橋梁工程課件

波折腹板組合箱梁橋--內(nèi)容構(gòu)成*波折腹板組合箱梁橋—箱梁的分類及其特點*

箱梁

鋼箱梁

混凝土箱梁

組合箱梁

閉合截面組合箱梁

槽形截面組合箱梁

雙重截面組合箱梁

波折腹板組合箱梁☆波折腹板組合箱梁橋—提出的緣由*

混凝土箱梁腹板厚度、自重較大，特別是設(shè)置預應力筋

預應力筋外移、即採用體外索後，自重能得到部分減輕

腹板與頂?shù)装逍纬梢惑w，頂?shù)装宓臏夭罴捌涓拱宓那锸湛s引起的應力問題比較突出，會出現(xiàn)各種各樣的裂縫，嚴重地影響了承載性能及其耐久性。

法國的橋樑工程界在這方面作了許多開創(chuàng)性的工作，即通過用預製混凝土腹板、平板鋼腹板或波折鋼板腹板，來改善力學性能及其減輕上部結(jié)構(gòu)自重的目的。

波折腹板組合箱梁橋—提出的緣由*

法國的Vecchio橋，預製混凝土腹板互不相連、腹板與頂?shù)装宓倪B接是通過在腹板中設(shè)置預應力鋼筋來實現(xiàn)。

預製混凝土腹板通常是在工廠澆注，品質(zhì)容易確保，在保持抗剪性能、減輕自重的同時，而且在施工時乾燥收束變形基本上已穩(wěn)定。頂板錨固端預製腹板預應力筋底板固定端波折腹板組合箱梁橋—提出的緣由*

法國的LaFerteSaint-Aubin橋，用鋼腹板來代替混凝土腹板的簡支箱梁橋，採用了體外索施加縱向預應力。

鋼腹板與混凝土頂?shù)装逯g通過各種連接件比較容易結(jié)合在一起，但是在施加縱向預應力時鋼腹板損失了部分預應力，並且為防止發(fā)生局部屈曲必須焊接縱向加勁肋。波折腹板組合箱梁橋—提出的緣由*混凝土頂板體內(nèi)索波折腹板體外索混凝土底板橫隔板體內(nèi)索腹板

法國於1986年提出用彎成波折形狀的薄壁鋼板，來代替混凝土腹板，建成跨度31m+43m+31m、首座連續(xù)波折腹板組合箱梁橋。

波折腹板組合箱梁橋—技術(shù)特點◆用波折鋼腹板替代混凝土腹板，主梁自重大約可以減輕20%；◆波折鋼板是利用彎折成形的波形幾何形狀來代替加勁肋，具有很高的抗剪強度；◆波折腹板在橋樑縱向剛度幾乎為零，使腹板、上下混凝土翼緣板相互不受到約束，徐變、乾燥收縮、溫差等的影響減??；◆波折腹板在橋樑縱向剛度幾乎為零，大幅度提高了施加預應力的效率；◆箱梁腹板製作可以實行工廠化，並且伴隨著自重的減輕，架設(shè)更容易。

*波折腹板組合箱梁橋—現(xiàn)狀與發(fā)展*德國Altwipfergrund橋，在建波折腹板組合箱梁橋—現(xiàn)狀與發(fā)展日本，栗東低塔斜拉橋最大跨徑為170m*波折腹板組合箱梁橋—現(xiàn)狀與發(fā)展日本、矢作川斜拉橋174.7m+2×235.0m+174.7m

*波折腹板組合箱梁橋—現(xiàn)狀與發(fā)展日本、日見低塔斜拉橋91.8m+180m+91.8m

*波折腹板組合箱梁橋—結(jié)構(gòu)體系及其佈置*

縱向立面佈置—形式◆當採用等高截面時，能夠加大跨中截面高度，提高體外索的偏心量◆當跨度更大時就要考慮採用變截面梁，即折線或曲線變化形式箱梁高度變化形式(b)折線變化(a)直線變化(c)曲線變化(d)等高腹板波折腹板波折腹板波折腹板波折腹板波折腹板組合箱梁橋—結(jié)構(gòu)體系及其佈置*(b)本穀橋

波折腹板—形狀特點◆本穀橋腹板間是採用螺栓連接，要確保直線部分能夠佈置3列螺栓，為此其波折腹板的彎曲半徑僅為板厚的7倍。波折腹板組合箱梁橋—結(jié)構(gòu)體系及其佈置*

橫隔梁板—波折腹板箱梁與混凝土箱梁的截面性能比較(b)波折腹板箱梁(a)混凝土箱梁波折腹板箱梁與混凝土箱梁的截面性能比較截面剛度單位波折腹板箱梁（S）混凝土箱梁（C）S/C截面積(A)m25.807.120.81縱向抗彎剛度(EI)kNm21.74×1081.92×1080.91橫向抗彎剛度(EI)kNm21.25×1081.67×1080.75抗剪剛度(GA)kN2.08×1062.73×1070.08抗扭剛度(GJ)kNm26.57×1071.66×1080.40波折腹板組合箱梁橋—結(jié)構(gòu)體系及其佈置*

體外索及其錨固塊—體外索佈置方式的比較(b)集中方式(a)分散方式體外索的佈置方式體內(nèi)索轉(zhuǎn)向塊體外索體外索橫隔板體內(nèi)索預留孔波折腹板組合箱梁橋—結(jié)構(gòu)體系及其佈置*

體外索及其錨固塊—體外索佈置方式◆結(jié)構(gòu)索通過跨內(nèi)的各橫隔板轉(zhuǎn)向加以佈置，而每塊節(jié)段梁是用2根施工索進行懸臂架設(shè)?！裘繅K節(jié)段梁的長度為4.8m，在箱梁內(nèi)側(cè)設(shè)置2個錨固塊固定施工索。施工索佈置的實例(mm)(a)立面圖(b)平面圖波折腹板組合箱梁橋—結(jié)構(gòu)體系及其佈置*

箱梁橫截面的構(gòu)造形式—橫向單面坡度的調(diào)整方式◆以混凝土頂板厚度來調(diào)整；◆以2腹板高度不同使頂板傾斜來調(diào)整；◆

以2腹板高度相同使頂?shù)装逋瑫r傾斜來調(diào)整；◆以全截面傾斜來調(diào)整。(b)腹板高度變化(a)頂板厚度變化橫向單面坡度的調(diào)整方式(c)頂?shù)装鍍A斜(d)全截面傾斜波折腹板組合箱梁橋—箱梁截面的連接*

波折腹板間的連接

◆橋樑縱向剛度極小，不需要承擔軸力，僅僅需要考慮如何有效地承擔剪力。焊接連接形式(b)貼角焊接(a)坡口焊接波折鋼板波折鋼板焊縫焊縫(c)用翼緣板的單面摩擦(a)單面摩擦(b)雙面摩擦蓋板波折腹板波折腹板螺栓高強螺栓連接形式波折腹板組合箱梁橋—箱梁截面的連接*

波折腹板與混凝土頂?shù)装宓倪B接—連接形式分類

連接

翼緣型

嵌入型

型鋼連接件

開孔鋼板連接件

焊釘連接件

組合方式波折腹板組合箱梁橋—箱梁截面的連接*

波折腹板與混凝土頂?shù)装宓倪B接—連接形式分類開孔鋼板連接件型型鋼連接件型鋼筋U形鋼筋型鋼連接件波折鋼板開孔鋼板鋼筋翼緣板波折腹板組合箱梁橋—箱梁截面的連接*

波折腹板與混凝土頂?shù)装宓倪B接—連接形式分類波折鋼板焊釘翼緣板焊釘連接件型組合連接方式的一例波折鋼板貫通鋼筋鋼筋孔T形鋼焊釘波折腹板組合箱梁橋—箱梁截面的連接*

波折腹板與混凝土頂?shù)装宓倪B接—連接形式分類翼緣型接合的一例波折腹板組合箱梁橋—箱梁截面的連接*

波折腹板與混凝土頂?shù)装宓倪B接—連接形式分類

嵌入型連接的一例

嵌入型連接的構(gòu)造貫通鋼筋波折鋼板連接鋼筋波折腹板組合箱梁橋—箱梁截面的連接*

波折腹板與混凝土頂?shù)装宓倪B接—連接形式分類連接帶板用帶板的嵌入型連接波折腹板組合箱梁橋—箱梁截面的連接*

波折腹板與內(nèi)襯混凝土的連接—連接形式分類

與內(nèi)襯混凝土間的連接(mm)

