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刚架桥的构造特点及类型杨严华【摘要】介绍了刚架桥的主要类型、一般构造、刚架桥节点构造和铰的构造。
【期刊名称】《黑龙江交通科技》【年(卷),期】2012(000)003【总页数】1页(P83-83)【关键词】刚架桥;构造特点;类型【作者】杨严华【作者单位】龙建路桥股份有限公司第四工程处【正文语种】中文【中图分类】U4421 刚架桥的主要类型刚架桥可以是单跨或多跨。
单跨刚架桥的支柱可以做成直柱式(也称门形刚架，如图1a、b、c所示)或斜柱式(也称斜腿刚架，如图1d、e所示)。
图1 单跨刚架桥的类型单跨的刚架桥一般会产生较大的水平反力。
为了抵抗水平反力，可用拉杆连接两根支柱的底端(图1b)，或做成封闭式刚架。
门形刚架也可两端带有悬臂(图1e)，这样可减小水平反力，改善基础的受力状态，而且有利于与路基连接，但会增加主梁的长度。
有不少跨线桥采用斜腿刚架，它不仅造型轻巧美观，施工也较拱桥简单。
多跨刚架桥的主梁，可以做成V形墩身的刚架桥，亦可以做成连续式或非连续式。
非连续式是在主梁跨中设铰或悬挂简支梁，形成T形刚构或带挂梁的T形刚构，这样有利于采用悬臂法施工，而静定结构则可以减小次内力、简化主梁配筋。
对于连续式主梁的多跨刚架桥，当全桥太长时，宜设置伸缩缝，或者做成数座互相分离的连续式主梁的刚架桥。
中、小跨度的连续式刚架通常做成等跨，以利于施工。
跨度较大时，为了减少边跨的弯矩，使之与中跨相近，利于设计和构造，也可使边跨跨度小于中跨。
有时，当连续刚架边跨的跨度远小于中间跨时，可能导致主梁端支座承受很大的上拔力，需要进行特殊的处理。
通常可将边跨主梁截面改成实体的，或加平衡重，以使端支座获得正的反力(压力)。
刚架桥的支承分铰结(图1a)和固结(图1c)两种。
固结刚架桥的基础要承受固端弯矩，内力也较铰结刚架桥大许多，但主梁弯矩可减小。
铰结刚架桥的构造和施工都比较复杂，养护也比较费时。
2 一般构造刚架桥主梁截面形状与梁桥相同，可做成整体肋梁、板式截面或箱梁。
钢架桥概述钢架桥是一种常见的桥梁结构，它由钢材制成，具有较高的承载能力和抗震能力，被广泛应用于公路、铁路和市政工程等领域。
钢架桥的设计和施工需要严格的技术要求，以确保其安全可靠。
本文将对钢架桥的结构特点、设计原则、施工工艺和维护管理等方面进行概述。
一、结构特点。
1. 钢材材质，钢架桥主要由钢材制成，具有较高的强度和刚度，能够承受较大的荷载和变形。
2. 桥面结构，钢架桥的桥面通常由钢板、混凝土或木材等材料构成，可以根据实际情况进行选择。
3. 支座形式，钢架桥的支座通常采用橡胶支座或滑动支座，以减小桥梁受力和变形。
二、设计原则。
1. 承载能力，钢架桥的设计应根据实际荷载情况确定合理的结构尺寸和材料规格，以确保其承载能力满足要求。
2. 抗震能力，钢架桥应具有一定的抗震能力，设计时应考虑地震荷载和结构变形，采取相应的抗震措施。
3. 施工便利，钢架桥的设计应考虑到施工的便利性，尽量减少现场焊接和切割工艺，提高施工效率。
三、施工工艺。
1. 钢材加工，钢架桥的施工需要对钢材进行切割、焊接和热处理等加工工艺，以确保结构的准确性和稳定性。
2. 桥面铺设，根据设计要求，对桥面进行混凝土浇筑或钢板铺设，保证桥面的平整和耐久性。
3. 安装调试，将各个部件按照设计要求进行组装和安装，进行结构调试和质量检验。
