悬臂梁桥分析与设计说明

第２４卷第３期　２００７年９月　华　中科技大学学报（城市科学版）　Ｊ．ｏｆ　ＨＵＳＴ．（Ｕｒｂａｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）　ＶｏＩ．２４　Ｎｏ．３　ＳｅＰ．２００７　

梁式桥桥型方案比选分析　杨德灿　（武汉理工大学　交通学院，湖北武汉４３００６３）　摘要：大型桥梁在方案设计阶段的失误将造成巨大损失，这种损失在随后的详细设计阶段和施工阶段以及运　营阶段都是难以弥补的。因此，有必要对桥梁方案设计的原则进行探讨。提出经济跨径的概念，不仅揭示了多跨　桥梁孔跨布置的经济性原则，而且还可以清楚地说明世界桥梁界面临的两大挑战即桥梁大跨度技术与深水基　础技术之间的关系。通过对简支梁桥与等截面连续梁桥，连续梁桥与连续刚构桥方案的适用性进行比较，探讨　了梁式桥方案设计应遵循的基本原则，还论述了悬臂梁桥与Ｔ形刚构桥两种梁式桥被淘汰的原因。　关键词：梁式桥；桥型方案；设计原则；经济跨径；　连续体系桥梁　中图分类号：Ｕ４４２．５　４　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２—７０３７（２００７）０３—００７０—０４　设计是工程的先导，桥梁方案设计从整体上　决定了桥梁工程的使用性能。大型桥梁工程方案　设计的失误和不足将造成巨大的损失，这种损失　在随后的详细设计阶段和施工阶段以及运营阶段　都是难以弥补的。因此，桥梁工程的方案设计和其　它前期工作应该得到足够的重视。但是，由于诸多　方面的原因，工程师及研究人员主观上热衷于桥　梁结构分析和详细设计计算的研究，不大关心方　案的合理性，不去质疑方案成立的理由。客观上，　过短的方案设计周期和简单随意的方案评审程序　不能引导工程师深入地进行方案比选，其结果是　粗糙的不成熟的方案被轻易通过，有争议的尚需　进一步比较的方案甚至通过简单的程序弃舍。这　一状况极大地影响了我国桥梁建造的品质，很多　项目方案研究不够透彻深入，匆匆地进入详细设　计阶段和施工阶段，致使工程一开始运营即显先　天不足。　在方案设计和详细设计的投入不对称情形　下，更是少有人去研究方案设计的原则，有关论及　梁式桥设计的文献也多注重详细设计的原　理ｎ叫］。桥梁的结构设计计算可以遵循严格的标　准规范，评价的标准比较客观；而方案设计工作的　评价主要是通过方案的评审来完成，人为的主观　的因素较多。方案的评审主要由设计负责人和总　工程师来完成，对于大型桥梁还需要由专家评审。　由于不同的设计者、总工程师及专家各自擅长的　专业方向不同，知识面也各有局限，可能通过完全　不同的设计方案，而最终通过的设计方案偏离最　佳方案的程度是不一样的。因此，有必要在业内对　桥梁方案设计的基本原则进行探讨，以期达成共　识。本文仅在梁式桥范围内，就简支梁桥、连续梁　桥、连续刚构桥、悬臂梁桥和Ｔ形刚构桥等，讨论　梁式桥方案设计时应遵循的原则。　ｌ经济跨径的概念　桥梁跨径除了要满足桥下净空的要求决定　外，一般情况下是由经济因素（造价最低原则）决　定的。不管什么桥型，随着跨径的增加，梁部的造　价肯定是增加的。对于有主河槽的水文桥梁，适当　增加主跨跨径可以明显降低主桥墩的墩高和施工　水深，从而使主墩造价降低的幅度有可能高于梁　部造价增加的幅度，使得总造价下降。当主跨跨径　进一步增加时，墩高和施工水深的降低已不明显，　此时梁部因跨径的增加而使造价增加的幅度可能　超过了桥墩造价减少的幅度，使总造价有所提高。　这中间的平衡点，即为总造价最低的情形，按此原　则确定的跨径称为经济跨径。有些桥梁主跨跨径　大于通航要求是由经济跨径决定的，为了避开深　水基础，降低桥墩造价，从而降低主桥总的造价。　对于没有主跨的多跨桥梁（高架桥或引桥），　经济跨径的概念同样存在。增大跨径，梁部造价增　收稿日期　２００６—１１－２２。　作者简介：扬德灿（１９６４一），男，湖北天门人，副教授，工学博士．从事桥梁工程与结构力学方面的研究．ｄｃｙａｎｇ＠ｗｈｕｔ．ｅｄｕ，ｃｎ。

桥梁工程习题

一、名词解释

1、桥跨结构；在线路中断时跨越障碍的主要承载结构

2、桥面板的有效工作宽度；板在局部分布荷载的作用下，不仅直接承压部分的板带参与工作，而且与其相邻的部分板带也会分担一部分荷载共同参与工作，荷载的有效分布宽度就是板的有效工作宽度