波折鋼板的施工實例混凝土波折腹板內(nèi)側(cè)外側(cè)波折腹板組合箱梁橋—鍋田高架橋

*

鋼筋混凝土簡支梁

第一節(jié)鋼筋混凝土(RC)簡支梁標準設(shè)計及構(gòu)造第二節(jié)鋼筋混凝土(RC)簡支梁設(shè)計與計算

鋼筋混凝土梁橋的特點：

構(gòu)造簡單、適應範圍廣、不受基礎(chǔ)條件限制、便於使用於曲線段、易於建造、標準化。

適用跨度範圍：一般20米以下兩大類：整孔式梁和分片式梁

整孔式梁：

結(jié)構(gòu)較合理，橫向剛度大，穩(wěn)定性好；但受運梁、架梁設(shè)備的起吊能力限制，整孔式梁僅適用於就地灌注。

分片式梁：

重量輕、尺寸小，廣泛採用。第一節(jié)鋼筋混凝土簡支梁標準設(shè)計及構(gòu)造一、鐵路鋼筋混凝土簡支梁標準設(shè)計及構(gòu)造

（一）標準設(shè)計簡介跨度16m及以下普遍採用。標準設(shè)計（直、曲線輪廓尺寸相同，但配筋不同）三標橋102375年編

456810121620m跨，普高、道碴三標橋102475年編

456810121620m跨，低高、道碴專橋1023

456810121620m跨，普高、道碴專橋1024

4568101220m跨，低高、道碴普通高度與低高度梁

普通高度：一般情況下採用1/6-1/9低高度：建築高度受限時（平原、河網(wǎng)、立交）採用1/11-1/15混凝土標號高，用鋼量大，有時混凝土用量增大（馬蹄加大，腹扳增厚）（二）分片簡支梁構(gòu)造

主梁截面形式：板式(矩形)、肋式(T形、π形)板式：跨度≤6m

由於梁高低，為製造方便，採用板式截面。板下部適當減窄。由於底部支撐較寬，重心低，不會發(fā)生側(cè)向傾覆，兩片梁間無橫隔板聯(lián)結(jié)。肋式：跨度在8m及以上的梁由於跨度加大，梁高也相應增加為節(jié)省材料和減輕梁重，便於架設(shè)和運輸，則採用肋式T形截面。單片T梁易於側(cè)向傾覆，運輸時應在梁兩側(cè)設(shè)置臨時支撐，在架梁就位時，兩側(cè)也應有臨時支撐保護，防止翻梁。在橋位安裝就位後，須把橫隔板連成整體?？缍?m的板式梁肋式截面T形、π形梁

肋式梁：以16mT梁為例介紹構(gòu)造特點1、梁的總體設(shè)計（見下頁圖）梁長16.5m、道碴槽寬1.92m、梁高1.9m、梁中心距1.8m跨中腹板300mm→

端部490mm，以適應主拉應力的變化下翼緣寬700mm

→利於鋼筋佈置道碴槽板按規(guī)定最小120mm，為使道碴槽板與主梁共同工作，道碴槽與腹板相交處設(shè)梗肋，其底坡1：3→道碴槽板厚與主梁梁高比hi/h>1/10擋碴牆設(shè)有5條斷縫→使牆不參與主梁工作，防止牆頂混凝土壓碎。內(nèi)邊牆也設(shè)置斷縫。橫隔板：連成整體，保持橫向穩(wěn)定性，共同工作，防止梁受扭轉(zhuǎn)變形。端橫隔板比中橫隔板為厚：維修或更換支座時，頂梁之用。

2、梁內(nèi)鋼筋佈置（見下頁圖）

主梁受力縱筋43ф2015個編號（N1-N15）

N1-N10端部伸入受壓區(qū)長度大於20倍直徑，滿足錨固長度，不設(shè)彎鉤和直段。N11-N12

不滿足錨固長度，需彎轉(zhuǎn)至受壓區(qū)N13-N14

不滿足錨固長度，需加直段。N15

伸入支座N1-N7

佈置在下翼緣中心部分，可在跨中部分相繼彎起N8-N14

佈置在中心偏外，只能在腹板較厚處彎起主梁箍筋

4肢2個編號（N21，N22）下翼緣有小箍筋主梁構(gòu)造筋

架立筋：如N53，箍筋鉤於其上，形成鋼筋骨架

縱向水準鋼筋：防止腹板收縮裂紋，限制下翼緣豎向裂紋上升至腹板時開展過寬

聯(lián)繫筋：防止水準筋與箍筋向外鼓道碴槽主筋：N18、N19、N20佈置在板頂部道碴槽構(gòu)造筋：N50、N51加強板與肋的聯(lián)繫擋碴牆：N52封閉筋，防意外受力；牆內(nèi)鋼筋斷開橫隔板上方的道碴槽板：N48、N49承受可能發(fā)生的負彎矩公路鋼筋混凝土簡支梁標準設(shè)計及構(gòu)造

標準設(shè)計截面形式空心板與T梁

JT/GGQS011-84

568m跨，斜交角0153045度空心板梁

JT/GQB002-93

681013m跨，斜交角10203040度空心板

JT/GQB025-84

10131620mT梁（一）空心板標準設(shè)計簡介

以10m跨，斜交角10或20度空心板為例簡介構(gòu)造（見下頁圖）混凝土標號

C25

板寬124cm

板與板間1cm砂漿縫板頂兩側(cè)伸出N8鋼筋

加強板與板間的連接。板與板之間槽口要填充混凝土，橋面鋪裝10cm混凝土以形成整體。在配筋計算時，行車道板的計算板高計入8cm的混凝土橋面鋪裝。（二）T梁構(gòu)造及配筋

以16m跨T梁為例簡介構(gòu)造（見下頁圖）梁長159.6cm梁高130cm

梁中心距

220cm上翼緣寬

預製T梁160cm，安裝後220cm，濕接縫60cm，以減少預製、運輸、安裝片數(shù)，加快施工速度，減輕吊裝重量和加強整體性?？缰懈拱?/p>

厚度18cm，縱筋需排5層，每隔60cm主筋相互焊接，它們與架立筋、斜筋一起組成一片平面骨架。橫隔板（蓋板焊接）橫隔板兩側(cè)與頂面預埋鋼板，T梁也預埋鋼板還有扣環(huán)連接和蓋板拴接行車道板濕接縫

扣環(huán)式鋼筋連接構(gòu)造行車道板連續(xù)構(gòu)造

簡支梁橋上梁縫過多，不利於行車。採取假連續(xù)構(gòu)造措施，即將梁與梁端部的行車道板連續(xù)起來，以減少橋上縫過多不利行車的缺點。第二節(jié)鋼筋混凝土簡支梁設(shè)計與計算

一、結(jié)構(gòu)尺寸擬定

每片梁的重量應當滿足運輸工具和架梁設(shè)備的起吊能力，梁的截面尺寸滿足裝載界限的要求經(jīng)濟性構(gòu)造簡單，接頭數(shù)量少。接頭耐久可靠，具有足夠的剛度以保證結(jié)構(gòu)的整體性截面尺寸和形狀力求標準化1、主梁高度

主梁高度取決於使用、經(jīng)濟條件。鐵路：普通高度的鋼筋混凝土梁，梁高與跨度之比，約為h/L=1/6～1/9；低高度的鋼筋混凝土梁則約為h/L=1/11～1/15。公路：板式截面梁高與跨度之比，約為h/L=1/11～1/20；肋式截面梁高與跨度之比，約為h/L=1/11～1/13?？缍仍酱螅呖绫仍节呄孪?。2、梁肋厚度取決於：主拉應力和主筋佈置構(gòu)造要求

①跨中至梁端，梁肋可變厚度以適應剪力沿梁長變化

②主筋佈置考慮如何排列、鋼筋間淨距、保護厚度等，下翼緣可做成馬蹄狀

③一般為200～400mm，最小構(gòu)造厚度一般為140mm3、梁肋間距

鐵路（1.8m）：考慮內(nèi)外道碴槽板懸臂彎矩大致相近，有利於板內(nèi)鋼筋佈置。運架時，梁重心位於梁肋中心附近，保持梁的穩(wěn)定性。公路（一般取1.6～2.2m）：考慮起吊能力，便於預製安裝，可能時儘量加大間距，減少梁數(shù)。4、橋面板板厚由構(gòu)造要求及受力條件確定，板的最小厚度為120mm。二、橋面板計算（一）、鐵路橋面板計算1．計算圖式與荷載圖式：固結(jié)在肋上的懸臂梁恒載：自重及線路、設(shè)備、道碴等，道碴容重按20kN/m3活載：按特種活載，換算成均布荷載計算。方法如下：順橋向：按1.2m；橫橋向：自枕木底面向下按45°擴散，以木枕為例，分佈寬度：2.5+2×0.32=3.14m列車活載強度:其中：h―軌底到道碴槽板頂面的高度

L―板計算跨度人行道恒載：支架欄桿、步板；人行道活載：距橋中心2.45m以內(nèi)（考慮維修道床時堆放道碴），按10kN/m2計算；距橋中心2.45m以外，按4kN/m2計算；明橋面：按4kN/m2計算。2．內(nèi)力計算控制截面：板肋交接處及板厚變化處計算截面形狀：沿橋長方向取1m寬板帶荷載組合：內(nèi)側(cè)板：恒載+列車活載外側(cè)板：恒載+人行活載恒載+列車活載+2.45m以外人行活載利用一般的力學方法計算出截面的彎矩和剪力（二）、公路橋面板（行車道板）的計算1．行車道板的類型板支承在縱梁和橫樑上，按支承情況和板尺寸，從力學計算角度分為以下幾類：單向板：長邊/短邊≥2荷載絕大部分沿短跨方向傳遞可視為單由短跨承載的單向板；雙向板：長邊/短邊＜2懸臂板：如翼板端邊自由（即三邊支承板），可作為沿短跨一端嵌固，而另一端自由的懸臂板鉸接懸臂板：相鄰翼緣板在端部做成鉸接接縫的情況