四、维护管理。
1. 定期检测，对钢架桥进行定期检测，包括结构变形、腐蚀状况、支座状态等，及时发现和处理问题。
2. 防腐涂装，对钢架桥的钢结构进行防腐涂装，延长使用寿命，减少维护成本。
3. 维护保养，定期对桥面和支座进行清洁和维护，保证桥梁的正常使用。
总之，钢架桥作为一种重要的桥梁结构，在现代交通建设中发挥着重要作用。
其设计、施工和维护管理对桥梁的安全可靠性至关重要，需要严格按照相关标准和规范进行操作，以确保其长期稳定运行。
希望本文的概述能够为读者对钢架桥有更深入的了解，为相关工程建设提供参考。
桥梁工程概论之刚构桥构造一、刚构桥的总体特点上下部构件相互连接，在连接处为刚性节点，因此上下部为有共同弹性变形的连续体，一同承受包括竖向荷载在内的一切作用力。
一般桥跨下的墩身的弹性构件的型式参与作用。
二、门型刚构简称门架桥，由水平眉梁与竖直立柱构成主要承重结构的刚构桥。
立柱所承受的弯矩，随柱与梁的刚度比率的提高而增大。
建筑高度很小，有利于做成跨线桥，多采用钢筋混凝土或预应力混凝土建造。
三、T型刚构它是具有悬臂受力特点的梁式桥，最早采用钢筋混凝土结构，从墩上伸出较短的悬臂，跨中用简支挂梁组合而成，而采用预应力混凝土结构可获得更大的跨径。
钢筋混凝土T型刚构常用跨径在40~50m左右，预应力T型刚构的常用跨径可在60 ~ 200m。
预应力T形刚构分两种基本类型：(1)带铰的T形刚构桥；它非常适合于采用悬臂施工的办法，但是其行车条件不是很好，当它为对称结构时，在恒载作用下为静定结构，在活载作用下为超静定结构。
(2)带挂孔的T形刚构桥；这是静定结构，增加了牛腿的构造，但免去了剪力铰的复杂结构，缺点是桥面上伸缩缝过多，对高速行车不利。
T形刚构桥的横截面形式主要以箱式截面为主。
T形刚构一般采用悬臂施工，所以，零号块一般是在墩身上现浇的，与桥墩固结，然后在从零号块开始跨中进行悬臂施工；零号块一般为箱形截面，其截面为全桥最大的，在零号块上下方均应留出孔道，以便施工和梁体散热，减弱温度对箱梁的影响。
连续刚构是各孔楣梁连续并与墩柱固结，而柱沿桥轴线方向的抗弯刚度甚小的桥梁。
为了减少桥墩尺寸，并不设置支座，降低了工程造价，而且桥面伸缩缝很少，有利于高速行车，和减少养护维修费用，而且有利于抗震。
连续刚构桥是综合了连续梁和T形刚构桥的受力特点，将主梁做成连续梁体与薄壁桥墩固结而成。
这是一种超静定体系。
目前最大的连续刚构以达301m四、斜腿刚构由楣梁与两个斜置支杆构成主要承重结构的刚架桥。
左右两个斜置支杆与曲线形楣梁形成近似于拱的结构。
名词解释：刚构桥一、刚构桥的构成刚构桥是一种主要承重结构采用刚构的桥梁，由梁和腿或墩（台）身构成刚性连接。
这种结构形式能够承受竖向和水平荷载，具有良好的稳定性。
刚构桥的梁一般采用连续梁或简支梁，而腿和墩（台）身则通常采用柱式结构，它们之间通过浇筑混凝土形成一个整体。
二、刚构桥的特点1.刚构桥具有较大的跨越能力，适用于大跨度桥梁的建设。
2.由于刚构桥的梁和墩（台）身构成刚性连接，因此具有良好的稳定性，能够承受较大的水平荷载。
3.刚构桥的结构简单，受力明确，适合采用预制桥梁段的拼装施工方式，便于施工。
4.刚构桥的外观简洁美观，适合于城市桥梁和景观桥梁的建设。
三、刚构桥的类型根据刚构桥的梁和腿或墩（台）身的构造形式，可以将刚构桥分为以下几种类型：1.门式刚构桥：门式刚构桥的腿和墩（台）身呈门形，梁采用连续梁或简支梁。