3、T型梁的 “剪力滞效应”； 由于上下缘的剪切变形导致对称荷载弯曲变形引起法向应力呈非均匀分布状态

4、合理拱轴线；在固定作用下使拱处于无弯矩状态的轴线

5、拱的纵向稳定性；指拱在其拱轴平面内抵抗失稳的能力

6、计算矢高；指从拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心连线的垂直距离，以f表示

拱桥计算跨径：两相邻拱脚截面形心点之间的水平距离

7、标准跨径；对于梁桥，是指两相邻桥墩中心线之间的距离，或桥墩中心线至桥台台背前缘之间的距离；对于拱桥，则是指净跨径，用lb表示

8、拱轴系数；是指拱脚的横载集度和拱顶横载集度的比值

9、刚性横梁法；把横隔梁视作刚性极大的梁，也称偏心压力法

10、假载法；就是通过改变拱轴系数来改变拱轴线，使拱轴线与压力线偏离所产生的效应

11、临时铰法；修建主拱时，在拱顶和拱脚截面处设置铅板制作的临时铰，待成桥

后将铰拆除

12、五点重合法；求悬链线拱的拱轴系数时，要求拱圈的五个关键控制截面，即拱顶，两拱脚和两个四分点达到压力线和拱轴线必须重合，从而使各拱圈截面不产生过大的弯矩峰值，这种设计方法称为五点重合法

对于空腹式拱桥，在求其拱轴系数时认为拱顶、拱脚及四分点压力线与拱轴线完全重合的方法

13、桥梁建筑高度；指桥上行车路面（或轨顶）标高至桥跨结构最下缘之间的距离

14、计算跨径；对于有支座的桥梁，是指桥跨结构相邻两个支座中心的距离，用l表示;对于拱桥,是指相邻两拱脚截面形心点之间的水平距离

15、截面效率指标；截面核心距与梁高的比值

16、束界；束筋布置的界限 （当预加力作用在上核心时，截面下缘就不出现拉应力；作用在下核心时，截面上缘不出现拉应力因而在支点，因无外载弯矩，束筋布置的界限可从上核心到下核心之间）

北京迈达斯技术有限公司 2007年8月 悬臂梁桥分析与设计

目 录 1. 概要............................................................................................1 2. 设置操作环境.............................................................................4 3. 定义材料和截面.........................................................................5 4. 建立结构模型...........................................................................14 5. 非预应力钢筋输入....................................................................29 6. 输入荷载..................................................................................30 7. 定义施工阶段...........................................................................42 8. 输入移动荷载数据....................................................................48 9. 运行结构分析...........................................................................52 10. 查看分析结果.........................................................................52 11. PSC设计................................................................................62 12. RC设计..................................................................................70 附录：关于温度荷载和支座沉降的模拟........................................79 MIDAS/Civil技术资料——悬臂梁桥分析与设计

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小半径曲线箱梁桥设计分析

作者：孙殿国

来源：《建筑工程技术与设计》2014年第25期

摘要：随着国民经济和社会的发展，城市中需要大量兴建高架桥和立交桥，但由于城市交通功能的要求和地形条件的限制，多采用曲线桥梁和匝道桥。而小半径曲线梁桥有不同于直线桥梁的受力，其始终处于弯扭耦合作用的状况下，受力相对复杂，易导致内侧支座脱空、梁体外移、翻转、裂缝等病害。本文对曲线箱梁受力特性进行了分析，并提出了解决方案，具有一定的现实意义。

关键词：箱梁 曲线梁桥 偏心 支座

本文以一联3x27m互通立交的匝道桥为依托，用梁格 建立有限元模型对不同半径及不同支承条件的曲线梁桥进行力学性能进行分析。分析其受力特点。

桥梁横断面为单箱双室，顶板宽10米，梁高1.8米，悬臂长1.65米。

1、曲线梁桥受力特点

1.1梁截面在发生竖向弯曲时，由于曲率的影响，必然产生扭转，而这种扭转作用又将导致梁的挠曲变形，这被称之为“弯-扭”耦合作用。

1.2弯扭耦合使得曲线桥梁受力时不仅有竖向变形而且有扭转变形.一般情况下，在相同跨径条件下，半径越小，这一趋势越明显；在相同半径条件线跨径越大，这一趋势越明显。

1.3弯桥由于内外腹板长度不同导致弯曲刚度的不同，而使梁腹板分配的内力也有所不同。

1.4、弯桥的支点反力与直线桥相比，有曲线外侧变大、内侧变小的倾向，内侧甚至产生负反力。在有预应力的情况作用的情况下，预应力对支反力的分配也有较大的影响。

2、不同半径对支座反力的影响

由上表可知恒载作用下随着梁半径的不同，内外支反力也有所不同，随前半径的增大，内外侧支反力的差异越来越小。

端支座外与直线桥相比差异最大，这主要是由于扭矩的存在，对内侧支座产生卸载的现象，而这部分力被分配到外侧支座，随着半径的减小，这种现象愈明显。而中支座内外侧反力则差异不大。 龙源期刊网