如

2．車輪荷載在板上分佈輪壓一般作為分佈荷載處理，以力求精確車輪著地面積：a2×b2橋面板荷載壓力面：a1×b1

荷載在鋪裝層內(nèi)按45°擴散。沿縱向：a1＝a2+2H沿橫向：b1=b2+2H橋面板的輪壓局部分佈荷載：3橋面板有效工作寬度

板有效工作寬度（荷載有效分佈寬度）：除輪壓局部分佈荷載直接作用板帶外，其鄰近板也參與共同分擔荷載。

板有效工作寬度影響因素：板支承條件、荷載性質(zhì)、荷載位置公路《橋規(guī)》規(guī)定：（1）單向板

①荷載在跨中單個荷載多個荷載l-板的跨徑（梁肋不寬時取梁肋中心距，梁肋寬時為梁肋淨距加板厚）d-最外兩個荷載中心距離②荷載在板支承處③荷載靠近板支承處（2）懸臂板注：對履帶荷載，因其著地面較長，不考慮壓力面以外板參加工作。

4行車道板的內(nèi)力計算

行車道板通常由彎矩控制設(shè)計，常取沿橋長方向1m寬板條，按梁式板計算。根據(jù)板的有效寬度可得梁式板計算荷載，即荷載除以相應的板有效工作寬度便得每米板寬荷載。（1）多跨連續(xù)單向板：先計算同跨簡支板跨中彎矩，再修正。

1m寬簡支板的跨中活載彎矩1m寬簡支板的跨中恒載彎矩（2）鉸接懸臂板內(nèi)力根部彎矩

（3）懸臂板內(nèi)力（時）或（時）恒載彎矩

1m寬板條的最大設(shè)計彎矩

*注

①以上按輪重為P/2的汽車荷載推算

②掛車可將輪重換為P/4來計算

③履帶車可將P/2a置換為每條履帶每延米的荷載強度三、荷載橫向分佈計算

（其實質(zhì)是“內(nèi)力”橫向分佈）（一）概述

公路橋梁一般由多片主梁組成,並通過一定的橫向聯(lián)結(jié)連成一個整體。當一片主梁受到荷載作用後，除了這片主梁承擔一部分荷載外，還通過主梁間的橫向聯(lián)結(jié)把另一部分荷載傳到其他各片主梁上去，因此對每個集中荷載而言，梁是空間受力結(jié)構(gòu)，實用計算中把結(jié)構(gòu)空間力學分析簡化為平面梁元。需求出任一位置集中力沿橋橫向分佈給某梁的荷載力，然後按平面問題求某梁某截面內(nèi)力。荷載橫向分佈影響線：P=1在梁上橫向移動時，某主梁所相應分配到的不同的荷載作用力。對荷載橫向分佈影響線進行最不利加載Pi，可求得某主梁可行最大荷載力荷載橫向分佈係數(shù)：將Pi除以車輛軸重。（二）杠桿分配法荷載橫向分佈影響線為三角形適用情況

①只有兩根主梁

②雖為多主梁，但計算梁端支承處荷載

③無中間橫隔梁（三）偏心受壓法假定

①橫樑是剛性的

②忽略主梁抗扭剛度將偏心力P分解為通過扭轉(zhuǎn)中心的P及M=Pe通過扭轉(zhuǎn)中心的P作用下，各片主梁撓度相等，可求得中心荷載P在各片主梁間的荷載分佈為：在偏心力矩M=Pe作用下，桁梁繞扭轉(zhuǎn)中心O有一個微小的轉(zhuǎn)動角φ，因此各片主梁所分配的荷載為：則偏心力P作用下，每片主梁分配的荷載為：

令P=1依次變化e，則可求出第i根主梁荷載橫向分佈影響線縱標η。偏心受壓法適用情況：橫隔板剛度相當大，且橋?qū)捙c跨度之比≤1/2時。圖2－19(e)為第1根主梁荷載分佈影響線。

（四）考慮主梁抗扭剛度的修正偏心受壓法

1.T形截面梁

偏心受壓法具有概念清楚、公式簡明和計算方便等優(yōu)點。然而其在推演過程中由於作了橫隔板近似絕對剛性和忽略主梁抗扭剛度的兩相假定，導致了邊梁的計算結(jié)果偏大。

若考慮主梁抗扭剛度，可進行修正。這一方法即不失偏壓法之優(yōu)點，又避免了結(jié)果偏大的缺陷，因此修正偏心受壓法是一個具有較高應用價值的近似法。k號梁橫向影響線豎標：修正係數(shù)：對於簡支梁，主梁的截面相同。則得1號梁橫向影響線的兩個座標值為：對於簡支梁，主梁的截面相同，且主梁的間距相同時。有ξ—與主梁根數(shù)有關(guān)的係數(shù)，如表2－3所示。則修正係數(shù)在計算時，混凝土的剪切模量G可取等於0.425E，對於由矩形組合而成的梁截面，如T形或工字形梁，其抗扭慣矩IT近似等於多個矩形截面的抗扭慣矩之和2.箱形截面梁

鑒於箱梁截面橫向剛度和抗扭剛度大，則荷載作用下梁發(fā)生變形時可以認為橫截面保持原來形狀不變，即箱梁各個腹板的撓度也呈直線規(guī)律。因此，通?？梢詫⑾淞焊拱褰瓶醋鞯冉孛娴牧豪撸劝葱拚珘悍ㄇ蟪龌钶d偏心作用下邊腹板的荷載分配係數(shù)，再乘以腹板總數(shù)，這樣就得到箱梁截面活載內(nèi)力的增大係數(shù)。（五）比擬板法（G-M法）適用情況：對於由主梁、連續(xù)橋面板及多根橫隔板組成的鋼筋混凝土橋中，當其寬跨比＞1/2。每根主梁的截面抗彎慣矩和抗扭慣矩分別為Ix、ITx，橫隔梁的截面抗彎慣矩和抗扭慣矩分別為Iy、ITy。比擬正交異性板法就是把Ix和ITx均勻分攤於b寬度上，Iy和ITy均勻分攤於a上。得到了在x、y方向截面單寬抗彎剛度EJx、EJy和抗扭剛度GJTx、GJTy的正交異性板，求解在單位荷載下的板撓度曲線，據(jù)荷載與撓度關(guān)係求各根主梁處荷載橫向分佈影響線。

（六）橫向鉸結(jié)板（梁）法和剛結(jié)板（梁）法1．鉸結(jié)板（梁）法塊件之間連接採用

砼鉸式鍵計算假設(shè)：①鉸式鍵只傳遞豎

向剪力；②橋上荷載近似作為一個沿橋連續(xù)分佈的正弦荷載，且作用於梁軸上。則求出各鉸處，即可求出橫向分佈影響線關(guān)鍵在於求出鉸結(jié)力g1、g2、g3。變形協(xié)調(diào)方程扭轉(zhuǎn)位移與主梁撓度之比懸臂板撓度與主梁撓度之比變形協(xié)調(diào)方程改寫為在實際的鉸結(jié)橋樑中，係數(shù)β一般可以略去不計。計算出γ值後，再根據(jù)梁數(shù)和所計算的梁號，便可以從現(xiàn)成計算用表中查出各梁軸線處荷載橫向分佈影響線的縱坐標。2．剛結(jié)板（梁）法對於翼緣板剛性連接的肋梁橋，只要在鉸結(jié)板（梁）計算理論的基礎(chǔ)上，在接縫處補充引入贅餘彎矩m，就可建立計及橫向剛性連結(jié)特點的贅餘力正則方程。詳見相關(guān)書籍。（七）荷載橫向分佈係數(shù)沿橋跨方向的變化荷載橫向分佈係數(shù)與荷載沿橋跨方向的位置有關(guān)：當荷載在梁端時，按杠桿分配法計算m0,

當荷載在跨中時，按撓度分配法計算mc,

當荷載在跨中與梁端之間時，荷載橫向分佈係數(shù)在m0與mc之間變化。求主梁最大彎矩時：沿全橋都按跨中的mc求主梁最大剪力時：按下圖所示四、主梁的計算1荷載計算主梁所承受的荷載包括恒載和活載。2主梁內(nèi)力

繪製梁的彎矩，剪力包絡(luò)圖，故一般需求跨中、1/4截面等的最大彎矩和支座、腹板變厚度及跨中的最大剪力。主梁內(nèi)力計算可利用影響線和換算均布荷載並考慮動力係數(shù)（衝擊係數(shù)）及橫向分佈係數(shù)。鐵路：-計算截面的彎矩或剪力