这种类型的刚构桥跨越能力较大，适用于河流、高速公路等场合。
2.斜腿刚构桥：斜腿刚构桥的腿呈斜向伸展，与墩（台）身构成三角形。
这种类型的刚构桥具有较强的抗扭性能，适用于跨越较宽的河流、沟谷等场合。
3.T形刚构桥：T形刚构桥的腿和墩（台）身呈T形连接，梁采用连续梁。
这种类型的刚构桥具有较强的承载能力，适用于高速公路等需要承受较大荷载的场合。
4.连续刚构桥：连续刚构桥的梁和墩（台）身通过连续的混凝土浇筑而成，没有明显的分界线。
这种类型的刚构桥具有较好的整体性，适用于大跨度桥梁的建设。
四、刚构桥的应用场景刚构桥广泛应用于各种场合，如河流、高速公路、城市道路等。
由于其具有较大的跨越能力、稳定性好、施工简便等特点，因此在桥梁建设中得到了广泛应用。
同时，由于其外观简洁美观，也常用于城市景观桥梁的建设。
五、刚构桥的设计与施工1.承载能力：在设计和施工过程中，需要充分考虑刚构桥的承载能力，包括竖向荷载和水平荷载。
根据不同的桥梁类型和跨度要求，进行详细的结构分析和计算，确保桥梁的安全性和稳定性。
2.稳定性：稳定性是刚构桥的重要性能之一。
钢架桥钢架桥是一种具有钢材制作的桥梁结构，常见于公路、铁路等交通建设中。
它由钢材构件及连接件组成，具有承重能力强、结构稳定、施工周期短等特点。
本文将从钢架桥的定义、分类、应用及优缺点等方面进行介绍。
定义钢架桥是一种采用钢材制作的桥梁结构，由桥梁的上部结构和下部结构组成。
上部结构通常由桥面板、纵梁、横梁等构件组成，下部结构则包括桥墩、桥台等。
钢材作为施工材料，具有优异的力学性能和耐久性能，使得钢架桥能够满足跨越大跨度、承载重量大的要求。
分类根据桥梁的形式和结构，钢架桥可分为以下几种类型：1.桁架桥：桁架桥是一种广泛应用的钢架桥类型。
它由多个直线构件交叉连接而成，形成一个稳定的三角形结构。
桁架桥具有重量轻、刚度高的特点，适用于大跨度的桥梁跨越。
2.高架桥：高架桥是指建设在地面以上的桥梁，通常用于穿越城市道路、河流等地形。
高架桥采用多个桥墩和钢架梁构成，能够减少对地面使用的占地面积，并提高交通的流动性。
3.斜拉桥：斜拉桥是一种采用斜索支撑桥梁的结构。
它通过主塔和斜拉索将桥面板支撑起来，具有设计美观、施工简便、负荷分配均匀等特点。
斜拉桥常见的应用于大跨度水体上。
应用钢架桥在交通建设中具有广泛的应用。
它不仅能满足不同跨度和载荷要求，还能够适应各种地形和环境条件。
以下是钢架桥应用的一些常见场景：1.公路桥梁：钢架桥在公路建设中得到了广泛应用。
由于其结构稳定、承载能力强，能够满足公路运输的需要，同时施工周期相对较短，减少了对交通的影响。
2.铁路桥梁：钢架桥也是铁路交通建设中的重要组成部分。
铁路桥梁要求承载能力高，能够适应高速行驶的列车。
钢材的轻便性和耐久性使得钢架桥成为铁路建设的理想选择。
3.城市道路高架：随着城市交通的日益发展，高架桥在城市道路建设中扮演着重要角色。
钢架桥的施工周期相对较短，能够减少对城市交通的影响，同时也提高了交通的流动性。
优点与缺点钢架桥具有许多优点，但也存在一些不足之处。
以下是钢架桥的主要优缺点：优点1.承载能力强：钢材具有良好的力学性能，使得钢架桥具有较高的承载能力。
第一章 刚架桥的主要类型及构造特点第一节 概述1.桥跨结构（主梁）和墩台（支柱）整体相连的桥梁叫做刚架桥。
2.受力特点：（1）由于桥墩和桥台之间是刚性连接，在竖向荷载作用下，将在主梁端部产生负弯矩，减少跨中的正弯矩；支柱除承受压力外，还承受弯矩；刚架桥在竖向荷载作用下，一般都产生水平推力。
