)算問(wèn)題 _柔性吊桿初張力在橋梁成型狀態(tài)，調(diào)整吊桿拉力是不能同時(shí)有效地實(shí)現(xiàn)內(nèi)力與變位的最優(yōu)的，縱梁的最優(yōu)線形主要由施工預(yù)變位（拱度）來(lái)控制不論在施工期還是在使用階段，吊桿的拉力主要取決于結(jié)構(gòu)的整體受力；縱梁的成型線形，應(yīng)由施工期的初始預(yù)變位（拱度）決定幾個(gè)結(jié)構(gòu)計(jì)算問(wèn)題 _柔性吊桿的張拉過(guò)程拱梁組合橋的柔性吊桿，與斜拉橋拉索相似，需根據(jù)施工與結(jié)構(gòu)受力要求按一定的次序張拉吊桿張拉力的大小、張拉的次序均對(duì)結(jié)構(gòu)受力產(chǎn)生不小的影響，故在施工分析時(shí)應(yīng)認(rèn)識(shí)并考慮這一特殊工況幾個(gè)結(jié)構(gòu)計(jì)算問(wèn)題_橫梁簡(jiǎn)化計(jì)

10、算幾個(gè)結(jié)構(gòu)計(jì)算問(wèn)題_活載橫向分布 3 驗(yàn)算主拱吊桿：一般為拉桿，如為剛性吊桿，則為拉彎構(gòu)件系桿：一般為拉彎構(gòu)件橋面：受彎為主連接系：一般為拉、壓構(gòu)件強(qiáng)度穩(wěn)定剛度（壓彎構(gòu)件）動(dòng)力分析一、概述引起振動(dòng)的主要因素車輛引起振動(dòng)地震風(fēng)振雨振結(jié)構(gòu)自振頻率與周期及振型1、拱肋（箱）脫模吊運(yùn)過(guò)程中的驗(yàn)算將預(yù)制拱肋（箱）頂起脫離底板模板時(shí)，應(yīng)進(jìn)行脫模驗(yàn)算 可近似不考慮拱肋曲率，按直線梁計(jì)算，支點(diǎn)位置由千斤頂或吊機(jī)的吊點(diǎn)確定荷載拱肋（箱）自重力拱肋（箱）與底板與模板的粘著力，按1.5kN/m2計(jì)拱肋超重六 施工過(guò)程計(jì)算與驗(yàn)算拱肋吊運(yùn)過(guò)程（從預(yù)制場(chǎng)至懸掛位置）驗(yàn)算荷載拱肋（箱）自重力拱肋超重計(jì)算中應(yīng)計(jì)入1.2的吊裝

11、動(dòng)載系數(shù)吊點(diǎn)一般與脫模支點(diǎn)相同 吊運(yùn)時(shí)，一般采用兩個(gè)支點(diǎn)，如拱肋上下對(duì)稱配筋，其吊點(diǎn)位置一般設(shè)值在離各段拱肋（箱）端頭的0.22 0.24 處，并應(yīng)位于拱肋（箱）彎曲平面形心軸以上，以防止拱段吊運(yùn)中側(cè)翻。 為保證吊點(diǎn)位于拱肋（箱）彎曲平面形心軸以上，對(duì)于園弧拱，要求各段拱肋的吊環(huán)離中心線的距離 滿足下式：對(duì)于懸鏈線，每段可近似按園弧考慮2、拱肋懸掛內(nèi)力計(jì)算 以分三段吊裝并用一根扣索懸掛邊跨拱肋為例介紹，對(duì)于采用多段施工的拱橋，計(jì)算原理基本相同。（1）邊段拱肋懸掛時(shí)扣索的計(jì)算扣索拉力T1、拱腳的水平反力H1和拱腳的豎向反力V1，可按下式計(jì)算由則拱肋自重為扣索與水平線的夾角， 由于扣索的拉力隨的減

12、小而增大，因此（2）邊跨拱肋懸掛時(shí)自重內(nèi)力計(jì)算任意截面的i 內(nèi)力可按下式計(jì)算彎矩豎直力水平力軸向力（3）邊段拱肋（箱）在自重和中段拱肋自重R共同作用下的內(nèi)力計(jì)算 中段拱肋吊裝合攏時(shí)，對(duì)邊段懸臂端部的作用力大小很難準(zhǔn)確確定。目前，一般按中段拱肋自重的1525作為中段合攏時(shí)對(duì)邊段懸臂端部的作用力（R）。由右圖，可以計(jì)算出在R作用下，扣索拉力 、支點(diǎn)水平反力 、豎向反力 為：任意截面 i 的內(nèi)力為:彎 矩：軸向力：（4）邊段拱肋重力和中段拱肋重力R共同作用的內(nèi)力彎 矩：軸向力：（5）中段拱肋安裝時(shí)的內(nèi)力計(jì)算受力特點(diǎn)：中段拱肋在吊裝合攏時(shí)，由于起重索放松過(guò)程很慢，往往在起重索部分受力的情況下，接頭與拱

13、座逐漸頂緊，拱肋已受軸向力作用，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，雖然中段拱肋仍按簡(jiǎn)支于兩邊段懸臂端的梁來(lái)計(jì)算，但計(jì)算荷載則按中段拱肋自重的3050計(jì)算，計(jì)算的均布荷載為：3、施工加載計(jì)算箱形拱橋施工加載 的幾個(gè)計(jì)算階段裸拱箱縱縫混凝土橫墻腹拱主拱實(shí)腹段填料腹拱填料路面和人行道工程施工加載計(jì)算步驟繪制計(jì)算截面的內(nèi)力（彎矩、軸力）影響線（一般拱頂、拱腳、拱跨的1/8，1/4，3/8點(diǎn)）根據(jù)施工條件參考有關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)，初步擬定施工順序在拱上按擬定程序施工拱上結(jié)構(gòu)，計(jì)算其重力計(jì)算各計(jì)算截面的內(nèi)力，并驗(yàn)算強(qiáng)度根據(jù)強(qiáng)度驗(yàn)算情況，調(diào)整施工加載順序和范圍4、施工加載撓度的計(jì)算和控制 施工加載程序確定后，還應(yīng)計(jì)算施工加載各工序相應(yīng)的各點(diǎn)撓度值，以便在施工過(guò)程中控制拱軸線的變形情況。當(dāng)實(shí)測(cè)撓度過(guò)大或出現(xiàn)不對(duì)稱變形等異?，F(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即分析原因，采用措施，及時(shí)調(diào)整加載程序。撓度的控制一般以拱頂、l/4，l/8點(diǎn)作為觀測(cè)點(diǎn)。（二）懸臂拼裝施工過(guò)程的主拱計(jì)算1、各伸臂階段拱桁架自重產(chǎn)生的內(nèi)力和撓度計(jì)算 懸臂桁架端部 i 點(diǎn)的撓度 點(diǎn)