衝擊作用

多車道的折減

沿橋跨縱向與荷載位置對應的橫向分佈係數(shù)

車輛荷載的軸重

沿橋跨縱向與荷載位置對應的內(nèi)力影響線座標值公路：3公路T梁橫隔板的計算力學計算模型：支承在主梁上的多跨梁計算思路：先利用前述荷載橫向分佈的方法求出各主梁分配到的荷載，這就是主梁對隔板的支承反力，據(jù)支承反力和直接作用在隔板上的荷載，可按一般方法求出最大內(nèi)力。為了求得橫隔板的最大內(nèi)力，可先繪橫隔板內(nèi)力影響線，然後按照這些影響線加載，求出內(nèi)力最大值。鋼與混凝土的連接

**鋼與混凝土的連接—主要內(nèi)容

鋼與混凝土連接◆連接形式的分類與特點◆連接件按照應用形式分類◆連接件按照剛度分類◆圓柱頭焊釘連接件◆開孔鋼板連接件◆組合連接件鋼與混凝土的連接—連接形式的分類及其特點*◆粘結(jié)型連接--依靠水泥砂漿的自然粘結(jié)作用

連接形式◆粘結(jié)型連接◆膠結(jié)型連接◆摩擦型連接◆連接件使用型鋼與混凝土的連接—連接形式的分類及其特點*◆膠結(jié)型連接—利用環(huán)氧樹脂等有機材料

*環(huán)氧樹脂相對於砂漿粘結(jié)力大。

*環(huán)氧樹脂不浸透混凝土內(nèi)部，抗分離能力弱。膠結(jié)劑粘結(jié)力鋼與混凝土的連接—連接形式的分類及其特點*◆摩擦型連接—利用高強螺栓增大壓力，從而提高摩擦力

*抗剪強度增大的同時，抗拉拔力也增強。

*伴隨著高軸力，軸力會因徐變降低。摩擦力拉拔力高強螺栓鋼與混凝土的連接—連接形式的分類及其特點◆連接件使用型—利用圓柱頭焊釘?shù)?◆剪力釘◆剪力鍵◆剪力連接件◆栓釘◆焊釘通稱為連接件鋼與混凝土的連接—連接件按照應用形式分類*◆鋼筋連接件—彎起鋼筋、輪形鋼筋、螺旋鋼筋

連接件◆鋼筋連接件◆型鋼連接件◆圓柱頭焊釘連接件◆開孔鋼板連接件◆鋼與有機材料組合連接件鋼與混凝土的連接—連接件按照應用形式分類*◆型鋼連接件—角鋼、T形鋼、槽鋼、工字鋼

*抗剪強度大

*抗分離能力稍差

*用貼角焊縫，焊接量大鋼與混凝土的連接—連接件按照應用形式分類*◆焊釘連接件—圓柱頭型、螺紋型、螺絲型

*力學性能不依存方向

*抗分離能力強

*使用專用焊接機，品質(zhì)容易保證鋼與混凝土的連接—連接件按照應用形式分類*◆開孔鋼板連接件—受力方向焊接的開孔鋼板

*抗剪剛度大，抗疲勞性能好

*圓孔中貫通鋼筋，抗剪強度增大

*焊接容易鋼與混凝土的連接—連接件按照應用形式分類*◆鋼與有機材料組合連接件—焊釘根部或型鋼腹板等處設(shè)置泡沫塑料、環(huán)氧樹脂等，剛度容易調(diào)節(jié)。泡沫塑料鋼與混凝土的連接—連接件按照剛度分類*◆剛性連接件—型鋼連接件、開孔鋼板連接件等

連接件◆剛性連接件◆彈性連接件◆柔性連接件◆剛度滯後連接件支壓力鋼與混凝土的連接—連接件按照剛度分類*◆彈性連接件—鋼筋連接件、焊釘連接件焊釘連接件：隨著桿部彎曲變形，產(chǎn)生一定相對滑移。支壓力◆柔性連接件—鋼與有機材料組合連接件◆剛度滯後型連接件—鋼與有機材料組合連接件鋼與混凝土的連接—圓柱頭焊釘連接件*

焊釘應用形式—按頭部朝向分為正立、倒立、側(cè)立、面立◆隨著焊釘所處位置的不同，根部的混凝土密實度不同，而焊釘根部附近受到的支壓應力在高度方向上最大，根部周圍混凝土的密實度極大地影響著其力學性能。鋼與混凝土的連接—圓柱頭焊釘連接件*

抗剪性能試驗方法：◆片側(cè)加載：是H型鋼片側(cè)用焊釘連接混凝土塊，這是美國在進行疲勞剪切強度試驗時較採用的形式之一，比較接近組合梁的力學狀態(tài)，但是作用在混凝土塊上的荷載容易產(chǎn)生偏心，並不常用。鋼與混凝土的連接—圓柱頭焊釘連接件*

抗剪性能試驗方法：◆兩側(cè)加載：是H型鋼兩側(cè)都用焊釘連接混凝土塊，兩側(cè)焊釘基本上可以保持純剪切狀態(tài)，是許多國家的相關(guān)規(guī)範推薦使用的方法之一。砂漿球支座鋼與混凝土的連接—圓柱頭焊釘連接件*

抗剪性能試驗—需要測試的連接件力學參數(shù)◆最大剪切作用力：是指每根連接件抗剪承載力?！糇畲蠡屏浚菏侵缸畲蠹羟凶饔昧λ鶎幕屏?。◆剪切剛度：依據(jù)剪切作用力與滑移量關(guān)係曲線，把通過最大剪切作用力1/3大小處的割線傾斜度設(shè)為剪切剛度?！魵堭N滑移量：是指當荷載卸載為零時的滑移量?！羟羟凶饔昧Γ菏侵讣羟凶饔昧εc滑移量的變化曲線開始顯著傾斜時所對應的剪切作用力。鋼與混凝土的連接—圓柱頭焊釘連接件*研究代表者表現(xiàn)形式計算式Slutter,R.G.公式Menzies,J.B.圖表Ollgaard,J.G.公式Hawkins,N.M.公式Roik,K.公式圖表Hiragi,H.公式

焊釘連接件的力學性能

--抗剪承載力的計算鋼與混凝土的連接—圓柱頭焊釘連接件*

焊釘連接件的力學性能

--抗剪承載力的影響因素

◆焊釘?shù)臈U部直徑ds

◆包括頭部的高度hs

◆焊釘屈服強度fy

◆混凝土的抗壓強度fc

◆彈性模量Ec

◆焊釘桿部的截面積As

鋼與混凝土的連接—圓柱頭焊釘連接件*

焊釘連接件的力學性能

--抗剪承載力回歸計算式◆主要影響因素，有焊釘桿部直徑ds、高度hs及其混凝土抗壓強度fc◆通過回歸分析179個試件的試驗數(shù)據(jù)，得出的抗剪承載力計算式：

鋼與混凝土的連接—圓柱頭焊釘連接件*

焊釘連接件的力學性能

--拉拔破壞模式◆焊釘拉斷：當埋設(shè)較深、混凝土強度較高時焊釘拉斷?！艉羔敯纬觯寒斅裨O(shè)較淺、頭部直徑小時焊釘從混凝土中拔出?！艋炷翀A錐形破壞：當埋設(shè)較淺、頭部直徑大時，形成圓錐形破壞面。◆混凝土壓裂破壞:當埋設(shè)較深、並位於構(gòu)件邊緣時，混凝土被擠壓破壞?！艋炷粮盍哑茐模寒敾炷翗?gòu)件較薄時，混凝土發(fā)生割裂破壞。(b)焊釘拔出(a)焊釘拉斷(c)混凝土圓錐形破壞(d)混凝土割裂(d)混凝土壓裂鋼與混凝土的連接—圓柱頭焊釘連接件*

焊釘連接件的力學性能--抗拉拔承載力的計算表2.2.2抗拉拔承載力的既往研究研究代表者計算式係數(shù)k0值Leigh-University1.207Sattler,K.0.953Utescher,G.0.964CEB-ECCS1.283PCIDsignDataBook1.207Bode,H.11.3McMackin,P.J.0.272Otani,Y.11.3Hiragi,H.0.227鋼與混凝土的連接—圓柱頭焊釘連接件*

焊釘連接件的力學性能

–拉拔力與剪力共同作用的試驗結(jié)果◆焊釘直徑19mm、全長80mm?！裘扛羔斔┘拥睦瓚?.965MPa?！舢斢欣r，剪切剛度與殘餘滑移量減少，抗剪承載力降低。

(b)有拉應力(a)無拉應力剪力(kN)滑移量(mm)滑移量(mm)剪力(kN)鋼與混凝土的連接—圓柱頭焊釘連接件*

焊釘連接件的力學性能

–焊釘群的使用背景

◆把幾個焊釘以較小的間距集中設(shè)置即形成群體，再以較大的間距把焊釘群設(shè)置在翼緣長度方向上，施加預應力後，再用無收縮砂漿填充預留孔。◆在橋面板縱橫向上能夠有效地施加預應力◆鋼樑不會因預應力的施加而產(chǎn)生附加應力◆可應用於現(xiàn)場澆灌或預製的橋面板◆減輕乾燥收縮對混凝土橋面板的影響◆可以用於組合桁架梁的節(jié)點附近鋼與混凝土的連接—開孔鋼板連接件