（2）刚架桥大多做成超静定的结构型式，故在混凝土收缩、温度变化、墩台不均匀沉降和预应力等因素的影响和作用下，会产生附加内力（次内力）。
在施工过程中，结构体系转换和徐变也会引起附加内力。
附加内力有时可占整个内力很大的比例。
3.刚架桥的结构特点：外形尺小，桥下净空大，桥下视野开阔，混凝土用量少。
但是钢筋用量较大，基础造价也较高。
第二节 刚架桥的类型1．门式刚架桥：腿和梁垂直相交呈门架形。
（1）门式刚架桥的类型①单跨门架桥。
②双悬臂单跨门架桥。
将梁的两端悬伸至门腿之外，在悬伸端加平衡重或在悬伸端和腿脚间设置预应力拉杆，可使梁的支承截面产生较大的负弯矩，以降低梁的跨中正弯矩和挠度，有利于修建跨线桥。
③多跨门架桥。
④三跨两腿门架桥。
2．斜腿刚架桥：由一对斜置的撑杆与梁体固结后来承担车辆荷载的桥梁称斜腿刚构桥。
其特点为：①其压力线近于拱桥，比门式刚架的立墙或立柱受力更合理。
②斜腿以受压为主，主梁跨度缩小，支撑反力有所增加，而且斜柱的长度也较大。
③跨越能力强。
3．V形墩刚架桥:为减少支柱肩部的负弯矩峰值，将支柱做成V形墩形式。
内部高次超静定，外部接近连续梁。
4．带拉杆刚架桥：为方便采用悬臂施工，并且减少跨中正弯矩和挠度值，做成两端带拉杆的结构形式，施工时可在端部临时压重。
5．T形刚构：T形刚构桥是一种具有悬臂受力特点的梁式桥，最早采用钢筋混凝土结构。
由于钢筋混凝土梁式结构承受负弯矩，顶面裂缝不可避免，因此钢筋混凝土T形刚构不可能做成很大的跨径。
而预应力混凝土T形刚均可直接采用悬臂施工法，从20世纪50年代产生以来，预应力混凝土T形刚构得难了迅速发展。
（1）带铰的T形刚构桥：超静定结构。
优点：剪力铰是一种只传递竖向剪力而不传递纵向水平力和弯矩的连接构造。
从结构整体受力和牵制悬臂端的变形分析，剪力铰对T形刚构桥的内力起到有利作用。
缺点：由于温度变化，混凝土收缩徐变和基础不均匀沉陷等因素的作用会使结构内产生附加内力；有时施工中还要强迫合拢等；剪力铰不仅结构复杂、用钢量多，造成费用增加，而且铰和梁的刚度差异引起结构变形不协调，致使桥面不平顺，导致行车不舒适。
上述种种缺点限制了带铰T形刚构桥的应用范围。
（2）带挂孔的T形刚构桥：一种静定结构。
优点：受力明确，构造简单，特别是挂梁与多孔引桥简支跨尺寸相同时，更能加快全桥施工进度，从而获得更高的经济效益。
虽增加了牛腿构造，但免去了剪力铰复杂构造。
缺点：除桥面伸缩缝多，对高速行车不利外，在施工中还增加预制与安装挂梁的机具设备。
第三节 构造特点一．一般构造1．主梁截面形式（1） 等截面（2） 等高变截面（3） 变高度。
变高度主梁的底缘形状可以为曲线形、折线形、曲线加直线形等，主要根据主梁内力的分布情况，按等强度原则选定。
在下缘转折处，为保证底板的强度，一般宜设置横隔墙。
2．支柱形式（1） 薄壁式（2） 立柱式：分为单柱和多柱二．刚架桥的节点构造1.刚构桥的节点指立柱与主梁相连接的部位，又称角隅节点。
该节点必须具有强大的刚性，以保证主梁和立柱的可靠连接。
角隅节点受力如下图所示：2.（1）板式刚架，可在节点內缘加设梗腋。
（2）主梁为肋式的刚架，可以采用如下图的方式加设梗腋。
a）仅在桥面板加设梗腋b）仅梁肋加设梗腋c）两者都加设梗腋（3）主梁和立柱都是箱型截面的刚架，可以采用如下图的方式加设梗腋。
有时为使节点刚度强大，简化施工，也可将它做成实体。