開孔鋼板連接件的力學性能--作用機理*

◆作用機理主要有三個方面：一、依據(jù)孔中混凝土的抗剪作用承擔沿鋼板的縱向剪力；二、依據(jù)孔中混凝土的抗剪作用承擔鋼與混凝土間的掀起力；三、與型鋼連接件相同、依據(jù)鋼板受壓承擔面外的橫向剪力。面內(nèi)方向滑移面內(nèi)方向掀起面外方向滑移開孔鋼板連接件鋼板鋼與混凝土的連接—開孔鋼板連接件*

開孔鋼板連接件的力學性能

–破壞模式

◆兩孔之間的鋼板發(fā)生剪切破壞；◆圓孔中的混凝土發(fā)生割裂破壞；◆圓孔中的混凝土發(fā)生剪切破壞；◆圓孔中的混凝土發(fā)生壓縮破壞。

圓孔中混凝土的破壞模式(c)壓縮破壞(a)割裂破壞(b)剪切破壞鋼與混凝土的連接—開孔鋼板連接件*

開孔鋼板連接件的力學性能

–抗剪強度影響因素

◆開孔鋼板的厚度◆開孔鋼板的孔徑◆開孔鋼板的圓孔間距◆多塊開孔鋼板的間距◆混凝土強度◆貫通鋼筋的有無◆貫通鋼筋的直徑鋼與混凝土的連接—開孔鋼板連接件*

開孔鋼板連接件的力學性能

--抗剪強度的計算

◆開孔鋼板連接件屬於剛性連接，一般在設(shè)計時需要先驗算板厚及其孔距，保證在孔中混凝土發(fā)生剪切破壞前，圓孔間鋼板不會發(fā)生剪切破壞◆

最早基於試驗結(jié)果，貫通鋼筋的影響不直接反映在抗剪強度計算中，提出的抗剪強度與孔徑、混凝土強度有關(guān)的計算式為：

◆

認為貫通鋼筋的影響較大，應該加以直接考慮，並通過試驗數(shù)據(jù)的回歸分析，提出的計算式為：

鋼與混凝土的連接—開孔鋼板連接件*

開孔鋼板連接件的力學性能

--技術(shù)特點

◆僅僅是普通的鋼板上設(shè)置園孔，不需要特別進行加工；◆沿鋼板兩面用角焊縫焊接，不需要專用的焊接設(shè)備；◆圓孔中可以貫通主鋼筋，改善了鋼筋佈置的施工性；◆開孔鋼板沿著翼緣縱向佈置，可以起到加勁板的作用；◆抗剪剛度、強度較大，當設(shè)置貫通鋼筋後進一步增大；◆破壞是孔中混凝土剪切破壞、不受疲勞的影響。鋼與混凝土的連接—開孔鋼板連接件*

開孔鋼板連接件

–應用實例

◆日本高速鐵路上的高架橋◆鋼管混凝土主梁與混凝土頂板的組合梁◆跨徑：34.95m+36.0m+34m◆鋼管內(nèi)填充輕質(zhì)混凝土鋼與混凝土的連接—鋼與有機材料組合連接件*

柔性連接件—使用底硬度環(huán)氧樹脂、或泡沫塑料包裹根部

◆使用背景：在非組合梁或非組合段設(shè)置的連接件僅僅起到固定橋面板的作用，設(shè)計時並不加以考慮，但是，剪力的作用是不可避免的，連接件時常發(fā)生疲勞斷裂等現(xiàn)象。這種情況下就要求使用剛度較小、而且又可以起到固定作用的連接件?！袅W特點：

達到降低剪切剛度的目的，同時焊釘?shù)念^部或型鋼的翼緣所承擔的抗拉拔作用又可以保持。鋼與混凝土的連接—鋼與有機材料組合連接件*

柔性連接件—剪力與相對滑移曲線的試驗結(jié)果

◆焊釘為直徑19mm、高度120mm，其中一根在高度30mm範圍內(nèi)沿圓周方向塗抹厚度9mm的樹脂。◆柔性焊釘初期剛度小，剪力維持在強度的1/3左右持續(xù)滑移變形，然後上升?！魧蹲畲蠹羟凶饔昧r的滑移量增加了大約3倍，抗剪強度略有提高?！粼O(shè)置與否，最終焊釘都是桿部剪斷，所以抗剪強度的增加極其有限?！艉羔敻坎挥杌炷林苯咏佑|，靠桿部彎曲性能承擔剪力，抗疲勞性能較好。(b)柔性焊釘(a)普通焊釘剪力(kN)剪力(kN)滑移量(mm)滑移量(mm)剪力(kN)鋼與混凝土的連接—鋼與有機材料組合連接件*

剛度滯後連接件—使用高硬度環(huán)氧樹脂、並配合矽砂

◆構(gòu)造特點：

1.使用樹脂砂漿為高硬度；

2.包裹高度大約需要焊釘桿部高度的2/3；

3.厚度要依據(jù)對焊釘自由滑移量的要求來決定；

4.要求塗抹在鋼板表面上的粘度要低；

5.包裹在焊釘桿部的粘度要高。圓柱頭焊釘包裹樹脂塗抹樹脂鋼與混凝土的連接—鋼與有機材料組合連接件*

剛度滯後連接件—樹脂試件的壓縮試驗結(jié)果

◆硬化後樹脂砂漿的壓縮強度遠遠高於混凝土的強度，與矽砂的配合無關(guān)?！舭羔敆U部、粘度高的樹脂砂漿的彈性模量，當矽砂配合比為0.8時大約是混凝土的1/2?！魤T抹鋼板表面、粘度低的樹脂砂漿的彈性模量，當矽砂配合比為0.3時大約是混凝土的1/5。◆所有的樹脂砂漿的泊松比與矽砂的配合無關(guān)，大約為0.35。粘度高低矽砂配合比壓縮強度(MPa)彈性模量(GPa)泊松比ν高粘度0.01036.80.370.712113.00.290.813415.30.32低粘度0.01304.10.380.31316.50.35鋼與混凝土的連接—鋼與有機材料組合連接件*

剛度滯後連接件—剪力與相對滑移曲線的試驗結(jié)果

◆不管是否配合矽砂、硬化前還是硬化後，抗剪承載力最終都與無樹脂包裹的焊釘非常接近。

◆硬化前，連接件的作用力在滑移量，一直到8mm左右都保持著抗剪承載力的約1/5，然後開始上升，這個滑移量與樹脂砂漿包裹厚度相對應。

◆與無樹脂包裹焊釘相比較，硬化後，矽砂配合比為0.8的包裹焊釘?shù)募羟袆偠葞缀跸嗤辜舫休d力稍大；而不添加矽砂時剪切剛度降低許多?；屏?mm)剪力(kN)滑移量(mm)硬化前硬化後硬化前硬化後滑移量(mm)(a)無包裹焊釘(b)含矽砂焊釘(c)無矽砂焊釘剪力(kN)剪力(kN)鋼與混凝土的連接—鋼與有機材料組合連接件*

剛度滯後連接件—應用背景

◆用於組合梁使用普通焊釘連接件時，部分預應力被鋼樑分擔；使用剛度滯後型連接件時，預應力就能夠有效地施加給混凝土。(a)無包裹焊釘(b)有包裹焊釘組合梁上施加預應力時鋼與混凝土的連接—鋼與有機材料組合連接件*

剛度滯後連接件—應用背景

(a)無包裹焊釘(b)有包裹焊釘連續(xù)組合梁的負彎矩區(qū)◆降低收縮變形的影響在負彎矩區(qū)用普通焊釘連接件時，混凝土橋面板硬化後，鋼與混凝土就完全組合，這時由於混凝土橋面板的收縮變形受到鋼樑的約束而時常出現(xiàn)裂縫。使用剛度滯後型連接件時，可以確保一直到橋樑開始使用為止，混凝土橋面板不受鋼樑的約束，具有較長的自由收縮時間。混凝土剛構(gòu)橋的設(shè)計與計算第一節(jié)剛構(gòu)橋的體系

與構(gòu)造特點一、體系特點恒載、活載負彎矩卸載作用基本與連續(xù)梁接近橋墩參加受彎作用，使主梁彎矩進一步減小彎矩圖面積的小，跨越能力大，在小跨徑時梁高較低超靜定次數(shù)高，對常年溫差、基礎(chǔ)變形、日照溫均較敏感二、剛構(gòu)橋的主要類型單跨剛構(gòu)橋——主要用於中小跨度的跨線橋，建築高度小ROSENSTEINBRIDGE跨度68m，跨中梁高1.65m斜腿剛構(gòu)橋——受力形式接近拱橋，可獲得較大跨度或較小的梁高NECKARVALLEYVIADUCTspansof234-134-134-134-264meters安康漢江橋主跨為176m，中孔跨中64m連續(xù)剛構(gòu)橋——用於柔性墩或大跨度高墩橋樑輔航道橋橋跨徑：150+270+150mRaftsundetBridgeSpanof86+202+298+125mV型墩剛構(gòu)——內(nèi)部高次超靜定，外部接近連續(xù)梁MAINRIVERBRIDGE82-135-82mmainspan,depthof6.5m我國已建成的預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋三、常用計算圖式單跨剛構(gòu)橋斜腿剛構(gòu)橋連續(xù)剛構(gòu)橋V型墩剛構(gòu)四、構(gòu)造特點1、截面形式單跨剛構(gòu)橋——矩形截面斜腿剛構(gòu)——箱型截面、多肋式連續(xù)剛構(gòu)——大跨度：變高度箱梁 小跨度：多室扁箱梁V型墩剛構(gòu)——箱型截面、多肋式2、節(jié)點構(gòu)造角點受力特點箱型截面直角點構(gòu)造箱型截面斜腿與主梁交點構(gòu)造連續(xù)剛構(gòu)墩柱與主梁交點構(gòu)造2、鉸的構(gòu)造鋼鉸鉛板鉸混凝土鉸五、減小墩柱抗推剛度的措施1、合理選擇橋型，避免矮墩橋樑採用連續(xù)剛構(gòu)2、減小墩柱的縱橋向尺寸3、採用雙臂墩減小墩柱縱橋向抗推剛度4、對於長大橋樑，中間橋墩採用剛構(gòu)，邊墩採用連續(xù)梁體系六、預應力配索特點1、三向預應力體系 腹板、頂?shù)装濉v向預應力 頂板——橫向預應力 腹板——豎向預應力2、縱向預應力束配置的爭論 是否需要彎起束和連續(xù)束第二節(jié)連續(xù)剛構(gòu)橋的主要尺寸一、主梁主梁的結(jié)構(gòu)尺寸基本與連續(xù)梁相同

跨中梁高：

支點梁高：二、立柱墩身尺寸根據(jù)連續(xù)剛構(gòu)的抗推剛度確定

立柱厚度：~

立柱間距：8~10米第三節(jié)剛架橋計算簡介一、基本原則和假定計算按軸線進行慣矩相差懸殊的節(jié)點必須模擬成剛臂計算變形時考慮軸力的影響考慮彈性模量的折減 截面剛度按0.8EhI計二、恒載內(nèi)力計算按施工過程疊加自重內(nèi)力 考慮不同體系、不同截面三、活載內(nèi)力計算影響線加載計算最不利內(nèi)力小跨度按照等剛度法計算橫向分佈係數(shù)大跨度箱梁應作專門橫向應力分析四、次內(nèi)力計算長年溫差次內(nèi)力 以結(jié)構(gòu)合攏時的溫度為初始值 計算最高計算溫度和最低計算溫度 溫度變化有升溫和降溫兩種情況日照溫差次內(nèi)力主梁與連續(xù)梁相同高橋墩必須考慮墩身左右側(cè)的日照溫差混凝土收縮次內(nèi)力如不考慮徐變可作為降溫計算終結(jié)值相當於降溫15~20度徐變對收縮次內(nèi)力有釋放作用預應力次內(nèi)力——與連續(xù)梁相同，超靜定次數(shù)更高徐變次內(nèi)力——與連續(xù)梁基本相同，手算很困難基礎(chǔ)不均勻沉降次內(nèi)力小跨度時比較明顯大跨度時是次要因素第四節(jié)剛架橋橋例一、洛溪大橋跨徑：65+125+180+110米荷載：汽——超20級，掛——120梁高：墩頂10米，跨中3米下部結(jié)構(gòu)：主跨雙薄壁墩，邊跨單薄壁墩施工方法：懸臂澆築二、虎門大橋輔助航道橋跨徑：150+270+150米荷載：汽——超20級，掛——120橋?qū)挘?0米，6車道+分隔帶+緊急停車帶 分兩幅橋建設(shè)梁高：墩頂14.8m，跨中5.0m下部結(jié)構(gòu)：雙薄壁墩施工方法：懸臂澆築

混凝土拱橋

第一章拱橋的現(xiàn)狀和發(fā)展1、拱橋的發(fā)展

拱橋國外：石拱，木拱十八世紀鑄鐵拱十九世紀

鋼拱鋼筋混凝土拱國內(nèi)：石拱，木拱雙曲拱桁架拱鋼筋混凝土拱

剛架拱桁式組合拱

鋼管拱新型組合體系拱1964年70年代80年代80年代中古代拱橋:拱軸曲線造型的千變?nèi)f化，其中最具有代表意義的是建於西元595-605年的趙州橋（如圖1所示，跨徑L=37m）圖1趙州橋當代拱橋：結(jié)構(gòu)型式與施工方法的豐富多彩如，97年建成的重慶萬縣長江大橋（圖2所示，L=420m），廣州丫髻沙特大橋（圖3，L＝360m），

1932建成的澳大利亞悉尼鋼拱橋（圖4，L＝503m）及正在建設(shè)的魯浦大橋（L=550m）。圖21997建成的四川萬縣長江大橋（L=420m)圖3360m廣州丫髻沙特大橋。2、拱橋的受力特點圖41932澳大利亞503m悉尼鋼拱橋

承重結(jié)構(gòu)：主拱拱橋的基本圖示

支承處不僅產(chǎn)生豎向反力，還產(chǎn)生水準推力，從而使拱主要受壓同濟大學橋樑系橋樑與道路結(jié)構(gòu)拱式橋3、主要優(yōu)缺點：

主要優(yōu)點跨越能力大；能充分做到就地取材；耐久性好，養(yǎng)護、維修費用小；外形美觀；構(gòu)造較簡單，有利於廣泛採用。

主要缺點：1）是有推力的結(jié)構(gòu)，而且自重較大，因而水準推力也較大，增加了下部結(jié)構(gòu)的工程量，對地基要求也高；3）由於水準推力較大，在連續(xù)多孔的大、中橋中，為防止一孔破壞而影響全橋的安全，需要採取較複雜的措施，或設(shè)置單向推力墩，增加了造價；4）上承式拱橋的建築高度較高。

拱橋的缺點正在逐步得到改善和克服：200~600m範圍內(nèi)，拱橋仍然是懸索橋和斜拉橋的競爭對手

第二節(jié)拱橋的結(jié)構(gòu)體系及總體佈置一、拱橋的基本組成根據(jù)行車道的位置，拱橋可以分成：上承式、下承式和中承式三種類型如下圖所示：一般上承式拱橋，橋跨結(jié)構(gòu)是由主拱圈、拱上建築等組成。拱橋的基本圖示同濟大學橋樑系橋樑與道路結(jié)構(gòu)拱式橋上承式拱橋的基本組成1-主拱圈2-拱頂3-拱腳4-拱軸線5-拱腹6-拱背7-起拱線11-拱上建築L0-淨跨徑L-計算跨徑f0-淨矢高f-計算矢高f/L-矢跨比同濟大學橋樑系橋樑與道路結(jié)構(gòu)拱式橋三、拱橋的主要類型及其特點拱橋建橋材料圬工拱橋，鋼筋混凝土拱橋，鋼拱橋拱軸線型式圓弧拱橋，拋物線拱橋，懸鏈線橋橋面位置上承式拱橋，中承式拱橋，下承式拱橋結(jié)構(gòu)體系分簡單體系拱橋：三鉸拱，兩鉸拱，無鉸拱組合體系拱橋：無推力拱橋，有推力拱橋主拱圈截面形式形式拱上建築形式實腹式拱橋，空腹式拱橋板拱橋，肋拱橋，雙曲拱橋，箱形拱橋同濟大學橋樑系

葉愛君

橋樑與道路結(jié)構(gòu)拱式橋1、簡單體系拱橋和組合體系拱橋拱橋按受力圖式的分類簡單體系拱橋：可以做成上承式，中承式，下承式，均為有推力拱。三鉸拱：靜定結(jié)構(gòu)，在地基差的地區(qū)可採用。但構(gòu)造複雜，施工困難，整體剛度小，主拱圈一般不採用。無鉸拱：三次超靜定結(jié)構(gòu)。拱的內(nèi)力分佈較均勻，材料用量較三鉸拱省；構(gòu)造簡單，施工方便，整體剛度大，實際中使用廣泛。但超靜定次數(shù)高，會產(chǎn)生附加內(nèi)力，一般希望修建在地基良好處?？鐝皆龃螅郊恿τ绊懽冃?，故鋼筋混凝土無鉸拱仍是大跨徑橋樑的主要型式之一。兩鉸拱：一次超靜定結(jié)構(gòu)，介於三鉸拱和無鉸拱之間。（一）按照結(jié)構(gòu)體系分類2、組合體系拱橋組合體系拱橋：在拱式橋跨中，行車系與拱組合，共同受力。同樣，組合拱可以做成上承式、中承式和下承式。常用的有以下幾種形式：無推力拱（使用較廣泛）：拱的推力由系桿承受，墩臺不受水準推力有推力拱：此種組合體系拱沒有系桿，有單獨的梁和拱共同受力，拱的水準推力任由墩臺承受。3、拱片橋同濟大學橋樑系