a）仅在箱型截面内设置足够厚度的斜隔板；斜隔板传力直接，施工简单，但钢筋布置不如b）、c）方便。
b）设有竖隔板和平隔板，传力间接，受力情况较差，但构造和施工较简单。
c）兼有斜隔板、竖隔板和平隔板，节点刚强，布置主筋较方便，但施工麻烦。
（4）斜腿刚架桥的节点角隅根据截面型式的不同，可以做成如图两种型式：3．隅节点的配筋（1）对于普通钢筋混凝土，一定要有足够的连续钢筋绕过隅节点外缘，否则，外缘混凝土会由于受拉会产生裂缝；对于受力较大的节点，在对角力的方向要设置受压钢筋，在和对角力垂直的方向要设置防劈裂钢筋。
（2）对于预应力混凝土刚架桥，与隅节点相邻截面的预应力钢筋宜贯穿隅节点，并在隅角内交叉后锚固在梁顶和端头上。
预应力钢筋锚头下面的局部应力区段尚应设置箍筋或钢筋网，用以承受局部拉应力。
（3）对于加设梗腋的隅节点，要设置与梗腋外缘相平行的钢筋。
三．铰的构造1．铅板铰就是在支柱底面与基础顶面之间垫的铅板，中设销钉，销钉的上半截伸入柱内，下半截伸入基础内。
如下图所示：2．钢铰支座一般为铸钢制成，其构造与桥梁固定支座和拱桥支座相同。
3．混凝土铰就是在需要设置铰的位置将混凝土截面骤然减小（称为颈缩），使截面刚度大大减小，因而此处的抗弯能力很低，可产生结构所需要的转动，形成铰的作用。
第二章．刚架桥的内力计算第一节．刚架桥的计算原则一． 基本原则和假定目前，超静定结构体系的内力，仍按在运营荷载作用下，结构为弹性的假定进行计算。
然后用计算得到的内力进行截面验算。
在进行刚架桥的内力计算时，可遵循以下基本假定：1．计算各式的轴线取支柱厚度的中分线和平分主梁跨中截面高度的水平线。
对于截面高度或厚度变化较大的刚架桥，则以各截面高度中分点的连线作为计算各式的理论轴线。
2．计算截面包括全部混凝土截面（包括全拉区），不考虑钢筋。
对于T 形和箱形截面，不论其顶板和底板厚度如何，均应全部计入计算截面。
3．计算变位时，一般可略去轴向力和剪力，仅计弯矩的影响。
但在计算张拉力作用所产生的次内力时，则必须计入轴向力对变位的影响。
4．当采用变截面的主梁和支柱时，如果在同一构件中最大截面惯性矩超过最小截面惯性矩的两倍时，则应考虑此项变化的影响。
他地方大得多，可视为刚性区域；5当刚架奠基于压缩性甚小的土壤中时，支柱底端可认为是固定的。
若刚架奠基于中等坚实的土壤时，则仅在下列情况下，支柱底端可认为是固定的：即当基础有足够大的尺寸，致使基础底面一边的土压应力与另一边之比不大于三倍时。
6关于混凝土的弹性模量h E ，根据规范来确定：截面刚度按0.8h E I 计，其中惯性矩I 的计算规定如下：对于静定结构，不记混凝土受拉区，计入钢筋；对于超静定结构，包括全部混凝土截面，不计钢筋。
二． 竖直荷载作用下的内力计算有关刚架桥在竖直荷载作用下的内力计算可参阅或使用有关的计算机程序计算。
三． 预应力作用所产生的次内力的计算对于超静定的刚架桥，预应力的作用将引起次反力，产生次内力。
如图所示的铰支门形刚架桥，其预应力的合力线如图b ）所示，图a ）所示为预应力产生的偏心弯矩。
当主梁承受轴心预应力时，产生如左图a ）所示的变形；当主梁承受预应力偏心矩时，变形图如下图b ）所示。
可见，他们均引起向外的水平次反力，起着抵消预应力的作用。
另外当支柱承受预应力偏心弯矩时，会产生图c ）的变形，也引起支承处的水平反力。