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橋樑與道路結(jié)構(gòu)拱式橋1、板拱橋：主拱圈採用矩形實體截面。構(gòu)造簡單、施工方便，使用廣泛。自重較大，不經(jīng)濟，通常在地基較好的中小跨徑圬工拱橋中採用。2、肋拱橋：肋拱橋由兩條或兩條以上分離式拱肋組成承重結(jié)構(gòu)的拱橋，拱肋之間靠橫向聯(lián)繫梁連接成整體而共同受力.這種橋橫截面面積較小，節(jié)省材料,自重輕,跨越能力大，多用於較大跨徑的拱橋。可以用圬工、鋼筋混凝土、鋼材建造。（二）按照主拱的截面型式分類同濟大學橋樑系

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橋樑與道路結(jié)構(gòu)拱式橋3、雙曲拱橋：主拱圈橫截面由一個或數(shù)個小拱組成，其主拱圈在縱向和橫向均呈曲線形。通常有拱肋、拱波、拱板和橫向聯(lián)繫等幾部分。公路雙曲拱橋採用最多的是多肋波的截面形式；對於跨徑和荷載較小的單車道橋可採用單波的形式。雙曲拱橋施工工序多，組合截面的整體性差，易開裂，因此，只宜在中小跨徑橋樑中採用。同濟大學橋樑系

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橋樑與道路結(jié)構(gòu)拱式橋4、箱形拱橋：箱形拱橋拱圈橫截面由幾個箱室組成。截面挖空率大，可達全截面的50%-70%，較實體板拱橋可減少圬工用料與自重，適用於大跨度拱橋。截面抗扭剛度大，橫向整體性和穩(wěn)定性好，特別適用於無支架施工。箱形拱閉合箱的構(gòu)造

三、拱橋的總體佈置

總體佈置確定橋樑長度及分孔確定橋樑的設(shè)計標高和矢跨比正確處理不等分孔問題橋面標高，拱定底面標高，起拱線標高，基礎(chǔ)標高混凝土拱橋矢跨比1/4～1/8箱型拱橋矢跨比1/6～1/10採用不同的矢跨比採用不同的拱腳標高調(diào)整拱上建築的重力採用不同的拱跨結(jié)構(gòu)同濟大學橋樑系

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橋樑與道路結(jié)構(gòu)拱式橋四、拱橋?qū)嵗榻B我國公路橋中70%為拱橋。我國多山，石料資源豐富，拱橋取材以石料為主。1）圬工拱橋（石拱橋以及拱圈不配鋼筋的混凝土拱橋，跨越能力較小）主拱圈為等截面懸鏈線。拱矢度為1/5，拱圈厚1.7m，拱上建築對稱佈置5個空腹拱，兩邊設(shè)岸孔37m，拱圈厚1.1m。下部結(jié)構(gòu)為重力式石砌墩臺。該橋施工在主孔範圍內(nèi)設(shè)3個臨時墩，上立鋼支架、拱架等，其上砌築主拱圈。1965廣西南寧都安紅渡橋（L:100m)世界上跨徑最大的石拱橋。橋?qū)?m，雙肋石拱橋，腹拱為9孔13m，南岸引橋3孔13m，北岸引橋1孔15m。主拱圈由兩條分離式矩形石肋和8條鋼筋混凝土橫系梁組成。拱軸線為懸鏈線（m=1.543），拱矢度1/5，拱肋為等高變寬度。1990湖南鳳凰縣的烏巢河橋（L=120m）同濟大學橋樑系

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橋樑與道路結(jié)構(gòu)拱式橋2）雙曲拱橋（中國首創(chuàng)的一種拱橋型式）結(jié)構(gòu)纖細輕盈，適宜於軟土地基上建造。1969江蘇無錫衛(wèi)東橋

構(gòu)思獨特，充分發(fā)揮雙曲拱橋構(gòu)造特點，組合拼裝成三叉形的雙曲拱橋。1969江蘇無錫民主橋上承式無鉸空腹拱，是當時我國跨徑最大的雙曲拱橋。拱矢度1/10，拱軸線設(shè)計為懸鏈線。為提高橫斷面剛度、增強雙曲拱在組合過程中裸肋的穩(wěn)定性，斷面設(shè)計成高低拱肋，全橋29道橫隔板組成整體性好的拱肋格排，合攏後上面砌築雙層拱波。1968河南嵩縣前河橋（L=150m）同濟大學橋樑系

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橋樑與道路結(jié)構(gòu)拱式橋3）肋拱橋

1988廣東廣州流溪橋（L=90m）鋼筋混凝土箱肋中承式拱，拱矢度1/4.5，全橋採用噴塑裝修工藝，建築宏偉壯麗，已成為公園的重要景觀。中承裝配式鐵路鋼筋混凝土拱，矢高40m，兩片拱肋中心距7.5m。拱軸線採用二次拋物線，拱肋為箱形截面，吊桿為預應力桿件。施工時先架設(shè)鋼拱架，然後在拱架上由下而上分層施工，安裝拱肋底板---腹板---頂板，使先安裝的拱肋底板與鋼拱架共同受力。在拱頂進行應力調(diào)整，改善了拱肋的受力狀態(tài)。為保證結(jié)構(gòu)的整體性，拱肋與橋面系相交處的一段拱肋在工地現(xiàn)澆。1966北京永定河七號橋（L=150m）1983臺灣臺北關(guān)渡橋（L=165m）中承式5孔連續(xù)系桿拱橋，中間孔跨度為165m，兩側(cè)孔跨度為143m及44m，拱圈為拋物線。

1990江蘇丹陽雲(yún)陽橋（L=70m）

跨越京杭大運河，無粘結(jié)預應力系桿拱，3根拱肋，矢度1/5，拱軸係數(shù)m=1.0，單箱高1.5m，行車道剛性縱梁和無粘結(jié)預應力柔性系桿分開。預製安裝法施工.1992廣東開平三埠橋（L=60m）單拱肋預應力混凝土系桿拱，單拱肋置於車行道中央分隔帶上。

1994臺灣臺北碧潭橋（L=160m）

橋面由預製預應力混凝土單箱組成，並配以Y型懸臂拱圈，形成主跨為160m及2x100m無推力拱橋。引橋跨度分別為85m及57m，全橋以簡潔明快的弧形曲線構(gòu)成，與遠山近水相協(xié)調(diào)。1990四川宜賓小南門橋(=240m)主橋系中承式鋼筋混凝土肋拱橋，矢度1/5，是當時國內(nèi)跨徑最大的鋼筋混凝土拱橋。該橋採用勁性鋼骨架施工法，纜索吊裝。同濟大學橋樑系

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橋樑與道路結(jié)構(gòu)拱式橋4）箱拱橋

1979四川省宜賓市金沙江大橋（L=150m）中國採用纜索吊裝施工、跨徑最大的鋼筋混凝土箱形拱。主拱圈箱高2.0m，箱寬7.60m，矢跨比1/7，全拱圈橫向分5個箱室；縱向分5段預製，纜索吊裝就位後再組合成整體箱。1989四川涪陵烏江大橋（L=200m）橋高84m，矢跨比1/4，主拱圈採用3室箱。涪陵烏江大橋採用轉(zhuǎn)體法施工，先在兩岸上、下游組成3m寬的邊箱，待轉(zhuǎn)體合攏後吊裝中箱頂、底板，最後組成3室箱。1997四川萬縣長江大橋L=420m)勁性骨架鋼筋混凝土箱形拱橋同濟大學橋樑系

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橋樑與道路結(jié)構(gòu)拱式橋5）剛架拱橋1989江蘇無錫100米下甸橋

變截面，四分點附近截面高度最大，分別向拱腳、跨中減小。取消斜撐，拱上建築採用23m預應力混凝土簡支梁以過渡。1993江西德興130米太白橋

採用轉(zhuǎn)體施工。同濟大學橋樑系

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橋樑與道路結(jié)構(gòu)拱式橋6）桁架拱橋1976浙江寧海75米越溪橋

主孔為淨跨75m的預應力混凝土桁架拱，拱矢度1/9；邊孔為淨孔40m的雙曲拱，1971浙江餘杭50米裏仁橋

鋼筋混凝土斜拉桿式桁架拱橋。拱圈矢跨比為1/8。全橋佈置4片拱片，在上弦桿覆蓋微彎板混凝土橋面。預製拱片臥置疊澆，分段用浮吊起吊、翻身和吊裝，在三分點處設(shè)臨時支托，澆築濕接頭混凝土。同濟大學橋樑系