此时，由于预应力作用所引起的次反力为：0RR Ry R δ⋅+∆= （1）式中：Ry ∆是预应力作用时，刚架基本体系沿水平反力方向的变位，计算公式为：R yyRy M M NN ds ds EI EA ∆=+⎰⎰ （2）沿刚架桥全部构件分段积分求和在实际桥梁结构设计中，可以通过调整预应力钢筋的位置，或者通过调整支点反力来消减预应力所产生的次内力。
四． 混凝土收缩所产生的次内力计算混凝土收缩相对变形的变化规律为：(1)pt st sk e εε-=- （1）式中：sk ε——混凝土收缩变形的终极值（一般按温度降低15~20度来考虑）；p ——表示混凝土收缩随时间增长的系数；t ——从混凝土硬化时到计算收缩变形时的时间，习惯上称为龄期。
对于拼装式的桥梁，设合拢该桥梁时混凝土的龄期为τ，则此时已发生的收缩变形为(1)pt st sk e εε-=- （2）因此在合拢后混凝土龄期为t 时所产生的收缩变形为：（3）对于超静定刚架桥，混凝土的收缩将在其中产生次内力，对于铰支门形刚架桥，由于混凝土收缩引起的水平次反力为：0ss Rs R δ⋅+∆= （4）式中：Rs ∆是由于混凝土收缩在基本体系活动支承端产生的水平反力方向的位移。
0lbb Rs s ds ε∆=⎰ （5） 式中：l —— 主梁长度；b —— 表示主梁。
对于斜腿刚架桥，应计入斜腿支柱收缩所引起的位移。
每一斜支柱收缩所产生的水平位移为：（6）总位移为：（7）将式（5）和（6）代入式（1）即可求得次反力。
五． 混凝土徐变所产生的次内力计算在超静定结构中，只有当体系发生转换时，混凝土徐变才引起内力的变化。
门形刚架，主梁为整体预制，架设到支柱上，然后把梁柱接头整体化，体系发生转换，由自重应力产生的徐变将引起刚架内力的重分布。
（a ） （b ）选用图（b ）为基本体系；a M 为任意时刻t 时，由于徐变所引起的端部弯矩；τ为梁柱整体化时，混凝土的龄期。
在任意时刻，在dt 时间内，由于徐变产生的徐变转角增量为：（1）由于端弯矩增量dM 所产生的转角为·eab dM θ ，主梁端截面总的转角为：（2）同样，支柱顶截面的转角为（柱端e M 与梁端a M 相等，方向相反）：（3）根据变形协调条件，主梁和支柱的夹角不变，上列两个端截面转角应相等。
（4）即得： （5）通解为：（6）利用初始条件：t τϕϕ=时，0a M = ，得：（7）代入整理得：（8）倘若主梁和支柱系预应力混凝土构件，在梁柱整体化之前，已经张拉一部分钢筋，则上式可写成：（9）当计算徐变终极时的次内力时，式中t ϕ改为k ϕ，即徐变特征的终极值。
此时a M 趋于0a M 。
除此之外，还有由于在主梁至整体化之前的缩短，在整体化之后产生的徐变影响所引起的次内力。
以上述的门式刚架为例，架设主梁的缩短仅仅是有作用在简支梁上的预应力引起的。
以上述的刚架为例，设此缩短为Δ，取简支的刚架体系为基本体系，支撑水平反力为未知力。
假设R 为任意时刻t 由于徐变所引起的水平力，τ为梁柱整体化时混凝土的龄期，则有：（10）式中：0R ——刚架整体化（合龙）之前的预加力作用到合龙后的结构中，在刚架支承处所引起的反力由此产生的主梁梁端弯矩为：（11）因此，由于徐变所产生的主梁梁端弯矩为：（12）六． 温度变化所产生的次内力的计算1.温度变化：1）均匀的温度变化：全结构的温度变化相同，产生次内力；对于均匀温度变化，计算参考温度为合拢温度。
当合拢温度较高时，降温引起的次内力较大，其影响还与混凝土收缩的影响相同，两者叠加，将产生较大的次内力。