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橋樑與道路結(jié)構(gòu)拱式橋7）桁式組合拱橋中國首創(chuàng)的一種橋型，它除保持桁式拱結(jié)構(gòu)用料省、豎向剛度大等特點外，更具有桁梁的特性和可以採用懸臂法施工、施工階段和運營階段的受力趨於一致等優(yōu)點。1990四川自貢160米牛佛沱橋

桁式組合拱為三室箱形截面，桁架片按節(jié)段分件預製，採用人字扒桿懸拼安裝。主跨為組合預應力混凝土桁架拱。全寬13.4m，拱圈高2.7m，寬10.56m，矢跨比為1/6。採用起重量1200KN鋼格構(gòu)人字扒桿和直徑32mm40Si2MnVⅣ級鋼軋絲錨碇體系懸臂拼裝。1995貴州省330米江界河橋同濟大學橋樑系

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橋樑與道路結(jié)構(gòu)拱式橋8）鋼管混凝土拱橋

1998浙江義烏80米賓王橋

單肋鋼管混凝土系桿拱橋，中跨矢跨比1/5，矢高15.6m；邊跨矢跨比1/4.5，矢高11.87m。1990四川旺蒼115米東河橋

下承式鋼管混凝土預應力系桿拱橋，矢度1/6。兩片拱肋間用直徑800mm橫撐連接以保持其穩(wěn)定性?；钶d作用下拱腳的水準推力由系桿及橋墩共同承擔。鋼管拱肋實際上是一種複合材料，在破壞荷載作用下，鋼管不僅起縱筋的作用，而且對混凝土起螺旋箍筋的作用，以提高構(gòu)件的承載能力。在施工階段，鋼管起著勁性骨架的作用。360m廣州丫髻沙特大橋三跨連續(xù)自錨式中承式鋼管混凝土拱橋。以高強預應力鋼鉸線作為系桿，拱座基礎(chǔ)只有較小水準推力。主拱採用中承式雙肋懸鏈線無鉸拱，矢跨比為1/4.5。每片拱肋由6750鋼管混凝土組成，由橫向平聯(lián)板、腹桿連接成為鋼管混凝土桁架。邊拱採用上承式雙肋懸鏈線半拱，每片拱肋由鋼筋混凝土單箱單室截面組成。轉(zhuǎn)體施工法。同濟大學橋樑系

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橋樑與道路結(jié)構(gòu)拱式橋1932澳大利亞503m悉尼鋼拱橋1977美國518.2mNewRiver橋9）鋼拱橋混凝土簡支梁橋的構(gòu)造第一節(jié)簡支板橋的構(gòu)造特點一、整體式簡支板適用範圍——常用在4~8米跨徑、不規(guī)則 橋樑截面形式——實心板、矮肋板、空心板施工方法——整體現(xiàn)澆二、裝配式簡支板適用範圍截面形式實心板空心板——單孔、雙孔橫向連接企口鉸——圓形、棱形、漏斗形鋼板連接施工方法先張法——長線預製後張法——扁錨配筋特點主要配置縱向抗彎鋼筋抗剪不控制，一般只設(shè)箍筋鋼筋砼梁設(shè)可設(shè)彎起鋼筋預應力筋在底板直線佈置梁端頂板設(shè)抗拉鋼筋第二節(jié)裝配式簡支梁橋的構(gòu)造特點一、構(gòu)造類型截面形式T形、I形、槽形、箱形塊件劃分縱向豎縫縱向水準縫橫向豎縫縱橫向同時分縫劃分原則：起吊能力接縫在應力最小處接頭少、施工方便便於安裝標準化二、裝配式鋼筋混凝土簡支T梁橋1、構(gòu)造佈置常用跨徑——8.0

20m主梁佈置梁距通常在1.5~2.2米之間橫樑佈置端橫樑中橫樑佈置在跨中及4分點2、主要尺寸主梁——高1/11

1/18L，寬1518cm橫樑——中橫樑3/4h，端橫樑與主梁同高

寬1216cm，可挖空翼板——1/12h，一般為變厚度3、鋼筋構(gòu)造主鋼筋斜筋箍筋翼板橫向鋼筋橫樑鋼筋架立鋼筋分佈鋼筋支座下局部加強鋼筋4、橫向連接鋼板連接現(xiàn)澆接縫企口鉸扣環(huán)式接頭三、裝配式預應力混凝土簡支T梁橋1、構(gòu)造佈置常用跨徑——2050m主梁佈置梁距通常在1.5~2.2米之間大跨度儘量增大梁距2、主要尺寸主梁——高1/15

1/25L，寬1518cm橫樑——中橫樑3/4h，端橫樑與主梁同高

寬1216cm，可挖空翼板——1/12h，一般為變厚度下馬蹄——占截面總面積的10

20％（1）馬蹄總寬度約為肋寬的2

4倍，並注意馬蹄部分（特別是斜坡區(qū)），管道保護層不宜小於60mm。（2）下翼緣高度加1/2斜坡區(qū)，高度約為梁高的（0.15

0.20）倍，斜坡宜陡於45

。梁端，梁寬與下馬蹄同寬3、鋼筋構(gòu)造主梁受力鋼筋為預應力筋箍筋錨下局部加強鋼筋翼板橫向鋼筋架立鋼筋分佈鋼筋一般不設(shè)斜筋——剪餘剪力圖

混凝土簡支梁橋的計算第一節(jié)概述橋樑工程計算的內(nèi)容內(nèi)力計算——橋樑工程、基礎(chǔ)工程課解決截面計算——混凝土結(jié)構(gòu)原理、預應力混凝 土結(jié)構(gòu)課程解決變形計算簡支梁橋的計算構(gòu)件上部結(jié)構(gòu)——主梁、橫樑、橋面板支座下部結(jié)構(gòu)——橋墩、橋臺計算過程內(nèi)力計算截面配筋驗算開始擬定尺寸是否通過計算結(jié)束否是第二節(jié)行車道板計算一、行車道板的類型行車道板的作用——直接承受車輪荷載、 把荷載傳遞給主梁分類單向板雙向板懸臂板鉸接板二、車輪荷載的分佈車輪均布荷載——a2b2(縱、橫)橋面鋪裝的分佈作用輪壓三、有效工作寬度1、計算原理外荷載產(chǎn)生的分佈彎矩——mx外荷載產(chǎn)生的總彎矩——分佈彎矩的最大值——mxmax設(shè)板的有效工作寬度為a假設(shè)可得有效工作寬度假設(shè)保證了兩點：1）總體荷載與外荷載相同2）局部最大彎矩與實際分佈相同通過有效工作寬度假設(shè)將空間分佈彎矩轉(zhuǎn)化為矩形彎矩分佈需要解決的問題：mxmax的計算影響mxmax的因素：1）支承條件：雙向板、單向板、懸臂板2）荷載長度：單個車輪、多個車輪作用3）荷載到支承邊的距離2、兩端嵌古固單向板1）荷載位於板的中央地帶 單個荷載作用 多個荷載作用

2）荷載位於支承邊處 3）荷載靠近支承邊處

ax=a’+2x3、懸臂板 荷載作用在板邊時

mxmin

-0.465P

取a=2l0

規(guī)範規(guī)定

a=a1+2b’＝a2+2H+2b’4、履帶車不計有效工作寬度四、橋面板內(nèi)力計算1、多跨連續(xù)單向板的內(nèi)力

1）彎矩計算模式假定

實際受力狀態(tài)：彈性支承連續(xù)梁 簡化計算公式： 當t/h<1/4時： 跨中彎矩Mc=+0.5M0

支點彎矩Ms=-0.7M0

當t/h

1/4時： 跨中彎矩Mc=+0.7M0

支點彎矩Ms=-0.7M0M0——按簡支梁計算的跨中彎矩2）考慮有效工作寬度後的跨中彎矩 活載彎矩 恒載彎矩3）考慮有效工作寬度後的支點剪力 車輪佈置在支承附近2、懸臂板的內(nèi)力

1）計算模式假定 鉸接懸臂板——車輪作用在鉸縫上 懸臂板——車輪作用在懸臂端 2）鉸接懸臂板 活載

恒載 2）懸臂板 活載

恒載第三節(jié)主梁內(nèi)力計算一、恒載內(nèi)力前期恒載內(nèi)力SG1

（主要包括主梁自重） 計算與施工方法有密切關(guān)係， 分清荷載作用的結(jié)構(gòu)後期恒載內(nèi)力SG2

（橋面鋪裝、人行道、欄桿、燈柱〕二、活載內(nèi)力活載內(nèi)力計算必須考慮最不利荷載位置 一般採用影響線加載計算計算汽車荷載時必須考慮各項折減係數(shù)及衝擊係數(shù)通用計算公式三、內(nèi)力組合承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)四、內(nèi)力包絡(luò)圖 沿梁軸的各個截面處的控制設(shè)計內(nèi)力值的連線第四節(jié)主梁內(nèi)力橫向分佈計算一、橋面板與主梁分離式橋樑掛車汽車人群橫向分佈係數(shù)——杠桿原理法二、橫向分佈計算原理1. 整體橋樑結(jié)構(gòu)必須採用影